CN102730192B - 一种可垂直起降的飞行器 - Google Patents

Abstract

一种可垂直起降的飞行器，包括：一机舱，乘员俯卧或站立其中；机舱的两侧对称地各连接一主机翼，两主机翼的顶端各固定有一台设备舱，设备舱内安装有发动机；两个设备舱上各安装有一螺旋桨，由设备舱内的发动机带动旋转，提供飞行器的推力和升力；机舱的尾部两侧对称的各安装有一水平尾翼和一垂直尾翼；发动机与机舱内的操作杆之间为机械传动连接，水平尾翼与机舱内的蹬杆之间为机械传动连接。飞行器起飞后转动两个水平尾翼使飞行器转成水平飞行状态。本发明结构简单，因此制造时成本较低；体积小，操纵灵活，飞行时阻力更小。

Description

一种可垂直起降的飞行器

技术领域

本发明涉及一种飞行器，具体地涉及一种可垂直起降的飞行器。

背景技术

随着人类社会的进步，代步工具由自行车发展到汽车，为人们的生活和工作带来很大的方便，但作为个人使用的小型飞行器仍不多见。相应地有关个人使用的小型飞行器的报道中，新西兰的马丁公司开发出一种称为“飞行背包”的个人飞行器，依靠两个螺旋桨实现垂直起飞。但是由于该“飞行背包”没有机翼，在飞行时大部分功率用在了保持高度而不是克服飞行阻力。同时人在飞行时是直立在空中，其飞行时阻力大，速度稍快人就难以承受。(关于飞行背包的描述见马丁公司的官方网站http://ww w.martinjetpack.com)

美国有报道公开了一种倾转旋翼飞机(称为“鱼鹰”)，同样通过一对螺旋桨垂直起降以及一对机翼飞行。但垂直起降和水平飞行是通过倾转旋翼来实现，这种设计笨重、昂贵，不适合个人飞行器。(关于鱼鹰的描述参见维基百科http://en.wikipedia.org /wiki/V-22或波音公司官方网站http://www.boeing.com/rotorcraft/military/v22/index.htm)

发明内容

本发明的目的在于提供一种可垂直起降的飞行器，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的可垂直起降的飞行器，其主要包括：

一机舱，乘员俯卧或站立其中；

机舱的两侧对称地各连接一主机翼，两主机翼的顶端各固定有一台设备舱，设备舱内安装有发动机；

两个设备舱上各安装有螺旋桨，由设备舱内的发动机带动螺旋桨旋转，提供飞行器的推力和升力；

螺旋桨的桨片是可折叠或可拆卸地安装在设备舱上；

机舱的尾部两侧对称地各安装有一水平尾翼和一垂直尾翼；

发动机与机舱内的操作杆之间为机械传动连接，水平尾翼与机舱内的蹬杆之间为机械传动连接；

飞行器起飞前直立在地上，利用垂直尾翼做支架；

飞行器起飞后转动两个水平尾翼，将飞行器转成水平飞行状态；

飞行器飞行中由水平尾翼进行姿态控制，两个水平尾翼向相同的方向旋转，产生俯仰力矩；两个水平尾翼向相反的方向旋转，产生滚转力矩。

所述的飞行器，其中，机舱为单人或双人机舱。

所述的飞行器，其中，设备舱内安装有发电机和油箱。

所述的飞行器，其中，飞行器采用碳纤维复合材料或玻璃钢材料制作。

本发明与公知技术相比有如下优势：

1)结构简单，因此制造时成本较低；

2)因体积较小，其操纵灵活，而且飞行时阻力更小。

附图说明

图1是本发明乘座单人的飞行器结构示意图；其中：a是主视图，b是a的侧视图，c是a的俯视图。

图2是本发明乘座双人的飞行器结构示意图。

具体实施方式

本发明主要强调的是小巧的飞行器，因此本发明的机舱一般设计为最多乘座单人或两人。除因乘座的人数不同，机舱的尺寸有所不同外，其结构均一样。本发明乘座单人的飞行器最大起飞重量设计在300千克左右，足够负载一个成年人以及燃油。乘座双人的飞行器最大起飞重量设计在450-500千克之间，能够带载两个成人以及燃油。本发明的飞行器适航速度设计在300-350千米/小时之间，采用总功率为90KW的两个发动机。

以下举单人乘座的飞行器为例进行说明。

请参阅图1。本发明的机舱1设计成流线型，以减少空气阻力。机舱内部的乘员为站立或俯卧，并使用安全带帮助固定。机舱1的两侧各连接一主机翼2，该主机翼的翼型(即机翼横断面)设计成目前公知的不对称形状或对称形状，为飞行时提供升力。当该主机翼为对称形状时，呈一迎角地安装在机舱两侧。需要说明的是，本发明的主机翼其形状的设计等均为公知技术，不是本发明讨论的重点，在引不作过多的介绍。本发明的主机翼也可以在内部储存燃油。

