1.本发明涉及通用载人航空技术领域，尤其涉及一种倾转涵道的载人飞行器。
背景技术：2.在应急救援中，部分先进航空器被广泛使用，例如可用无人机进行火场侦察，利用载人直升机进行地质灾害的营救等，特别是在受困人员转运上，直升机发挥着重要的作用。但在应急救援的场景中，有很多场景是危险且复杂，常规的器具无法正常介入，像高层建筑发生火灾后人员被困，楼顶没有供直升机起降的停机坪，或是在发生洪水或泥石流时，群众受困于较为狭小的区域，直升机无法抵近营救，只能依靠人力进行救援活动，这无疑增加救援人员的劳动强度，甚至暴露于危险之中。
3.另外，载人直升机的使用也有着严格的审批流程，加之复杂的飞行过程与庞大的费用支出，急需一种新型的航空设备以解决在短距、场景狭小且复杂、紧急的救援任务。
技术实现要素：4.本发明所解决的技术问题在于提供一种倾转涵道的载人飞行器，以解决上述背景技术中的问题。
5.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种倾转涵道的载人飞行器，包括机身大臂、机身右小臂、机身左小臂、涵道电机、飞控系统组件、光电吊舱、承重大臂、平衡电机及人员乘坐系统，其中，所述机身左小臂可转动式与机身大臂一端连接，所述机身右小臂可转动式与机身大臂另一端连接，机身左小臂与机身右小臂可绕机身大臂的连接铰转动，所述涵道电机与机身左小臂、机身右小臂连接，并在机身左小臂与机身右小臂内分别安装有用于控制涵道电机涵道倾转的倾转控制组件；所述机身大臂中心线的水平方向安装有飞控系统组件，所述飞控系统组件下方安装有光电吊舱，用来辅助飞行；所述承重大臂安装在所述机身大臂中心线向下的垂直方向，所述承重大臂的强度与刚度要满足人员乘坐时的要求，不能出现弯曲变形，同时要考虑除飞行器结构气动受力与人员重力以及可能出现重心变化带来的影响，所述承重大臂为中空结构，且中空结构内自上而下安装有油电转换器、应急动力电池与装有液体燃料的容腔，通过油电转换器将液体燃料转为电能输出，为涵道电机及平衡电机提供动力，所述承重大臂下端安装有与人员乘坐系统连接的平衡电机，所述平衡电机根据陀螺仪角度调整姿态，保证在飞行器发生晃动时人员乘坐平稳；所述人员乘坐系统中设置有灭火器与用于设定航线执行的操纵按钮。
6.在本发明中，所述涵道电机与左涵道电机均为单轴涵道，每个涵道为共轴双电机，涵道均可绕机身小臂的中心轴倾转。
7.在本发明中，所述涵道电机的进气口与出气口均安装有右涵道防护板，以防止人体或其他物品进入，同时满足进气与出气的正常气流流动。
8.在本发明中，所述平衡电机为大型两轴云台电机。
9.在本发明中，所述人员乘坐系统包括起落架、座椅、座椅靠背及防护扶手，所述座椅与平衡电机连接，所述座椅靠背与座椅连接且保持垂直状态，所述座椅靠背上安装有人员乘坐安全带，保证人员安全，所述防护扶手对称安装在座椅两侧，所述座椅底部两侧对称安装有起落架，所述起落架采用具有一定弹性材料制成，可承受一定程度的变形，以缓冲起降，特别是降落时带来的冲击，所述座椅下方对称设置有挂载固定座，并在每个挂载固定座上开有通孔，用于人员转运时吊挂担架或其他物品挂载，所述防护扶手后侧置放有灭火器。
10.在本发明中，所述起落架呈八字结构。
11.在本发明中，所述防护扶手上安装有可供操纵人员设定航线执行的操纵按钮，人员可设定航线执行飞行器自主飞行或手动操作。
12.在本发明中，所述座椅内部安装有应急辅助弹射装置，所述座椅靠背内安装有应急伞包，在动力系统发生故障或飞行器失控等紧急情况下，应急辅助弹射装置将人员向斜上方进行辅助弹射，同时座椅靠背通过人员乘坐安全带与人员一同脱离飞行器，并打开降落伞包，以保证在应急状态中人员安全。
13.在本发明中，飞行器具备两种模态：一种是飞行模态，此时涵道电机、机身左小臂、机身大臂、机身右小臂处于同一水平轴；另一种为收纳模态，在任务结束或转场作业时，进行收纳，便于转运，收纳时，所述涵道电机与机身左小臂、机身右小臂保持连接状态，此时机身左小臂、机身右小臂围绕机身大臂的端部分别向左下方、右下方偏转，偏转至防护扶手的左右两侧，完成收纳。
