CN105438444B - 可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种飞行器机翼，具体为一种可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器。解决了目前垂直起降飞行器翼展面积大在垂直起降状态下容易受风力影响姿态不稳定的技术问题。一种垂直起降飞行器，采用可变形机翼作为一体式机身，所述可变形机翼包括机翼前缘和机翼后缘；所述机翼前缘和机翼后缘之间通过滑动组件实现展开与收缩；所述机翼前缘和机翼后缘之间连接有可折叠的蒙皮。本发明所设计的变形机翼弦长可以伸缩变化大小，改变机翼面积；同时融合了固定翼飞机和多旋翼飞机的优势，实现了同一飞行器两种飞行模式任意切换飞行的功能。

Description

可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器
技术领域
本发明涉及一种飞行器机翼，具体为一种可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器。
背景技术
谷歌的 “Project Wing”原型机是一个1.5米宽的单翼无人机，能够垂直起飞，飞行时转为水平。但是当这种飞行器以垂直状态飞行时，宽大的机翼面积易受风力影响，使得在垂直状态飞行时的稳定性，操作性不好。
现有技术中，有通过充气改变机翼面积的方法。常规的充气机翼有结构刚度强度性能差等缺点:当机翼采用大展弦比构型时，在大翼载荷情况下，由于充气机翼刚度差，造成机翼变形严重，大大降低了气动效率与操作能力，而为了追求较好的结构刚度，又采用增加翼型厚度的方法，这又带来了额外的阻力；同时充气时膨胀方向为翼展方向，展开速度慢。
发明内容
本发明为解决目前垂直起降飞行器翼展面积大在垂直起降状态下容易受风力影响导致姿态不稳定的技术问题，提供一种可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器。
本发明所述的可变形机翼是采用以下技术方案实现的：一种可变形机翼，包括机翼前缘和机翼后缘；所述机翼前缘和机翼后缘之间通过滑动组件实现展开与收缩；所述机翼前缘和机翼后缘之间连接有可折叠的蒙皮。
本发明所述的可变形机翼可以快速方便的改变机翼的面积大小。机翼前缘和机翼后缘分离后，蒙皮会被打开；当需要缩小机翼面积时，蒙皮就被折叠起来，类似于扇子的折叠。
进一步的，所述滑动组件包括设在机翼前（后）缘内部的滑杆与滑轨组合，所述滑轨有多个且相互平行设置，每个滑轨上均设有一个滑杆；所有滑杆的另一端均与机翼后（前）缘前端相连；至少有一个滑杆上设有齿条且配有与齿条相啮合的齿轮；所述滑动组件还包括设在机翼前（后）缘内部的微型电机；所述微型电机通过齿轮驱动齿条进而驱动所有滑杆沿各自滑轨滑动，实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个滑杆之间活动套设有多个与滑杆相垂直的支撑梁，位于最前方的支撑梁与机翼前缘后端通过绳索相连接，位于最后方的支撑梁与机翼后缘的前端通过绳索相连接；相邻支撑梁之间通过绳索相连接；所述可折叠的蒙皮的前端与机翼前缘的后端相连接，可折叠的蒙皮的后端与机翼后缘的前端相连接，可折叠的蒙皮的中间部分均与支撑梁上部相连接。
所述滑动组件包括设在机翼前（后）缘内部的多个气动或液压推杆，气动或液压推杆的活动端相互平行设置并均与机翼后（前）缘前端相连接；气动或液压推杆通过伸缩实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个气动或液压推杆的活动端之间活动套设有多个与活动端垂直的支撑梁；位于最前方的支撑梁与机翼前缘后端通过绳索相连接，位于最后方的支撑梁与机翼后缘的前端通过绳索相连接；相邻支撑梁之间通过绳索相连接；所述可折叠的蒙皮的前端与机翼前缘的后端相连接，可折叠的蒙皮的后端与机翼后缘的前端相连接，可折叠的蒙皮的中间部分均与支撑梁上部相连接。
通过滑杆与滑轨或者气动、液压推杆可以实现机翼前缘和机翼后缘的展开与收缩，实现了机翼面积的快速调整。蒙皮与支撑梁以及机翼前后缘之间多点连接，当机翼收缩时，支撑梁在机翼前（后）缘的带动（通过绳索）下逐步展开，与机翼前后缘以及支撑梁连接的蒙皮则类似于扇子那样被折叠起来；蒙皮均通过一面与支撑梁连接，以增强展开后的强度。同理气动或液压推杆与蒙皮也是类似的连接方式。
