吊篮式单人飞行器 技术领域：
本发明为一种全新概念的超小型飞行器。
背景技术：
当今航空飞行器主要有普通飞机、直升飞机、热气球、飞艇和动力伞等。普通飞机造价昂贵，功能单一，使用要求苛刻，驾驶技术复杂，需要复杂的配套服务。直升飞机虽然功能多样，但造价仍然昂贵，驾驶技术复杂。热气球和飞艇造价也不菲，且体积庞大，受天气影响较大，且驾驶复杂。飞行伞虽然造价低廉，但驾驶复杂，空中不能悬停，起飞和降落场地较大。以上飞行器特点各有长短，但普遍存在一定的安全性和驾驶复杂的问题。根据现在社会工农业、国防、经济建设以及人民生活的需要，人们期盼一种飞行安全、使用方便、功能多样的经济适用型超小型飞行器的出现。本发明-吊篮式单人飞行器正是填补了这一空白。本发明能空中悬停，前飞、后飞、左右转向、高度升降，即使在发动机故障熄火时，仍可实现安全可靠的软着陆。除高度升降和软着陆需用手完成简单的操作外，其余功能只需双脚简单操作。本发明可在田野、道路、房顶及船只上起降，适用于海上登陆、空中巡逻(可超低空)，野外考察、观光旅游、空中拍摄和出行代步等。
发明内容：
本发明的组成部份包括：同心内外双轴上下两层反方向低速旋转的大面积可折桨叶，通过挂轴连接的可与机身改变倾角的机头传动机构及外壳，脚踏和手拉遥控拉线组成的飞行控制系统以及可使飞行器无动力安全降落的软着陆系统。其主要特征为：
1.一个连接机头与机身可以使之改变倾角的挂轴，中间部分是一个安装内轴的轴承座，轴承座下方安装有内轴圆锥齿轮，轴承座上方安装有外轴圆锥齿轮，在轴承座右侧挂轴部分安装有与上下齿轮啮合的双面圆锥齿轮，双面圆锥齿轮右侧地挂轴部分，安装有与双面圆锥齿轮啮合的斜轴圆锥齿轮的斜轴轴承座，斜轴轴承座在挂轴上可转动，在机头和机身的倾角变化时(以挂轴为圆心)，斜轴圆锥齿轮与双面圆锥齿轮的啮合不变。
2.安装于内外轴顶部的上下螺旋桨，其面积很大的桨叶可竖折和横折(大大减少占用空间并且便于搬运和存放)，其叶根转轴盘与内外轴顶部固定，叶根套装在叶根转轴上可转动，叶根的叶角转销与叶角连杆转动连结，叶角连杆和连杆盘固为一体，上下连杆盘之间为可转动连结，上连杆上盘经过其中心的轴承与贯穿于内轴的高度拉杆转动连结并受其控制升降。
3.一个可以改变机头与机身倾角，可使之前飞、悬停和后飞的脚踏遥控拉线机构，由连结于机头前后转动边缘和机舱下部的脚踏控制板之间的两根前后飞遥控拉线及踏板控制。
4.一个安装于机头前后的，利用飞行器自身螺旋桨产生的向下气流使飞行器转向的风舵，由连结于两风舵转臂及转担和机身下部脚踏控制板之间的两根左右转遥控拉线及踏板控制。
5.一个贯穿于内轴的高度拉杆，其轴内部分为滑杆，顶部通过轴承与螺旋桨机构连结，其下部轴外部分为齿条与高度控制齿轮啮合，与高度控制齿轮同轴(固定)的高度控制拉线盘和应急拉升拉线盘，分别通过遥控拉线与高度操纵杆和应急拉升机构连接。操纵杆下压，拉杆下降，桨叶角度增大，飞行高度增加，操纵杆上提则作用与之相反。
6.软着陆系统包含两个机构：一个由套装在驱动轴外层，一端通过飞轮与驱动轴连结的储能管，和套装在储能管外层，一端与储能管固定，另一端与机身固定的储能弹簧，以及锁住储能管的横转锁杆，锁住横转锁杆的竖转锁杆，锁住竖转锁杆的保险扣和能打开保险扣后取而代之的保险铃及铃索组成的自降储能保险机构；另一个由应急拉升拉线、应急拉升拉簧、连接拉线和拉簧的塞销以及锁住塞销的销扣组成的应急拉升机构。当飞行器无动力降落时，飞轮(单向转动)能将驱动轴(倒转)锁住，使双层螺旋桨叶片锁定在正交叉位置，使其成为降落伞。当飞行器接近地面时(3-5米)，操作者预先抛放的保险铃和铃索能将保险机构打开，使储能弹簧带动储能管通过飞轮带动驱动轴快速短时间旋转，同时储能管凸轮打开应急拉升机构，将桨叶角度拉至最大位置，以产生最大升力抵消飞行器下降的速度，使之软着陆。
【附图说明】
