CN111792027A - 一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器 - Google Patents

一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器 Download PDF

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付志
肖涵山
王海军
毛仲君
何炬恒
何开锋
姜久龙
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Abstract

本发明专利公开了一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，具体涉及航空飞行器的技术领域。一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身，每个机身上均设有发动机，两个机身上共同设有间隔分布的前串列式机翼和后串列式机翼，每个机身上均还对称设有位于前串列式机翼一端的电动倾转旋翼，电动倾转旋翼与发动机之间连接有发电机，发电机与发动机电连接，后串列式机翼上设有位于两个机身之间的第一升力风扇和位于第一升力风扇下方的滑流舵，每个机身上均设有位于后串列式机翼一端的垂尾。采用本发明技术方案克服了现有的飞行器无法在恶劣天气情况下稳定垂直起降的问题，可用于飞行器在极端天气条件下飞行。

Description

一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器
技术领域
本发明涉及航空飞行器的技术领域，特别涉及一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器。
背景技术
在航空飞行器领域，垂直起降固定翼飞行器具有重大的军民两用价值，是各国航空飞行器发展的重点方向。常见垂直起降飞行器布局形式主要包括复合式、倾转式及尾坐式三大类。现有的垂直起降固定翼飞行器，多存在抗风能力较差、起降稳定性不足、载荷空间有限等固有缺陷。如复合式垂直起降布局，多采用高悬停效率的旋翼动力设计，旋翼下洗流速度较低易涡环失速、突风情况旋翼盘面载荷剧变以及航向控制能力弱等缺点；倾转式垂直起降布局，旋翼桨叶叶尖采用旋翼设计，极易进入涡环失速状态，存在稳定性较差、抗风能力较弱等缺点；尾坐式垂直起降布局，存在重心较高、起降瞬间稳定性差、侧向抗风能力弱等问题。因此，急需一款在恶劣天气状况下能够稳定垂直起降的飞行器。
发明内容
本发明意在提供一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，以解决现有的飞行器无法在恶劣天气情况下稳定垂直起降的问题。
为了达到上述目的，本发明的一种技术方案如下：一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身，每个所述机身上均设有发动机，两个所述机身上共同设有间隔分布的前串列式机翼和后串列式机翼，所述前串列式机翼的长度小于后串列式机翼的长度，每个所述机身上均还对称设有位于前串列式机翼一端的电动倾转旋翼，所述电动倾转旋翼与发动机之间连接有发电机，所述发电机与发动机电连接，所述后串列式机翼上设有位于两个机身之间的第一升力风扇和位于第一升力风扇下方的滑流舵，所述第一升力风扇与发动机连接，每个所述机身上均设有位于后串列式机翼一端的垂尾。
技术方案的原理及效果：采用双机身可提高全机的载荷空间，方便大尺寸货物或设备的搭载。本方案的第一升力风扇可为飞行器的垂直提供动力，第一升力风扇可对俯仰方向进行控制；并且电动倾转旋翼位于前串列式机翼一侧的机身上，在飞行器进行垂直起飞时，电动倾转旋翼可提供垂直起降的动力，并且还能进行俯仰控制。航向通道由安装在第一升力风扇下方的滑流舵偏转产生航向控制力矩，实现航向增稳和操纵，满足了抗风要求；并且本飞行器在垂直起降无需倾转机身，重心低且起降瞬间稳定性强，在悬停状态下采用三通道增稳控制模式，控制方式简单。
