CN103803079A - 一种小型旋翼飞行器 - Google Patents

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王也
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Abstract

本发明公开了一种小型旋翼飞行器，其特征在于包括：机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼、起落架和飞行控制系统，其特征在于：还包括旋翼、旋翼短舱系统和动力装置、倾转机构，其中旋翼上设置有螺旋桨，通过旋翼倾转机构的旋转而调节螺旋桨的方向。使小型倾转旋翼飞行器具有多种飞行模式，包括直升机飞行模式、倾转飞行模式以及飞机飞行模式；小型倾转旋翼飞行器飞行速度快、航程远，具有固定翼飞机的高速飞行特性；可以实现垂直起降、空中悬停、低速贴地飞行；耗能低，在巡航飞行时，因机翼产生升力，旋翼转速低，相当于两副螺旋桨，所以耗能比直升机低。

Description

一种小型旋翼飞行器
技术领域
本发明涉及一种小型飞行器，特别是一种小型倾转旋翼飞行器。 
背景技术
 由于倾转旋翼飞行器具有独特的飞行优势，早在20世纪40年代末期贝尔直升机公司就开始对其相关技术进行研究。但倾转旋翼机存在很多自身复杂的技术难点，特别是倾转过渡飞行模式的不稳定性，导致其经历了漫长曲折的发展历程。我国对于倾转旋翼机的研究还刚刚起步，没有相关的倾转旋翼飞行器的设计参数，目前多处于理论研究阶段。 
发明内容
本发明融合了直升机与固定翼飞机的优点，是一种军民两用的高技术产品。军用方面，不需要机场和跑道，生存力强；速度快、航程远、有效载荷大，特别适合装备物资的突击运输；实现垂直起降，特别适合装备海军舰载飞机；民用方面，可以在没有机场的地区执行运输任务，在出现紧急事故、灾难时它可以及时迅速的出动执行救援任务，节省宝贵时间。同时可以完成海洋勘探、航空拍照等任务。 
本发明主要针对小型倾转旋翼飞行器的利用优势和当前需求，提供一种更为先进适用的倾转旋翼飞行器。本发明采用的技术方案是：一种小型倾转旋翼飞行器，其特征在于包括：机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼、起落架和飞行控制系统，还包括旋翼、旋翼短舱系统和动力装置、倾转机构，其中旋翼上设置有螺旋桨，通过旋翼倾转机构的旋转而调节螺旋桨的方向。；整个飞行器采用正常的上单翼飞机布局，在机翼上设置襟副翼，机翼外侧布置可倾转的旋翼短舱；飞行器尾部安装水平安定面、垂直安定面以及升降舵和方向舵；布置前三点式起落架；两台发动机分别驱动两副旋翼工作，并通过同步协调轴保证双旋翼转速同步；采用电动位置伺服系统及蜗轮蜗杆传动机构，通过高精度数字舵机驱动蜗杆带动蜗轮，联动倾转轴旋转，从而实现发动机短舱及旋翼系统倾转。控制系统主要包括地面站监控系统、机载飞行控制律、飞行控制计算机操作系统、航姿信号处理单元。硬件方面包括航姿测量模块（IMU）、GPS接收模块、舵机驱动模块、遥控解码模块以及基于ARM架构的飞控计算机。所述的旋翼有2个；桨叶数量为3*2，并兼有直升机的旋翼飞行特性和飞机的螺旋桨飞行性能。 
本发明所实现的技术效果是：小型倾转旋翼飞行器具有多种飞行模式，包括直升机飞行模式、倾转飞行模式以及飞机飞行模式。在直升机飞行模式时主要由左右旋翼提供力和力矩，旋翼总距同步操纵控制飞行器的升降运动，同步纵向变距控制纵向运动，纵向变距差动实现航向运动，总距差动实现滚转运动；在飞机飞行模式时，旋翼总距操纵改变拉力矢量的大小，副翼调节滚转运动，升降舵提供俯仰力矩，方向舵实现协调转弯；在倾转过渡飞行时主要通过控制旋翼短舱的倾角与飞行速度的对应关系，同时协调总距与纵向变距，完成倾转过渡模式飞行。 
本发明所具备的技术优点和优势：飞行速度快、航程远，具有固定翼飞机的高速飞行特性；可以实现垂直起降、空中悬停、低速贴地飞行；耗油率低，在巡航飞行时，因机翼产生升力，旋翼转速低，相当于两副螺旋桨，所以耗油率比直升机低。 
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。 
图1是小型倾转旋翼飞行器的主要结构图 
图2是倾转机构结构示意图
图3是直升机飞行模式图
图4是过渡飞行模式图
图5是固定翼飞机飞行模式图
其中，1.机翼 2.机身 3.起落架 4.旋翼短舱系统和动力装置 5.水平尾翼 6.垂直尾翼 7.旋翼 8.伺服电机 9.蜗杆 10.涡轮 11.倾转轴 
具体实施方式
     通过地面监控系统控制小型倾转旋翼飞行器以直升机模式垂直起飞，在直升机飞行模式获得一定的前飞速度，进入倾转转换走廊，机载控制系统与外控手操纵补偿下实现过渡模式飞行，最终以飞机模式高速前飞；在着陆时，通过旋翼短舱的倾转，由飞机模式飞行到过渡模式飞行最终以直升机模式降落。整个过程可以遥控控制，或者智能模式控制。可以根据实际需要加载不同的执行设备，诸如航拍设备和武器等。 
整个飞行器采用正常的上单翼飞机布局，在机翼上设置襟副翼，机翼外侧布置可倾转的旋翼短舱；飞行器尾部安装水平安定面、垂直安定面以及升降舵和方向舵；布置前三点式起落架；两台发动机分别驱动两副旋翼工作，并通过同步协调轴保证双旋翼转速同步；采用电动位置伺服系统及蜗轮蜗杆传动机构，通过高精度数字舵机驱动蜗杆带动蜗轮，联动倾转轴旋转，从而实现发动机短舱及旋翼系统倾转。控制系统主要包括地面站监控系统、机载飞行控制律、飞行控制计算机操作系统、航姿信号处理单元。硬件方面包括航姿测量模块（IMU）、GPS接收模块、舵机驱动模块、遥控解码模块以及基于ARM架构的飞控计算机。所述的旋翼有2个；桨叶数量为3*2，并兼有直升机的旋翼飞行特性和飞机的螺旋桨飞行性能。  其中：旋翼数量 2；桨叶数量3*2；旋翼直径1.1m；机翼旋长0.3m；机翼翼展1.6m；发动机功率2kw*2；最大起飞重量15kg；有效载荷4kg；最大前飞速度25-30m/s；试飞时间15分钟。 
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。 

