CN113911336A - 一种双机身式倾转旋翼机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双机身式倾转旋翼机，涉及飞行器技术领域，包括：两个机身、至少一个中间翼和与中间翼数量相同的倾转旋翼，两个机身平行且关于第一中心线对称设置，两个机身之间具备间隔，中间翼设置于两个机身之间且中间翼的两端分别与机身固定连接，倾转旋翼设置于中间翼的中部，双机身式倾转旋翼机整体结构关于第一中心线对称。本发明提供的双机身式倾转旋翼机包括两个机身，提升了运输能力，且双机身的设计为旋翼布置提供了空间，将倾转旋翼设置于两个机身的中部能够避免复杂地面环境下左右升力不对称造成的侧倾问题，因此，本发明提供的双机身式倾转旋翼机满足了运输机在复杂环境下起降且提高了运输能力。

Description

一种双机身式倾转旋翼机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种双机身式倾转旋翼机。

背景技术

中国国土面积广阔，有大片地形复杂且与多国接壤的高原地区，任务难度较高。现有固定翼运输机对起飞条件要求苛刻，难以应对恶劣的任务环境，而旋翼类飞行器受到前行桨叶激波、后行桨叶失速等因素影响，飞行速度受到限制，运输能力不足。

申请号为201910761901.5的发明专利提供了一种便携式垂直起降侦察检测无人机，包括机身、机翼、尾翼、旋翼臂、旋翼、尾推式螺旋桨，旋翼臂安装与机翼中段，四组四旋翼动力组件安装于旋翼臂上，使得无人机可以垂直起降；尾部的尾推式螺旋桨在前飞时提供动力，机翼提供前飞时的升力。

申请号为03137211.2的发明专利提供了一种前旋翼倾转式水平、垂直起落飞机，包括机身、通过鸭式翼安装的前倾转旋翼和机身中部的主固定翼，在机身尾部的凸起结构上设有由两副两桨叶的旋翼构成共轴反转双旋翼。垂直起落时，由转到向上位置的前倾转旋翼和后旋翼共同产生升力；水平飞行时，前旋翼向前倾转产生推力，后旋翼被锁止。

上述两个发明专利申请提供的方案均为横列式倾转旋翼机，其双旋翼分置于机翼两侧的布局对机翼强度和刚度要求较高，会带来额外的结构重量，在复杂地面条件垂直起降和悬停时，不对称的地面效应会导致两侧升力不均，倾转旋翼机会向一侧倾倒；同时，在其由直升机模式转为固定翼模式的过渡状态中，旋翼下洗流导致机翼周围气流紊乱。专利申请号为CN201910761901.5的便携式垂直起降侦察检测无人机为便携式可拆卸无人机，不满足运输机的要求，且其旋翼布局同样分置两侧，上述横列式双旋翼的布局缺点依然存在。专利申请号为CN03137211.2的前旋翼倾转式水平、垂直起落飞机有两幅倾转旋翼、一对共轴双旋翼，机械机构占据了机身大量空间，同样无法满足运输需求且存在复杂地形悬停、垂直起降时左右升力不对称为问题，同时该构型前飞时后旋翼锁止，成为死重且带来较大阻力。为了解决横列式倾转双旋翼的问题且满足运输需求，亟需一种新型的机型来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双机身式倾转旋翼机，以解决上述现有技术存在的问题，满足了运输机在复杂环境下起降且提高了运输能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种双机身式倾转旋翼机，包括：两个机身、至少一个中间翼和与所述中间翼数量相同的倾转旋翼，两个所述机身平行且关于第一中心线对称设置，两个所述机身之间具备间隔，所述中间翼设置于两个所述机身之间且所述中间翼的两端分别与所述机身固定连接，所述倾转旋翼设置于所述中间翼的中部，所述双机身式倾转旋翼机整体结构关于所述第一中心线对称。

优选的，设置有至少两个所述中间翼和至少两个所述倾转旋翼；

所述中间翼和所述倾转旋翼设置数量为单数时，在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，其中一个所述倾转旋翼的升力线经过所述双机身式倾转旋翼机的重心，剩余的多个所述倾转旋翼的升力线分别两两关于所述双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧；

所述中间翼和所述倾转旋翼设置数量为双数时，在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，多个所述倾转旋翼的升力线分别两两关于所述双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧。

优选的，设置有两个所述中间翼和两个所述倾转旋翼。

优选的，所述中间翼均具备翼型，所述中间翼可以产生升力。

优选的，两个所述机身相背离的一侧均设置有机翼，两个所述机身的尾部均设置有尾翼，同一个所述机身上的所述机翼和所述尾翼通过一连接翼连接。

优选的，连接翼包括两个子连接翼，两个所述子连接翼的一端相连，两个所述子连接翼未相连的一端分别连接与所述尾翼的顶端和所述机翼的中部。

优选的，所述倾转旋翼采用变直径旋翼系统，所述倾转旋翼在直升机模式下增加展长，在过渡阶段与固定翼模式下降低展长。

优选的，各所述中间翼的中部均还固定设置有一个发动机短舱。

优选的，在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，各所述倾转旋翼的升力线均通过与该所述倾转旋翼相连的所述中间翼的焦点。

优选的，所述双机身式倾转旋翼机的重心两侧的所述倾转旋翼旋向相反。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的双机身式倾转旋翼机包括两个机身，提升了运输能力，且双机身的设计为旋翼布置提供了空间，将倾转旋翼设置于两个机身的中部能够避免复杂地面环境下左右升力不对称造成的侧倾问题，因此，本发明提供的双机身式倾转旋翼机满足了运输机在复杂环境下起降且提高了运输能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的双机身式倾转旋翼机处于固定翼模式下的结构示意图；

图2为本发明提供的双机身式倾转旋翼机处于直升机模式下的结构示意图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的正视图；

图5为图侧的正视图；

图中：1-倾转旋翼、2-发动机短舱、3-中间翼、4-机身、5-机翼、6-子连接翼、7-尾翼。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种双机身式倾转旋翼机，以解决现有技术存在的问题，满足了运输机在复杂环境下起降且提高了运输能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种双机身式倾转旋翼机，本发明提供的双机身式倾转旋翼机为一个可以垂直起降的运输机，如图1～5所示，包括：两个机身4、至少一个中间翼3和与中间翼3数量相同的倾转旋翼1，机身4内用于盛装空运兵员、武器装备和其他物资等，两个机身4平行且关于第一中心线对称设置，两个机身4之间具备间隔，中间翼3设置于两个机身4之间且中间翼3的两端分别与机身4固定连接，倾转旋翼1设置于中间翼3的中部，双机身式倾转旋翼机整体结构关于第一中心线对称。

本发明提供的双机身式倾转旋翼机包括两个机身4，提升了运输能力，且双机身4的设计为倾转旋翼1布置提供了空间，将倾转旋翼1设置于两个机身4的中部能够避免复杂地面环境下左右升力不对称造成的侧倾问题，因此，本发明提供的双机身式倾转旋翼机满足了运输机在复杂环境下起降且提高了运输能力，且将倾转旋翼1置于双机身4之间，提高了整体的稳定性，避免出现严重的气弹耦合现象，同时倾转旋翼1下洗流也避开了机翼5主体。

进一步的，相对于现有技术中横列式倾转旋翼机的悬停和垂直起降状态，本发明提供的双机身式倾转旋翼机的布局不会因为左右地效的不对称导致侧倾，若有前后地效不对称或其他导致前后旋翼升力不同的情况出现，双机身式倾转旋翼机会前后倾斜，此时飞机只需配合进行前后移动产生纵向速度，舵面就会开始工作产生平衡力矩，使姿态恢复正常。

进一步的，本发明提供的双机身式倾转旋翼机以旋翼作为动力来源，所以机翼5下方无需挂载发动机，因此不存在发动机离地过近，容易吸入地面杂物的问题，使得双机身式倾转旋翼机对起飞条件的要求更加宽裕，更好的适配了复杂环境下的运输任务需求。由于没有了发动机离地高度的限制，可以将机翼5布置的较常规构型更低，降低对尾翼7的气动干扰；在无发动机离地高度的限制且无需滑跑的条件下，可以将机身4设计的更加贴近地面，大幅降低货舱地板高度，提高货物装卸效率。

进一步的，双机身式倾转旋翼机中设置有至少两个中间翼3和至少两个倾转旋翼1；

中间翼3和倾转旋翼1设置数量为单数时，在将各倾转旋翼1倾转至升力线竖直向上时，其中一个倾转旋翼1的升力线经过双机身式倾转旋翼机的重心，剩余的多个倾转旋翼1的升力线分别两两关于双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧；

中间翼3和倾转旋翼1设置数量为双数时，在将各倾转旋翼1倾转至升力线竖直向上时，多个倾转旋翼1的升力线分别两两关于双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧，且双机身式倾转旋翼机的重心两侧的倾转旋翼1旋向相反；

在双机身式倾转旋翼机重心前方和后方的倾转旋翼1转向相反且升力相等的情况下，倾转旋翼1反扭矩和升力对重心的力矩同时得到平衡，飞机重量由倾转旋翼1的升力克服，实现了双机身式倾转旋翼机稳定地悬停与垂直起降。

进一步的，本发明提供的双机身式倾转旋翼机中的倾转旋翼1在过渡模式下，各倾转旋翼1均进行周期变距，使各倾转旋翼1的升力线前倾，通过升力水平分量让飞机获得前进初速度，此时飞机重量大部分由倾转旋翼1升力的垂直分量克服，少部分由前进初速度产生的机翼5升力克服；之后，各倾转旋翼1均由垂直位置向水平位置倾转，倾转旋翼1升力水平分量增加，垂直分量减少，机翼5升力增加，此时飞机重量由机翼5升力与倾转旋翼1升力的垂直分量共同克服，实现由直升机模式到固定翼模式的过渡。