进一步的，所述后串列式机翼上对称设有位于机身外的电动涵道风扇，所述电动涵道风扇与发电机电连接。借助第一升力风扇及机翼的电动涵道风扇，下洗流速度均较大且被涵道包围，不存在叶尖涡环失速等问题。
进一步的，所述前串列式机翼为鸭翼。借助鸭翼用于产生配平和俯仰控制力矩，能更好的进行飞机配平。
本发明的另一种技术方案如下：一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身，每个所述机身上均设有发动机，两个所述机身上共同设有间隔分布的前串列式机翼和后串列式机翼，所述前串列式机翼的长度小于后串列式机翼的长度，所述电动倾转旋翼与发动机之间连接有发电机，所述发电机与发动机电连接，所述后串列式机翼上设有位于两个机身之间的第一升力风扇和位于第一升力风扇下方的滑流舵，所述第一升力风扇与发动机连接，每个所述机身上均设有位于后串列式机翼一端的垂尾，每个所述后串列式机翼上均对称设有电动倾转旋翼。
进一步的，所述前串列式机翼上设有位于两个机身之间的第二升力风扇，第二升力风扇与发动机连接。
进一步的，每个所述机身上均设有与发动机连接的第三升力风扇，每个所述第三升力风扇均位于前串列式机翼正上方的机身上。
与现有技术相比，本方案的有益效果：
1、抗风能力强。多个升力风扇、电动涵道风扇，下洗流速度均较大且被涵道包围，不存在叶尖涡环失速等问题；借助电动倾转旋翼可实现扭转角较大且相对旋翼下洗流速度高，不易出现涡环失速问题；利用滑流舵进行航向控制，效率高、操纵力矩大，满足航向抗风需求；
2、悬停效率高。第一升力风扇由发动机直接驱动，悬停效率高、起飞重量大、任务载荷大；
3、动力布置灵活。本方案采用油电混合动力，机头前端采用双发电动电动倾转旋翼，由发动机拖带的发电机供电，减小传动系统复杂度，提高动力、推进装置和全机布置灵活性；
4、有效载荷大且载荷空间充裕。采用双机身设计，能提高全机载荷空间，方便大尺寸货物或设备搭载。
附图说明
图1是本发明实施例1的俯视图；
图2是本发明实施例2的俯视图；
图3是本发明实施例3的俯视图；
图4是本发明实施例4的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：机身1、前串列式机翼2、后串列式机翼3、第一升力风扇4、垂尾5、电动倾转旋翼6、电动涵道风扇7、鸭翼8、第二升力风扇9、第三升力风扇10。
实施例1
如附图1所示：一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身1，采用双机身1可提高全机的载荷空间，方便大尺寸货物或设备的搭载。机身1上安装有发动机，两个机身1上共同间隔焊接有前串列式机翼2和后串列式机翼3，前串列式机翼2的长度小于后串列式机翼3的长度，后串列式机翼3上安装有位于两个机身1之间的第一升力风扇4和位于第一升力风扇4下方的滑流舵，第一升力风扇4与发动机电连接，第一升力风扇4采用闭合式升力风扇，由发动机直接驱动，悬停效率高、起飞重量大、货物载荷大；借助滑流舵进行航向控制，效率高、操纵力矩大，满足航向抗风需求。后串列式机翼3上对称设有位于机身1外的电动涵道风扇7，电动涵道风扇7与发电机电连接，在后串列式机翼2上开设有用于安装电动涵道风扇7和第一升力风扇4的涵道，利用电动涵道风扇7可实现飞行器的滚转控制，当飞行器平飞时涵道停止工作。每个机身1上均设有位于后串列式机翼3一端的垂尾5。
每个机身1上均转动连接有位于前串列式机翼2一侧的电动倾转旋翼6，电动倾转旋翼6与发动机之间连接有发电机，由发动机拖带发电机供电，减小了传动系统复杂度，提高了动力、推进装置和全机布置灵活性；电动倾转旋翼6可采用螺旋桨结构，可实现扭转角较大且相对旋翼下洗流速度高，从而不易出现涡环失速问题；并且本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双发电动倾转旋翼6，在飞行器垂直起飞时，电动倾转旋翼6一方面可通过垂直起降动力，另一方面能进行俯仰控制。