本发明所述的垂直起降飞行器是采用如下技术方案实现的：一种垂直起降飞行器，所述飞行器采用可变形机翼作为一体式机身，机身前端设有一对螺旋桨，机身尾部设有尾翼和方向舵。
本发明所述的新型可变形机翼垂直起降飞行器的变形机翼采用类似伸缩天线的结构连接在机翼前缘和机翼后缘之间，蒙皮在这些可伸缩的梁上铺设，伸开后强度高可满足大载荷需求。
本发明所设计的变形机翼弦长可以伸缩变化大小，改变机翼面积；同时融合了固定翼飞机和多旋翼飞机的优势，实现了同一飞行器两种飞行模式任意切换飞行的功能。
本发明还可以弥补多旋翼飞机在速度，航程，载重量上的缺点，同时与倾转旋翼机相比使飞行器动力传输结构大大简化，提高了稳定性和安全性。美军V-22鱼鹰运输就是一种倾转旋翼机，媒体多次报道其发生事故，原因大多出现在动力方面。综上，本申请是一款融合了多旋翼和固定翼飞行器优点的新型飞行器，在电力巡线等上面拥有很大优势。
本发明应用前景：
（1）广泛应用于电力巡检：替代原始的人力展放牵引绳架线方式和工作人员现场巡视电力线路，这些工作新型无人机一架即可完成；
（2）灾后救援：地震后灾区可供固定翼飞机起降的场地有限，且不能把物资运送到离前线最近的地方，往往是运送到周边机场再由运输车辆或其它运送方式送到目的地；直升机虽然可以垂直降落但是飞行速度不高影响了运输速度。新设计的飞行器起飞降落对场地要求不高，则可以在一线救援人员附近降落节省了中间转运时间从而快速送达物资；起飞后能以固定翼的模式飞行，飞行速度可以达到很高；
（3）应用于反恐和军事行动。
附图说明
图1 本发明所述可变性机翼展开后的俯视结构示意图。
图2本发明所述可变性机翼展开后的侧视结构示意图。
图3本发明所述可变性机翼展开后的立体结构示意图。
图4 本发明所述可变性机翼收缩后的俯视结构示意图。
图5本发明所述可变性机翼收缩后的侧视结构示意图。
图6本发明所述可变性机翼收缩后的立体结构示意图。
图7本发明所述滑杆与滑轨组件与机翼的连接局部示意图。
图8本发明所述绳索与支撑梁及机翼前后缘的连接示意图。
1-机翼前缘，2-机翼后缘，3-滑动组件，4-可折叠的蒙皮，5-螺旋桨，6-尾翼，7-方向舵，8-气动或液压推杆，9-支撑梁，10-滑杆，11-绳索。
具体实施方式
一种可变形机翼，包括机翼前缘1和机翼后缘2；所述机翼前缘1和机翼后缘2之间通过滑动组件3实现展开与收缩；所述机翼前缘1和机翼后缘2之间连接有可折叠的蒙皮4。
所述滑动组件3包括设在机翼前缘1内部的滑杆10与滑轨组合，所述滑轨有多个且相互平行设置，每个滑轨上均设有一个滑杆10；所有滑杆10的另一端均与机翼后缘2前端相连；至少有一个滑杆（0上设有齿条且配有与齿条相啮合的齿轮；所述滑动组件还包括设在机翼前缘1内部的微型电机；所述微型电机通过齿轮驱动齿条进而驱动所有滑杆10沿各自滑轨滑动，实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个滑杆10之间活动套设有多个与滑杆10相垂直的支撑梁9，位于最前方的支撑梁9与机翼前缘1后端通过绳索11相连接，位于最后方的支撑梁9与机翼后缘2的前端通过绳索11相连接；相邻支撑梁9之间通过绳索11相连接；所述可折叠的蒙皮4的前端与机翼前缘1的后端相连接，可折叠的蒙皮4的后端与机翼后缘2的前端相连接，可折叠的蒙皮4的中间部分均与支撑梁9上部相连接。
所述滑动组件包括设在机翼前缘1内部的多个气动或液压推杆8，气动或液压推杆8的活动端相互平行设置并均与机翼后缘2前端相连接；气动或液压推杆8通过伸缩实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个气动或液压推杆8的活动端之间活动套设有多个与活动端垂直的支撑梁9；位于最前方的支撑梁9与机翼前缘1后端通过绳索11相连接，位于最后方的支撑梁9与机翼后缘2的前端通过绳索11相连接；相邻支撑梁9之间通过绳索11相连接；所述可折叠的蒙皮4的前端与机翼前缘1的后端相连接，可折叠的蒙皮4的后端与机翼后缘2的前端相连接，可折叠的蒙皮4的中间部分均与支撑梁9上部相连接。
