CN109263921A - 一种多轴固定翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
一种多轴固定翼飞行器，属于飞行器技术领域，包括机身、左翼、右翼、尾翼、推力装置、操纵杆、转动轴、飞控装置；左翼和右翼拥有一定迎角；操纵杆连接到转动轴上，转动轴与机身及机翼活连且横向布置机身及机翼内。推力装置均采用发动机带动螺旋桨转动的形式提供推力，发动机通过支撑架与转动轴相连接，安装在支撑架上的多个发动机均匀布局在机翼的前缘、后缘及翼尖部位；飞控装置与推力装置上的发动机通过电信号相连接；通过推拉操纵杆带动转动轴转动，转动轴在支撑架的作用下带动发动机进行倾转，进而使得发动机所产生的拉力方向发生改变。本发明能够进行垂直升降，飞行过程平稳，适用于物流运输、空中灭火、灾后救援等工作。
Description
技术领域
一种多轴固定翼飞行器，属于飞行器技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞行器。
背景技术
固定翼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固定翼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，本发明提供了一种多轴固定翼飞行器，其能够进行垂直升降，空中悬停，长时间、长距离巡航。
一种多轴固定翼飞行器，包括机身、左翼、右翼、尾翼、推力装置、操纵杆、转动轴、飞控装置；左翼和右翼拥有一定迎角，左翼和右翼对称布置在机身的左右两侧；尾翼布置在机身的后端；操纵杆连接到转动轴上，转动轴与机身、左翼和右翼活连且横向布置机翼的升心上；左翼和右翼上设有副翼及襟翼；推力装置均采用发动机带动螺旋桨转动的形式提供推力，发动机通过支撑架与转动轴相连接，安装在支撑架上的多个发动机均匀布局在机翼的前缘、后缘及翼尖部位；飞控装置与推力装置上的发动机通过电信号相连接，通过飞控装置控制推力装置上的发动机的转速；通过推拉操纵杆带动转动轴转动，转动轴在支撑架的作用下带动发动机进行倾转，进而使得发动机所产生的拉力方向发生改变。
垂直起降及悬停飞行姿态时，推力装置处在水平位置，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，加快推力装置上的位于左翼和右翼后方位置的发动机转速，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，通过推拉操纵杆带动转动轴转动使得发动机向前倾转，推力装置处于前倾或竖立状态，推力装置为飞机提供前进的拉力，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，通过推拉操纵杆带动转动轴转动使得发动机反向倾转，使得推力装置处在水平位置，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，左翼和右翼均包括内翼、外翼、前横梁和后横梁，内翼固定在机身上，内翼和外翼之间通过前横梁和后横梁相固定；前横梁布置在靠近机翼前缘部位；后横梁布置在靠近机翼后缘部位；支撑架固连在转动轴上且位于内翼和外翼之间；从侧面看过去，转动轴所在高度在前横梁和后横梁之间，支撑架固连在转动轴上，在支撑架进行倾转运动时不会顶到前横梁和后横梁。
优选地，副翼设置在外翼上，襟翼设置在内翼上。
优选地，推力装置设有六组发动机，这六组发动机以类似六旋翼飞行器飞行模式分别布置在靠近左翼前缘、左翼后缘、左翼翼尖、右翼前缘、右翼后缘和右翼翼尖的位置，相邻组别的发动机转向相反。位于左翼前缘和左翼后缘位置的两组发动机通过支撑架连接到转动轴上，位于右翼前缘和右翼后缘位置的两组发动机也通过支撑架连接到转动轴上，位于左翼翼尖位置的一组发动机安装在转动轴的左端，位于右翼翼尖位置的一组发动机安装在转动轴的右端。
优选地，这六组发动机每组两个发动机，每组上的两个发动机转向相同且相邻布置。
优选地，尾翼的活动舵面与舵机相连接，舵机与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，舵机与飞控装置通过电信号相连接。
飞控装置布置在转动轴上，飞控装置在飞机垂直起降及悬停飞行模式时，飞机以类似六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，飞控装置控制发动机的转速。
在机身上还设有锁死机构，该锁死机构能将转动轴锁死，避免在驾驶员手放开操纵杆后转动轴自由转动。
发动机采用电机、油机或涵道风扇。
优选地，发动机的倾转角度80-85度之间。
在机身上设有后三点式起落架，通过该起落架飞机还能采用滑行方式在跑道上进行起飞及降落。