14.在本发明中，飞行器垂直起降时，与机身左小臂、机身右小臂连接的涵道电机同时向下吹风产生向上推力；飞行器水平前进飞行时，所述机身左小臂与所述机身右小臂内部的倾转控制组件分别控制涵道电机偏转，飞行器进行俯仰飞行，同时所述平衡电机将调节人员乘坐系统的角度，使其保持水平状态，飞行器通过差动涵道电机的角度实现偏航运动，通过差动涵道电机的转速实现滚转运动。
15.有益效果：本发明能够在应急救援中发挥积极作用，具备操作简单，起降迅速，乘坐安全稳定，携带方便，成本低廉等特点，通过采用单人单座的设计，大大减小飞行器的整体体积，并安装横列双涵道电机，使飞行器的承载能力加强，可进行狭小区域或起降区域受限的救援任务；同时安装平衡电机保证人员良好的乘坐感受，安装座椅弹射与靠背伞包，保证应急情况下人员的生命安全，安装挂载固定座满足不可移动伤员担架的挂载；且机体结构部分可折叠，使得整机在收纳特性方面进一步提升，有效增强设备的转运能力，方便存储与运输。
附图说明
16.图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。
17.图2为本发明的较佳实施例的前视图。
18.图3为本发明的较佳实施例的右视图。
19.图4为本发明的较佳实施例中的吊挂局部放大示意图。
20.图5为本发明的较佳实施例中的涵道倾转模态右侧示意图。
21.图6为本发明的较佳实施例中的收纳模态前视图。
22.图7为本发明的较佳实施例中的收纳模态右视图。
具体实施方式
23.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
24.参见如图1～7所示的一种倾转涵道的载人飞行器，包括机身大臂1、机身右小臂2、机身左小臂3、右涵道电机4、右涵道防护板5、左涵道防护板6、左涵道电机7、飞控系统组件8、光电吊舱9、承重大臂10、防护扶手11、平衡电机12、灭火器13、起落架14、座椅15、座椅靠背16及挂载固定座17，其中，所述机身大臂1位于整机主轴线，左右两侧分别连接机身左小臂3与机身右小臂2，机身左小臂3与机身右小臂2可绕机身大臂1的连接铰转动，所述机身左小臂3与所述机身右小臂2内安装有控制涵道倾转的倾转控制组件，所述右涵道电机4与机身右小臂2连接，所述左涵道电机7与机身左小臂3连接，所述右涵道电机4与左涵道电机7均为单轴涵道，每个涵道为共轴双电机，涵道均可绕机身小臂的中心轴倾转；在所述右涵道电机4的进气口与出气口均安装有右涵道防护板5，在所述左涵道电机7的进气口与出气口均安装左涵道防护板6，以防止人体或其他物品进入，同时满足进气与出气的正常气流流动；所述机身大臂1中心线的水平方向安装有飞控系统组件8，所述飞控系统组件8下方安装有光电吊舱9，用来辅助飞行；所述承重大臂10安装在所述机身大臂1中心线向下的垂直方向，所述承重大臂10的强度与刚度要满足人员乘坐时的要求，不能出现弯曲变形，同时要考虑除飞行器结构气动受力与人员重力以及可能出现重心变化带来的影响，所述承重大臂10为中空结构，中空结构自上而下安装有油电转换器、应急动力电池与装有液体燃料的容腔，通过油电转换器将液体燃料转为电能输出，为右涵道电机4、左涵道电机7及平衡电机12提供动力，所述承重大臂10下端安装有平衡电机12，所述平衡电机12为大型两轴云台电机，并与人员乘坐系统连接，所述平衡电机12根据陀螺仪角度调整姿态，保证在飞行器发生晃动时人员乘坐平稳，人员乘坐系统包括起落架14、座椅15、座椅靠背16及防护扶手11，所述座椅15与平衡电机12连接，所述座椅靠背16与座椅15保持垂直状态，所述座椅靠背16上安装有人员乘坐安全带，保证人员安全，所述防护扶手11对称安装在座椅15两侧，所述起落架14呈八字结构，对称安装在所述座椅15底部两侧，所述起落架14采用具有一定弹性的材料制成，可承受一定程度的变形，以缓冲起降，特别是降落时带来的冲击，所述座椅15下方对称设置有挂载固定座17，并在每个挂载固定座上开4个通孔，用于人员转运时吊挂担架或其他物品挂载，所述防护扶手11后侧置放有灭火器13，所述灭火器13为小型泡沫灭火器，用以解决飞行时突发的燃油火灾或锂电池自燃。
