CN203544372U - 一种加装横流风扇的固定翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种加装横流风扇的固定翼飞行器，包括横流风扇和一套固定翼飞机组件，该组件包括机身、起落架、尾翼、动力装置。所述的横流风扇的旋转轴线与机身中心轴垂直，并且位于机翼上方。其中固定翼动力系统与横流风扇动力系统在结构上相互独立，总控制器包括该固定翼控制系统和用于控制该横流风扇动力系统工作的横流风扇控制系统，该总控制器还用于控制该固定翼控制系统和横流风扇控制系统单独工作或者协同工作。飞行器能够在两种飞行模式之间自由的转换，也可以在起降和飞行过程中使用两个动力系统混合工作的模式飞行。本实用新型的优点是：超短距起降、大迎角不失速、操纵控制简单、低速飞行稳定性和安全性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种飞行器，具体涉及一种加装横流风扇的固定翼飞行器。
背景技术
在航空领域常见的固定翼飞机，由于主要靠机翼产生升力平衡飞机重量，动力系统主要用来克服飞机飞行阻力，因此远小于飞机重量的动力(推拉力)就可以让固定翼飞机离地升空。其飞行速度快，航程和巡航时间长，但大迎角易失速，起降距离长，要求高质量的跑道，严重影响和妨碍了固定翼飞机在偏远无专用机场地区的应用。
横流风扇是将设计好的扇叶有规律的安装在轴径上通过电机带动旋转，将横流风扇动力系统安装在固定翼飞行器机翼上会产生推力和升力的作用。基于此，提出了一种加装有横流风扇的固定翼飞行器。
实用新型内容
为了克服现有的固定翼飞行器大迎角易失速，起降距离长等不足。本实用新型提供一种加装横流风扇的固定翼飞行器，且能在两种飞行模式之间自由转换的飞行器。该飞行器具有超短距起降、大迎角不失速、操纵控制简单、低速飞行稳定性和安全性好等优点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在固定翼飞行器机翼上表面安装横流风扇的飞行器，利用横流风扇旋转时产生的升力和推力供给飞行器进行飞行，包括横流风扇和一套固定翼飞机组件，该组件包括机身、起落架、尾翼、固定翼动力系统(螺旋桨)以及固定翼控制系统，该固定翼控制系统包括固定翼动力控制系统及固定翼各舵面控制系统。其特点在于，该飞行器还包括一组横流风扇动力系统和一个总控制器，所述固定翼动力系统与横流风扇动力系统在结构上相互独立，该总控制器包括该固定翼控制系统和用于控制该横流风扇动力系统工作的横流风扇控制系统，该总控制器还用于控制该固定翼控制系统和横流风扇控制系统单独工作或者协同工作；所述横流风扇动力系统的旋转轴线与机身中心轴垂直。
该横流风扇控制系统用于控制飞行器的升降和姿态。
该横流风扇控制系统通过增减横流风扇的转速控制飞行器的升降。
该横流风扇控制系统通过减小在飞行方向上相对于飞行器的重心左侧的横流风扇转速，同时增加在飞行方向上相对于飞行器的重心右侧的横流风扇转速，控制飞行器的姿态。
所述横流风扇分别设置在该机身机体的两侧，相对于该该飞行器重心呈对称放置；或者所述横流风扇动力系统整体分别设置在该机身的两侧，相对于该飞行器重心呈对称放置。
所述协同工作模式之一为：在从横流风扇飞行模式到固定翼飞行模式的转换过程中，由从横流风扇降低转速开始随着推进螺旋桨启动并逐步增加转速，此过程飞行器运动基本稳定，至横流风扇停止工作，推进螺旋桨负责工作，以完成横流风扇飞行模式到固定翼飞行模式的转换。
