CN108100247A - 一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，包括机身和对称设置在机身两侧的大展弦比机翼，所述机身的机头和机尾分别设置有可以倾转的涡桨发动机，所述机翼分为三段，机翼的一端与机身固定连接，机翼的另外两段可以沿着机身方向进行两次折叠；本发明采用大展弦比可折叠机翼、前后置可倾转涡桨发动机，使得该飞行器可实现舰艇部署，具备恶劣环境起降和短距离起降能力，具备高空长航时飞行能力，前后置可倾转涡桨发动机可有效规避单发故障。

Description

一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局

技术领域

本发明属于飞行器气动外形设计技术领域，具体为一种可收放垂直起降长航时无人飞行器。

背景技术

采用倾转旋翼技术的垂直起降作战飞机在战争中能发挥较大的空中优势，一方面可在恶劣环境起降，实现人员和物资投送，另一方面可较容易实现舰艇部署，大大增加海军作战实力。和直升机相比，倾转旋翼飞机有更大的有效载荷、航程和速度优势，该方面较为成功的是美国V22鱼鹰倾转旋翼运输机，其飞行速度可达509km/h，最大航程达到3890km。我国目前还未有列装部队的此类型飞机。

诸如V22鱼鹰倾转旋翼运输机也有自身无法克服的缺陷，由于其发动机置于机翼两端，一旦有一边发生故障，就不能像固定翼机那样只靠一边发动机来保持平衡，大多数故障的V22鱼鹰运输机都是这种情况，一边发生故障后动力不均衡导致直接翻侧坠毁。

发明内容

本发明的目的在于左右机翼分别分成三段向上折叠，翼稍折叠后置于机身顶部，以便于固定和收放，前后置涡桨发动机可分别向前、向后转90°，其中后置发动机桨片通过气动外形优化特殊设计，可调整桨片角度实现相反方向的拉（推）力，以满足垂直/短距离起降和平飞需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，包括机身和对称设置在机身两侧的大展弦比机翼，所述机身的机头和机尾分别设置有可以倾转的涡桨发动机，所述机翼分为三段，机翼的一端与机身固定连接，机翼的另外两段可以沿着机身方向进行两次折叠。

在上述技术方案中，以机身轴线为水平线，所述涡桨发动机最大可旋转90度。

在上述技术方案中，所述涡桨发动机具有两种布局：当飞行器处于起降状态，机头和机尾的涡桨发动机均同向垂直于机身设置；当飞行器处于水平飞行状态，机头和机尾的涡桨发动机均与机身轴向水平设置。

在上述技术方案中，所述水平飞行状态时，由于机尾发动机向后旋转了90度，相对于垂直起降状态时桨片拉力刚好相反，即当飞行器处于垂直起飞状态时，机尾发动机处于垂直状态，桨片产生向上的拉力，而当飞行器处于水平飞行状态时，由于机尾发动机向后倾转了90度，需采用特殊优化设计的桨片，并通过调整桨片角度，产生平行于机身轴线的向前推力，对于机尾发动机桨片而言，在倾转90度前后，产生的拉力方向刚好相反。

在上述技术方案中，所述机翼具有两种布局：当飞行器处于上升状，两个机翼远离机身的端部沿着机身方向进行两次折叠，折叠后的端部连接到机身的背部；当飞行器处于水平飞行状态，两个机翼为展开的大展弦比机翼。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用大展弦比可折叠机翼、前后置可倾转涡桨发动机，使得该飞行器可实现舰艇部署；

2、具备恶劣环境起降和短距离起降能力；

3、由于采用了大展弦比机翼，具备高空长航时飞行能力；

4、前后置可倾转涡桨发动机可有效规避单发故障；

5、该飞行器可根据职能任务做成大、中、小型，具有军民通用的特点。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明全机效果示意图；

图2是本发明全机垂直起降状态示意图；

图3是本发明全机平飞状态示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1所示，本发明中的飞行器包括以下几个部分：机身、机翼和涡桨发动机，与现有的飞行器不同的是本方案中将涡桨发动机的位置设置和数量设置不同于现有的飞行器，机翼的设置不同于现有飞行器。

