喷气式垂直升降气动系统

摘要

本发明关于一种喷气式垂直升降气动系统，其包含具上、下舱盖的机体、发动机以及分设于左、右机翼的二动力组件，通过与发动机呈三点平衡的二动力组件，使发动机枢转角度而呈现升起或降落状态时，能凭借二动力组件将螺旋桨组件推出管体并枢转使其垂直于机体，以凭借调整螺旋桨组件的偏转角度或转速，使机体垂直升起或降落时能呈现平衡状态，进而达成垂直升降的目的。

权利要求

1.一种喷气式垂直升降气动系统，其特征是包含：一机体，该机体形成一纵轴向机身，并在该机身两侧以横轴向连接呈对称的左机翼及右机翼，位于该机身前端设有一上舱盖及一下舱盖；

一发动机，设于该机身内部对应该上舱盖及该下舱盖的位置，并通过至少一第一伺服马达驱动枢转；以及

二动力组件，分别结合于该左机翼及右机翼，使该发动机与该二动力组件形成等腰三角形配置，且该动力组件包含一具有尾盖的管体及一驱动装置，该管体内设有滑轨，位于该滑轨套置有具有螺杆马达的伺服座，且该伺服座连结于该驱动装置，以凭借该驱动装置驱动该伺服座在该滑轨上位移，而该伺服座枢接有转角座，并在该螺杆马达的驱动轴与该转角座之间以一第一连杆组组接，使该螺杆马达驱动该连杆组令该转角座枢转，位于该转角座枢接有具有第二伺服马达的马达座，且该第二伺服马达用以驱动该马达座枢转，并在该马达座未枢接有该第一连杆组的一端设有一螺旋桨马达，该螺旋桨马达的驱动轴轴接有螺旋桨组件，以凭借该螺旋桨马达驱动该螺旋桨组件使其折叶展开旋转；

其中，该管体上设有一第三伺服马达，且该第三伺服马达的驱动轴与该尾盖之间通过一第三连杆组组接，以凭借该第三伺服马达驱动该第三连杆组使该尾盖于该管体上枢转开启；该管体上设有尾鳍，并在该尾鳍形成供该第三伺服马达容置的容置空间。

2.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该第一伺服马达与该发动机之间设有第二连杆组，以凭借该第一伺服马达驱动该第二连杆组使该发动机枢转。

3.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该发动机为引擎。

4.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该发动机为导风扇推进器。

5.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该转角座的枢转角度为

90°。

6.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该马达座以该第二伺服马达的驱动轴为中心以±30°为范围枢转。

7.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该驱动装置包含一步进马达、二皮带轮以及套置于该二皮带轮的皮带，且在该管体形成一缺口，并在该伺服座与该皮带之间固设一穿过该缺口的连结件，使该步进马达驱动其中一皮带轮旋转时，凭借该皮带带动该伺服座于该滑轨上位移。

8.如权利要求1所述的喷气式垂直升降气动系统，其特征在于，该机身尾端设有一喷嘴组件。

说明书

喷气式垂直升降气动系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种喷气式垂直升降气动系统，尤指运用于飞行载具者。

背景技术

[0002] 一般飞行载具随着飞行原理与功能的不同大致可区分为固定翼飞行机及旋翼飞行机(如：直升机或旋翼机)，固定翼飞行机主要凭借动力装置给予前进推力，以凭借空气流
过机翼上方及下方所产生的气压差与气流冲击效应来产生升力，因此，飞行速度快、载运量
大且飞行效率高，但固定翼飞行机需跑道提供起飞与降落，故起降场地具局限性。而旋翼直
升机凭借发动机带动旋翼旋转产生上升动力，因此，能于小面积场地垂直升降，且能于低空
低速飞行，但直升机航程短、速度慢，且受天气影响大。另外，旋翼机凭借前行的相对气流使
旋翼自转并产生升力，因此，起降距离短且能低速低空飞行，故其飞行速度与效率远不及固
定翼飞机。

[0003] 近年来，结合固定翼飞行机与旋翼飞行机特性的垂直升降飞机也逐渐问世，其中，倾转旋翼机(Tiltrotor Aircraft)乃为较普遍的形式，其机身、机翼基本上与飞机相似，但
于机翼两端设有螺旋桨，使螺旋桨启动而由水平状态旋转到垂直状态时，让倾转旋翼机能
如同直升机一般垂直起降或悬停，而当倾转旋翼机欲飞行时，则使螺旋桨处于水平状态，以
提供飞机向前的推力，进而让倾转旋翼机能如同固定翼飞机一样飞行。

[0004] 而垂直起降飞机的相关背景技术，请参阅美国公告第09868523B2号专利，其系揭示一种「垂直起降(VTOL)固定翼飞机」，主要是于多个进气口与空气出口之间延伸包括压缩
机壳体的气流增压室，而压缩机壳体内设置有离心压缩机组件，该离心压缩机组件包含上
叶轮及下叶轮，且上叶轮及下叶轮围绕大致呈垂直的压缩机轴线反向旋转，使上、下叶轮能
分别于上、下端抽吸空气后，由空气出口排出，位于每一空气出口配置有推力增强管，以凭
借推力增强管枢转向下时，使固定翼飞机垂直起降，或于进气口关闭时，令推力增强管枢转
向后使固定翼飞机向前飞行。