Claims (4)

1.一种小型旋翼飞行器，其特征在于包括：机翼、机身、水平尾翼、垂直尾翼、起落架和飞行控制系统，其特征在于：还包括旋翼、旋翼短舱系统和动力装置、倾转机构，其中旋翼上设置有螺旋桨，通过旋翼倾转机构的旋转而调节螺旋桨的方向。
2.根据权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于：小型倾转旋翼飞行器具有三种飞行模式，包括直升机飞行模式、倾转飞行模式以及飞机飞行模式。
3.根据权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于：整个飞行器采用正常的上单翼飞机布局，在机翼上设置襟副翼，机翼外侧布置可倾转的旋翼短舱；飞行器尾部安装水平安定面、垂直安定面以及升降舵和方向舵；布置前三点式起落架；采用电动位置伺服系统及蜗轮蜗杆传动机构，通过高精度数字舵机驱动蜗杆带动蜗轮，联动倾转轴旋转，从而实现发动机短舱及旋翼系统倾转。
4.根据权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于：通过地面监控系统控制小型倾转旋翼飞行器以直升机模式垂直起飞，在直升机飞行模式获得一定的前飞速度，进入倾转转换走廊，机载控制系统与外控手操纵补偿下实现过渡模式飞行，最终以飞机模式高速前飞；在着陆时，通过旋翼短舱的倾转，由飞机模式飞行到过渡模式飞行最终以直升机模式降落。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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