CN206288237U - 可垂直起降的固定翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可垂直起降的固定翼飞行器，包括机身和设置在机身上的固定翼，以及动力输出部。动力输出部可枢转地设置在机身上，为机身提供竖直提升力和/或水平推动力。其中，动力输出部包括旋桨结构。本实用新型解决了现有技术中的固定翼式飞行器的起降作业占用空间大和多旋翼飞行器速度低、载重小的问题。

Description

可垂直起降的固定翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及固定翼飞行器领域，具体而言，涉及一种可垂直起降的固定翼飞行器。

背景技术

现有的飞行器通常分为固定翼式飞行器和旋翼式飞行器，其中，旋翼式飞行器主要由机身、螺旋桨结构、发动机、起落装置和操纵机构等部分组成，旋翼式飞行器通过控制螺旋桨结构旋转以产生大小不同的升力从而达到控制旋翼式飞行器在竖直方向的垂直起降的目的。

固定翼式飞行器较旋翼式飞行器具有更大的飞行速度和更稳定的长途飞行能力，但是，固定翼式飞行器的起降作业需要通过滑行跑道实现，这便占用了较大的起降空间，因此，固定翼式飞行器的使用条件便受到了限制，其无法在较小的空间内完成起降作业。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种固定翼飞行器，以解决现有技术中的固定翼飞行器的占用空间大和多旋翼飞行器速度低载重小的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种固定翼飞行器，包括机身和设置在机身上的固定翼，固定翼飞行器还包括：动力输出部，动力输出部可枢转地设置在机身上，为机身提供竖直提升力和/或水平推动力，其中，动力输出部包括旋桨结构。

进一步地，动力输出部为两个，两个动力输出部对称设置在机身的两侧。

进一步地，动力输出部还包括支撑本体，支撑本体与机身可枢转地连接，支撑本体的轴向的两端各设置有一个旋桨结构。

进一步地，固定翼飞行器还包括枢转杆结构，枢转杆结构的第一端与机身连接，枢转杆结构的第二端与支撑本体连接。

进一步地，固定翼包括前翼和后翼，前翼和后翼均为两个，两个前翼对称设置在机身的两侧，两个后翼对称设置在机身的两侧。

进一步地，固定翼飞行器还包括加强结构，位于机身的同一侧的一个前翼和一个后翼通过加强结构连接。

进一步地，加强结构连接前翼的远离机身的一端和后翼的远离机身的一端。

进一步地，前翼和后翼的翼尖处开设有涵道，固定翼飞行器还包括涵道旋翼，涵道旋翼设置在涵道内。

进一步地，固定翼飞行器还包括涵道盖板，涵道盖板外形与固定翼的表面形状适配性贴合，涵道盖板可开合地设置在涵道的上端口处和/或涵道的下端口处，涵道盖板具有封堵涵道的封堵位置和避让涵道的避让位置。

进一步地，固定翼飞行器还包括涵道盖板，涵道盖板可枢转地设置在涵道的上端口处和/或涵道的下端口处，涵道盖板具有封堵涵道的封堵位置和避让涵道的避让位置；涵道盖板为格栅结构。

进一步地，固定翼飞行器还包括滑行起落架，滑行起落架设置在机身和/或固定翼上。

应用本实用新型的技术方案，通过将动力输出部可枢转地设置在固定翼飞行器的机身上，这样，固定翼飞行器便具有了垂直起降模式和水平飞行模式两种工作状态，当固定翼飞行器处于垂直起降模式时，动力输出部能够为固定翼飞行器提供在竖直方向的垂直拉升力，通过控制拉升力的大小，便能够实现固定翼飞行器的起降作业，不仅如此，动力输出部相对于机身发生旋转后，固定翼飞行器便能够由垂直起降模式切换至水平飞行模式，当固定翼飞行器处于水平飞行模式时，动力输出部还能够为固定翼飞行器提供稳定的水平驱动力，从而保证固定翼飞行器在水平方向可靠地飞行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种可选实施例的固定翼飞行器的结构示意图；

图2示出了图1中的固定翼飞行器的主视图；

图3示出了图1中的固定翼飞行器的俯视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、机身；20、固定翼；21、前翼；22、后翼；23、涵道；30、动力输出部；31、支撑本体；32、旋桨结构；40、枢转杆结构；50、加强结构；60、涵道盖板；70、方向舵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

