CN109250100A - 一种倾转垂直起降固定翼飞机 - Google Patents

Abstract

一种倾转垂直起降固定翼飞机，属于飞行器技术领域，包括机身、机翼、尾翼、左旋翼推力装置、右旋翼推力装置、驱动电机、转动轴、飞控装置；两块机翼均包括内翼、外翼和固定杆，内翼固定在机身上，内翼和外翼之间通过固定杆相固定；外翼上设有副翼；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置上带有连接杆；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置通过轴承结构活动连接在机翼的内翼和外翼之间；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置均采用电机带动螺旋桨转动的形式提供推力；驱动装置驱动转动轴；转动轴通过同步带同时带动左旋翼推力装置和右旋翼推力装置进行倾转。本发明能够进行垂直升降，飞行过程平稳，安全系数高，适用于物流运输、空中灭火、灾后救援等工作。

Description

一种倾转垂直起降固定翼飞机

技术领域

一种倾转垂直起降固定翼飞机，属于飞行器技术领域，尤其涉及一种垂直起降固定翼飞机。

背景技术

飞机虽然飞行速度快且航行时间长，但其不能够进行定点悬停；多旋翼飞行器虽然能够在空中进行悬停，但其航行时间短，飞行速度慢。虽然目前也有一些通过多旋翼飞行器和飞机结合起来的飞机，但它们都有一定的缺陷，在使用固定翼模式飞行时必须停掉多旋翼部分的动力，而这一部分就成为了飞机负担，无形中增加了飞机的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种倾转垂直起降固定翼飞机，其能够进行垂直升降，空中悬停，长时间、长距离巡航。

一种倾转垂直起降固定翼飞机，包括机身、机翼、尾翼、左旋翼推力装置、右旋翼推力装置、驱动装置、转动轴、飞控装置；机翼布置在机身的左右两侧，尾翼布置在机身的后端；机身两侧的两块机翼均包括内翼、外翼和固定杆23，内翼固定在机身上，内翼和外翼之间通过固定杆23相固定；外翼上设有副翼，通过控制副翼偏转来控制飞机进行侧向滚转；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置上带有连接杆；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置上的连接杆活动连接在机翼的内翼和外翼上且位于内翼和外翼之间，连接杆的通过轴承结构活动连接在机翼的内翼和外翼上；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置处在水平位置时为飞机提供垂直向上升力；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置处在垂直位置时为飞机提供前进的拉力；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置均采用电机带动螺旋桨转动的形式提供推力；飞控装置与左旋翼推力装置和右旋翼推力装置上的电机通过电信号相连接，通过飞控装置同步控制左旋翼推力装置和右旋翼推力装置上的电机的转速；驱动装置通过齿轮结构将动力传送到转动轴上；转动轴的左端通过左同步带将动力传送到左旋翼推力装置的连接杆上，转动轴的右端通过右同步带将动力传送到右旋翼推力装置的连接杆上，在驱动装置带动转动轴时，转动轴通过左同步带和右同步带同时带动左旋翼推力装置和右旋翼推力装置进行倾转。左旋翼推力装置和右旋翼推力装置处于水平位置时，左旋翼推力装置和右旋翼推力装置的电机前后分布在机翼的前缘和后缘上；左旋翼推力装置和右旋翼推力装置处于垂直位置时，左旋翼推力装置和右旋翼推力装置的电机上下分布在机翼上方及下方。

垂直起降及悬停飞行姿态时，左旋翼推力装置、右旋翼推力装置处在水平位置，左旋翼推力装置、右旋翼推力装置同时为飞机提供向上的升力；从悬停飞行模式到固定翼飞行模式时，加快左旋翼推力装置、右旋翼推力装置上的位于机翼后排的电机转速，飞机整体向前倾斜飞行；待飞机获得一定的飞行速度后，控制副翼及尾翼偏转来调整飞机保持机身水平，控制驱动装置驱动转动轴，转动轴通过同步带带动左旋翼推力装置、右旋翼推力装置向前倾转90度，使得左旋翼推力装置、右旋翼推力装置处于竖立状态，此时飞机可以全速前进，飞机完全进入固定翼飞行模式，通过控制副翼及尾翼偏转来控制飞机的飞行姿态；从固定翼飞行模式变换到垂直起降及悬停飞行姿态时，控制驱动装置驱动转动轴，转动轴通过同步带带动左旋翼推力装置、右旋翼推力装置反向倾转90度，在这过程中控制副翼及尾翼偏转来调整飞机保持机身水平。

优选地，左旋翼推力装置和右旋翼推力装置结构相同，它们均设有八个带桨叶的电机；左旋翼推力装置的八个电机分成四组，两组电机布置在左侧机翼的前缘且它们的转向相反，另两组电机布置在左侧机翼的后缘且它们的转向相反，同一组上的两个电机相邻布置且转向相同。

