CN109263954A - 一种三层翼垂直起降飞机 - Google Patents

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Abstract

一种三层翼垂直起降飞机，属于飞行器技术领域，包括机身、主翼、尾翼、推力装置、操纵杆、转动轴、飞控装置、环形翼；主翼布置在机身的左右两侧；尾翼布置在机身的后端；主翼上设有副翼；操纵杆连接到转动轴上，转动轴与机身及主翼活连；环形翼整体呈环状，环形翼通过支撑架连接到转动轴上；支撑架固连在转动轴上；推力装置采用发动机带动螺旋桨转动的形式提供拉力，发动机采用分布式布局在环形翼的前缘；飞控装置与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，转动轴带动环形翼转动，进而使得安装在环形翼上的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

一种三层翼垂直起降飞机
技术领域
一种三层翼垂直起降飞机，属于飞行器技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞机。
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，本发明提供了一种三层翼垂直起降飞机，其能够进行垂直升降，空中悬停，长时间、长距离巡航。
一种三层翼垂直起降飞机，包括机身、主翼、尾翼、推力装置、操纵杆、转动轴、飞控装置、环形翼；主翼拥有一定迎角，主翼布置在机身的左右两侧；尾翼布置在机身的后端；
主翼上设有副翼，通过控制副翼偏转来控制飞机进行侧向滚转；操纵杆连接到转动轴上，转动轴与机身及主翼活连且位于机身及主翼内。环形翼整体呈环状，环形翼通过支撑架连接到转动轴上；支撑架固连在转动轴上；推力装置均采用发动机带动螺旋桨转动的形式提供推力，发动机采用分布式布局在环形翼的前缘；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；推力装置处在水平位置时为飞机提供垂直向上升力；推力装置处在垂直位置时为飞机提供前进的拉力；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环形翼转动，进而使得安装在环形翼上的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，环形翼处于竖直状态，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主翼后方的发动机转速，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环形翼倾转90度，推力装置也向前倾转90度，使得环形翼处于水平状态，推力装置处于竖立状态，此时主翼和环形翼构成三层翼，飞机可以全速前进而且环形翼上也能产生升力，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环形翼反向倾转90度，推力装置也随着反向倾转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，机身两侧的两块主翼均包括内翼、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；前横梁布置在靠近主翼前缘部位；后横梁布置在靠近主翼后缘部位；
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，推力装置设有十二个带螺旋桨的发动机，这十二个发动机分成六组，这六组发动机以类似六旋翼飞行器飞行模式布置在环形翼的前缘上，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；相邻组别的发动机转向相反。
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，飞控装置控制发动机的转速。
在机身下方还设有锁死机构，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。
环形翼呈方形环状或椭圆环状。
在机身上设有雪橇式起落架，在环形翼处于竖直状态时，环形翼的后缘不会接触到地面；在环形翼处于水平状态时，起落架位于机身与环形翼之间。
本发明的一种三层翼垂直起降飞机，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，能转动的环形翼和主翼构成三层翼，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是本发明垂直起降及悬停飞行模式示意图；图3是本发明固定翼飞行模式示意图。
图中，1-机身，2-主翼，21-内翼，22-外翼，23-前横梁，24-后横梁，25-副翼，3-尾翼，4-环形翼，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：一种三层翼垂直起降飞机，包括机身1、主翼2、尾翼3、环形翼4、推力装置5、操纵杆6、转动轴7、飞控装置9；主翼2拥有一定迎角，主翼2布置在机身1的左右两侧；尾翼3布置在机身1的后端；机身1两侧的两块主翼2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布置在靠近主翼2前缘部位；后横梁24布置在靠近主翼2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。外翼22上设有副翼25，通过控制副翼25偏转来控制飞机进行侧向滚转；操纵杆6连接到转动轴7上，转动轴7与机身1及主翼2活连且位于机身1及主翼2内；环形翼4整体呈椭圆环状，环形翼4通过两条支撑架8连接到转动轴7上；两条支撑架8左右布置在机身1两侧，两条支撑架8固连在转动轴7上且位于内翼21和外翼22之间；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采用分布式布局在环形翼4的前缘；推力装置5设有十二个带螺旋桨52的电机51，这十二个电机51分成六组，这六组电机51以类似六旋翼飞行器飞行模式布置在环形翼4的前缘上，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；相邻组别的电机51转向相反。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；推力装置5处在水平位置时为飞机提供垂直向上升力；推力装置5处在垂直位置时为飞机提供前进的拉力；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的作用下带动环形翼4转动，进而使得安装在环形翼4上的电机51所产生的拉力方向发生改变。
尾翼3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9取消自稳，飞控装置9控制电机51的转速。
在主翼2上还设有锁死机构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。
在机身1上设有雪橇式起落架11，在环形翼4处于竖直状态时，环形翼4的后缘不会接触到地面；在环形翼4处于水平状态时，起落架11位于机身1与环形翼4之间。
垂直起降及悬停飞行姿态时，环形翼4处于竖直状态，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上的位于主翼2后方的电机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3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转动使得环形翼4倾转90度，推力装置5也向前倾转90度，使得环形翼4处于水平状态，推力装置5处于竖立状态，此时飞机可以全速前进而且环形翼4上也能产生升力，飞机完全进入固定翼飞行模式，通过控制副翼25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，通过推拉操纵杆6带动转动轴7转动使得环形翼4反向倾转90度，推力装置5也随着反向倾转90度，在这过程中控制副翼25及尾翼3偏转来调整飞机保持机身1水平。

Claims (10)

1.一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：包括机身（1）、主翼（2）、尾翼（3）、推力装置（5）、操纵杆（6）、转动轴（7）、飞控装置（9）、环形翼（4）；主翼（2）拥有一定迎角，主翼（2）布置在机身（1）的左右两侧；尾翼（3）布置在机身（1）的后端；主翼（2）上设有副翼（25）；操纵杆（6）连接到转动轴（7）上，转动轴（7）与机身（1）及主翼（2）活连且位于机身（1）及主翼（2）内；环形翼（4）整体呈环状，环形翼（4）通过支撑架（8）连接到转动轴（7）上；支撑架（8）固连在转动轴（7）上；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，发动机采用分布式布局在环形翼（4）的前缘；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所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：机身（1）两侧的两块主翼（2）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）布置在靠近主翼（2）前缘部位；后横梁（24）布置在靠近主翼（2）后缘部位；推力装置（5）的支撑架（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1所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：推力装置（5）设有十二个带螺旋桨（52）的发动机，这十二个发动机分成六组，这六组发动机以类似六旋翼飞行器飞行模式布置在环形翼（4）的前缘上，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；相邻组别的发动机转向相反。
4.根据权利要求1所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：发动机采用电机（51）、油机或涵道风扇。
5.根据权利要求1所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：环形翼（4）呈方形环状或椭圆环状。
6.根据权利要求1所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：在机身（1）下方设有雪橇式起落架（11）。
7.根据权利要求1所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：飞控装置（9）布置在转动轴（7）上。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：尾翼（3）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（3）的平尾和垂尾运动进而控制飞机的俯仰及转向。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：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。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种三层翼垂直起降飞机，其特征在于：在机身（1）上还设有锁死机构（10）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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