进一步的，倾转旋翼1可倾转从而使升力线绕对应中间翼3的焦点转动，焦点为在一定雷诺数下，当翼型迎角改变时，翼型所受到的空气动力对于此点的合力矩不变，那么这一点就称为该翼型在当前雷诺数下的作焦点，相对应的两个中间翼3的焦点距离双机身式倾转旋翼机的重心距离一致。

进一步的，横列式倾转旋翼机将旋翼安置于机翼5两侧的布局对机翼5强度和刚度要求较高，会带来额外的结构重量，对比之下本发明提供的双机身式倾转旋翼机的布局方案避免了旋翼布置对机翼5的限制，可以采用大展弦比的机翼5，减少机翼5的结构重量，提高巡航能力。

进一步的，双机身式倾转旋翼机中设置有两个中间翼3和两个倾转旋翼1。

进一步的，中间翼3均具备翼型，中间翼3可以产生升力。

进一步的，两个机身4相背离的一侧均设置有机翼5，两个机身4的尾部均设置有尾翼7，同一个机身4上的机翼5和尾翼7通过一连接翼连接。

进一步的，连接翼包括两个子连接翼6，两个子连接翼6的一端相连，两个子连接翼6未相连的一端分别连接与尾翼7的顶端和机翼5的中部，连接翼、机翼5和尾翼7所形成的菱形联结翼布局可以增加机翼5梁盒段结构材料的利用效率，从而使联结翼布局梁盒段重量明显低于传统布局的悬臂梁盒段；联结翼的布局从受力角度看，可以将机翼5和尾翼7简化为双支点梁，从而显著降低梁盒段根部所受到的弯矩，改善其受力条件；在机翼5参考面积、升力面相对厚度、根梢比、后掠角及结构材料等条件相同的情况下，使用联结翼布局对机翼5结构进行优化可以使其重量明显轻于传统布局飞机，航程更大；联结翼飞机的翼身干扰小，后翼可以设计的比常规飞机的平尾更大，因此配平难度更小；同时连接翼还可以降低诱导阻力。

进一步的，倾转旋翼1采用变直径旋翼系统，倾转旋翼1在直升机模式下增加展长，以减小桨盘载荷，提升旋翼性能，在过渡阶段与固定翼模式下降低展长，以增加桨盘载荷，提升前飞性能。

进一步的，各中间翼3的中部均还固定设置有一个用于盛装倾转旋翼1发动机的发动机短舱2。

进一步的，在将各倾转旋翼1倾转至升力线竖直向上时，各倾转旋翼1的升力线均通过与该倾转旋翼1相连的中间翼3的焦点。

另外，需要说明的是飞机重心位置会随着倾转旋翼1倾转和装载、燃油量的变化而变化。一般单旋翼直升机所允许的重心变化范围比较窄，相比之下对于纵列式双旋翼，前后旋翼的桨距差动使前后拉力的大小不同，所以操纵力矩较大，允许的重心变化范围也较大，同时双机身的布局也增加了单侧机身自重对重心的力矩，可以通过灵活分配装载与燃油的左右配置实现重心的平衡。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种双机身式倾转旋翼机，其特征在于：包括：两个机身、至少一个中间翼和与所述中间翼数量相同的倾转旋翼，两个所述机身平行且关于第一中心线对称设置，两个所述机身之间具备间隔，所述中间翼设置于两个所述机身之间且所述中间翼的两端分别与所述机身固定连接，所述倾转旋翼设置于所述中间翼的中部，所述双机身式倾转旋翼机整体结构关于所述第一中心线对称。

2.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：设置有至少两个所述中间翼和至少两个所述倾转旋翼；

所述中间翼和所述倾转旋翼设置数量为单数时，在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，其中一个所述倾转旋翼的升力线经过所述双机身式倾转旋翼机的重心，剩余的多个所述倾转旋翼的升力线分别两两关于所述双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧；

所述中间翼和所述倾转旋翼设置数量为双数时，在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，多个所述倾转旋翼的升力线分别两两关于所述双机身式倾转旋翼机的重心对称地设置于重心的两侧。

3.根据权利要求2所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：设置有两个所述中间翼和两个所述倾转旋翼。

4.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：所述中间翼均具备翼型，所述中间翼可以产生升力。

5.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：两个所述机身相背离的一侧均设置有机翼，两个所述机身的尾部均设置有尾翼，同一个所述机身上的所述机翼和所述尾翼通过一连接翼连接。

6.根据权利要求5所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：连接翼包括两个子连接翼，两个所述子连接翼的一端相连，两个所述子连接翼未相连的一端分别连接与所述尾翼的顶端和所述机翼的中部。

7.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：所述倾转旋翼采用变直径旋翼系统，所述倾转旋翼在直升机模式下增加展长，在过渡阶段与固定翼模式下降低展长。

8.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：各所述中间翼的中部均还固定设置有一个发动机短舱。

9.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：在将各所述倾转旋翼倾转至升力线竖直向上时，各所述倾转旋翼的升力线均通过与该所述倾转旋翼相连的所述中间翼的焦点。

10.根据权利要求1所述的双机身式倾转旋翼机，其特征在于：所述双机身式倾转旋翼机的重心两侧的所述倾转旋翼旋向相反。

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