所述滑动组件包括设在机翼后缘2内部的滑杆10与滑轨组合，所述滑轨有多个且相互平行设置，每个滑轨上均设有一个滑杆10；所有滑杆10的另一端均与机翼前缘1后端相连；至少有一个滑杆10上设有齿条且配有与齿条相啮合的齿轮；所述滑动组件还包括设在机翼后缘2内部的微型电机；所述微型电机通过齿轮驱动齿条进而驱动所有滑杆10沿各自滑轨滑动，实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个滑杆10之间活动套设有多个与滑杆10相垂直的支撑梁9，位于最前方的支撑梁9与机翼前缘1后端通过绳索11相连接，位于最后方的支撑梁9与机翼后缘2的前端通过绳索11相连接；相邻支撑梁9之间通过绳索11相连接；所述可折叠的蒙皮4的前端与机翼前缘1的后端相连接，可折叠的蒙皮4的后端与机翼后缘2的前端相连接，可折叠的蒙皮4的中间部分均与支撑梁9上部相连接。
所述滑动组件包括设在机翼后缘2内部的多个气动或液压推杆8，气动或液压推杆8的活动端相互平行设置并均与机翼前缘1后端相连接；气动或液压推杆8通过伸缩实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个气动或液压推杆8的活动端之间活动套设有多个与活动端垂直的支撑梁9；位于最前方的支撑梁9与机翼前缘1后端通过绳索11相连接，位于最后方的支撑梁9与机翼后缘2的前端通过绳索11相连接；相邻支撑梁9之间通过绳索11相连接；所述可折叠的蒙皮4的前端与机翼前缘1的后端相连接，可折叠的蒙皮4的后端与机翼后缘2的前端相连接，可折叠的蒙皮4的中间部分均与支撑梁9相连接。
所述气动或液压推杆8的活动端采用天线式多段嵌套伸缩结构。
一种垂直起降飞行器，所述飞行器采用可变形机翼作为一体式机身，机翼前缘1的前端设有一对螺旋桨5，机翼后缘2的尾部设有尾翼6和方向舵7。
如图1~3所示为本发明所述机翼展开后的结构示意图。图1中可见滑动组件3，图2、3中则展示了具体的天线式伸缩结构，其动力源于气动或液压推杆；其中图2中可折叠蒙皮展开；图4~6则是本申请所述机翼收缩后的结构示意图。图7为本发明所述的滑动组件采用滑杆10与滑轨组件时的局部示意图，图1~7中为了不影响主体结构没有画出绳索；图8显示的是绳索11与支撑梁9及机翼前后缘之间的连接示意图，为便于观察去掉了蒙皮。支撑梁9活动套设在滑杆或者启动或液压推杆的活动端上，多个支撑梁9之间基本平行。

Claims (7)

1.一种可变形机翼，其特征在于，包括机翼前缘（1）和机翼后缘（2）；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间通过滑动组件（3）实现展开与收缩；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间连接有可折叠的蒙皮（4）；所述滑动组件（3）包括设在机翼前缘（1）内部的滑杆（10）与滑轨组合，所述滑轨有多个且相互平行设置，每个滑轨上均设有一个滑杆（10）；所有滑杆（10）的一端与机翼前缘（1）相连接，所有滑杆（10）的另一端均与机翼后缘（2）前端相连；至少有一个滑杆（10）上设有齿条且配有与齿条相啮合的齿轮；所述滑动组件还包括设在机翼前缘（1）内部的微型电机；所述微型电机通过齿轮驱动齿条进而驱动所有滑杆（10）沿各自滑轨滑动，实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个滑杆（10）之间活动套设有多个与滑杆（10）相垂直的支撑梁（9），位于最前方的支撑梁（9）与机翼前缘（1）后端通过绳索（11）相连接，位于最后方的支撑梁（9）与机翼后缘（2）的前端通过绳索（11）相连接；相邻支撑梁（9）之间通过绳索（11）相连接；所述可折叠的蒙皮（4）的前端与机翼前缘（1）的后端相连接，可折叠的蒙皮（4）的后端与机翼后缘（2）的前端相连接，可折叠的蒙皮（4）的中间部分均与支撑梁（9）上部相连接。
