CN107284658A - 一种复合型垂直/短距起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种复合型垂直/短距起降飞行器。本发明提供的飞行器既能够选择垂直起降，也能够选择水平短距离助跑起降模式，将短距起降与垂直起降融合为一体，使飞行器不再受自身局限，能够适应各种场地与复杂任务，极大拓展了飞行器的应用范围，并且第二垂尾是铰接在机身上的，因此能够通过驱动第二垂尾绕铰接端转动，来对整个飞行器的重心进行调整，调整重心更加简单方便，飞行器的结构更加精简、集成度更高，结构无冗余，整个机器的体积与重量更小，能够减少动力消耗；同时通过调整重心可以使复合型垂直/短距起降飞行器性能可以根据任务状况进行一定程度的调整与优化，使飞行器适应各种不同作业需求。

Description

一种复合型垂直/短距起降飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种复合型垂直/短距起降飞行器。

背景技术

飞行器从结构上可划分为固定翼飞行器和旋翼飞行器两大类，固定翼飞行器具有高速高效、航时长等优点，但是在起飞降落时需要跑道、空域等硬件条件，应用范围受到限制；旋翼飞行器拥有垂直起降(VTOL)、定点悬停以及良好的低速机动功能，可以在狭小的空间执行任务，但其飞行速度和飞行效率低，航程短。为了适应日益复杂的任务，许多新型垂直起降飞行器应运而生，既能像固定翼飞行器一样高速水平巡航，又可以像旋翼飞行器一样垂直起降、定点悬停以及低速稳定飞行

但是现有的此类飞行器在载荷、航程等某些关键性能如上也处于固定翼和旋翼飞行器之间，应用范围同样受到很多限制，并且在垂直/平飞模态之间的转换阶段，容易出现动力分配的问题，导致转换速度和稳定性很难达到满意。

发明内容

(一)本发明要解决的技术问题是：现有的飞行器垂直起降时载荷和航程都会受到限制，并且飞行器在垂直升起转平飞的时候，容易出现动力分配的问题，导致转换速度和可靠性降低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合型垂直/短距起降飞行器，包括机身、机翼、第一垂尾、第二垂尾和发动机，所述机翼设有两个，两个所述机翼对称设于所述机身的左右两侧，且两个所述机翼的尾端均安装有第一滚轮，所述第一垂尾的一端与所述机身的上侧相连，另一端翼尖朝向所述机身的后侧倾斜，所述第二垂尾的一端与所述机身的下侧铰接，另一端安装有第二滚轮；所述发动机设于所述机翼或所述机身上。

本发明的有益效果：

本发明提供的复合型垂直/短距起降飞行器包括机身、机翼、第一垂尾、第二垂尾和发动机，所述机翼设有两个，两个所述机翼对称设于所述机身的左右两侧，且两个所述机翼的尾端均安装有第一滚轮，所述第一垂尾的一端与所述机身的上侧相连，另一端为翼尖结构，且所述翼尖结构朝向所述机身的后侧倾斜，所述第二垂尾的一端与所述机身的下侧铰接，另一端安装有第二滚轮；所述发动机设于所述机翼或所述机身上这样在飞行器起飞时可以选择垂直起降模式，此时两个机翼下部的两个第一滚轮、第一垂尾的翼尖结构和第二垂尾端部的第二滚轮构成一个四角结构，组成四个支点，机身此时呈竖直放置状态，通过四个支点对整个飞行器进行支撑，然后发动机为飞行器的垂直升降提供动力；也可以选择水平短距离助跑起降模式，在水平短距离助跑起降模式时第二垂尾绕铰接端向上转动，此时两个机翼下部的两个第一滚轮和第二垂尾上的第二滚轮构成一个三点式滑跑机构，此时机身呈水平放置状态，飞行器可以通过在跑道上跑动一段距离后助飞起飞；飞行器既能够选择垂直起降，也能够选择水平短距离助跑起降模式，将短距起降与垂直起降融合为一体，使飞行器不再受自身局限，能够适应各种场地与复杂任务，一定程度上缓解甚至消除垂直起降飞行器对载荷和航程的限制，极大拓展了飞行器的应用范围；并且第二垂尾是铰接在所述机身上的，因此能够通过驱动第二垂尾绕铰接端转动，来对整个飞行器的重心进行调整，不需要增加飞行器的结构就能够实现对飞行器重心的调整，调整重心更加简单方便，飞行器的结构更加精简、集成度更高，结构无冗余，整个机器的体积与重量更小，能够减少动力消耗；同时通过调整重心可以使飞行器性能可以根据任务状况进行一定程度的调整与优化，使飞行器适应各种不同作业需求。

