CN108408042A - 一种具有可变形机翼的倾转旋翼机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有可变形机翼的倾转旋翼机。旨在解决垂直起飞阶段风阻过大导致飞机的负载能力和续航能力受损的技术问题。一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，包括机身(1)、支撑结构(2)可变形机翼(3)、尾翼(4)和旋翼机构(5)，其特征在于，所述支撑结构(2)包括两根主支撑轴(6)和两根旋翼支撑轴(7)，呈“井”字形固定连接于所述机身上；所述可变形机翼(3)由固定机翼块(8)、可倾转机翼块(9)、旋转轴(10)、滚轮轴承(11)组成，所述可变形机翼(3)通过固定机翼块(8)与支撑结构(2)固接。本发明提出的变形机翼结构稳定、可操作性强，容易实现机翼变形，减小倾转旋翼机在垂直起飞阶段风阻的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种倾转旋翼机，具体为一种具有可变形机翼的倾转旋翼机。
背景技术
倾转旋翼机可以垂直起降和高速平飞巡航，具有广阔的应用前景。但是这种飞机机翼宽大，在垂直起飞阶段受风阻影响较大，需要克服风阻做功，这样就增加了飞机能耗，飞机的负载能力和续航能力受损。
现有技术中，有采用直接倾斜机翼的方法，公告号为CN107042884A的中国发明专利公开了“一种倾转旋翼无人机”，这种方法可以有效的减小垂直起飞阶段的阻力，但是在飞机模式切换时，由于机翼面积大，倾斜机翼需要克服较大阻力，同时该方法提出的倾转旋翼机在倾转过渡的实现上较为困难。公告号为CN105438444A的中国实用新型专利公开了“可变形机翼及采用该机翼的垂直起降飞行器”，采用可折叠蒙皮，通过滑动组件伸缩机翼前后缘来改变机翼弦长，实现机翼变形，这种机翼结构只靠在伸缩梁上铺设蒙皮，可靠性欠佳，且需要复杂的液压驱动结构。公告号为CN106542085A的中国发明专利公开了“多涵道螺旋桨可伸缩机翼和机身的电动飞行器”，可伸缩机翼由多段相互嵌套的机翼段构成，通过减速电机驱动实现机翼伸缩，缺点是破坏了机翼的流线型，伸缩驱动机构也较为复杂。公告号为CN105217029A的中国发明专利公开“百叶窗机翼式倾转旋翼飞机”，缺点是机翼稳定性不足，而且破坏了机翼的流线型和封闭性。
发明内容
本发明旨在解决倾转旋翼机在垂直起飞阶段风阻过大导致飞机的负载能力和续航能力受损的技术问题，提供一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，可通过机翼变形减小飞机垂直起飞时的机翼面积，减小风阻的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，包括机身、支撑结构可变形机翼、尾翼和旋翼机构，所述支撑结构包括两根主支撑轴和两根旋翼支撑轴，呈“井”字形固定连接于所述机身上；所述可变形机翼由固定机翼块、可倾转机翼块、旋转轴、滚轮轴承组成，所述可变形机翼通过固定机翼块与支撑结构固定连接。
本发明中，通过布置旋翼支撑轴位置，使旋翼和机翼的气动干扰较小，所述主支撑轴沿机体坐标系Y轴方向穿过机身平行对称设置；所述旋翼支撑轴沿机体坐标系X轴平行对称设置于机身两侧，与主支撑轴固定连接。
本发明中，机翼由多个固定机翼块和可倾转机翼块，在保证机翼结构稳定行的同时，也容易通过驱动可倾转机翼块倾转实现机翼变形。所述固定机翼块分别固定于机体坐标系Y轴方向主支撑轴末端、机体坐标系X轴方向旋翼支撑轴中部和主支撑轴与机身交接处；所述可倾转机翼块分立于固定机翼块之间，沿机体坐标系X轴方向平行设置。
可选的，所述可倾转机翼块可实现90°倾转，沿机体坐标系X轴方向平行设置的相邻可倾转机翼块在主支撑轴处相互啮合。
可选的，所述旋转轴数量等于机体坐标系X轴方向上平行设置的可倾转机翼块数量，每根旋转轴连接两个分立在固定机翼块之间的可倾转机翼块，旋转轴在机身内部的中心位置固定有齿轮结构，在旋转轴与固定机翼块交接处设置有滚动轴承；所述滚动轴承与固定机翼块固定连接。可选的，所述旋翼机构包括两个可倾转旋翼机构和两个固定旋翼机构，两个所述可倾转旋翼机构分别位于旋翼支撑轴前段，两个所述固定旋翼机构设置于旋翼支撑轴后端。
可选的，所述可变形机翼上设置有副翼，所述副翼设置在机翼后缘外侧的可倾转机翼块上。
本发明的有益效果是：在本发明中，倾转旋翼机结构布局在一定程度上降低了旋翼和机翼的气动耦合，同时可变形机翼采用分割方法，通过多个可倾转机翼块实现机翼变形，减小飞机垂直起飞阶段风阻影响；本发明采用的可变形机翼设计简单、稳定性强、可操作性强、控制方便，能有效降低飞机起飞阶段风阻对负载性能和能耗性能的影响。
附图说明
图1本发明所述倾转旋翼机在机翼未变形状态等轴测图。
图2本发明所述倾转旋翼机在机翼变形状态等轴测图。
图3本发明所述可变形机翼变形状态轴测图。
图4本发明所述可倾转机翼块的啮合结构示意图。
