CN107010218A - 一种飞翼布局垂直起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用飞翼布局的可垂直起降飞行器，整体由飞翼主翼，垂直尾翼和三个动力模块组成。飞翼主翼前缘处安装有关于飞机对称面对称的两个前动力模块，其装有一对可折叠的低速螺旋桨，用于在垂飞阶段产生向上的推力；主翼后缘处在对称面位置安装一个后动力模块，安装有一对高速螺旋桨，用于在平飞阶段产生向前的动力。在主翼后缘处，安装有两个关于飞机对称面对称且垂直于主翼面的垂直尾翼。在主翼和垂直尾翼的后缘处都安装有飞行舵面，用于控制飞机垂飞、平飞以及过渡阶段时的姿态。该飞行器不但可以实现垂直起降，还可以实现高速水平飞行，具有广阔的应用前景。

Description

一种飞翼布局垂直起降飞行器

技术领域

本发明属于航空飞行器设计技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术

垂直起降飞行器通常包括直升机、倾转旋翼机、尾座式垂直起降飞行器以及配置升力风扇或者矢量推进装置的垂直起降飞行器等。传统直升机在飞行时飞行速度低，航程短，旋翼系统复杂；倾转旋翼机较传统直升机飞行速度提高，航程延长，但是需要复杂、笨重的大扭矩倾转机构，有时候甚至连机翼一起倾转，这导致垂直起降抗风性差，过渡飞行机翼处于深度失速状态，操稳特性差；而其他经过整合的垂直起降飞行器能同时具备升力发动机、推进发动机，两者在不同的飞行状态中互为死重或者废阻力，而做巡航承载升力的机翼，这种飞行器在垂直起降阶段是非常笨重的。针对上述垂直起降方案的不足，本发明提出一种新型的尾座式垂直起降飞行器，具有操作简单，结构重量小，飞行效率高的特点。

发明内容

针对现有垂直起降方案飞行速度低、旋翼系统复杂以及机体结构复杂庞大等缺点，本发明提出一种新型的尾座式垂直起降飞行器的方案，具有结构重量小，操作简单，飞行效率高等优点。

为实现本发明的技术目的，本发明提供如下技术方案：

一种飞翼布局垂直起降飞行器，包括主翼，主翼舵面，垂直尾翼，位于主翼前缘的前动力模块和位于主翼后缘的后动力模块，其特征在于，所述前动力模块包括低速螺旋桨，所述后动力模块包括高速螺旋桨。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于所述飞行器还包括尾翼舵面。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于所述飞行器包括对称设置于机身两侧的两个前动力模块。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于所述低速螺旋桨的桨叶在螺旋桨转速高于阀值时展开，转速低于阀值时折叠。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于所述飞行器包括一个后动力模块和对称设置于后动力模块两侧的两个垂直尾翼。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于所述飞行器还包括设置于所述两个垂直尾翼的四个端头的起落装置。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于，在垂飞时，所述后动力模块关闭；在平飞时，所述前动力模块关闭。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于，在垂飞时，所述主翼的翼面垂直于地面；在平飞时，所述主翼的翼面平行于地面。

如上述任意一项技术方案所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器在平飞和垂飞状态之间的切换通过所述主翼舵面控制。

本发明提供一种可垂直起降的飞行器，采用飞翼布局，主体由飞翼主翼，垂直尾翼和动力模块组成。在飞翼主翼前缘处，安装至少两个关于飞机对称面对称的前动力模块，由可折叠的低速螺旋桨产生向前的拉力，前动力模块主要用于飞行器垂飞阶段；在主翼的后缘处，安装两个主翼舵面，控制飞机平飞、垂飞以及过渡阶段的姿态；主翼后缘处的中间位置安装至少一个后动力模块，由高速螺旋桨产生向后的推力，后动力模块主要用于飞行器平飞阶段。此外，在主翼后缘处，高速螺旋桨的两边，分别安装两个关于飞机对称面对称且垂直与主翼面的垂直尾翼，垂直尾翼的后缘处安装垂直舵面，并且，在垂直尾翼的四个端头安装起落装置，用于垂直起降。