进一步地，所述机翼沿长度方向向下侧凹陷形成截面形状为半圆形的通道，所述发动机固定在半圆形的所述通道内。

进一步地，所述通道内设有安装座，所述发动机固定在所述安装座上。

进一步地，所述通道的尾端设有气动舵面。

进一步地，所述机翼的后缘形成突出端，所述第一滚轮安装在所述突出端上。

进一步地，所述机翼的后缘为V形结构，所述V形结构的突出点构成所述突出端。

进一步地，所述第二垂尾的一端通过转轴与所述机身的下侧铰接，所述转轴与驱动装置相连。

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请中所述复合型垂直/短距起降飞行器水平放置的主视图；

图2是本申请中所述复合型垂直/短距起降飞行器水平放置的后视图；

图3是本申请中所述复合型垂直/短距起降飞行器水平放置的侧视图；

图4是本申请中所述复合型垂直/短距起降飞行器竖直放置的主视图；

其中图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、复合型垂直/短距起降飞行器，11、机身，12、机翼、121、第一滚轮，122、通道，1221、发动机，1222、气动舵面，13、第一垂尾，131、翼尖结构，14、第二垂尾，141、第二滚轮。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“重心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图4所示，本发明提供了一种复合型垂直/短距起降复合型垂直/短距起降飞行器1，包括机身11、机翼12、第一垂尾13、第二垂尾14和发动机1221，所述机翼12设有两个，两个所述机翼12对称设于所述机身11的左右两侧，且两个所述机翼12的尾端均安装有第一滚轮121，所述第一垂尾13的一端与所述机身11的上侧相连，另一端为翼尖结构131，且所述翼尖结构131朝向所述机身11的后侧倾斜，所述第二垂尾14的一端与所述机身11的下侧铰接，另一端安装有第二滚轮141；所述发动机1221设于所述机翼12或所述机身11上。

本发明提供的复合型垂直/短距起降飞行器1同时具有垂直起降模式和短距水平起降模式，将短距起降与垂直起降融合为一体；在飞行器起飞时可以选择垂直起降模式，此时两个机翼12下部的两个第一滚轮121、第一垂尾13的翼尖结构131和第二垂尾14端部的第二滚轮141构成一个四角结构，组成四个支点，机身11此时呈竖直放置状态，通过四个支点对整个飞行器进行支撑，然后发动机1221带动扇叶转动为飞行器的垂直升降提供动力；也可以选择水平短距离助跑起降模式，在水平短距离助跑起降模式时第二垂尾14绕铰接端向上转动，此时两个机翼12下部的两个第一滚轮121和第二垂尾14上的第二滚轮141构成一个三点式滑跑机构，此时机身11呈水平放置状态，飞行器可以通过在跑道上跑动一段距离后助飞起飞；飞行器既能够选择垂直起降，也能够选择水平短距离助跑起降模式，将短距起降与垂直起降融合为一体，使飞行器不再受自身局限，能够适应各种场地与复杂任务，极大拓展了尾坐式飞行器的应用范围，并且第二垂尾14是铰接在所述机身11上的，因此能够通过驱动第二垂尾14绕铰接端转动，来对整个飞行器的重心进行调整，不需要增加飞行器的结构就能够实现对飞行器重心的调整，调整重心更加简单方便，飞行器的结构更加精简、集成度更高，结构无冗余，整个机器的体积与重量更小，能够减少动力消耗；同时通过调整重心可以使飞行器性能可以根据任务状况进行一定程度的调整与优化，使飞行器适应各种不同作业需求。

优选地，如图1至图4所示，所述机翼12沿长度方向向下侧凹陷形成截面形状为半圆形的通道122，所述发动机1221固定在半圆形的所述通道122内，这样飞行器在飞行过程中，所述发动机1221在所述通道122内带动扇叶转动，为飞行器的起飞提供动力，同时在垂直转平飞的过程中，发动机1221带动扇叶转动产生的气流在所述通道122内流动，通道122内气流的流动对产生向上的升力，这样在不增加动力源的情况下能够提供额外的气动升力，这样飞行器的升力足够，能够满足飞行器垂直与平飞模式转换时的动力需求，极大改善了垂直起降类飞行器在垂直/平飞模式转换过程中的动力分配问题，能够很大程度的提高模式转换的速度和稳定性。

优选地，所述通道122内设有安装座，所述发动机1221固定在所述安装座上，所述发动机1221通过安装固定在所述通道122内，固定的更加稳固牢靠，同时所述安装座还可以增强所述机翼12的结构强度；优选地，所述通道122的尾端设有气动舵面1222，这样通过气动舵面1222的转动来控制飞行器的转向、翻滚、俯冲等动作，来调整飞行器的姿态，并且气动舵面1222和安装座能够共同对机翼12的结构进行加强，确保机翼12的强度，保证整个飞行器结构的稳定性。

如图1至图4所示，所述机翼12的后缘形成突出端，所述第一滚轮121安装在所述突出端上，所述第一滚轮121固定在所述突出端上，这样既能够保证直立状态时第一滚轮121能够接触地面形成两个支点，又能够保证在短距离助跑时所述两个所述第一滚轮121与第二垂尾14上的第二滚轮141之间构成一个三点式滑跑结构，来进行短距离助跑起飞。优选地，如图1至图4所示，所述机翼12的后缘为V形结构，所述V形结构的突出点构成所述突出端，这样所述第一滚轮121就连接在所述突出点上，既可以进行转动，又可以在机身11直立时作为支撑点，并且结构简单合理，不会增加机身11的结构，整个飞行器结构更加精简。