本发明共有附图10例：图1为正面结构图。图2为侧面结构图。图3为驾驶状态图。图4为折叶状态图。图5为螺旋桨变角机构结构图(可折桨叶不在内)。图6为螺旋桨全叶(6片)平面图(下层)。图7为单片桨叶图(俯视和正视)。图8为风舵系统结构图。图9为锁定保险机构图(俯视图和示意图)。图10为挂轴、内轴轴承座和斜轴轴承座图(立体)。以上附图中，图1和图2为主图，其余为辅图，辅图为主图中难以反映清楚或不能反映的部分，所有各图中的代号和名称均对应一致。为便于读图，现将图中所有代号名称和其所在图号(1-10)立表如下：代号名称所在图号代号 名称所在图号 1挂轴1，2，10 51 保险铃销管 1 2机头1，2，3，4 52 弹性起落架 1，2 3前飞遥控拉线管上端点1，2 53 起落架轮 1，2，3 4后飞遥控拉线管上端点1，2 54 保险铃 1，9 5前飞遥控拉线上端点1，2 55 左转遥控拉线管下端点 1，2，8 6后飞遥控拉线上端点1，2 56 风舵控制踏板 1，2，8 7 右转遥控拉线管上端点 1，2，8 57 右转遥控拉线管下端点 1，2，8 8 前风舵转臂 1，2，8 58 万向架轮 1，2，3，4 9 右转遥控拉线上端点 1，2，8 59 风舵控制踏板转销 1，2，8 10 叶根转轴 1，2，5，6，7 60 风舵左右转遥控拉线下端点 1，2，8 11 叶角转销 1，2，5，6，7 61 前后飞控制踏板转销 1，2 12 叶角连杆 1，2，3，4，5 62 后飞遥控拉线管下端点 1，2 13 内轴 1，2，3，4，5 63 前后飞控制踏板 1，2 14 高度拉杆轴承 1，2，3，4 64 前后飞遥控拉线下端点 1，2 15 上叶角连杆上盘 1，2，3，4，5 65 前后飞遥控拉线管下端点 1，2 16 叶根转轴盘 1，2，5，6，7 66 右转遥控拉线 1，2，8 17 上叶角连杆下盘 1，2，3，4，5 67 左转遥控拉线 1，2，8 18 下叶角连杆盘 1，2，3，4，5 68 后飞遥控拉线 1，2 19 外轴 1，2，3，4，5 69 前飞遥控拉线 1，2 20 外轴圆锥齿轮 1，2 70 高度定位器 1，2，3，4 21 内轴轴承座 1，10 71 高度操纵杆 1，2 22 双面圆锥齿轮 1，2 72 高度控制拉线管下端点 1，2 23 斜轴轴承座 1，2，10 73 应急拉升拉簧 1 24 竖折铰链 1，2，3，4，5，7 74 拉簧管 1 25 可折桨叶 1，2，3，4，6，7 75 应急拉升销扣 1 26 叶根 1，2，3，4，5，6，7 76 应急拉升塞销 1 27 斜轴圆锥齿轮 1，2 77 高度控制拉线 1，2 28 斜轴 1，2 78 高度拉杆 1，2 29 应急拉升拉线盘 1，2 79 高度控制拉线管上端点 1，2 30 应急拉升拉线管上端点 1，2 80 拉线盘支架 1，2 31 应急拉升拉线 1，2 81 高度控制齿轮 1，2 32 应急拉升拉线管下端点 1，2 82 高度控制拉线盘 1，2 33 万向节 1，2 83 内轴圆锥齿轮 1，2 34 驱动轴 1，2 84 风舵舵叶 2，8 35 储能管凸轮 1，2 85 风舵转杆套 2，8 36 储能管轴承 1，2 86 风舵转杆 2，8 37 储能弹簧上端支点 1，2 87 左转遥控拉线管上端点 2，8 38 储能管 1，2 88 后风舵转臂 2，8 39 储能弹簧 1，2 89 左转遥控拉线上端点 2，8 40储能弹簧下端支点1，2 90驾驶座椅2，3，4 41横转锁杆弹簧转销1，2，9 91发动机2 42横转锁杆1，2，9 92机身2，3，4 43竖转锁杆1，2，9 93舱门3 44保险扣1，2，9 94横折转销6，7 45保险铃索1，9 95转担8 46储能管加外能机构1，2 96转担销8 47飞轮(单向转动)1，2 97储能管凸肩9 48驱动轴圆锥齿轮1，2 98竖转锁杆弹簧转销9 49发动机圆锥齿轮1，2 99保销扣转销9 50保险铃销1 100活片6，7