发明内容

[0005] 有鉴于固定翼飞行机与旋翼飞行机各有利币缺失。是以，本发明的目的乃是通过于机体的二机翼分别设置动力组件，并使二动力组件与发动机形成三点平衡状态，以凭借
动力组件让飞行载具达成垂直升降的目的。

[0006] 为达前揭目的，本发明提供一种喷气式垂直升降气动系统，其特征是包含：

[0007] 一机体，该机体形成一纵轴向机身，并在该机身两侧以横轴向连接呈对称的左机翼及右机翼，位于该机身前端设有一上舱盖及一下舱盖；

[0008] 一发动机，设于该机身内部对应该上舱盖及该下舱盖的位置，并通过至少一第一伺服马达驱动枢转；以及

[0009] 二动力组件，分别结合于该左机翼及右机翼，使该发动机与该二动力组件形成等腰三角形配置，且该动力组件包含一具有尾盖的管体及一驱动装置，该管体内设有滑轨，位
于该滑轨套置有具有螺杆马达的伺服座，且该伺服座连结于该驱动装置，以凭借该驱动装
置驱动该伺服座在该滑轨上位移，而该伺服座枢接有转角座，并在该螺杆马达的驱动轴与
该转角座之间以一第一连杆组组接，使该螺杆马达驱动该连杆组令该转角座枢转，位于该
转角座枢接有具有第二伺服马达的马达座，且该第二伺服马达用以驱动该马达座枢转，并
在该马达座未枢接有该第一连杆组的一端设有一螺旋桨马达，该螺旋桨马达的驱动轴轴接
有螺旋桨组件，以凭借该螺旋桨马达驱动该螺旋桨组件使其折叶展开旋转。

[0010] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该第一伺服马达与该发动机之间设有第二连杆组，以凭借该第一伺服马达驱动该第二连杆组使该发动机枢转。

[0011] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该发动机为引擎。

[0012] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该发动机为导风扇推进器。

[0013] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该管体上设有一第三伺服马达，且该第三伺服马达的驱动轴与该尾盖之间通过一第三连杆组组接，以凭借该第三伺服马达驱动该第
三连杆组使该尾盖于该管体上枢转开启。

[0014] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该管体上设有尾鳍，并在该尾鳍形成供该第三伺服马达容置的容置空间。

[0015] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该转角座的枢转角度为90°。

[0016] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该马达座以该第二伺服马达的驱动轴为中心以±30°为范围枢转。

[0017] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该驱动装置包含一步进马达、二皮带轮以及套置于该二皮带轮的皮带，且在该管体形成一缺口，并在该伺服座与该皮带之间固设一
穿过该缺口的连结件，使该步进马达驱动该其中一皮带轮旋转时，凭借该皮带带动该伺服
座于该滑轨上位移。

[0018] 所述的喷气式垂直升降气动系统，其中，该机身尾端设有一喷嘴组件。

[0019] 基于上述，通过与发动机呈三点平衡的二动力组件，使发动机枢转角度而呈现升起或降落状态时，能凭借二动力组件将螺旋桨组件推出管体并枢转使其垂直于机体，以凭
借调整螺旋桨组件的偏转角度或转速，使机体于垂直升起或降落时能呈现平衡状态，进而
达成垂直升降的目的。而当机体垂直升空呈停悬状态后，发动机系枢转45度以凭借喷气分
力推进，进而产生速度，此时，机翼逐渐产生浮力，并在一定空速产生后，使二动力组件开始
收回管件中，以完成由垂直转水平的过程，且不至于产生失速。

附图说明

[0020] 图1是本发明的立体图。

[0021] 图2是本发明的立体分解图。

[0022] 图3是本发明动力组件的立体分解图。

[0023] 图4是本发明开启上、下舱门盖的示意图。

[0024] 图5～图7是本发明动力组件的运作示意图。

[0025] 图8～图11是本发明起飞的示意图。

[0026] 附图标记说明：(本发明)1‑机体；11‑机身；12‑左机翼；13‑右机翼；14‑上舱盖；15‑下舱盖；2‑发动机；21‑第二连杆组；22‑第一伺服马达；3‑动力组件；31‑管体；310‑尾盖；
311‑尾鳍；312‑第三伺服马达；313‑第三连杆组；314‑滑轨；315‑缺口；32‑伺服座；321‑螺杆
马达；322‑第一连杆组；323‑连结件；33‑驱动装置；331‑步进马达；332‑皮带轮；333‑皮带；
34‑转角座；35‑马达座；351‑第二伺服马达；36‑螺旋桨马达；361‑螺旋桨组件；362‑折叶；4‑
喷嘴组件。