本方案的工作过程：利用第一升力风扇4可为飞行器的垂直提供动力，第一升力风扇4可对俯仰方向进行控制，当飞行器平行飞行时第一升力风扇4停止工作；由于本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双电动倾转旋翼6，在飞行器垂起时，开启电动倾转旋翼6可为飞行器的垂直起降提供动力、并能进行俯仰控制；当飞行器平飞时，电动倾转旋翼6向前倾转提供平飞推力。在需要飞行器进行翻转控制时，启动电动涵道风扇7可实现滚转控制，当飞行器平飞时电动涵道风扇7停止工作。
多个电动倾转旋翼6与第一升力风扇4的布局，可实现悬停状态下三通道增稳控制模式，即俯仰通道由电动倾转旋翼6、第一升力风扇4完成俯仰方向升力；滚转通道由两侧的电动涵道风扇7实现增稳和操纵；全机侧向迎风面积小且航向通道由安装在第一升力风扇4下方的滑流舵偏转产生航向控制力矩，实现航向增稳和操纵，满足了航向抗风要求；并且本飞行器在垂直起降无需倾转机身1，重心低且起降瞬间稳定性强，在悬停状态下采用三通道增稳控制模式，控制方式简单。
实施例2
如附图2所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：前串列式机翼2为鸭翼8。在本实施例中，飞行器借助鸭翼8能产生配平和俯仰控制力矩，能更好的进行飞机配平。
实施例3
如附图3所示，一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身1，采用双机身1可提高全机的载荷空间，方便大尺寸货物或设备的搭载。机身1上安装有发动机，两个机身1上共同间隔焊接有前串列式机翼2和后串列式机翼3，前串列式机翼2的长度小于后串列式机翼3的长度，前串列式机翼2上安装有位于两个机身1之间的第二升力风扇9，第二升力风扇9与发动机电连接，前串列式机翼2上开有用于安装第二升力风扇9的涵道。后串列式机翼3上安装有位于两个机身1之间的第一升力风扇4和位于第一升力风扇4下方的滑流舵，第一升力风扇4与发动机电连接，第一升力风扇4采用闭合式升力风扇，后串列式机翼3上开有用于安装第一升力风扇4的涵道；采用由发动机直接驱动，悬停效率高、起飞重量大、货物载荷大；借助滑流舵进行航向控制，效率高、操纵力矩大，满足航向抗风需求。每个机身1上均设有位于后串列式机翼3一端的垂尾5。
每个后串列式机翼3上对称安装有电动倾转旋翼6，电动倾转旋翼6与发动机之间连接有发电机，由发动机拖带发电机供电，减小了传动系统复杂度，提高了动力、推进装置和全机布置灵活性；同时由于本实施例中飞行器的动力安装至机身1后侧的后串列式机翼3上，从而便于本飞行器装载载荷；电动倾转旋翼6可采用螺旋桨结构，可实现扭转角较大且相对旋翼下洗流速度高，从而不易出现涡环失速问题；并且本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双发电动倾转旋翼6，在飞行器垂直起飞时，电动倾转旋翼6一方面可通过垂直起降动力，另一方面能进行俯仰控制。
本方案的工作过程：利用第一升力风扇4和第二升力风扇9可为飞行器的垂直提供动力，第一升力风扇4和第二升力风扇9可对俯仰方向进行控制，利用双升力风扇可增强飞行器起降的动力，当飞行器平行飞行时第一升力风扇4和第二升力风扇9停止工作；由于本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双电动倾转旋翼6，在飞行器垂起时，开启电动倾转旋翼6可为飞行器的垂直起降提供动力、并能进行俯仰控制；当飞行器平飞时，电动倾转旋翼6向前倾转提供平飞推力。
实施例4
如附图4所示，一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，包括两个间隔设置的机身1，采用双机身1可提高全机的载荷空间，方便大尺寸货物或设备的搭载。机身1上安装有发动机，两个机身1上共同间隔焊接有前串列式机翼2和后串列式机翼3，前串列式机翼2的长度小于后串列式机翼3的长度，后串列式机翼3上安装有位于两个机身1之间的第一升力风扇4和位于第一升力风扇4下方的滑流舵，第一升力风扇4与发动机电连接，第一升力风扇4采用闭合式升力风扇，后串列式机翼3上开有用于安装第一升力风扇4的涵道；采用由发动机直接驱动，悬停效率高、起飞重量大、货物载荷大；借助滑流舵进行航向控制，效率高、操纵力矩大，满足航向抗风需求。每个机身1上均设有位于后串列式机翼3一端的垂尾5。每个后串列式机翼3上均对称设有电动倾转旋翼6，电动倾转旋翼6与发动机之间连接有发电机。每个机身1上均设有与发动机连接的第三升力风扇10，每个第三升力风扇10均位于前串列式机翼2正上方的机身1上，机身1上均开有用于安装第三升力风扇10的涵道。
