CN206278259U - 一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统 - Google Patents

Abstract

一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其升降舵（1）的前边铰接在机翼后缘中部的凹口内，在该升降舵（1）的前部或全部以及机翼后缘设有沿飞机中线的细长的缺口（2），在该缺口（2）内设有与机翼固定连接、位于飞机对称面内、并向飞机上方和下方延伸的垂直稳定器（3）；在该垂直稳定器（3）后边的上部和下部分别铰接一个方向副翼（4），在两个方向副翼（4）之间留有升降舵（1）上下摆动的凹口。本实用新型的优点是：仅使用三个致动器便可以实现航空器的全部三轴控制。对于垂直起飞和着陆的飞翼和低展弦比的混合翼身的航空器，本实用新型尤其具有利用价值。

Description

一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，可应用于固定翼、飞行翼、翼身融合式飞机，具有低展弦比机翼的飞机，以及带有同轴反转螺旋推进器的飞机。

背景技术

从莱特兄弟时代，就已开始利用可转动的控制面作为飞机的控制系统。最早的飞机上使用的升降舵和方向舵分别控制飞机的俯仰和偏航/侧翻。这些飞机的侧翻和转向都很慢。翘曲机翼是由莱特兄弟发明的，首次实现了独立的飞机三轴控制，并增加了侧翻速率，减少了转弯半径。后来，格伦·柯蒂斯发明了飞机副翼aileron来控制侧翻，与翘曲机翼相比，是一个有显著的简化和改良的伟大发明。

此后，又有人发明了升降稳定器stabilator，它是把水平稳定器的稳定功能和升降舵的俯仰控制功能结合的一个控制系统。然后又发明了升降副翼elevon，它结合了升降舵和副翼的功能，通常用于飞翼机和混合翼身设计中。该升降副翼利用对称偏转差异来实现独立的俯仰和滚转控制。类似的，垂直全动尾翼也被发明了，实现了垂直稳定器和方向舵的功能的结合。

一些固定翼垂直起降（VTOL）飞机被形容为X-翼机，其上有四个可移动的控制表面，本质上是两个相邻的V-机尾。这些机型可能有四个铰接在固定稳定器上、可分别转动的独立控制面，类似于原始固定翼机的传统方向舵和升降舵。

方向舵和垂直全动机尾传统上不是作为一个有显著贡献的侧翻控制，因为传统上垂直尾翼比机翼短得多，过短的力矩臂导致无法进行有效的侧翻控制。对于较新的机身设计，包括低展弦比固定翼垂直起降飞机，侧翻惯量和抑制侧翻的气动阻力是非常低的，这样使得垂直尾翼表面作为主要侧翻控制成为可能，但这一技术从来没有实践过。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够控制飞机俯仰、侧翻、偏航的控制系统。

本实用新型的技术方案是：一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，包括升降舵（1）、垂直稳定器（3）和方向副翼（4），升降舵（1）的前边铰接在机翼后缘中部的凹口内，在该升降舵（1）的前部或全部以及机翼后缘设有沿飞机中线的细长的缺口（2），在该缺口（2）内设有与机翼固定连接、位于飞机对称面内、并向飞机上方和下方延伸的垂直稳定器（3）；在该垂直稳定器（3）后边的上部和下部分别铰接一个方向副翼（4），在两个方向副翼（4）之间留有升降舵（1）上下摆动的凹口。

所述的垂直稳定器（3）使用对称翼型件，方向副翼（4）的与升降舵（1）相邻的一边为斜面或倒角（5），避免方向副翼（4）和升降舵（1）同时转动时相互干扰。

所述的方向副翼（4）在未做偏转动作时是垂直稳定器（3）的翼型的光滑连续延伸。

所述的升降舵（1）在未做偏转动作时是飞机机翼的翼型的光滑连续延伸。

所述的垂直稳定器（3）采用厚翼型设计。

所述的垂直稳定器（3）包括在外部安装的电气元件。

所述的垂直稳定器（3）包括在内部嵌入安装的电气元件。

本实用新型的优点是：仅使用三个致动器便可以实现航空器的全部三轴控制。对于垂直起飞和着陆的飞翼和低展弦比的混合翼身的航空器，本实用新型尤其具有利用价值。垂直稳定器、升降舵和方向副翼的对称布置把旋转耦合降低至最小，从而实现航空器的简单和平稳的动作控制。本实用新型位于航空器的中心线上的设计，能确保其充分利用航空推进器产生的滑流，在即使是低速飞行和悬停时，都能产生有效的空气动力控制，同时降低与控制相关的风的敏感性，解决了与控制相关的风的敏感性之前是垂直起降固定翼航空器在低速飞行和悬停时存在一个严重问题。在本实用新型中，升降舵的偏转控制航空器的俯仰动作，方向副翼的对称偏转控制航空器的偏航动作，其差分偏转控制航空器的侧翻动作。