前动力模块装有可以自动折叠的低速螺旋桨。低速螺旋桨在来流速度较小时具有较高的效率，故两个前动力模块主要在飞行器垂飞时使用。此外，低速螺旋桨为折叠桨，收放由桨叶下的弹簧控制，当发动机为0转速时为收起状态，随着转速的提高，离心力的增大，螺旋桨渐渐张开，达到一定转速后螺旋桨张开到平直状态。

后动力模块安装的是高速螺旋桨，高速螺旋桨在来流速度较大时具有较高的效率，故后动力模块主要在飞行器平飞时使用。

本发明的有益效果包括以下任一方面：

本发明的垂直起降飞行器采用前后动力模块提供飞行动力，前动力模块上安装可以自动折叠的低速螺旋桨，主要用于飞机垂飞阶段，后动力模块安装高速螺旋桨，主要用于飞机平飞阶段。飞机在垂飞时，低速螺旋桨展开，提供升力，后动力模块关闭；为了节约能源，提高飞行效率，减小飞行阻力，飞机在平飞时，前动力模块发动机关闭，低速螺旋桨收起，后动力模块提供前进动力。

本发明的飞行器结构紧凑，控制简单，有利于降低成本，扩大应用范围。

附图说明

图1为实施例飞行器在垂飞状态时的示意图；

图2为实施例飞行器在平飞状态时的示意图；

图中：1-后动力模块，2-高速螺旋桨，3-尾翼舵面，4-低速螺旋桨，5-前动力模块，6-主翼，7-主翼舵面，8-垂直尾翼，9-起落架。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，当飞机垂飞时，主翼面与地面垂直，前动力模块开启，低速螺旋桨为展开状态，后动力模块关闭，姿态的控制由前动力模块，主翼舵面，尾翼舵面共同控制。飞机前后运动时，主翼舵面同向转动；飞机偏航运动时，主翼舵面异向转动；飞机侧飞时，尾翼舵面同向转动，与此同时，伴随着前动力模块的差动控制。

综上，飞行器在垂飞时，能够实现垂直起降、悬停、前飞、后飞、侧飞等动作。

当飞机平飞时，主翼面与地面平行，前动力模块关闭，低速螺旋桨为收起状态，以减小平飞时的空气阻力，后动力模块开启，高速螺旋桨提供向前的动力。姿态的控制与普通的飞翼一致，主翼舵面控制飞机的滚转和俯仰运动，尾翼舵面控制偏航运动。

此外，平飞垂飞状态的过渡由主翼舵面控制，当飞机从平飞向垂飞过渡时，两个舵面同向较大角度向上转动，飞机抬头，机身迎角增大，速度减小，飞机从平飞状态慢慢变成垂飞状态；当飞机从垂飞向平飞过渡时，两个舵面同向转动，飞机机身向前倾斜，使飞机获得一定的前飞速度，当达到一定的前飞速度时，两个舵面继续同向转动，机身继续向前倾斜，前飞速度继续增加，当机身迎角变为0°时，飞机完成垂飞向平飞的过渡。在两个过渡过程中，飞机可以保持总升力的稳定，不会出现飞行高度的急剧变化。

Claims (9)

1.一种飞翼布局垂直起降飞行器，包括主翼，主翼舵面，垂直尾翼，位于主翼前缘的前动力模块和位于主翼后缘的后动力模块，其特征在于，所述前动力模块包括低速螺旋桨，所述后动力模块包括高速螺旋桨。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于所述飞行器还包括尾翼舵面。

3.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于所述飞行器包括对称设置于机身两侧的两个前动力模块。

4.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于所述低速螺旋桨的桨叶在螺旋桨转速高于阀值时展开，在转速低于阀值时折叠。

5.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于所述飞行器包括一个后动力模块和对称设置于后动力模块两侧的两个垂直尾翼。

6.如权利要求5所述的飞行器，其特征在于所述飞行器还包括设置于所述两个垂直尾翼四个端头的起落装置。

7.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，在垂飞时，所述后动力模块关闭；在平飞时，所述前动力模块关闭。

8.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，在垂飞时，所述主翼的翼面垂直于地面；在平飞时，所述主翼的翼面平行于地面。

9.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器在平飞和垂飞状态之间的切换通过所述主翼舵面控制。