CN106364662A - 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统 - Google Patents

一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106364662A
CN106364662A CN201610908705.2A CN201610908705A CN106364662A CN 106364662 A CN106364662 A CN 106364662A CN 201610908705 A CN201610908705 A CN 201610908705A CN 106364662 A CN106364662 A CN 106364662A
Authority
CN
China
Prior art keywords
elevon
aircraft
rollover
rudder
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610908705.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈春梅
瑞恩·迈克·兰德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610908705.2A priority Critical patent/CN106364662A/zh
Publication of CN106364662A publication Critical patent/CN106364662A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C5/00—Stabilising surfaces
    • B64C5/06—Fins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/12—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders surfaces of different type or function being simultaneously adjusted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C9/00—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders
    • B64C9/14—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots
    • B64C9/16—Adjustable control surfaces or members, e.g. rudders forming slots at the rear of the wing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，包括垂直稳定器、方向舵和升降副翼，该垂直稳定器固定连接在机翼后部并位于飞机的对称面、具有对称翼型、从机翼向上向下延伸；在该垂直稳定器的后边铰接方向舵；升降副翼是机翼的一部分并分为左、右两部分，两部分的前端与机翼的后缘铰接，并沿飞机对称面左右对称设在该垂直稳定器的两侧；在该升降副翼两部分相对的一边设有V形切口，以留出方向舵和升降副翼同时偏转的空间。本发明的优点是：仅使用三个致动器便可以实现航空器的全部三轴控制。垂直稳定器、升降副翼和方向舵的对称布置把旋转耦合降低至最小，从而实现航空器的简单和平稳的动作控制。