25.在本实施例中，若采用油动或甲醇等燃料能源方式，活塞式发动机会造成较大的震动与噪声，且活塞式发动机排出的尾气也会给环境和人员带来不利影响；若采用电池组为动力源，可能会由于续航时间而影响任务的执行，因此采取加装油电转化器的方式，携带燃油进行动力转化，在保证续航时间的同时兼顾人员的乘坐感受；执行任务时，首先启动动力电源，油电转化器工作后供电，特殊情况由备用电池组进行紧急切换，所述防护扶手11上安装有可供操纵人员使用的操纵按钮，人员可设定航线执行飞行器自主飞行或手动操作，对于只有受助者乘坐时，以自主飞行模式，后台地面端设定好航线后，飞行器自主飞行，受训后的专业救援人员，在一般情况下也可采取自主飞行，从而减少疲劳，紧急情况时，转为手动操控，后台地面端通过光电吊舱9，观察人员安全，并
在特殊情况进行辅助驾驶；飞行器垂直起降时，所述右涵道电机4、左涵道电机7同时向下吹风产生向上推力；飞行器水平前进飞行时，所述机身左小臂3与所述机身右小臂2内部的倾转控制组件分别控制左涵道电机7和右涵道电机4偏转，飞行器进行俯仰飞行，同时所述平衡电机12将调节人员乘坐系统的角度，使其保持水平状态，飞行器通过差动涵道电机的角度实现偏航运动，通过差动涵道电机的转速实现滚转运动，所述左涵道电机7倾转角度大于右涵道电机4时，飞行器向右偏航，所述右涵道电机4倾转角度大于左涵道电机7时，飞行器向左偏航，所述左涵道电机7旋转速度大于右涵道电机4时，飞行器向右滚转运动，所述右涵道电机4旋转速度大于左涵道电机7时，飞行器向左滚转运动。
26.在本实施例中，为做好足够的动力冗余，应能保证单侧涵道电机的双旋翼具有1.5倍设计承重的推力，当其中一个电机或桨叶发生意外时，必须保证剩余动力能够稳定飞行姿态进行降落；若在高空中发生电机停转或射桨等状况而导致飞行器坠落，飞行员必须能够进行逃生，故配备紧急逃生系统，所述座椅15内部安装有应急辅助弹射装置，所述座椅靠背16内安装有应急伞包，在动力系统发生故障或飞行器失控等紧急情况下，应急辅助弹射装置将人员向斜上方进行辅助弹射，同时座椅靠背16通过人员乘坐安全带与人员一同脱离飞行器，并打开降落伞包，保证在应急状态中人员的安全；由于飞行器上安装有燃油，可能出现燃油起火、电池自燃等意外情况，故在飞行器上配备有灭火器13，并放置在人员操纵相对方便的位置。
27.在本实施例中，飞行器具备两种模态：一种是飞行模态，此时左涵道电机7、机身左小臂3、机身大臂1、机身右小臂2、右涵道电机4处于同一水平轴；另一种为收纳模态，在任务结束或转场作业时启用，进行收纳，便于转运，收纳时，所述左涵道电机7与机身左小臂3、右涵道电机4与机身右小臂2保持连接状态，此时所述机身左小臂3、机身右小臂2通过连接铰围绕机身大臂1的端部分别向左下方、右下方偏转，偏转至防护扶手11的左右两侧，完成收纳。
技术特征：1.一种倾转涵道的载人飞行器，包括机身大臂、机身右小臂、机身左小臂、涵道电机、飞控系统组件、承重大臂、平衡电机及人员乘坐系统，其特征在于，所述机身左小臂可转动式与机身大臂一端连接，所述机身右小臂可转动式与机身大臂另一端连接，所述机身左小臂、机身右小臂分别与涵道电机连接，并在机身左小臂与机身右小臂内分别安装有用于控制涵道电机涵道倾转的倾转控制组件；所述机身大臂中心线的水平方向安装有飞控系统组件，所述飞控系统组件下方安装有用来辅助飞行的光电吊舱；所述承重大臂安装在所述机身大臂中心线向下的垂直方向，所述承重大臂为中空结构，且中空结构内自上而下安装有油电转换器、应急动力电池与装有液体燃料的容腔，所述承重大臂下端安装有与人员乘坐系统连接的平衡电机，所述涵道电机、平衡电机分别与油电转换器连接，所述油电转换器与应急动力电池、装有液体燃料的容腔连接；所述人员乘坐系统中设置有灭火器与用于设定航线执行的操纵按钮。