[发明专利]一种用于五叶螺旋桨涵道式无人飞行器的扭矩平衡片

说明书

技术领域

本申请涉及一种涵道式无人飞行器，具体涉及一种涵道式无人飞行器的扭矩平衡装置。

背景技术

近年来，无人飞行器的生产和研发逐步兴起，无人飞行器由于其自身具备的鲜明技术特点，在军事和民用领域得到了广泛的应用和飞速的发展，尤其在农业保护、通信中继、防灾减灾、气象监测、电力传输、测绘、航拍、娱乐等领域具有着广泛的应用。无人机包括多种类型，而涵道式无人机具有垂直起降和悬停的飞行特点，在体积、隐蔽性和飞行性能上都具有鲜明的特点，已成为微小型无人机领域中生产和应用较多的机型。

目前，涵道式无人飞行器的生产公司陆续推出了多种型号的涵道式无人飞行器。例如，Sikorsky公司推出的Cypher无人机飞行器采用共轴双桨涵道式布局的涵道式飞行器；美国著名的霍尼韦尔公司推出了kestrel无人飞行器；新加坡也推出了自己的涵道式风扇无人机fantail。涵道式无人飞行器通常主要包括载荷舱、涵道风扇系统、着陆架和动力系统所组成。在众多涵道式无人飞行器中，涵道式单桨无人飞行器一般都采用高转速大扭矩发动机提供升力，发动机工作时螺旋桨会产生强大的旋转气流和扭矩，旋转气流和扭矩严重影响无人机的方向和姿态控制。

为抵消旋转气流和扭矩对涵道式无人飞行器飞行控制的影响，传统的涵道式无人飞行器一般采用径向分布的6片、8片或多片固定式变距整流片对螺旋桨产生的旋转气流进行整流。由于涵道式无人飞行器的特殊性，在悬停状态、高速飞行状态和飞行重量发生变化时，发动机的工作转速变化很大，固定式变距整流片在发动机转速发生较大变化时其整流效能下降非常大，对飞行稳定性和飞行安全影响非常大。固定式变距整流片另一个副作用，就是升力损耗相当大，约损失百分之十五的升力。固定式变距整流片设计计算难度大、成形加工复杂需要专门的精密模具、叶片受损无法维修，生产和使用成本高昂。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于五叶螺旋浆涵道式无人飞行器的扭矩平衡片，其特征在于，所述扭矩平衡片安装在涵道式无人飞行器涵道体内的五叶螺旋浆下方，共有16片组成，分别通过固定件与涵道式无人飞行器的机体连接；所述无人机的扭矩平衡片在涵道中呈现逆向切线均匀分布，并且在涵道中距五叶螺旋浆的中心位置的垂直距离为五叶螺旋浆直径的1/3~1/4的长度；所述用于无人机的扭矩平衡片为碳纤维材质。

有益效果：发明的逆向切线分布式扭矩平衡片，能把螺旋桨产生的旋转气流汇聚在一起平滑无阻导出，不但整流效率高而且没有任何升力损失，平衡扭矩的作用也非常强。逆向切线分布式扭矩平衡片由无翼型的矩形碳纤板组成，独立安装在涵道内。它的优点是简化了机体结构、易维修更换、加工简单、成本低廉。本发明的通过大量的实验，对整流效率进行提升，通过对五叶旋浆涵道式无人机的扭矩平衡片的数量、分布方式和与旋浆的距离进行整合，发现了平衡片的数量为16片时，逆向切线均匀分布的扭矩平衡片能够优化螺旋浆在旋转时所产生的气流，使得气流能够得到整合，避免气流对飞行稳定性的影响。进一步，通过调整五叶旋浆与平衡片的距离使得整流效果进一步提升，减小了对升力的损失，相较于6片或8片式的普通扭矩平很片，其升力损失降低到5%以下。

附图说明

图1为具有扭矩平衡片的涵道式无人飞行器示意图。