优选地，所述第二垂尾14的一端通过转轴与所述机身11的下侧铰接，所述转轴与驱动装置相连，在垂直起降时，驱动装置驱动转轴转动，进而带动第二垂尾14向下转动，使第二垂尾14的尾端、两个机翼12的尾端和第一垂尾13的尾端之间构成一个四角支撑结构，对机身11进行支撑，发动机1221启动产生升力，使飞行器垂直起升，并且在飞行器垂直转平飞的过程中，发动机1221产生的气流在所述通道122内流动，通道122内气流的流动对产生向上的升力，这样在不增加动力源的情况下能够提供额外的气动升力，这样飞行器的升力足够，能够满足飞行器垂直与平飞模式转换时的动力需求，极大改善了垂直起降类飞行器在垂直/平飞模式转换过程中的动力分配问题，能够很大程度的提高模式转换的速度和稳定性；当水平短距离模式中，驱动装置带动所述转轴转动，进而带动第二垂尾14向上转动，然后机身11整体放下呈水平状态，此时两个所述第一滚轮121和一个第二滚轮141之间构成一个三点式滑跑结构，来进行短距离助跑起飞，此时发动机1221为飞行器水平起飞提供动力。所述驱动装置为驱动电机或发动机，当然，在本申请中所述驱动装置也可以为液压装置、气压装置等，只要能够实现驱动第二尾垂转动的目的，就同样属于本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。可选地，所述驱动装置为驱动电机或者发动机，通过驱动电机的输出轴或者发动机的输出轴来带动所述转轴转动，进而调整所述第二垂尾14的位置，以达到切换垂直或者水平起降的状态，同时还可以通过调整第二垂尾14的位置来调整飞行器的中心，以适应不同作业情况的需求，如需要灵敏度好的场合，如侦查作业，此时就可以驱动第二垂尾14向机身11的上侧(水平飞行时的前侧)转动，此时飞行器的灵敏度更好，但是稳定性较低；如果需要用到飞行器稳定作业状态时，那么就驱动第二垂尾14向下侧(水平飞行时的后侧)转动，此时飞行器的稳定性更好，但是灵活度较低；这样就能够通过调整第二垂尾14的位置来调整飞行器的中心，进而使飞行器能够适应不同作业环境和作业工况的需求。

其中在所述机身11内部形成机舱，所述机舱内用于放置控制系统以及其他电子设备，且所述机翼12从翼根处整体融合于机身11上，所述机翼12上的半圆状通道122内设有发动机1221座，且所述半圆形通道122的后缘设有气动舵面1222，通过发动机1221座与气动舵面1222同时加强半环翼的结构强度；确保飞行器整体的结构强度。

综上所述，本发明提供的飞行器具有两种起飞模式。飞行器既能够选择垂直起降，也能够选择水平短距离助跑起降模式，将短距起降与垂直起降融合为一体，使飞行器不再受自身局限，能够适应各种场地与复杂任务，极大拓展了尾坐式飞行器的应用范围，并且第二垂尾是铰接在所述机身上的，因此能够通过驱动第二垂尾绕铰接端转动，来对整个飞行器的重心进行调整，不需要增加飞行器的结构就能够实现对飞行器重心的调整，调整重心更加简单方便，飞行器的结构更加精简、集成度更高，结构无冗余，整个机器的体积与重量更小，能够减少动力消耗；同时通过调整重心可以使飞行器性能可以根据任务状况进行一定程度的调整与优化，使飞行器适应各种不同作业需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：包括机身、机翼、第一垂尾、第二垂尾和发动机，所述机翼设有两个，两个所述机翼对称设于所述机身的左右两侧，且两个所述机翼的尾端均安装有第一滚轮，所述第一垂尾的一端与所述机身的上侧相连，另一端翼尖朝向所述机身的后侧倾斜，所述第二垂尾的一端与所述机身的下侧铰接，另一端安装有第二滚轮；所述发动机设于所述机翼或所述机身上。

2.根据权利要求1所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述机翼沿长度方向向下侧凹陷形成截面形状为半圆形的通道，所述发动机固定在半圆形的所述通道内。

3.根据权利要求2所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述通道内设有安装座，所述发动机固定在所述安装座上。

4.根据权利要求2所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述通道的尾端设有气动舵面。

5.根据权利要求1至4任一项所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述机翼的后缘形成突出端，所述第一滚轮安装在所述突出端上。

6.根据权利要求5所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述机翼的后缘为V形结构，所述V形结构的突出点构成所述突出端。

7.根据权利要求5所述的复合型垂直/短距起降飞行器，其特征在于：所述第二垂尾的一端通过转轴与所述机身的下侧铰接，所述转轴与驱动装置相连。