位于主机翼的两端各设置有一个设备舱3，在两个设备舱3上各安装有一螺旋桨4，该螺旋桨4是可折叠或拆卸，以便于存放和运输。螺旋桨由安装在设备舱内的发动机，本发明采用普通的摩托车引擎作为发动机带动螺旋桨4旋转，在垂直起降时为飞行器提供升力，当飞行器飞行时提供推力。设备舱3内部空间还可以安装发电机等设备，同时还可以作为油箱储存燃油。本发明的飞行器按航程600公里计算，飞行器主机翼内的油箱和设备舱内的储存燃油为30-40升。本发明的发动机可以使用普通的汽油。发动机由乘员双手控制操作杆进行操作。

飞行器的尾部安装有水平尾翼5，用来保障飞行稳定性并通过转动以控制飞行姿态。与水平尾翼5垂直的安装有垂直尾翼6，以保障飞行稳定性，同时在垂直起降时作为飞行器的支架。本发明的飞行器的水平尾翼5是由乘员的双脚控制蹬杆进行操作。

有关发动机与操作杆和水平尾翼与蹬杆之间的连接是公知的机械传动装置。

飞行器起飞前直立在地上，利用垂直尾翼做支架。驾驶员站立或俯卧在机舱内用安全带固定。启动引擎带动螺旋桨产生升力垂直起飞。飞行器垂直上升到一定高度后，转动两个水平尾翼。螺旋桨产生的风力作用在两个水平尾翼上产生倾转力矩，促使飞机倾斜产生水平运动。随着水平运动速度逐渐提高，飞机的迎角逐渐减少，最终转变成传统螺旋桨飞机的飞行模式。即由机翼产生升力，由螺旋桨产生推力飞行。

飞行中同样可以由水平尾翼进行姿态控制。两个水平尾翼向相同的方向旋转，产生俯仰力矩。两个水平尾翼向相反的方向旋转，产生滚转力矩。

飞行器在飞行时的转向可以有两种方法，一是通过滚转运动使机翼倾斜实现转向；二是控制两个引擎的给油量使两个螺旋桨产生不同的推力实现转向。

飞行器在空中利用水平尾翼控制逐渐加大迎角降低水平速度。等水平速度降到接近零时飞机变成直立状态，就可以缓缓降落了。降落时依旧可以通过控制水平尾翼调整降落位置。

本发明的飞行器的两个水平尾翼不但和飞机运动产生的风力相作用，同时还和螺旋桨产生的风力相作用。比传统飞机的控制更可靠。后者在迎角过大时容易失速坠落。

由于飞行时乘员是站立或在机舱内，并用安全带固定，当飞行器做剧烈机动动作时，乘员不会有太难受的感觉。而公知飞机中乘员(包括驾驶员和乘客)是坐立在机舱内的，容易发生黑视和红视。

本发明的飞行器在飞行时可以依靠GPS之类的卫星系统结合带高度信息的数字地图进行导航。

为减轻飞行器的重量，本发明的飞行器可以采用碳纤维复合材料(CFRC)或玻璃钢材料制作。

本发明的飞行器其用途广泛，比如可以作为代步工具、娱乐工具，以及低空飞行的拍摄、险情探测等方面。

Claims (4)

1.一种可垂直起降的飞行器，其主要包括：

一机舱，乘员俯卧或站立其中；

机舱的两侧对称地各连接一主机翼，两主机翼的顶端各固定有一台设备舱，设备舱内安装有发动机；

两个设备舱上各安装有螺旋桨，由设备舱内的发动机带动螺旋桨旋转，提供飞行器的推力和升力；螺旋桨的桨片是可折叠或可拆卸地安装在设备舱上；

机舱的尾部两侧对称地各安装有一水平尾翼和一垂直尾翼；

发动机与机舱内的操作杆之间为机械传动连接，水平尾翼与机舱内的蹬杆之间为机械传动连接；

飞行器起飞前直立在地上，利用垂直尾翼做支架；

飞行器起飞后转动两个水平尾翼，将飞行器转成水平飞行状态；

飞行器飞行中由水平尾翼进行姿态控制，两个水平尾翼向相同的方向旋转，产生俯仰力矩；两个水平尾翼向相反的方向旋转，产生滚转力矩。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述机舱为单人或双人机舱。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其中，设备舱内安装有发电机和油箱。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其中，飞行器采用碳纤维复合材料或玻璃钢材料制作。