本发明的一种多轴固定翼飞行器，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是本发明实施例一的结构示意图；图2是本发明实施例一左翼的位置局部示意图；图3是本发明实施例二的结构示意图；图4是本发明实施例二左翼的位置局部示意图。
图中，1-机身，2-左翼，21-内翼，22-外翼，23-前横梁，24-后横梁，25-副翼，26-襟翼，3-右翼，4-尾翼，5-推力装置，51-电机，52-螺旋桨，6-操纵杆，7-转动轴，8-支撑架，9-飞控装置，10-锁死机构，11-起落架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明。
实施例一：一种多轴固定翼飞行器，包括机身1、左翼2、右翼3、尾翼4、推力装置5、操纵杆6、转动轴7、飞控装置9；左翼2和右翼3拥有一定迎角，左翼2和右翼3对称布置在机身1的左右两侧；尾翼4布置在机身1的后端；操纵杆6连接到转动轴7上，转动轴7与机身1、左翼2和右翼3活连且横向布置在左翼2及右翼3的升心上。左翼2和右翼3上均设有副翼25及襟翼26；推力装置5均采用电机51带动螺旋桨52转动的形式提供推力，电机51通过支撑架8与转动轴7相连接，安装在支撑架8上的多个电机51均匀布局在机翼的前缘、后缘及翼尖部位；飞控装置9与推力装置5上的电机51通过电信号相连接，通过飞控装置9控制推力装置5上的电机51的转速；通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动，转动轴7在支撑架8的作用下带动电机51进行倾转，进而使得电机51所产生的拉力方向发生改变。
左翼2和右翼3均包括内翼21、外翼22、前横梁23和后横梁24，内翼21固定在机身1上，内翼21和外翼22之间通过前横梁23和后横梁24相固定；前横梁23布置在靠近机翼前缘部位；后横梁24布置在靠近机翼后缘部位；
支撑架8固连在转动轴7上且位于内翼21和外翼22之间；
从侧面看过去，转动轴7所在高度在前横梁23和后横梁24之间，支撑架8固连在转动轴7上，在支撑架8进行倾转运动时不会顶到前横梁23和后横梁24。
副翼25设置在外翼22上，襟翼26设置在内翼21上。
推力装置5设有六组电机51，这六组电机51以类似六旋翼飞行器飞行模式分别布置在靠近左翼2前缘、左翼2后缘、左翼2翼尖、右翼3前缘、右翼3后缘和右翼3翼尖的位置，相邻组别的电机51转向相反。这六组电机51每组两个电机51，每组上的两个电机51转向相同且相邻布置。位于左翼2前缘和左翼2后缘位置的两组电机51通过支撑架8连接到转动轴7上，位于右翼3前缘和右翼3后缘位置的两组电机51也通过支撑架8连接到转动轴7上，位于左翼2翼尖位置的一组电机51安装在转动轴7的左端，位于右翼3翼尖位置的一组电机51安装在转动轴7的右端。位于左翼2后缘和右翼3后缘的两个电机51布置在副翼25和襟翼26的上方。
尾翼4的活动舵面与舵机相连接，舵机与飞控装置9通过电信号相连接，通过控制舵机来带动尾翼4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25偏转进而控制飞机进行侧向滚转，舵机与飞控装置9通过电信号相连接。
飞控装置9布置在转动轴7上，飞控装置9在飞机垂直起降及悬停飞行模式时，飞机以类似六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9取消自稳，飞控装置9控制电机51的转速。
在机身1下方还设有锁死机构10，该锁死机构10能将转动轴7锁死，避免在驾驶员手放开操纵杆6后转动轴7自由转动。
电机51的倾转角度80-85度之间。
在机身1上设有后三点式起落架11，通过该起落架11飞机还能采用滑行方式在跑道上进行起飞及降落。
垂直起降及悬停飞行姿态时，推力装置5处在水平位置，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，加快推力装置5上的位于左翼2和右翼3后方位置的电机51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25及尾翼4偏转来调整飞机保持机身1水平，通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动使得电机51向前倾转，推力装置5处于前倾或竖立状态，推力装置5为飞机提供前进的拉力，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25及尾翼4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，通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动使得电机51反向倾转，使得推力装置5处在水平位置，在这过程中控制副翼25及尾翼4偏转来调整飞机保持机身1水平。