每个后串列式机翼3上对称安装有电动倾转旋翼6，电动倾转旋翼6与发动机之间连接有发电机，由发动机拖带发电机供电，减小了传动系统复杂度，提高了动力、推进装置和全机布置灵活性；同时由于本实施例中飞行器的动力安装至机身1后侧的后串列式机翼3上，从而便于本飞行器装载载荷；电动倾转旋翼6可采用螺旋桨结构，可实现扭转角较大且相对旋翼下洗流速度高，从而不易出现涡环失速问题；并且本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双发电动倾转旋翼6，在飞行器垂直起飞时，电动倾转旋翼6一方面可通过垂直起降动力，另一方面能进行俯仰控制。
本方案的工作过程：利用第一升力风扇4和第三升力风扇10可为飞行器的垂直提供动力，第一升力风扇4和第三升力风扇10可对俯仰方向进行控制，利用双升力风扇可增强飞行器起降的动力，当飞行器平行飞行时第一升力风扇4和第三升力风扇10停止工作；由于本飞行器采用油电混合动力，并且机头(即前串列机翼一侧的机身1)采用双电动倾转旋翼6，在飞行器垂起时，开启电动倾转旋翼6可为飞行器的垂直起降提供动力、并能进行俯仰控制；当飞行器平飞时，电动倾转旋翼6向前倾转提供平飞推力。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：包括两个间隔设置的机身，每个所述机身上均设有发动机，两个所述机身上共同设有间隔分布的前串列式机翼和后串列式机翼，所述前串列式机翼的长度小于后串列式机翼的长度，每个所述机身上均还对称设有位于前串列式机翼一端的电动倾转旋翼，所述电动倾转旋翼与发动机之间连接有发电机，所述发电机与发动机电连接，所述后串列式机翼上设有位于两个机身之间的第一升力风扇和位于第一升力风扇下方的滑流舵，所述第一升力风扇与发动机连接，每个所述机身上均设有位于后串列式机翼一端的垂尾。
2.根据权利要求1所述的一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述后串列式机翼上对称设有位于机身外的电动涵道风扇，所述电动涵道风扇与发电机电连接。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述的一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述前串列式机翼为鸭翼。
4.一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：包括两个间隔设置的机身，每个所述机身上均设有发动机，两个所述机身上共同设有间隔分布的前串列式机翼和后串列式机翼，所述前串列式机翼的长度小于后串列式机翼的长度，所述电动倾转旋翼与发动机之间连接有发电机，所述发电机与发动机电连接，所述后串列式机翼上设有位于两个机身之间的第一升力风扇和位于第一升力风扇下方的滑流舵，所述第一升力风扇与发动机连接，每个所述机身上均设有位于后串列式机翼一端的垂尾，每个所述后串列式机翼上均对称设有电动倾转旋翼。
5.根据权利要求4所述的一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述前串列式机翼上设有位于两个机身之间的第二升力风扇，所述第二升力风扇与发动机连接。
6.根据权利要求4所述的一种双机身串列翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：每个所述机身上均设有与发动机连接的第三升力风扇，每个所述第三升力风扇均位于前串列式机翼正上方的机身上。
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