1-机身，2-支撑结构，3-可变形机翼，4-尾翼，5-旋翼系统，6-主支撑轴，7-旋翼支撑轴，8-固定机翼块，9-可倾转机翼块，10-旋转轴，11-滚轮轴承，12-齿轮结构，13-可倾转旋翼机构，14-固定旋翼机构，15-副翼。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，包括机身(1)、支撑结构(2)、可变形机翼(3)、尾翼(4)和旋翼系统(5)，其特征在于，所述支撑结构(2)包括两根主支撑轴(6)和两根旋翼支撑轴(7)，呈“井”字形固定连接于所述机身上；所述主支撑轴(6)沿机体坐标系Y轴方向穿过机身平行对称设置；所述旋翼支撑轴(7)沿机体坐标系X轴平行对称设置于机身两侧，与主支撑轴(6)固定连接。所述旋翼系统(4)包括两个可倾转旋翼机构(13)和两个固定旋翼机构(14)，两个所述可倾转旋翼机构(13)分别位于旋翼支撑轴(7)前段，两个所述固定旋翼机构(14)设置于旋翼支撑轴(7)后端。如此设置，可以保证飞机结构的刚性强度，同时，旋翼系统产生的气流和机翼没有直接重叠，可以减小旋翼和机翼间的气动干扰。所述可变形机翼(3)由固定机翼块(8)、可倾转机翼块(9)、旋转轴(10)、滚轮轴承(11)组成，所述可变形机翼(3)通过固定机翼块(8)与支撑结构(2)固定连接。所述可变形机翼(3)上设置有副翼(15)，所述副翼(15)设置在机翼后缘外侧的可倾转机翼块(9)上。如图2所示，可倾转机翼块倾转至竖直状态，以图2所示状态起飞，倾转旋翼机机翼阻力最小。
具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，如图3所示，变形机翼分为可倾转部分和固定部分，固定机翼块的作用是为了在支撑机翼的同时，保证机翼的完整性，所述固定机翼块(8)分别固定于机体坐标系Y轴方向主支撑轴(6)末端、机体坐标系X轴方向旋翼支撑轴(7)中部和主支撑轴(6)与机身(1)交接处；所述可倾转机翼块(9)分立于固定机翼块(8)之间，沿机体坐标系X轴方向平行设置。设置多可倾转机翼块目的是为了使得机翼变形实现起来容易，同时也能保证其刚性强度。所述可倾转机翼块(9)可实现90°倾转，沿机体坐标系X轴方向平行设置的相邻可倾转机翼块(9)在主支撑轴(6)处相互啮合，如图4所示，可倾转机翼块之间的啮合设计是为了保证机翼的封闭性和流线型，啮合形状通过旋转轴和主支撑轴之间的距离以及机翼块倾转方向决定。所述旋转轴(10)数量等于机体坐标系X轴方向上平行设置的可倾转机翼块(9)数量，每根旋转轴(10)连接两个分立在固定机翼块(8)之间的可倾转机翼块(9)，旋转轴(10)在机身(1)内部的中心位置固定有齿轮结构(12)，在旋转轴(10)与固定机翼块(8)交接处设置有滚动轴承(11)；所述滚动轴承(11)与固定机翼块(8)固定连接。只需要与旋转轴数量相同的舵机通过齿轮驱动旋转轴旋转90°，即可实现机翼变形，驱动方式简单。
Claims (7)
1.一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，包括机身(1)、支撑结构(2)、可变形机翼(3)、尾翼(4)和旋翼系统(5)，其特征在于，所述支撑结构(2)包括两根主支撑轴(6)和两根旋翼支撑轴(7)，呈“井”字形固定连接于所述机身上；所述可变形机翼(3)由固定机翼块(8)、可倾转机翼块(9)、旋转轴(10)、滚轮轴承(11)组成，所述可变形机翼(3)通过固定机翼块(8)与支撑结构(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述主支撑轴(6)沿机体坐标系Y轴方向穿过机身平行对称设置：所述旋翼支撑轴(7)沿机体坐标系X轴平行对称设置于机身两侧，与主支撑轴(6)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述固定机翼块(8)分别固定于机体坐标系Y轴方向主支撑轴(6)末端、机体坐标系X轴方向旋翼支撑轴(7)中部和主支撑轴(6)与机身(1)交接处；所述可倾转机翼块(9)分立于固定机翼块(8)之间，沿机体坐标系X轴方向平行设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述可倾转机翼块(9)可实现90°倾转，沿机体坐标系X轴方向平行设置的相邻可倾转机翼块(9)在主支撑轴(6)处相互啮合。
5.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述旋转轴(10)数量等于机体坐标系X轴方向上平行设置的可倾转机翼块(9)数量，每根旋转轴(10)连接两个分立在固定机翼块(8)之间的可倾转机翼块(9)，旋转轴(10)在机身(1)内部的中心位置固定有齿轮结构(12)，在旋转轴(10)与固定机翼块(8)交接处设置有滚动轴承(11)；所述滚动轴承(11)与固定机翼块(8)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述旋翼系统(4)包括两个可倾转旋翼机构(13)和两个固定旋翼机构(14)，两个所述可倾转旋翼机构(13)分别位于旋翼支撑轴(7)前段，两个所述固定旋翼机构(14)设置于旋翼支撑轴(7)后端。
7.根据权利要求1所述的一种具有可变形机翼的倾转旋翼机，其特征在于，所述可变形机翼(3)上设置有副翼(15)，所述副翼(15)设置在机翼后缘外侧的可倾转机翼块(9)上。
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