实施例二：一种多轴固定翼飞行器，包括机身1、左翼2、右翼3、尾翼4、推力装置5、操纵杆6、转动轴7、飞控装置9；左翼2和右翼3拥有一定迎角，左翼2和右翼3对称布置在机身1的左右两侧；尾翼4布置在机身1的后端；操纵杆6连接到转动轴7上，转动轴7与机身1、左翼2和右翼3活连且横向布置在左翼2和右翼3的升心上。左翼2和右翼3上均设有副翼25及襟翼26；推力装置5均采用电机51带动螺旋桨52转动的形式提供推力，电机51通过支撑架8与转动轴7相连接，安装在支撑架8上的多个电机51均匀布局在机翼的前缘、后缘及翼尖部位；飞控装置9与推力装置5上的电机51通过电信号相连接，通过飞控装置9控制推力装置5上的电机51的转速；通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动，转动轴7在支撑架8的作用下带动电机51进行倾转，进而使得电机51所产生的拉力方向发生改变。
左翼2和右翼3均包括内翼21、外翼22、前横梁23和后横梁24，内翼21固定在机身1上，内翼21和外翼22之间通过前横梁23和后横梁24相固定；前横梁23布置在靠近机翼前缘部位；后横梁24布置在靠近机翼后缘部位；支撑架8固连在转动轴7上且位于内翼21和外翼22之间；从侧面看过去，转动轴7所在高度在前横梁23和后横梁24之间，支撑架8固连在转动轴7上，在支撑架8进行倾转运动时不会顶到前横梁23和后横梁24。
副翼25设置在外翼22上，襟翼26设置在内翼21上。
推力装置5设有六组电机51，这六组电机51以类似六旋翼飞行器飞行模式分别布置在靠近左翼2前缘、左翼2后缘、左翼2翼尖、右翼3前缘、右翼3后缘和右翼3翼尖的位置，相邻组别的电机51转向相反。这六组电机51每组两个电机51，每组上的两个电机51转向相同且相邻布置。位于左翼2前缘和左翼2后缘位置的两组电机51通过支撑架8连接到转动轴7上，位于右翼3前缘和右翼3后缘位置的两组电机51也通过支撑架8连接到转动轴7上，位于左翼2翼尖位置的一组电机51安装在转动轴7的左端，位于右翼3翼尖位置的一组电机51安装在转动轴7的右端。位于左翼2翼尖和右翼3翼尖位置的电机51采用上下两层螺旋桨52。位于左翼2后缘和右翼3后缘的两个电机51布置在副翼25和襟翼26的上方。
尾翼4的活动舵面与舵机相连接，舵机与飞控装置9通过电信号相连接，通过控制舵机来带动尾翼4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25偏转进而控制飞机进行侧向滚转，舵机与飞控装置9通过电信号相连接。
飞控装置9布置在转动轴7上，飞控装置9在飞机垂直起降及悬停飞行模式时，飞机以类似六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9取消自稳，飞控装置9控制电机51的转速。
在机身1下方还设有锁死机构10，该锁死机构10能将转动轴7锁死，避免在驾驶员手放开操纵杆6后转动轴7自由转动。
电机51的倾转角度80-85度之间。
在机身1上设有后三点式起落架11，通过该起落架11飞机还能采用滑行方式在跑道上进行起飞及降落。
垂直起降及悬停飞行姿态时，推力装置5处在水平位置，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，加快推力装置5上的位于左翼2和右翼3后方位置的电机51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25及尾翼4偏转来调整飞机保持机身1水平，通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动使得电机51向前倾转，推力装置5处于前倾或竖立状态，推力装置5为飞机提供前进的拉力，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25及尾翼4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，通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动使得电机51反向倾转，使得推力装置5处在水平位置，在这过程中控制副翼25及尾翼4偏转来调整飞机保持机身1水平。
Claims (10)
