CN105438442B - 一种可变气动布局的飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变气动布局的飞行器，包括全动鸭翼、舵机座、伸缩机构、第一至第六电机模块、机体、两个阻力方向舵、两个折叠垂尾、电子调速器、螺旋桨、接收机和遥控器,伸缩机构在一个电机模块的带动下可以实现全动鸭翼的伸出与收回，同时折叠垂尾相应的展开与展平，进而实现鸭式布局与无尾飞翼布局之间的相互转化。本发明可以在空中实现无尾飞翼布局和鸭式布局之间的相互转换，兼顾无尾飞翼布局的隐身性能以及鸭式布局相对的高机动性、短距起降和大载重性能。
Description
技术领域
本发明涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种可变气动布局的飞行器。
背景技术
20世纪80年代，美国麻省理工学院和诺斯洛普 格鲁门公司共同研制出了B-2“幽灵”spirit隐身战略轰炸机，无尾飞翼布局的外形使得RCS雷达反射面积大幅度减小只有不到0.1平方米，其优异的隐身性能让人眼前一亮，但是渐渐地，人们发现这种无尾飞翼布局的隐身性能固然优异，但此类布局的飞行稳定性和机动性都有很大的缺陷，由于没有垂直安定面，航向稳定性欠佳，因此其飞行大幅度依赖先进的飞行控制系统。由于其机动性欠佳，一旦被发现将成为敌机的活靶子，几乎没有逃脱的可能，而相比之下，鸭式布局飞行器有相对较为优异的机动性和稳定性，并且具备短距起降性能，载重性能也非常优异，但其RCS雷达反射面积较大，隐身性能欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种可变气动布局的飞行器，可以在空中飞行时进行无尾飞翼布局和鸭式布局之间的相互转换。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种可变气动布局的飞行器，包括全动鸭翼、舵机座、伸缩机构、第一至第六电机模块、机体、两个阻力方向舵、两个折叠垂尾、电子调速器、螺旋桨、接收机和遥控器；
所述全动鸭翼固定在所述舵机座上；
所述机体采用三角翼机型，所述舵机座通过伸缩机构设置在所述机体上；
所述第一电机模块设置在所述机体上，用于控制伸缩机构进行伸缩，进而改变舵机座和机体之间的位置关系；
所述伸缩机构处于伸展状态时，舵机座处于机体的前端，飞行器处于鸭式布局状态；伸缩机构处于收缩状态时，舵机座嵌合于机体内，飞行器处于无尾飞翼布局状态；
所述两个阻力方向舵分别设置在所述机体两翼的翼边上，通过铰链与机体连接，所述第二电机模块、第三电机模块分别用于控制所述两个阻力方向舵舵面的角度；
所述两个折叠垂尾分别设置在所述机体两翼的翼尖上，通过铰链与机体连接，所述第四电机模块、第五电机模块分别用于控制所述两个折叠垂尾的展开和展平；
所述螺旋桨设置在所述机体的尾部；
所述第六电机模块通过所述电子调速器与所述接收机相连，用于控制螺旋桨转动、以提供飞行动力；
所述遥控器用于发送指令给飞行器，以控制飞行器飞行；
所述接收机设置在所述机体上，分别和所述电子调速器、第一至第五电机模块电气相连，用于接收所述遥控器发送的指令，并将指令转换为电机信号发送对应的模块。
作为本发明一种可变气动布局的飞行器进一步的优化方案，所述飞行器还包含稳压模块，所述稳压模块和所述电子调速器相连，用于稳定电子调速器的电流输入。
作为本发明一种可变气动布局的飞行器进一步的优化方案，所述遥控器的型号为Futaba 14SG。
作为本发明一种可变气动布局的飞行器进一步的优化方案，所述接收机的型号为7008SB。
作为本发明一种可变气动布局的飞行器进一步的优化方案，所述电子调速器采用好盈60A电调。
作为本发明一种可变气动布局的飞行器进一步的优化方案，所述稳压模块采用好盈8A Ubec。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明具有很鲜明的技术特点，无尾飞翼布局的隐身性能以及鸭式布局的较高机动性结合，可以实现隐身战略轰炸机和战斗攻击机的结合，真正做到一机多任务化，一机高性能化，可以实现低空隐身突防，进入敌战区后实现隐身轰炸，或者进行复杂的需要高机动性能的单个目标的单独破坏，能够成为战斗机中的“间谍”在无声无息的情况下，进行特殊目标的打击。
附图说明
图1为本发明无尾飞翼布局状态等轴侧视图；
图2为本发明鸭式布局状态等轴侧视图。
图中，1-全动鸭翼，2-折叠垂尾，3-阻力方向舵，4-伸缩机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种可变气动布局的飞行器，包括全动鸭翼、舵机座、伸缩机构、第一至第六电机模块、机体、两个阻力方向舵、两个折叠垂尾、电子调速器、螺旋桨、接收机和遥控器；
所述全动鸭翼固定在所述舵机座上；
所述机体采用三角翼机型，所述舵机座通过伸缩机构设置在所述机体上；
所述第一电机模块设置在所述机体上，用于控制伸缩机构进行伸缩，进而改变舵机座和机体之间的位置关系；
所述伸缩机构处于伸展状态时，舵机座处于机体的前端，飞行器处于鸭式布局状态；伸缩机构处于收缩状态时，舵机座嵌合于机体内，飞行器处于无尾飞翼布局状态；