2.一种可变形机翼，其特征在于，包括机翼前缘（1）和机翼后缘（2）；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间通过滑动组件（3）实现展开与收缩；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间连接有可折叠的蒙皮（4）；所述滑动组件（3）包括设在机翼前缘（1）内部的多个气动或液压推杆（8），气动或液压推杆（8）的活动端相互平行设置并均与机翼后缘（2）前端相连接；气动或液压推杆（8）通过伸缩实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个气动或液压推杆（8）的活动端之间活动套设有多个与活动端垂直的支撑梁（9）；位于最前方的支撑梁（9）与机翼前缘（1）后端通过绳索（11）相连接，位于最后方的支撑梁（9）与机翼后缘（2）的前端通过绳索（11）相连接；相邻支撑梁（9）之间通过绳索（11）相连接；所述可折叠的蒙皮（4）的前端与机翼前缘（1）的后端相连接，可折叠的蒙皮（4）的后端与机翼后缘（2）的前端相连接，可折叠的蒙皮（4）的中间部分均与支撑梁（9）上部相连接。
3.一种可变形机翼，其特征在于，包括机翼前缘（1）和机翼后缘（2）；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间通过滑动组件（3）实现展开与收缩；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间连接有可折叠的蒙皮（4）；所述滑动组件（3）包括设在机翼后缘（2）内部的滑杆（10）与滑轨组合，所述滑轨有多个且相互平行设置，每个滑轨上均设有一个滑杆（10）；所有滑杆（10）的一端与机翼后缘（2）相连接，所有滑杆（10）的另一端均与机翼前缘（1）后端相连；至少有一个滑杆（10）上设有齿条且配有与齿条相啮合的齿轮；所述滑动组件还包括设在机翼后缘（2）内部的微型电机；所述微型电机通过齿轮驱动齿条进而驱动所有滑杆（10）沿各自滑轨滑动，实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个滑杆（10）之间活动套设有多个与滑杆（10）相垂直的支撑梁（9），位于最前方的支撑梁（9）与机翼前缘（1）后端通过绳索（11）相连接，位于最后方的支撑梁（9）与机翼后缘（2）的前端通过绳索（11）相连接；相邻支撑梁（9）之间通过绳索（11）相连接；所述可折叠的蒙皮（4）的前端与机翼前缘（1）的后端相连接，可折叠的蒙皮（4）的后端与机翼后缘（2）的前端相连接，可折叠的蒙皮（4）的中间部分均与支撑梁（9）上部相连接。
4.一种可变形机翼，其特征在于，包括机翼前缘（1）和机翼后缘（2）；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间通过滑动组件（3）实现展开与收缩；所述机翼前缘（1）和机翼后缘（2）之间连接有可折叠的蒙皮（4）；所述滑动组件（3）包括设在机翼后缘（2）内部的多个气动或液压推杆（8），气动或液压推杆（8）的活动端相互平行设置并均与机翼前缘（1）后端相连接；气动或液压推杆（8）通过伸缩实现机翼前缘和后缘的展开与收缩；多个气动或液压推杆（8）的活动端之间活动套设有多个与活动端垂直的支撑梁（9）；位于最前方的支撑梁（9）与机翼前缘（1）后端通过绳索（11）相连接，位于最后方的支撑梁（9）与机翼后缘（2）的前端通过绳索（11）相连接；相邻支撑梁（9）之间通过绳索（11）相连接；所述可折叠的蒙皮（4）的前端与机翼前缘（1）的后端相连接，可折叠的蒙皮（4）的后端与机翼后缘（2）的前端相连接，可折叠的蒙皮（4）的中间部分均与支撑梁（9）相连接。
5.如权利要求2或4所述的可变形机翼，其特征在于，所述气动或液压推杆（8）的活动端采用天线式多段嵌套伸缩结构。
6.一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述飞行器采用如权利要求1~4任一项所述的可变形机翼作为一体式机身，机翼前缘（1）的前端设有一对螺旋桨（5），机翼后缘（2）的尾部设有尾翼（6）和方向舵（7）。
7.一种垂直起降飞行器，其特征在于，所述飞行器采用采用如权利要求5所述的可变形机翼作为一体式机身，机翼前缘（1）的前端设有一对螺旋桨（5），机翼后缘（2）的尾部设有尾翼（6）和方向舵（7）。
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