所述协同工作模式之二为：在从固定翼飞行模式到横流风扇飞行模式的转换过程中，随着螺旋桨转速的降低，横流风扇动力系统启动，螺旋桨推力的减少使飞行器升力降低，横流风扇逐步产生升力和推力，从而达到飞行器平稳运行并完成动力替换，当推进螺旋桨被停止动力输送时，表示已转换成横流风扇飞行模式。
所述协同工作模式之三为：在整个的起飞、飞行和降落过程中，该固定翼控制系统和横流风扇控制系统在总控制器的控制下全程协同工作。
所述横流风扇动力系统的动力装置为电机。
所述固定翼动力系统的螺旋桨位于机身前方。
所述固定翼动力系统为电力动力系统或者燃油动力系统。
本实用新型的有益效果是，超短距起降，低速载荷大，稳定性好。紊流及大迎角下无气流分离、不失速。它可以在边疆、海岛、沙漠等起降条件不好的地方执行任务。
本实用新型的飞行器因为具有可以相互独立控制的固定翼动力系统和横流风扇动力系统，所以能够在这两种飞行模式之间自由的转换，并且可以在起降和飞行过程中使用两个动力系统混合工作的模式飞行。因为采用了相对独立的动力系统，不影响机身载荷分布和设备的布置。并且实现了动力备份，使飞行安全性和稳定性进一步提高。因为采用电动，所以重量增加的少，从而使固定翼飞机模式时增加的死重(横流风扇部分的重量)少。同时由于是电动动力方案，整个飞机噪音小，横流风扇所产生的气流无高温，比用传统发动机的其他飞行器更加环保。
最后，本实用新型应用广泛，包括民航领域和军事领域，不仅适用于模型飞机而且适用于无人驾驶飞机，以及载人飞机。具体表现如：城市监测、农林作物病虫害防治、消防、无人机、海上、陆上救援等。
附图说明
图1为一种加装横流风扇的固定翼飞行器整体示意图。
图中：1、螺旋桨；2、起落架；3、机身；4、尾翼；5、横流风扇(右)；6、横流风扇(左)；7、电机。
具体实施方法
下面结合附图进一步说明实施方法：
如图1所示为本实用新型的一种加装横流风扇的固定翼飞行器，其包括横流风扇和一套固定翼飞机组件，该组件包括固定翼动力系统1(即螺旋桨动力系统)、起落架2、机身3和尾翼4。横流风扇动力系统包括一对横流风扇5、6和电机7。横流风扇设置在机翼上方，相对于机身呈对称放置，将动力装置设置于机翼外侧，并附有支撑架，使其结构稳固。
本实施方法的横流风扇动力系统采用电动动力系统，包括电池、电机和与该电机连接的横流风扇。因为采用电动，所以重量增加轻，从而使固定翼飞机模式时增加的死重少。同时由于是电动动力方案，整个飞机噪音小，横流风扇向后吹的气流无高温，比用传统发动机的其他飞行器更加环保。而固定翼动力系统的动力也可以采用电动或者其他动力。固定翼动力系统的螺旋桨位于机身前方。
为保证本实用新型的飞行器在两种模式之间自由的切换，从结构上来讲固定翼动力系统与横流风扇动力系统相互独立设置，配备一个总控制器以实现在两种模式之间的切换控制。该总控制器包括一固定翼控制系统，该固定翼控制系统包括固定翼动力控制系统，用于控制固定翼动力系统；以及固定翼舵面控制系统。
该总控制器还包括一用于控制该横流风扇电机7工作的横流风扇控制系统，该总控制器还用于控制该固定翼控制系统和横流风扇控制系统单独工作或者协同工作。这里，固定翼控制系统单独工作时对应的是固定翼飞行模式，横流风扇控制系统单独工作时对应的是横流风扇飞行模式，用于控制飞行器的升降、姿态，而两个系统协同工作时称之为固定翼横流风扇混合飞行模式。