所述两个阻力方向舵分别设置在所述机体两翼的翼边上，通过铰链与机体连接，所述第二电机模块、第三电机模块分别用于控制所述两个阻力方向舵舵面的角度；
所述两个折叠垂尾分别设置在所述机体两翼的翼尖上，通过铰链与机体连接，所述第四电机模块、第五电机模块分别用于控制所述两个折叠垂尾的展开和展平；
所述螺旋桨设置在所述机体的尾部；
所述第六电机模块通过所述电子调速器与所述接收机相连，用于控制螺旋桨转动、以提供飞行动力；
所述遥控器用于发送指令给飞行器，以控制飞行器飞行；
所述接收机设置在所述机体上，分别和所述电子调速器、第一至第五电机模块电气相连，用于接收所述遥控器发送的指令，并将指令转换为电机信号发送对应的模块。
所述飞行器还包含稳压模块，所述稳压模块和所述电子调速器相连，用于稳定电子调速器的电流输入。
全动鸭翼使得产生的气动方面上的抬头和低头力矩可以更大，使得整体飞行器的飞行机动性大幅度提高，此外，全动鸭翼由于没有舵面，气动阻力小，结构大大优化，大大减轻了重量。前缘全动鸭翼可以大幅度减阻增升，大大缩短起降距离，由于鸭翼总是先于主翼失速，失速恢复性能好，可以有效降低飞行器进入失速螺旋状态的概率，大大提高飞行器的飞行机动性，可以实现多种机动动作。
综合考虑前缘鸭翼的受力情况，为了满足大扭矩并且使变体过程稳定安全又不能过于复杂，第一电机模块采用双伺服电机，伸缩机构采用直线轴承配合双推的结构，我们将两个38kg/cm 扭矩的伺服电机置于机身前部，并采用两个独立的曲柄连杆机构进行前缘鸭翼的收放，我们对两颗伺服电机进行了混控设置，使两颗伺服电机的极限行程和运动行程保持一致，实现同步运动，避免输出不同步带来的自身机构自锁现象。通过位于机头前缘的伸缩鸭翼机构将前缘全动鸭翼收回至与机身嵌合。
由于无尾飞翼布局飞行器不具有垂直安定面，航向稳定性缺失，因此我们决定采用阻力方向舵的方式用于操控其航向稳定，我们将原本位于机身尾部的舵面上下一分为二，作为开裂式的阻力方向舵，第二电机模块和第三电机模块均采用上下两个伺服舵机对称安装的方式，并且通过混控使舵机可以协同同向工作（实现副翼滚转，升降舵俯仰功能），又可协同异向工作（实现减速板，阻力方向舵功能）。
通过第四电机模块和第五电机模块能够使得两个折叠垂尾进行90度的折叠，即展开变成垂尾和放下融合成机翼的一部分，详见图1和图2。
在鸭式布局和无尾飞翼布局的变换过程中，首先计算出两种布局的重心，通过在全动鸭翼的舵机座上加减配重来进行两种布局重心上的线性变化，可以使飞机在空中进行平稳快速的变形。
遥控器采用Futaba 14SG（2.4G），接收机采用7008SB,8通道，由天线、滤波器、放大器、A/D转换器组成，使用时先和遥控器对频，对频成功后接收遥控器的信号再输出给各个模块、电调来完成相应的需求。
电子调速器采用好盈60A电调，稳压模块采用好盈8A Ubec。
如图1所示，无尾飞翼布局的外形使得RCS雷达反射面积大幅度减小到只有不到0.1平方米，拥有优异的隐身性。
如图2所示, 鸭式布局飞行器有相对较为优异的机动性和稳定性，并且具备短距起降性能，载重性能也非常优异。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可变气动布局的飞行器，其特征在于，包括全动鸭翼、舵机座、伸缩机构、第一至第六电机模块、机体、两个阻力方向舵、两个折叠垂尾、电子调速器、螺旋桨、接收机和遥控器；
所述全动鸭翼固定在所述舵机座上；
所述机体采用三角翼机型，所述舵机座通过伸缩机构设置在所述机体上；
所述第一电机模块设置在所述机体上，用于控制伸缩机构进行伸缩，进而改变舵机座和机体之间的位置关系；
所述伸缩机构处于伸展状态时，舵机座处于机体的前端，飞行器处于鸭式布局状态；伸缩机构处于收缩状态时，舵机座嵌合于机体内，飞行器处于无尾飞翼布局状态；
所述两个阻力方向舵分别设置在所述机体两翼的翼边上，通过铰链与机体连接，所述第二电机模块、第三电机模块分别用于控制所述两个阻力方向舵舵面的角度；
所述两个折叠垂尾分别设置在所述机体两翼的翼尖上，通过铰链与机体连接，所述第四电机模块、第五电机模块分别用于控制所述两个折叠垂尾的展开和展平；
所述螺旋桨设置在所述机体的尾部；
所述第六电机模块通过所述电子调速器与所述接收机相连，用于控制螺旋桨转动、以提供飞行动力；
所述遥控器用于发送指令给飞行器，以控制飞行器飞行；
所述接收机设置在所述机体上，分别和所述电子调速器、第一至第五电机模块电气相连，用于接收所述遥控器发送的指令，并将指令转换为电机信号发送对应的模块。
2.根据权利要求1所述的可变气动布局的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包含稳压模块，所述稳压模块和所述电子调速器相连，用于稳定电子调速器的电流输入。
3. 根据权利要求1所述的可变气动布局的飞行器，其特征在于，所述遥控器的型号为Futaba 14SG。
4.根据权利要求1所述的可变气动布局的飞行器，其特征在于，所述接收机的型号为7008SB。
5.根据权利要求1所述的可变气动布局的飞行器，其特征在于，所述电子调速器采用好盈60A电调。
6. 根据权利要求2所述的可变气动布局的飞行器，其特征在于，所述稳压模块采用好盈8A Ubec。
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