右旋翼推力装置的八个电机也分成四组，两组电机布置在右侧机翼的前缘且它们的转向相反，另两组电机布置在右侧机翼的后缘且它们的转向相反，每组上的两个电机相邻布置且转向相同。

左旋翼推力装置的电机转向和右旋翼推力装置的电机转向对应相反。

优选地，尾翼的活动舵面与舵机相连接，舵机与固定翼飞控装置通过电信号相连接，通过控制舵机来带动尾翼的平尾和垂尾运动进而控制飞机的俯仰及转向。

优选地，通过舵机来带动副翼偏转进而控制飞机进行侧向滚转，舵机与固定翼飞控装置通过电信号相连接。

该飞机拥有飞控装置有两套，分别为多旋翼飞控装置和固定翼飞控装置，多旋翼飞控装置在飞机控制左旋翼推力装置和右旋翼装置的电机的转速，固定翼飞控装置控制舵机来带动副翼及尾翼。

多旋翼飞控装置布置在左旋翼推力装置或右旋翼推力装置上，多旋翼飞控装置在飞机垂直起降及悬停飞行模式时，飞机以类似多旋翼飞行器一样进行自稳飞行；在飞机以固定翼飞行模式时飞控装置取消自稳，多旋翼飞控装置只能控制电机的转速。

在机翼上还设有锁死机构，该锁死机构能将连接杆锁死。

本发明的一种倾转垂直起降固定翼飞机，结合多旋翼装置和固定翼的飞机的优点，能够进行垂直升降，空中悬停，航行时间长，飞行过程平稳，安全系数高，适用于物流运输、空中灭火、灾后救援等工作。

附图说明

图1是本发明结构示意图；图2是左旋翼推力装置与机翼连接位置侧面示意图。

图中，1-机身，2-机翼，21-内翼，22-外翼，23-固定杆，24-副翼，3-尾翼，4-左旋翼推力装置，5-右旋翼推力装置，6-驱动装置，7-转动轴，8-左同步带，9-右同步带，10-固定翼飞控装置，11-多旋翼飞控装置，12-电机，13-螺旋桨，14-连接杆，15-锁死机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明：一种倾转垂直起降固定翼飞机，包括机身1、机翼2、尾翼3、左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5、驱动装置6、转动轴7、飞控装置；

机翼2布置在机身1的左右两侧，尾翼3布置在机身1的后端；机翼2拥有一定的迎角，机身1两侧的两块机翼2均包括内翼21、外翼22和两条固定杆23，内翼21固定在机身1上，内翼21和外翼22之间通过两条固定杆23相固定；两条固定杆23前后布置在靠近机翼2前缘位置和机翼2后缘位置，外翼22上设有副翼24，通过控制副翼24偏转来控制飞机进行侧向滚转；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5上带有连接杆14；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5通过连接杆14活动连接在机翼2的内翼21和外翼22之间，连接杆14的通过轴承结构活动连接在机翼2的内翼21和外翼22上且位于内翼21和外翼22之间；从侧面上看过去，连接杆14所在高度位于两条固定杆23之间；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5处在水平位置时为飞机提供垂直向上升力，使得飞机能够进行垂直起降及空中悬停；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5处在垂直位置时为飞机提供前进的拉力，使得飞机能够以固定翼飞机模式进行飞行；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5均采用电机12带动螺旋桨13转动的形式提供推力；飞控装置与左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5上的电机12通过电信号相连接，通过飞控装置能够同步控制左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5上的电机12的转速；驱动装置6通过齿轮结构将动力传送到转动轴7上；转动轴7的左端通过左同步带8将动力传送到左旋翼推力装置4的连接杆14上，转动轴7的右端通过右同步带9将动力传送到右旋翼推力装置5的连接杆14上，在驱动装置6带动转动轴7时，转动轴7通过左同步带8和右同步带9同时带动左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5进行倾转。左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5处于水平位置时，左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5的电机12前后分布在机翼2的前缘和后缘上；左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5处于垂直位置时，左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5的电机12上下分布在机翼2上方及下方。

左旋翼推力装置4和右旋翼推力装置5结构相同，它们均设有八个带桨叶的电机12；左旋翼推力装置4的八个电机12分成四组，两组电机12布置在左侧机翼2的前缘且它们的转向相反，另两组电机12布置在左侧机翼2的后缘且它们的转向相反，同一组上的两个电机12相邻布置且转向相同。右旋翼推力装置5的八个电机12也分成四组，两组电机12布置在右侧机翼2的前缘且它们的转向相反，另两组电机12布置在右侧机翼2的后缘且它们的转向相反，每组上的两个电机12相邻布置且转向相同。左旋翼推力装置4的电机12转向和右旋翼推力装置5的电机12转向对应相反。