具体实施方式

[0027] 为了解本发明欲达成目的所运用的技术、手段及功效，余下，兹列举一较佳实施例并配合图式，详细说明如后：

[0028] 首先，请参阅图1～图2所示，本发明的喷气式垂直升降气动系统包含一机体1、一发动机2、二动力组件3以及一喷嘴组件4。其中，该机体1形成一纵轴向机身11，并在机身11
两侧以横轴向连接呈对称的左机翼12及右机翼13，位于机身11前端设有一上舱盖14及一下
舱盖15；该发动机2为引擎或风扇推进器，且设于机身11内部对应上舱盖14及下舱盖15的位
置，并通过一第二连杆组21连接于第一伺服马达22，以凭借第一伺服马达22驱动第二连杆
组21使发动机2枢转；该二动力组件3分别结合于左机翼12及右机翼13，使发动机2与二动力
组件3形成等腰三角形配置。

[0029] 且动力组件3包含一具尾盖310的管体31及一驱动装置33(配合参阅图3)，位于管体31上设有尾鳍311，且于尾鳍311的容置空间内设有一第三伺服马达312，并在第三伺服马
达312的驱动轴与尾盖310之间通过一第三连杆组313组接，以凭借第三伺服马达312驱动第
三连杆组313使尾盖310于管体31上枢转开启。位于管体31内设有滑轨314，且于滑轨314套
置有具螺杆马达321的伺服座32，并使伺服座32连结于驱动装置33，其中，驱动装置33包含
一步进马达331、二皮带轮332以及套置于二皮带轮332的皮带333，且于管体31形成一缺口
315，并在伺服座32与皮带333之间固设一穿过缺口315的连结件323，使步进马达331驱动其
中一皮带轮332旋转时，凭借皮带333带动伺服座32于滑轨314上位移。而伺服座32枢接有转
角座34，并在螺杆马达321的驱动轴与转角座34之间以一第一连杆组322组接，使螺杆马达
321驱动第一连杆组322令转角座3490°枢转，位于转角座34枢接有具第二伺服马达351的马
达座35，且第二伺服马达351用以驱动马达座35以第二伺服马达351的驱动轴为中心于±
30°的范围内枢转，并在马达座35未枢接有第一连杆组322的一端设有一螺旋桨马达36，该
螺旋桨马达36的驱动轴轴接有螺旋桨组件361，以凭借螺旋桨马达36驱动螺旋桨组件361使
其折叶362展开旋转。而喷嘴组件4则设于机身1尾端。

[0030] 其次，请参阅图4所示，于以下段落系以机体1升起为实施例进行说明。当机体1欲升起时，分别开启上舱盖14及下舱盖15，并凭借第一伺服马达22驱动第二连杆组21使原本
平行于机身11的发动机2枢转90°而呈垂直于机身11状态，此时，二动力组件3的第三伺服马
达312驱动第三连杆组313使尾盖310开启(如图5所示)，同时使步进马达331旋转皮带轮332
并带动皮带333旋转(如图5箭头所示)，使固定于皮带333上的连结件323随皮带333沿缺口
315移动，而将伺服座32由滑轨314推出管体31(如图6所示)，并驱动螺杆马达321使第一连
杆组322推动转角座34呈90°枢转(配合参阅图7)，且使马达座35同步枢转而令螺旋桨组件
361呈垂直状态，接着，通过螺旋桨马达36驱动螺旋桨组件361使折叶362展开旋转(如图8所
示)。

[0031] 请接着配合参阅图9，当机体1依X为轴向呈现右低左高时，则驱使设于右机翼13的动力组件3其螺旋桨马达36(图中未显示)增加转速，使机体1左右平衡；当机体1以Y为轴向
呈现机头低机尾高时，则驱使设于左机翼12及右机翼13的动力组件3其螺旋桨马达36降低
转速，使机体1前后平衡；当机体1以Z为轴向朝右方偏转时(请配合参阅图10)，则左机翼12
所设的动力组件3其第二伺服马达351系驱动马达座35使螺旋桨组件361朝机头方向偏转，
而右机翼13所设的动力组件3其第二伺服马达351系驱动马达座35使螺旋桨组件361朝机尾
方向偏转，进而使机体1朝左方偏转而导正方向。

[0032] 当机体1垂直升起后，则发动机2凭借第一伺服马达22推动第二连杆组21使发动机2枢转为45°(如图11所示)，让机体1朝前方推进，接着，将发动机2枢转为0°即平行于机身11
的飞行状态后，关闭上舱盖14及下舱盖15，同时，使设于左机翼12及右机翼13的二动力组件
3其螺旋桨马达36停止运作，而让折叶362收折，并将转角座34枢转回平行于管体31位置，且
通过驱动装置33将伺服座32拉回管体31内部，再凭借第三伺服马达312(请回顾图3)驱动第
三连杆组313使尾盖310封闭管体31。

[0033] 如此，通过发动机2与设于左机翼12及右机翼13的二动力组件3所构成的三轴，使发动机2产生的推力能配合二动力组件3其螺旋桨组件361的运转或偏转，进而调整机体1于
平衡状态下垂直升起或降落，且能简化整体机体1的结构与零件，减轻机体1重量，增进飞行
的稳定性。

[0034] 以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落
入本发明的保护范围之内。