Description

一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统
技术领域
本发明涉及一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，可应用于固定翼、飞行翼、翼身融合式飞机，具有低展弦比机翼的飞机，以及带有同轴反转螺旋推进器的飞机。
背景技术
从莱特兄弟时代，就已开始利用可转动的控制面作为飞机的控制系统。最早的飞机上使用的升降舵和方向舵分别控制飞机的俯仰和偏航/侧翻。这些飞机的侧翻和转向都很慢。翘曲机翼是由莱特兄弟发明的，首次实现了独立的飞机三轴控制，并增加了侧翻速率，减少了转弯半径。后来，格伦·柯蒂斯发明了飞机副翼aileron来控制侧翻，与翘曲机翼相比，是一个有显著的简化和改良的伟大发明。
此后，又有人发明了升降稳定器stabilator，它是把水平稳定器的稳定功能和升降舵的俯仰控制功能结合的一个控制系统。然后又发明了升降副翼elevon，它结合了升降舵和副翼的功能，通常用于飞翼机和混合翼身设计中。该升降副翼利用对称偏转差异来实现独立的俯仰和滚转控制。类似的，垂直全动尾翼也被发明了，实现了垂直稳定器和方向舵的功能的结合。
一些固定翼垂直起降（VTOL）飞机被形容为X-翼机，其上有四个可移动的控制表面，本质上是两个相邻的V-机尾。这些机型可能有四个铰接在固定稳定器上、可分别转动的独立控制面，类似于原始固定翼机的传统方向舵和升降舵。
对于较新的机身设计，包括低展弦比固定翼垂直起降飞机，侧翻惯量和抑制侧翻的气动阻力是非常低的，因此利用升降副翼作为主要侧翻控制非常实用。但是升降副翼的使用占据了机翼根部的大部分后部，减少了按惯例放置垂直稳定器的空间。如果把垂直稳定器前移，以容纳升降副翼，那么垂直稳定器与飞机质量中心之间的力矩臂就会变得非常短。带来的影响是垂直稳定器必须做得非常大，以保证飞行的稳定性，但是较大的垂直稳定器尺寸会带来阻力的增加和有效载荷的损失。
总之，本专利提供了一种组合控制系统，包括用于飞机偏航控制的方向舵，用于飞机偏航稳定性控制的垂直稳定器，和用于俯仰控制和侧翻控制的升降副翼elevon。该系统设计时考虑到的是飞翼垂直起降飞机。对于这种飞机，其质量中心到垂直稳定器之间的距离应当被最大化，以使垂直稳定器本身可以做得更小，更轻，同时在保持偏航稳定飞行时产生的气动诱导阻力更少。解决这个问题使之最优化的一个独特的方法是：通过在升降舵上引进缺口件，以调节垂直稳定器向船尾方向被推得更远。
方向舵的偏转控制航空器的偏航动作，升降副翼elevon的对称偏转控制航空器的俯仰动作，其差分偏转控制航空器的侧翻动作。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种飞机俯仰、侧翻、偏航的控制系统。
本发明的技术方案是：一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，包括垂直稳定器（1）、方向舵（2）和升降副翼（3），该垂直稳定器（1）固定连接在机翼（5）后部并位于飞机的对称面、具有对称翼型、从机翼向上向下延伸；在该垂直稳定器（1）的后边铰接方向舵（2）；升降副翼（3）是机翼的一部分并分为左、右两部分，两部分的前端与机翼的后缘铰接，并沿飞机对称面左右对称设在该垂直稳定器（1）的两侧；在该升降副翼（3）两部分相对的一边设有一个或多个切口（4），以留出方向舵（2）和升降副翼（3）同时偏转的空间。
所述的方向舵（2）所选翼型是在其未偏转时对垂直稳定器（1）相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
所述的升降副翼（3）所选翼型是在其未偏转时对机翼相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
所述的垂直稳定器（1）采用厚型翼型。
所述的垂直稳定器（1）包括安装在其表面的电气元件。
所述的垂直稳定器（1）包括嵌入其内部的电气元件。
所述的升降副翼（3）设在机翼后缘中部的凹口内，升降副翼（3）与该凹口相互吻合；所述的垂直稳定器（1）连接在该凹口的底边中部。
本发明的优点是：仅使用三个致动器便可以实现航空器的全部三轴控制。对于垂直起飞和着陆的飞翼和低展弦比的混合翼身的航空器，本发明尤其具有使用价值。垂直稳定器、升降副翼和方向舵的对称布置把旋转耦合降低至最小，从而实现航空器的简单和平稳的动作控制。本发明位于航空器的中心线上的设计，能确保其充分利用航空推进器产生的滑流，在即使是低速飞行和悬停时，都能产生有效的空气动力控制，同时降低与控制相关的风的敏感性。在本发明中，方向舵的偏转控制航空器的偏航动作，升降副翼的对称偏转控制航空器的俯仰动作，其差分偏转控制航空器的侧翻动作。
附图说明
图1是本发明在低展弦比的固定翼飞机上未有偏转状态的立体结构示意图；
图2是本发明通过升降副翼的对称偏转来实现飞机的俯仰控制的示意图；
图3是本发明通过升降副翼的差分偏转来实现飞机的侧翻控制的示意图；
图4是本发明通过方向舵的偏转来实现飞机的偏航控制的示意图；
图5是本发明通过升降副翼和方向舵组合偏转实现飞机的俯仰、侧翻、偏航的联合控制示意图。
具体实施方式
参见图1-图5，本发明一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，包括垂直稳定器1、方向舵2和升降副翼3，机体（机翼）5的后缘中部设有凹口，该垂直稳定器1固定连接在该凹口底面中部并位于飞机的对称面、具有对称翼型、从机翼向上向下延伸；在该垂直稳定器1的后边铰接方向舵2；升降副翼3作为机翼的一部分（升降副翼3与机翼5后缘的凹口相互吻合），并分为左、右对称的两部分，两部分的前端与机翼5的后缘铰接，并沿飞机对称面左右对称设在该垂直稳定器1的两侧。在该升降副翼3的两部分相对的一边设有V形切口4，以留出方向舵2和升降副翼3同时偏转的空间。
所述的方向舵2所选翼型是在其未偏转时对垂直稳定器1相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
所述的升降副翼3所选翼型是在其未偏转时对机翼相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
所述的垂直稳定器1采用厚型翼型。
本发明的方向舵2和升降副翼3的左右两部分均由配套的驱动其偏转的装置，统一由飞机的控制系统进行控制，这些均属于常规技术，未图示。
本发明的驱动装置、控制部件等可以安装在机翼5或垂直稳定器1的外部，或嵌入内部。
本发明在飞行时有以下几种典型状态：
参见图2，本发明通过升降副翼3两部分的对称偏转（同向偏转）来实现飞机的俯仰控制。
参见图3，本发明通过升降副翼3的两部分的差分偏转（一上一下）来实现飞机的侧翻控制。
参见图4，本发明通过方向舵2的偏转来实现飞机的偏航控制。
参见图5，本发明通过升降副翼3对称和差分偏转和方向舵2的偏转组合实现飞机的俯仰、侧翻、偏航的联合控制。