为了解决现有技术中的固定翼飞行器的起降作业占用空间大的问题，本实用新型提供了一种可垂直起降的固定翼飞行器。

需要说明的是，下述的固定翼飞行器和固定翼固定翼飞行器均用于指代本实用新型所涉及的固定翼飞行器。

如图1至图3所示，固定翼飞行器，包括机身10、设置在机身10上的固定翼20和动力输出部30，动力输出部30可枢转地设置在机身10上以为机身10提供竖直提升力和/或水平推动力，其中，动力输出部30包括旋桨结构32。

通过将动力输出部30可枢转地设置在固定翼飞行器的机身10上，这样，固定翼飞行器便具有了垂直起降模式和水平飞行模式两种工作状态，当固定翼飞行器处于垂直起降模式时，动力输出部30能够为固定翼飞行器提供在竖直方向的垂直拉升力，通过控制拉升力的大小，便能够实现固定翼飞行器的起降作业，不仅如此，动力输出部30相对于机身10发生旋转后，固定翼飞行器便能够由垂直起降模式切换至水平飞行模式，当固定翼飞行器处于水平飞行模式时，动力输出部30还能够为固定翼飞行器提供稳定的水平驱动力，从而保证固定翼飞行器在水平方向可靠地飞行。

由于动力输出部30包括旋桨结构32，旋桨结构32可旋转地设置，这样，旋桨结构32的旋转能够有效地为固定翼飞行器提供动力。

在本实用新型的一个未图示的可选实施例中，固定翼飞行器还包括动力源，动力源与动力输出部30的旋桨结构32驱动连接以驱动旋桨结构32转动。

可选地，动力源为与旋桨结构32电动连接的驱动电机，或动力源为与旋桨结构32使用燃料驱动的发动机。

如图1至图3所示，动力输出部30为两个，两个动力输出部30对称设置在机身10的两侧。这样，两个动力输出部30的同步工作能够为固定翼飞行器提供沿机身10的轴线对称的拉升力或水平驱动力，从而保证了固定翼飞行器在垂直起降模式或水平飞行模式中的工作可靠性。

如图1至图3所示，动力输出部30还包括支撑本体31，支撑本体31与机身10可枢转地连接，支撑本体31的轴向的两端各设置有一个旋桨结构32。这样，支撑本体31相对于机身10转动从而能够带动旋桨结构32旋转，改变旋桨结构32推动空气的方向，不仅提高了旋桨结构32设置在支撑本体31上的稳定性，而且还保证了固定翼飞行器在垂直起降模式和水平飞行模式之间稳定地切换。且两个旋桨结构32能够为固定翼飞行器提供更稳定的驱动力。

如图1至图3所示，固定翼飞行器还包括枢转杆结构40，枢转杆结构40的第一端与机身10连接，枢转杆结构40的第二端与支撑本体31连接。这样，支撑本体31通过枢转杆结构40与机身10连接，不仅保证了动力输出部30相对于机身10旋转的可靠性，而且能够通过可旋转的枢转杆结构40调整动力输出部30与机身10水平线之间的夹角，使固定翼飞行器更为平稳地起降或飞行。

如图1至图3所示，固定翼20包括前翼21和后翼22，前翼21和后翼22均为两个，两个前翼21对称设置在机身10的两侧，两个后翼22对称设置在机身10的两侧。这样，根据空气动力学的原理，飞行器能够在飞行过程中平稳地运动。

固定翼飞行器还包括副翼(升降舵)结构，副翼(升降舵)结构可枢转地设置在前翼21和后翼22上，副翼(升降舵)结构能够在固定翼飞行器飞行过程中调整机翼整体面积的大小，从而使固定翼飞行器发生平飞、滚转、上升或者下降的动作。