2.根据权利要求1所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述涵道电机的进气口与出气口均安装有右涵道防护板。3.根据权利要求1所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述平衡电机为大型两轴云台电机。4.根据权利要求1所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述人员乘坐系统包括起落架、座椅、座椅靠背及防护扶手，所述座椅与平衡电机连接，所述座椅靠背与座椅连接且保持垂直状态，所述座椅靠背上安装有人员乘坐安全带，所述防护扶手对称安装在座椅两侧，所述座椅底部两侧对称安装有起落架，所述座椅下方对称设置有挂载固定座，所述防护扶手后侧置放有灭火器。5.根据权利要求4所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述起落架呈八字结构。6.根据权利要求4所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述挂载固定座上开有通孔。7.根据权利要求4所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述防护扶手上安装有操纵按钮。8.根据权利要求4所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，所述座椅内部安装有应急辅助弹射装置，所述座椅靠背内安装有应急伞包。9.根据权利要求1～8任一项所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，飞行器具备两种模态：一种是飞行模态，此时涵道电机、机身左小臂、机身大臂、机身右小臂处于同一水平轴；另一种为收纳模态，在任务结束或转场作业时启用，收纳时，所述涵道电机与机身左小臂、机身右小臂保持连接状态，此时机身左小臂、机身右小臂围绕机身大臂的端部分别向左下方、右下方偏转，偏转至防护扶手的左右两侧，完成收纳。10.根据权利要求1～8任一项所述的一种倾转涵道的载人飞行器，其特征在于，飞行器垂直起降时，与机身左小臂、机身右小臂连接的涵道电机同时向下吹风产生向上推力；飞行器水平前进飞行时，所述机身左小臂与机身右小臂内部的倾转控制组件分别控制涵道电机偏转，飞行器进行俯仰飞行，同时所述平衡电机将调节人员乘坐系统的角度，使其保持水平状态，飞行器通过差动涵道电机的角度实现偏航运动，通过差动涵道电机的转速实现滚转运动。
技术总结一种倾转涵道的载人飞行器，其中，涵道电机通过机身小臂与机身大臂连接，承重大臂设置在机身大臂下方，并在承重大臂内装有油电转换器、应急动力电池与液体燃料，承重大臂下端安装有与人员乘坐系统连接的大型两轴平衡电机，人员乘坐的座椅下方安装有用于转运的挂载固定座，并在座椅内部安装有应急辅助弹射装置、座椅靠背内安装有应急伞包、防护扶手后侧置放有灭火器，以保证应急情况下人员的生命安全；通过采取油电转化器方式，在保证续航时间的同时还能兼顾人员的乘坐感受，足够的动力冗余能够保证发生意外时飞行器能够稳定飞行姿态进行降落，采用云台式机身，保证在飞行器发生晃动时人员乘坐平稳，同时机体结构采用可折叠设计，提高收纳特性。提高收纳特性。提高收纳特性。
技术研发人员：闫超 涂良辉 杨阳 王聿豪 龚竞 蓝子超 彭翼杰 喻婧
受保护的技术使用者：江西秀普航空科技有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/5