附图说明

图1是本实用新型在低展弦比的固定翼飞机上未有偏转状态的立体结构示意图；

图2是本实用新型通过升降舵的偏转来实现飞机的俯仰控制的结构示意图；

图3是本实用新型通过方向副翼的对称偏转来实现飞机的偏航控制的结构示意图；

图4是本实用新型通过方向副翼的差分偏转来实现飞机的侧翻控制的结构示意图；

图5是本实用新型通过这些操纵面的偏转结合而实现飞机动作的联合控制示意图。

具体实施方式

参见图1-图5，本实用新型一种针对俯仰-侧翻-偏航的飞机控制系统，其特征在于，包括升降舵1、垂直稳定器3和方向副翼4，升降舵1的前边铰接在机翼后缘中部的凹口内，在该升降舵1的前部的大半部以及机翼6后缘设有沿飞机中线的细长的缺口2（该实施例的缺口2贯穿了升降舵1前部的大部分；缺口2也可贯穿整个升降舵1，将升降舵1分成两半；缺口2的前端延伸到机翼6的后缘）。在该缺口2内设有与机翼6固定连接、位于飞机对称面内、并向飞机上方和下方延伸的垂直稳定器3；在该垂直稳定器3后边的上部和下部分别铰接一个方向副翼4，在两个方向副翼4之间留有升降舵1上下摆动的梯形凹口，即方向副翼4的与升降舵1相邻的一边为斜面（或倒角）5，避免方向副翼4和升降舵1同时转动时相互干扰。

所述的升降舵1和方向副翼4均设有驱动装置（包括传动机构等，均为常规技术，未图示）

所述的垂直稳定器3使用对称翼型件。

所述的方向副翼4在未做偏转动作时是垂直稳定器3的翼型的光滑连续延伸。

所述的升降舵1在未做偏转动作时是飞机机翼的翼型的光滑连续延伸。

所述的垂直稳定器3采用厚翼型设计。

本实用新型驱动装置、控制器等控制部件等可以安装在机翼6或垂直稳定器3外部，也可嵌入机翼6或垂直稳定器3的内部。

本实用新型在飞行时有以下几种典型状态：

参见图2，通过升降舵1的偏转来实现飞机的俯仰控制

参见图3，通过方向副翼4的对称偏转（上、下的方向副翼4同向偏转）来实现飞机的偏航控制。

参见图4，通过方向副翼4的差分偏转（上、下的方向副翼4反向偏转）来实现飞机的侧翻控制。

参见图5，通过升降舵1和方向副翼4的以上各操纵面的偏转的结合而实现飞机动作的联合控制。

Claims (7)

1.一种控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，包括升降舵（1）、垂直稳定器（3）和方向副翼（4），升降舵（1）的前边铰接在机翼后缘中部的凹口内，在该升降舵（1）的前部或全部以及机翼后缘设有沿飞机中线的细长的缺口（2），在该缺口（2）内设有与机翼固定连接、位于飞机对称面内、并向飞机上方和下方延伸的垂直稳定器（3）；在该垂直稳定器（3）后边的上部和下部分别铰接一个方向副翼（4），在两个方向副翼（4）之间留有升降舵（1）上下摆动的凹口。

2.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（3）使用对称翼型件，方向副翼（4）的与升降舵（1）相邻的一边为斜面或倒角（5），避免方向副翼（4）和升降舵（1）同时转动时相互干扰。

3.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的方向副翼（4）在未做偏转动作时是垂直稳定器（3）的翼型的光滑连续延伸。

4.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的升降舵（1）在未做偏转动作时是飞机机翼的翼型的光滑连续延伸。

5.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（3）采用厚翼型。

6.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（3）包括在外部安装的电气元件。

7.根据权利要求1所述的控制飞机俯仰、侧翻、偏航的系统，其特征在于，所述的垂直稳定器（3）包括在内部嵌入安装的电气元件。