1.一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：包括机身（1）、左翼（2）、右翼（3）、尾翼（4）、推力装置（5）、操纵杆（6）、转动轴（7）、飞控装置（9）；左翼（2）和右翼（3）拥有一定迎角，左翼（2）和右翼（3）对称布置在机身（1）的左右两侧；尾翼（4）布置在机身（1）的后端；操纵杆（6）连接到转动轴（7）上，转动轴（7）与机身（1）、左翼（2）和右翼（3）活连且横向布置在左翼（2）和右翼（3）的升心上；左翼（2）和右翼（3）上设有副翼（25）及襟翼（26）；推力装置（5）均采用发动机带动螺旋桨（52）转动的形式提供推力，发动机通过支撑架（8）与转动轴（7）相连接，安装在支撑架（8）上的多个发动机均匀布局在机翼的前缘、后缘及翼尖部位；飞控装置（9）布置在转动轴（7）上，飞控装置（9）与推力装置（5）上的发动机通过电信号相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：左翼（2）和右翼（3）均包括内翼（21）、外翼（22）、前横梁（23）和后横梁（24），内翼（21）固定在机身（1）上，内翼（21）和外翼（22）之间通过前横梁（23）和后横梁（24）相固定；前横梁（23）布置在靠近机翼前缘部位；后横梁（24）布置在靠近机翼后缘部位；支撑架（8）固连在转动轴（7）上且位于内翼（21）和外翼（22）之间；从侧面看过去，转动轴（7）所在高度在前横梁（23）和后横梁（24）之间，支撑架（8）固连在转动轴（7）上，在支撑架（8）进行倾转运动时不会顶到前横梁（23）和后横梁（24）。
3.根据权利要求2所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：副翼（25）设置在外翼（22）上，襟翼（26）设置在内翼（21）上。
4.根据权利要求1所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：推力装置（5）设有六组发动机，这六组发动机以类似六旋翼飞行器飞行模式分别布置在靠近左翼（2）前缘、左翼（2）后缘、左翼（2）翼尖、右翼（3）前缘、右翼（3）后缘和右翼（3）翼尖的位置，相邻组别的发动机转向相反；位于左翼（2）前缘和左翼（2）后缘位置的两组发动机通过支撑架（8）连接到转动轴（7）上，位于右翼（3）前缘和右翼（3）后缘位置的两组发动机也通过支撑架（8）连接到转动轴（7）上，位于左翼（2）翼尖位置的一组发动机安装在转动轴（7）的左端，位于右翼（3）翼尖位置的一组发动机安装在转动轴（7）的右端。
5.根据权利要求4所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：这六组发动机每组两个发动机，每组上的两个发动机转向相同且相邻布置。
6.根据权利要求1所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：位于左翼（2）翼尖和右翼（3）翼尖位置的电机（51）采用上下两层螺旋桨（52）。
7.根据权利要求1所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：发动机采用电机（51）、油机或涵道风扇。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：在机身（1）上还设有锁死机构（10）。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：发动机的倾转角度80-85度之间。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种多轴固定翼飞行器，其特征在于：在机身（1）上设有后三点式起落架（11）。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109263921A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112896491A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-04 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种垂直起降飞行器侧杆操纵装置及操控方法 |
-
2018
- 2018-10-30 CN CN201811276927.2A patent/CN109263921A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112896491A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-06-04 | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 | 一种垂直起降飞行器侧杆操纵装置及操控方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190125 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |