本發(fā)明屬于旋翼飛機設計，具體涉及到四旋翼飛行汽車的旋翼高效折疊與防護，特別涉及到一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構。

背景技術：

1、飛行汽車為現(xiàn)代及未來交通提供了一種全新的出行方式，兼具空中飛行與地面行駛的功能，可以有效解決交通擁堵的問題。其中飛行汽車空中飛行功能的實現(xiàn)主要依靠多旋翼機構，垂直起降需要大尺寸的螺旋槳高速旋轉提供升力，所以對其旋翼機構進行精細化的設計對飛行汽車的安全性、可靠性和整體空間利用率有著至關重要的影響。當前的飛行汽車多采用四旋翼機構，包括螺旋槳、驅動電機、支撐桿等，因載人飛車起飛重量大，需要多個大尺寸槳葉實現(xiàn)升力驅動，其槳葉及支撐桿尺寸較大，槳葉展開后整個旋翼機構比車體占據(jù)空間還大，空間利用效率低。槳葉易被磕碰損壞，嚴重影響飛行汽車的安全性和可靠性。因此需要對旋翼機構進行精巧高效的設計，具有旋翼高效折疊和防護的作用。

2、現(xiàn)有的飛行汽車旋翼機構大多是支撐桿和螺旋槳通過轉軸連接，槳葉為一體化設計，支撐桿和槳葉均不可折疊。少量設計中支撐桿可繞中心點旋轉折疊，但由于飛行汽車的槳葉尺寸和支撐桿尺寸較大，飛行汽車在地面停放階段，已有的折疊方法依然使得旋翼機構比車體周向尺寸大，導致場地存放空間面臨較大挑戰(zhàn)。且現(xiàn)有的可折疊的旋翼機構完全依賴控制系統(tǒng)，若控制系統(tǒng)發(fā)生故障，機構折疊準確性直接受到影響，甚至無法折疊。飛行汽車槳葉為復合材料，其抗沖擊性能差，且環(huán)境對其力學性能的影響較大，飛行汽車在停放階段，若發(fā)生碰撞或遇到雨雪天氣，槳葉的力學性能大大降低，會嚴重影響飛行汽車的安全性和可靠性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構，該機構包括可折疊的支撐桿、可折疊的槳葉、驅動電機以及防護收納盒。通過發(fā)明中提出的二級調控折疊設計，實現(xiàn)四軸八槳四旋翼結構二次環(huán)抱式折疊，折疊機構最終尺寸小于車體結構，有效減小地面停放時空間占據(jù)位置。同時，折疊機構巧妙設計限位滑塊，輔助控制系統(tǒng)或手動調節(jié)時準確折疊。最后，折疊機構還設計了雙層防護裝置，不僅實現(xiàn)槳葉的獨立防護，還合理設計布置了防護收納盒結構，實現(xiàn)整體旋翼折疊機構的防護和收納。發(fā)明既實現(xiàn)機構小巧設計，提高飛行汽車空間利用率；又實現(xiàn)了機構多重防護，提高飛行汽車安全性與可靠性。

2、本發(fā)明主要解決的問題是現(xiàn)有飛行汽車地面停放時旋翼機構占地面積大，地面空間利率用低和槳葉易發(fā)生碰損，影響飛行汽車安全性。為解決此問題，本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構，該機構包含支撐桿、槳葉、驅動電機、防護收納盒等主要結構，通過控制系統(tǒng)確定飛行汽車在地面停放后旋翼機構的折疊，通過控制驅動逐步實現(xiàn)槳葉的折疊、支撐結構的折疊，限位滑塊的設計確定折疊位置，最后形成旋翼機構在車體頂部的環(huán)保式精準折疊。支撐桿經過本發(fā)明中的設計可以收納驅動電機，實現(xiàn)驅動電機的防護。通過槳葉前緣橡膠覆蓋層設計、支撐桿上設計的槳葉專用防護裝置和機構上的防護收納盒設計，實現(xiàn)旋翼機構的多重防護和收納。

3、其主要內容包括：

4、基于飛行調控的二級折疊機構設計：

5、區(qū)別于當前飛行汽車的旋翼機構的設計及折疊形式，本發(fā)明設計一種適用于飛行汽車的基于飛行調控的二級折疊機構，通過飛行控制模塊和機械傳動結構的作用，驅動四軸八槳旋翼折疊機構實現(xiàn)逐級耦合的二級折疊，有效解決了現(xiàn)有飛行汽車旋翼機構停放階段占地空間大，空間利用率低的問題?；陲w行調控的四軸八槳二級折疊機構結構形式見圖1。

6、根據(jù)本技術的一個方面，提供一種用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構，由飛行調控模塊1、后支撐桿2、支撐桿驅動電機3、前支撐桿4、槳葉驅動電機5、連接接頭6、7槳葉組成；

7、其中，后支撐桿2有4只，前支撐桿4有4只，槳葉驅動電機5有4只，連接接頭6有8只，7槳葉有16片。

8、所述后支撐桿2為碳纖維材料，輕質同時滿足高支撐性，連接飛行調控模塊1和前支撐桿4；

9、所述后支撐桿2靠近飛行調控模塊1一端的根部為實體結構，保證支撐的剛度，其余部分為中空對稱的凹槽結構，為可旋轉折疊的機構和支撐桿驅動電機3的隱藏留置充足空間；

10、所述支撐桿驅動電機3為總線舵機，集成了驅動電機、減速齒輪組、控制信號接收的執(zhí)行器；

11、所述支撐桿驅動電機3輸出端通過轉軸與后支撐桿2連接，主要控制和驅動前支撐桿4的旋轉動作；

12、所述前支撐桿4為旋轉支臂，為h型圓桿結構，包括兩個短桿4-2、4-3和一個長桿4-1；其中一個短桿與后支撐桿2相連，同時與支撐桿驅動電機輸出端相連接；另一個短桿與連接接頭6相連，同時與槳葉驅動電機5輸出端相連接；結構見圖2。

13、所述前支撐桿4為為碳纖維材料，設計可滿足在保證結構受載強度的同時，實現(xiàn)減重的效果；

14、所述槳葉驅動電機5為總線舵機，集成了驅動電機、減速齒輪組、控制信號接收的執(zhí)行器；

15、所述槳葉驅動電機5的出端通過轉軸與前支撐桿4一側的短桿連接，在短桿中部位置通過螺栓連接，控制和驅動7槳葉的旋轉動作；

16、所述7槳葉為分離式設計，每片槳葉通過槳葉連接軸與連接接頭6的耳片相連，可繞槳葉連接軸90度旋轉。

17、所述7槳葉為碳纖維復合材料，通過電機驅動其旋轉為飛行汽車提供升力和推力。

18、所述連接接頭6中心有中心孔6-1，前支撐桿4的一側短桿通過中心孔6-1與6連接接頭連接，連接接頭6可繞前支撐桿4的一側短桿360度旋轉；

19、所述連接接頭6設有兩個耳片6-2、6-3，耳片有中心孔，孔徑為φ20mm，配合槳葉連接軸6-4、6-5連接7槳葉；

20、一個所述前支撐桿4上下對稱位置各連接一個連接接頭，實現(xiàn)四軸八槳的功能；結構見圖3。

21、所述連接接頭6為不銹鋼，具備較強的力學性能及耐蝕性能。

22、所述飛行調控模塊包括綜合傳感器和控制機構，實現(xiàn)對飛行模塊姿態(tài)的精確控制，以及飛行汽車地面對合狀態(tài)和折疊機構的安全信息的交互反饋。模塊材料為碳纖維復合材料，質量輕，對飛行調控機構起到較好的支撐和保護。

23、所述用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構還包括基于二級折疊機構的限位設計。

24、傳統(tǒng)的飛行汽車旋翼折疊機構依靠控制系統(tǒng)確定折疊位置，這對控制系統(tǒng)的精準度要求極高，而往往控制系統(tǒng)的精度不足或者控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，機構的折疊位置將無法保證，因而無法實現(xiàn)高效率高精度的這得，進而影響機構的整體折疊效果。

25、本專利提出基于二級折疊機構的限位設計，通過機械模塊的設計輔助各級折疊機構輕松實現(xiàn)位置找準，降低控制系統(tǒng)的難度。專利所述的適用于飛行汽車的四軸八槳折疊機構有兩級折疊。一級槳葉折疊的限位設計結構見圖4，二級支撐桿折疊的限位設計結構見圖5。