Claims (7)

1.一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，包括垂直稳定器（1）、方向舵（2）和升降副翼（3），该垂直稳定器（1）固定连接在机翼（5）后部并位于飞机的对称面、具有对称翼型、从机翼向上向下延伸；在该垂直稳定器（1）的后边铰接方向舵（2）；升降副翼（3）是机翼的一部分并分为左、右两部分，两部分的前端与机翼的后缘铰接，并沿飞机对称面左右对称设在该垂直稳定器（1）的两侧；在该升降副翼（3）两部分相对的一边设有一个或多个切口（4），以留出方向舵（2）和升降副翼（3）同时偏转的空间。
2.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的方向舵（2）所选翼型是在其未偏转时对垂直稳定器（1）相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
3.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的升降副翼（3）所选翼型是在其未偏转时对机翼相应的组成翼型的平滑连续的延伸。
4.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（1）采用厚型翼型。
5.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（1）包括安装在其表面的电气元件。
6.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（1）包括嵌入其内部的电气元件。
7.根据权利要求1所述的飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统，其特征在于，所述的升降副翼（3）设在机翼后缘中部的凹口内，升降副翼（3）与该凹口相互吻合；所述的垂直稳定器（1）连接在该凹口的底边中部。
CN201610908705.2A 2016-10-19 2016-10-19 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统 Pending CN106364662A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610908705.2A CN106364662A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610908705.2A CN106364662A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106364662A true CN106364662A (zh) 2017-02-01