尾翼3的活动舵面与舵机相连接，舵机与固定翼飞控装置10通过电信号相连接，通过控制舵机来带动尾翼3的平尾和垂尾运动进而控制飞机的俯仰及转向。

通过舵机来带动副翼24偏转进而控制飞机进行侧向滚转，舵机与固定翼飞控装置10通过电信号相连接。

该飞机拥有飞控装置有两套，分别为多旋翼飞控装置11和固定翼飞控装置10，多旋翼飞控装置11在飞机控制左旋翼推力装置4和右旋翼装置的电机12的转速；固定翼飞控装置10置于机身1内，固定翼飞控装置10控制舵机来带动副翼24及尾翼3。

多旋翼飞控装置11布置在右旋翼推力装置5上，多旋翼飞控装置11在飞机垂直起降及悬停飞行模式时，飞机以类似多旋翼飞行器一样进行自稳飞行；在飞机以固定翼飞行模式时飞控装置取消自稳，多旋翼飞控装置11只能控制电机12的转速。

在机翼2上还设有锁死机构15，该锁死机构15能将连接杆14锁死。

垂直起降及悬停飞行姿态时，左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5处在水平位置，左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5同时为飞机提供向上的升力；从悬停飞行模式到固定翼飞行模式时，加快左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5上的位于机翼2后排的电机12转速，飞机整体向前倾斜飞行；待飞机获得一定的飞行速度后，控制副翼24及尾翼3偏转来调整飞机保持机身1水平，控制驱动装置6驱动转动轴7，转动轴7通过同步带带动左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5向前倾转90度，使得左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5处于竖立状态，此时飞机可以全速前进，飞机完全进入固定翼飞行模式，通过控制副翼24及尾翼3偏转来控制飞机的飞行姿态；从固定翼飞行模式变换到垂直起降及悬停飞行姿态时，控制驱动装置6驱动转动轴7，转动轴7通过同步带带动左旋翼推力装置4、右旋翼推力装置5反向倾转90度，在这过程中控制副翼24及尾翼3偏转来调整飞机保持机身1水平。

Claims (7)

1.一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：包括机身（1）、机翼（2）、尾翼（3）、左旋翼推力装置（4）、右旋翼推力装置（5）、驱动装置（6）、转动轴（7）、飞控装置；机身（1）两侧的两块机翼（2）均包括内翼（21）、外翼（22）和固定杆（23），内翼（21）固定在机身（1）上，内翼（21）和外翼（22）之间通过固定杆（23）相固定；外翼（22）上设有副翼（24）；左旋翼推力装置（4）和右旋翼推力装置（5）上带有连接杆（14）；左旋翼推力装置（4）和右旋翼推力装置（5）上的连接杆（14）活动连接在机翼（2）的内翼（21）和外翼（22）上且位于内翼（21）和外翼（22）之间，连接杆（14）的通过轴承结构活动连接在机翼（2）的内翼（21）和外翼（22）上；左旋翼推力装置（4）和右旋翼推力装置（5）均采用电机（12）带动螺旋桨（13）转动的形式提供推力；飞控装置与左旋翼推力装置（4）和右旋翼推力装置（5）上的电机（12）通过电信号相连接；驱动装置（6）通过齿轮结构将动力传送到转动轴（7）上；转动轴（7）的左端通过左同步带（8）将动力传送到左旋翼推力装置（4）的连接杆（41）上，转动轴（7）的右端通过右同步带（9）将动力传送到右旋翼推力装置（5）的连接杆（41）上。

2.根据权利要求1所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：左旋翼推力装置（4）和右旋翼推力装置（5）结构相同，它们均设有八个带桨叶的电机（12）；左旋翼推力装置（4）的八个电机（12）分成四组，两组电机（12）布置在左侧机翼（2）的前缘且它们的转向相反，另两组电机（12）布置在左侧机翼（2）的后缘且它们的转向相反，同一组上的两个电机（12）相邻布置且转向相同；右旋翼推力装置（5）的八个电机（12）也分成四组，两组电机（12）布置在右侧机翼（2）的前缘且它们的转向相反，另两组电机（12）布置在右侧机翼（2）的后缘且它们的转向相反，每组上的两个电机（12）相邻布置且转向相同；左旋翼推力装置（4）的电机（12）转向和右旋翼推力装置（5）的电机（12）转向对应相反。

3.根据权利要求1所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：尾翼（3）的活动舵面与舵机相连接，舵机与固定翼飞控装置（10）通过电信号相连接。

4.根据权利要求1所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：通过舵机来带动副翼（24）偏转进而控制飞机进行侧向滚转，舵机与飞控装置通过电信号相连接。

5.根据权利要求1所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：该飞机拥有飞控装置有两套，分别为多旋翼飞控装置（11）和固定翼飞控装置（10），多旋翼飞控装置（11）在飞机控制左旋翼推力装置（4）和右旋翼装置的电机（12）的转速，固定翼飞控装置（10）控制舵机来带动副翼（24）及尾翼（3）。

6.根据权利要求1所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：多旋翼飞控装置（11）布置在左旋翼推力装置（4）或右旋翼推力装置（5）上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种倾转垂直起降固定翼飞机，其特征在于：在机翼2上还设有锁死机构15。