26、包括一級槳葉折疊限位，具體為：連接接頭6的耳片內軸內面6-11上設有滑槽6-6和限制塊6-7，滑槽6-6處于耳片內側中心位置，滑槽6-6一側為開口，另一側設有限制塊6-7，限制塊6-7與連接接頭6通過螺栓連接，滑槽6-6和限制塊6-7共同限制了7槳葉在展開狀態(tài)時的運動軌跡和位置；

27、所述滑槽6-6內粘貼橡膠墊6-8，起到緩沖作用；

28、所述連接接頭6中，滑槽6-6開口測的對側面為內壁面6-10，內壁面6-10與軸內面6-11相交的邊緣中部設有橡膠墊6-9，起到緩沖作用。

29、包括二級支撐桿折疊限位，具體為：后支撐桿2端頭位置表面設有一條弧形凹槽4-6，弧形凹槽4-6的軌跡為前支撐桿4折疊運動的軌跡；所述前支撐桿4與后支撐桿2連接的短桿上設有凸肩4-7，凸肩4-7與弧形凹槽4-6為間隙配合分別限制了支撐桿展開和折疊的位置；

30、所述7槳葉展開時，凸肩4-7與弧形凹槽4-6相接處的面為接觸a面4-8；

31、所述7槳葉收起時，凸肩4-7與弧形凹槽4-6相接處的面為接觸b面4-9；

32、所述凸肩4-7與所述前支撐桿4與后支撐桿2連接的短桿一體制造。

33、所述用于飛行汽車的四軸八槳旋翼折疊機構還包括地面停放階段旋翼折疊機構的多重防護設計。

34、用于飛行汽車的旋翼槳葉通常為復合材料，其抗沖擊性能差。飛行汽車處于地面停放狀態(tài)時，傳統(tǒng)的旋翼機構直接將槳葉暴露在飛行汽車車體外，機翼被砂石等硬物損傷，且長期暴露在雨雪等特殊天氣下，槳葉的力學性能對環(huán)境敏感性強，其在損傷不可見的情況下力學性能卻嚴重退化，嚴重威脅到飛行汽車的安全性和可靠性。

35、本專利首次提出采用多重防護的設計旋翼折疊機構。通過槳葉的特殊處理、折疊位置的設計和防護裝置的設計來實現(xiàn)對四軸八槳旋翼折疊機構的防護和收納。槳葉結構見圖6，槳葉折疊位置見圖7，旋翼折疊機構防護裝置見圖8。

36、所述7槳葉由兩層構成，內部為實心的碳纖維復合材料7-1，外層為均勻噴敷在碳纖維復合材料7-1上的彈性緩沖材料7-2，起到減小槳葉振動作用的同時，可以防護小型砂石的撞擊。

37、所述7槳葉在經過一級折疊后收縮在旋翼折疊機構內，從寬度和厚度方向上無外漏，俯視方向上，后支撐桿2在車頂設計成“x”型，起到受載分配均勻、剛性支撐的效果，同時，7槳葉被收納進“x”型結構中，起到對7槳葉的防護作用，避免外物直接碰撞到7槳葉。

38、所述旋翼折疊機構防護裝置設計在后支撐桿2頂部，通過連接環(huán)8、9、10、11和防護布18、19實現(xiàn)。在后支撐桿2上設計四個連接環(huán)，連接環(huán)與后支撐桿2頂部焊接在一起。每塊防護布設計一對掛鉤12、13、14、15，與連接環(huán)配合，可以實現(xiàn)防護布與旋翼折疊機構的連接和分離。防護布收口為彈性帶16、17，彈性帶拉開后可與后支撐桿的端頭套合形成防護罩。防護布為疏水防雨面料，可以較好地防護特殊天氣對槳葉及機構的影響。兩塊防護罩可拆卸。

39、本技術的優(yōu)勢在于：

40、本發(fā)明提出一種適用于飛行汽車的旋翼折疊機構。可以實現(xiàn)適用于飛行汽車的旋翼機構的二級環(huán)抱式精準折疊和防護，使機構折疊后小于車體的周向占地面積，并提高控制或手動折疊的精準度。同時使得槳葉和折疊機構在地面停放階段得到較好的防護。該方法可以有效實現(xiàn)旋翼機構精準折疊和防護，提高空間利用率與飛行安全性，適用于未來交通中飛行汽車地面停放階段的旋翼機構設計。