现有飞行器的机翼有一种成熟的技术可以实现将机翼进行一次折叠，从而减小机翼展开后的尺寸。但是无论怎么折叠，因为机翼完全展开后的尺寸是固定的，因此进行一次折叠后的尺寸并不能节省太大的空间。本方案在现有的折叠技术基础上，提出将机翼分为三段，可以实现机翼两次折叠。为了更好的节约空间和布局，机翼与机身固定连接的这一段尺寸为最小，中间的一段尺寸最大，最外面的一段尺寸可以随意设置，只要满足整个机翼进行两次折叠后，最外面一段的端部能连接到机身的背部即可。当机翼进行折叠后就如图2中所示，因为该折叠状态是在飞行器起降状态下才有的布局，因此这种布局使得飞行器的横向尺寸非常小，有利于实现飞行器的快速升降；而且当飞行器处于地面静置状态时，这种布局可以减小飞行器占地面积，多个飞行器之间不会存在机翼的干涉影响，同时桨片也可折叠，有利于实现舰艇部署。

现有的垂直起降飞行器有很多种成熟的布局方式，除了常见的直升机外，典型的就是将涡桨发动机设置在机翼上（两端），通过倾转涡桨发动机的方向实现飞行器的垂直升降和水平飞行，而将机身的机头和机尾分别设置可倾转涡桨发动机的布局形式还未见到，通常仅在机头和机尾一侧设置单台发动机，而且这类飞机大多属于水平起降固定翼飞机。本方案在这些技术基础上提出的布局是将两种方式进行结合，在机头和机尾同时设置可倾转涡桨发动机，通过发动机的前后倾转，实现飞机的垂直起降和水平飞行能力，即当飞行器处于起降状态时，两个涡桨发动机通过控制旋转为与机身垂直状态，当飞行器处于水平飞行时，通过控制旋转涡桨发动机，使得两个涡桨发动机水平状态，分别产生向前的拉力和推力（“前拉后推”），从而实现飞机平飞，这种布局如图3所示。

将上面的两种布局综合为一体就成了本方案的总体布局，本方案的飞行器的一个完整的工作状态就是：

当飞行器在地面处于静止状态时，机身左右的机翼分为三段，每个机翼的其中两端沿着机身进行两次折叠后使得翼梢与机身的背部进行连接，并通过连接机构固定连接到机身上，机头和机尾的涡桨发动机分别同向垂直于机身，在这种布局状态下，实现飞行器垂直起降。

当飞行器飞到空中后准备水平飞行时，首先机翼通过两次折叠使得翼梢与机身脱离后形成一个完整的大展弦比机翼；然后旋转机头和机尾的涡桨发动机置水平状态，并通过调整机尾发动机的浆片角，使其产生向前的推力，从而实现飞行器水平飞行。

上述过程反过来即可实现飞行器的降落。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，包括机身和对称设置在机身两侧的大展弦比机翼，其特征在于所述机身的机头和机尾分别设置有可以旋转的涡桨发动机，所述机翼分为三段，机翼的一端与机身固定连接，机翼的另外两段可以沿着机身方向进行两次折叠，折叠后机翼末端可固定在机身背部。

2.根据权利要求1所述的一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，其特征在于以机身轴线为水平线，所述涡桨发动机最大可倾转90度。

3.根据权利要求2所述的一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，其特征在于所述涡桨发动机具有两种布局：当飞行器处于垂直起降状态，机头和机尾的涡桨发动机轴线均同向垂直于机身设置；当飞行器处于水平飞行状态，机头发动机向前倾转90度，机尾发动机向后倾转90度，机头和机尾的涡桨发动机轴线均与机身轴向水平设置。

4.根据权利要求3所述的一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，其特征在于所述垂直起降和水平飞行状态时，位于机尾的涡桨发动机产生相反的拉力，即当飞行器处于垂直起飞状态时，机尾发动机处于垂直状态，桨片产生向上的拉力，而当飞行器处于水平飞行状态时，由于机尾发动机向后倾转了90度，并通过调整桨片角度，产生平行于机身轴线的向前推力。

5.根据权利要求1所述的一种可收放垂直起降长航时无人飞行器布局，其特征在于所述机翼具有两种布局：当飞行器处于垂直起降状态时，两个机翼远离机身的端部沿着机身方向进行两次折叠，折叠后的端部连接到机身的背部；当飞行器处于水平飞行状态，两个机翼为展开的大展弦比机翼。