实施方式
下面结合附图进行详细描述：
从图中可看出，本发明由机头部分、螺旋桨部分、前后飞控制部分、转向控制部分、高度控制部分和软着陆部分组成。
1.机头部分
在连接机头(2)与机身(92)的挂轴(1)的中间部位，有一个安装内轴(13)的轴承座(21)，轴承座(21)下方安装有内轴圆锥齿轮(83)，轴承座(21)上方安装有外轴圆锥齿轮(20)，在轴承座(21)的右侧挂轴部分安装有与上下齿轮(20)(83)相啮合的双面圆锥齿轮(22)，双面圆锥齿轮(22)的右侧挂轴部分安装有与双面圆锥齿轮(22)啮合的斜轴圆锥齿轮(27)的斜轴轴承座(23)，斜轴轴承座(23)在挂轴(1)上可以转动，在机头(2)与机身(92)的倾角变化时(以挂轴为中心)，斜轴圆锥齿轮(27)与双面圆锥齿轮(22)的啮合不变。在驱动轴(34)通过万向节(33)带动斜轴(28)顺时针旋转时，其外轴(19)及下桨为顺时针转，其内轴(13)及上浆为逆时针转。
2.螺旋桨部分
在内外轴(13)(19)的顶部，固定安装有各自的叶根转轴盘(16)，叶根(26)套装在叶根转轴(10)上可转动，叶根(26)上的叶角转销(11)和叶角连杆(12)转动连结，叶角连杆(12)和叶角连杆盘成为一体，上叶角连杆下盘(17)和下叶角连杆盘(18)之间为转动连结。上叶角连杆上盘(15)通过其中心的高度拉杆轴承(14)与贯穿于内轴(13)的高度拉杆(78)顶部转动连结，并受其控制。可折桨叶(25)通过竖折铰链(24)与叶根(26)连结。可折桨叶(25)本身包含若干片(图中为两片)可横折的活片(100)。活片(100)通过横折转销(94)与之连结。当飞行器不工作时，将可折桨叶横折后竖折，可大大减小其占用空间，便于搬运和存放。
3.前后飞控制部分
以挂轴(1)为圆心转动的可改变机头(2)和机身(92)倾角的前后飞控制机构，由前后飞两根脚踏遥控拉线及其踏板控制。其前飞遥控拉线(69)的上端点(5)固定在机头(2)前转边缘上方，其拉线管上端点(3)固定在机身(92)前转边缘下方，前飞遥控拉线(69)的下端点(64)固定在脚踏控制板(63)的前端，其拉线管下端点(65)固定在脚踏控制板(63)前端上方。后飞遥控拉线(68)的上端点(6)固定在机头(2)后转边缘上方。其拉线管上端点(4)固定在机身(92)后转边缘下方。后飞遥控拉线(68)的下端点(64)固定在脚踏控制板(63)的前端，其拉线管下端点(62)固定在脚踏控制板(63)前端下方。当脚踏控制板(63)前踏时(前端向下)，前飞遥控拉线(69)拉动机头(2)前倾，实现前飞；当脚踏控制板(63)后踏时(前端向上)，后飞遥控拉线(68)拉动机头(2)后倾，实现后飞。当脚踏控制板(63)处于中间位置时，可实现空中悬停。机头倾角越大，飞行速度越快，但有限度。
4.转向控制部分
安装于机头前后的转向风舵，其转向作用是靠上方螺旋桨产生的向下气流产生的。其改变舵叶角度的控制机构，由左右转两根脚踏遥控拉线及其控制踏板控制。其左转遥控拉线(67)的上端点(89)固定在转担(95)的后端，其拉线管上端点(87)固定在后舵转臂端点(88)的下方。后舵转臂端点(88)固定在左转遥控拉线上端点(89)和其拉线管上端点(87)之间的拉线中间位置。左转遥控拉线(67)的下端点(60)固定在风舵控制踏板(56)的后端。其拉线管下端点(55)固定在风舵控制踏板(56)后端左侧。右转遥控拉线(66)的上端点(8)固定在转担(95)的前端。其拉线管上端点(7)固定在前舵转臂端点(8)的下方。前舵转臂端点(8)固定在右转遥控拉线上端点(9)和其拉线管上端点(7)之间的拉线中间位置。