下面从整个飞行器的起降过程和飞行过程来详细描述这三种模式的具体工作原理。需要明确的是，飞行过程是指飞机在起飞之后降落之前的水平飞行过程，而升降过程是指飞行器起飞和降落的过程。其中起降过程可以采用固定翼飞行模式、横流风扇飞行模式或者混合飞行模式。
1、在固定翼飞行模式起降时，关闭横流风扇动力系统，只开启固定翼动力系统，飞行器就可以像一般固定翼飞行器一样在跑道上起降。
2、在横流风扇飞行模式起降时，关闭固定翼动力系统，开启横流风扇动力系统，横流风扇控制系统通过增减风扇转速来控制飞行器的起降。
3、在混合飞行模式起降时，固定翼动力系统和横流风扇动力系统都开启工作，由总控制器协调完成起降任务。
在混合飞行模式起飞过程中，可以使两种动力系统同时工作，这样提供的升力和推力就远远大于单独一个动力系统提供的升力和推力，从而应用范围更加广泛，尤其是飞机载荷很大的情况。比如战斗机在起飞时装满了油和武器装备，传统的战斗机只是通过固定翼动力系统提供动力实现起飞，动力有限，起飞速度慢，时间长，而本发明中同时横流风扇动力系统也提供动力，则动力大大增加，起飞速度很快。
在混合模式起飞过程中，对于跑道长度不够的情况非常适用。可以有效缩短起飞长度，实现短距离起飞。
而飞行过程也可以采用固定翼飞行模式、横流风扇飞行模式和混合飞行模式。
1、在固定翼飞行模式飞行时，关闭横流风扇动力系统，只开启固定翼动力系统。可以完成所有固定翼飞机的功能。
2、在横流风扇飞行模式时，关闭固定翼动力系统、开启横流风扇动力系统。其中，横流风扇控制系统通过增减风扇转速来实现飞行器的升降；横流风扇控制系统通过减小在飞行方向上相对于飞行器的重心左侧的风扇的转速，同时增加在飞行方向上相对于飞行器的重心右侧的风扇的转速，来控制飞行器的姿态。比如，向左滚转时：横流风扇(左)减速，横流风扇(右)增速。向右滚转时：横流风扇(左)增速，横流风扇(右)减速。
3、在混合飞行模式飞行时，固定翼动力系统和横流风扇动力系统都开启。
在混合飞行模式中，前述两个动力系统协同工作的一种情形为：在从横流风扇飞行模式到固定翼飞行模式的转换过程中，由从横流风扇降低转速开始随着推进螺旋桨启动并逐步增加转速，此过程飞行器运动基本稳定，至横流风扇停止工作，推进螺旋桨负责工作，以完成横流风扇飞行模式到固定翼飞行模式的转换。在混合飞行模式中，前述两个动力系统协同工作的另一种情形为：在从固定翼飞行模式到横流风扇飞行模式的转换过程中，随着螺旋桨转速的降低，横流风扇动力系统启动，螺旋桨推力的减少使飞行器升力降低，横流风扇逐步产生升力和推力，从而达到飞行器平稳运行并完成动力替换，当推进螺旋桨被停止动力输送时，表示已转换成横流风扇飞行模式。协同工作的又一种情形为：在整个的起飞、飞行和降落过程中，该固定翼控制系统和横流风扇控制系统在总控制器的控制下全程协同工作。
Claims (1)
1.一种加装横流风扇的固定翼飞行器，包括横流风扇和一套固定翼飞机组件，该组件包括机身、起落架、尾翼、固定翼动力系统以及固定翼控制系统，该固定翼控制系统包括固定翼动力控制系统及固定翼舵面控制系统，其特征在于，该飞行器还包括横流风扇动力系统和一个总控制器，所述固定翼动力系统与横流风扇动力系统在结构上相互独立，该总控制器包括该固定翼控制系统和用于控制该横流风扇动力系统工作的横流风扇控制系统，该总控制器还用于控制该固定翼控制系统和横流风扇控制系统单独工作或者协同工作；所述横流风扇旋转轴线与机身中心轴垂直，并位于机翼上方。
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