Family

ID=57895735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610908705.2A Pending CN106364662A (zh) 2016-10-19 2016-10-19 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106364662A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB701844A (en) * 1951-07-16 1954-01-06 Nat Res Dev Improved means for detecting disturbed flow over aircraft surfaces or for stall warning
US3107882A (en) * 1962-08-10 1963-10-22 Electric Auto Lite Co Yaw control system for vtol tilt wing aircraft
GB981591A (en) * 1960-02-23 1965-01-27 Curtiss Wright Aircraft and method of operating same
US3179352A (en) * 1959-09-21 1965-04-20 Hiller Aircraft Company Inc Tilt wing aircraft
CN2384863Y (zh) * 1999-08-02 2000-06-28 田瑜 电动遥控飞机
CN1400141A (zh) * 2001-07-30 2003-03-05 罗专予 平衡转向两用水平尾翼
US20070102575A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-10 Morgan Aircraft, Llc Aircraft attitude control configuration
CN101423117A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 北京航空航天大学 采用推力尾桨和滑流舵进行操纵和推进的倾转旋翼飞机
CN101549754A (zh) * 2009-04-29 2009-10-07 北京航空航天大学 一种旋定翼复合式飞行器及其设计的方法
CN102514712A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 上海大学 一种垂直起降飞行器
CN104015925A (zh) * 2014-05-27 2014-09-03 南京航空航天大学 一种多用途垂直起降无人飞行器
CN105109669A (zh) * 2014-12-24 2015-12-02 江西洪都航空工业集团有限责任公司 飞机改出尾旋改善装置
CN206265289U (zh) * 2016-10-19 2017-06-20 青岛兰道尔空气动力工程有限公司 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB701844A (en) * 1951-07-16 1954-01-06 Nat Res Dev Improved means for detecting disturbed flow over aircraft surfaces or for stall warning
US3179352A (en) * 1959-09-21 1965-04-20 Hiller Aircraft Company Inc Tilt wing aircraft
GB981591A (en) * 1960-02-23 1965-01-27 Curtiss Wright Aircraft and method of operating same
US3107882A (en) * 1962-08-10 1963-10-22 Electric Auto Lite Co Yaw control system for vtol tilt wing aircraft
CN2384863Y (zh) * 1999-08-02 2000-06-28 田瑜 电动遥控飞机
CN1400141A (zh) * 2001-07-30 2003-03-05 罗专予 平衡转向两用水平尾翼
US20070102575A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-10 Morgan Aircraft, Llc Aircraft attitude control configuration
CN101423117A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 北京航空航天大学 采用推力尾桨和滑流舵进行操纵和推进的倾转旋翼飞机
CN101549754A (zh) * 2009-04-29 2009-10-07 北京航空航天大学 一种旋定翼复合式飞行器及其设计的方法
CN102514712A (zh) * 2011-12-07 2012-06-27 上海大学 一种垂直起降飞行器
CN104015925A (zh) * 2014-05-27 2014-09-03 南京航空航天大学 一种多用途垂直起降无人飞行器
CN105109669A (zh) * 2014-12-24 2015-12-02 江西洪都航空工业集团有限责任公司 飞机改出尾旋改善装置
CN206265289U (zh) * 2016-10-19 2017-06-20 青岛兰道尔空气动力工程有限公司 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106828915B (zh) 一种倾转螺旋桨可垂直起降的高速飞行器的控制方法
US11180248B2 (en) Fixed wing aircraft with trailing rotors
CN108298064B (zh) 非常规偏航控制系统
CN205440869U (zh) 一种垂直起降的鸭式布局固定翼长航时飞行器
KR20070045216A (ko) 하이브리드 비행체
CN108639332B (zh) 复合三旋翼无人机多模态飞行控制方法
CN105539834A (zh) 一种复合翼垂直起降无人机
CN103587683A (zh) 一种可倾转旋翼小型飞行器
CN108528692B (zh) 一种折叠机翼双旋翼飞行器及其控制方法
EP3768592B1 (en) A structure construction for an aircraft and aircraft comprising the structure construction
CN105083551A (zh) 一种可倾转旋翼机及其控制方法
CN105480416A (zh) 一种倾转旋翼无人机
CN105775117A (zh) 一种垂直起降水平飞行的直升飞机及其应用
CN207029551U (zh) 一种复合式倾转旋翼直升机
CN106240814A (zh) 一种动力操纵的尾坐式混合布局垂直起降飞行器
CN203332392U (zh) 可倾转定翼无人机
CN112224400B (zh) 一种新型倾转旋翼飞行器及其工作方法
CN205738073U (zh) 一种垂直起降水平飞行的直升飞机
CN113002769B (zh) 一种纵列式旋翼-倾转旋翼复合式飞行器
CN110466754A (zh) 一种尾座式倾转旋翼垂直起降无人机
CN206265289U (zh) 一种飞机俯仰、侧翻、偏航控制系统
CN211281472U (zh) 一种涵道尾坐式垂直起降无人机
CN218617171U (zh) 一种多旋翼飞行器
CN108791816B (zh) 一种具有复合气动舵面的倾转机翼无人机
CN112744352B (zh) 一种分布式倾转多旋翼飞行器及飞行控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170201

RJ01 Rejection of invention patent application after publication