右转遥控拉线(66)的下端点(60)固定在风舵控制踏板(56)的后端，其拉线管下端点(57)固定在风舵控制踏板(56)后端右侧。当风舵控制踏板(56)左转时，左转遥控拉线(67)拉动后舵转臂(88)下转，前舵转臂(8)则由于转担(95)的作用而上转，使前后舵叶的角度相反，使飞行器左转(逆时针)。当风舵控制踏板(56)右转时，右转遥控拉线(66)拉动前舵转臂(8)下转，后舵转臂(88)则由于转担(95)的作用上转，使前后舵叶的角度相反，使飞行器右转(顺时针)。因为机身中心位于两风舵之间中心位置，所以两风舵产生的方向相反的作用力可扭转飞行器本身。
5.高度控制部分
贯穿于内轴(13)的高度拉杆(78)，其轴内部分为滑杆，顶部通过其轴承(14)与螺旋桨机构连结。其下部轴外部分为齿条，与高度控制齿轮(81)啮合。高度控制齿轮(81)与高度控制拉线盘(82)和应急拉升拉线盘(29)固为一轴。高度控制拉线(77)上端与高度控制拉线盘(82)相连(在拉线盘上绕有一定长度)，其拉线管上端点(79)与拉线盘支架(80)固定。高度控制拉线(77)下端与高度操纵杆(71)固定，其拉线管下端点(72)与高度定位器(70)上部固定。当高度操纵杆(71)下压，拉动高度控制拉线盘(82)转动时，同轴的高度控制齿轮(81)便驱动高度拉杆(78)下移，从而使螺旋桨叶片角度增大使飞行高度升高。当操纵杆(71)上提使高度控制拉线(77)放松时，螺旋桨叶片角度减小，飞行高度降低。由于叶根转轴(10)两边叶片面积不等，叶角转销(11)一边面积大，飞行时空气的托力(向上压力)也大，自然会使螺旋桨叶片角度转至最小位置(即叶片最平位置)，叶角连杆盘及高度拉杆(78)也自然会升至最高位置。
6.软着陆系统部分
由驱动轴(34)、飞轮(47)、储能管(37)、储能弹簧(39)、横转锁杆(42)、竖转锁杆(43)、保险扣(44)、保险铃索(45)、保险铃(54)和保险铃销(50)组成的自降储能保险机构，以及由应急拉升拉线盘(29)、应急拉升拉线(31)、应急拉升塞销(76)、应急拉升销扣(75)和应急拉升拉簧(73)组成的应急拉升机构，共同组成一个软着陆系统。其工作过程如下：在飞行器一旦失去动力(发动机熄火)后，下降时产生的相对上升气流使螺旋桨倒转，由于安装于驱动轴(34)和储能管(38)之间的飞轮(47)的单向转动作用，将上下两层螺旋桨的各6片桨叶锁定在正交叉位置，这时操作者可将操纵杆(71)上提放松高度控制拉线(77)使桨叶角度回至最小(叶片最平)位置，使之产生最大的空气阻力，成为降落伞，同时打开保险铃销(50)，抛放下保险铃(54)。保险铃(54)下落后，保险铃索(45)将保险扣(44)打开，由保险铃的自重拉力取代保险扣(44)继续锁住(拉住)竖转锁杆(43)。当飞行器距离地面3-5米(保险铃索长度)时，保险铃(54)着地，保险铃索(45)松开，竖转锁杆(43)上转将横转锁杆(42)释放，横转锁杆(42)将储能管(38)释放，储能管(38)在储能弹簧(39)的带动下通过飞轮(47)驱动驱动轴(34)短时间内快速旋转(顺时针)，同时储能管(38)上端的凸轮(35)打开应急拉升销扣(75)，应急拉升拉簧(73)拉动应急拉升拉线(31)，使应急拉升拉线盘(29)及高度控制齿轮(81)转动，驱动高度拉杆(78)下移，使螺旋桨叶片角度达到最大，从而使飞行器产生最大的升力与降落速度相抵，从而实现软着陆。
说明1：由于上下螺旋桨叶片需锁定在正交叉位置，所以飞轮内部每格棘齿角度必须与之对应。
说明2：为使附图易看清，附图1，2，3，4中均画出上下螺旋桨各一对(两片)桨叶，实际为6片。
说明3：螺旋桨叶片折起部分长度与飞行器整体高度差不多(见图4)。
说明4：图1、2、3中虚线表示该部分可延展(图中画不下)。