固定翼飞行器还包括尾翼，尾翼设置在机身10上，尾翼上设置有可枢转的方向舵70，这样，通过调节方向舵与机身10的轴线之间的夹角，能够控制固定翼飞行器的飞行方向。

如图1至图3所示，固定翼飞行器还包括加强结构50，位于机身10的同一侧的一个前翼21和一个后翼22通过加强结构50连接。这样，固定翼飞行器形成了固定翼20串列连体布局，提高了前翼21和后翼22之间的连接刚度，同时还可阻止人员意外进入旋桨区域，避免意外伤害的发生。前翼21具有后掠角，后翼22具有前掠角，这样的气动布局，可增大飞行器的转弯角速度，阻力小，减小翼尖气流分离现象，故可增大升力，从而显著提高飞行器的升阻比，同时进一步加强了前翼21和后翼22之间的连接稳定性，减小了固定翼飞行器运动过程中前翼21和后翼22发生抖动对固定翼飞行器性能的影响。

可选地，加强结构50为连接杆或连接筋板。

如图1和图3所示，前翼21和后翼22上均开设有涵道23，固定翼飞行器还包括涵道旋翼，涵道旋翼设置在涵道23内。固定翼飞行器在垂直起降模式工作时，涵道旋翼的旋转能够为固定翼飞行器提供平衡力，通过四个旋翼的升力调整，控制和保持飞行器的俯仰、滚转姿态，保证了固定翼飞行器的整体平衡性，且能够使固定翼飞行器处于悬停工作模式。

在本实用新型的一个未图示的可选实施例中，固定翼飞行器还包括涵道盖板60，涵道盖板60可滑动地设置在涵道23的上端口处和/或涵道23的下端口处，涵道盖板60具有封堵涵道23的封堵位置和避让涵道23的避让位置。这样，降低了涵道盖板60与机身10的连接难度，从而保证了涵道盖板60在封堵位置和避让位置之间稳定地切换。

如图1和图3所示，固定翼飞行器还包括涵道盖板60，涵道盖板60可枢转地设置在涵道23的上端口处和/或涵道23的下端口处，涵道盖板60具有封堵涵道23的封堵位置和避让涵道23的避让位置。这样，当涵道盖板60在避让位置时，不仅保证了涵道23处于贯通状态，而且还避免了涵道盖板60占用过多的空间。

需要说明的是的，固定翼飞行器还包括与涵道盖板60驱动连接的伺服机构，伺服机构设置在机身10上，且能够单独控制涵道盖板60打开或关闭，从而实现各涵道盖板60按控制需要在封堵位置和避让位置之间切换。

可选地，伺服机构为舵机。

可选地，涵道盖板60为格栅结构。

在本实用新型的一个未图示的可选实施例中，固定翼飞行器还包括滑行起落架，滑行起落架设置在机身10和/或固定翼20上。

起落架设置在固定翼20上，不仅能够保证固定翼飞行器具有可靠地滑行起降功能，而且避免了占用机身10的过多空间。

可选地，起落架为前三点轮式起落架、四点轮式起落架或滑橇结构。

在本实用新型的一个未图示的可选实施例中，固定翼飞行器还包括降落伞结构，降落伞结构设置在机身10上，当固定翼飞行器在飞行过程中遇到极端状况而发生坠落事故时，降落伞结构被触发启动，从而避免了固定翼飞行器发生坠毁。

下面详细描述固定翼飞行器的垂直起降模式、水平飞行模式和悬停工作模式的工作原理及工作状态。

1、垂直起降模式：通过地面站的遥控，舵机控制四个涵道盖板60由封堵位置切换至避让位置，启动四个涵道旋翼，逐渐增加涵道旋翼的转速，此时，两个动力输出部30的支撑本体31的轴向沿竖直方向；也就是说，此时，动力输出部30的旋桨结构32旋转后为动力输出部30提供拉升力，并启动旋桨结构32，进一步增加拉升力，并通过综合控制四个涵道23的旋翼转速来平衡飞行器的俯仰和横滚方向的平衡，以平衡固定翼飞行器受到的重力，从而实现固定翼飞行器的缓慢垂直起飞，从而保持固定翼飞行器的稳定起飞。

同样地，通过综合控制四个涵道旋翼和两个旋桨结构32的转速，当拉升力略小于固定翼飞行器的重力时，固定翼飞行器即可缓慢降落。

2、水平飞行模式：这一工作模式实现了固定翼飞行器垂直起飞后向平飞的固定翼模式的转换。逐步调节两个动力输出部30的支撑本体31的轴向与竖直方向的夹角直到90度，并调整两个旋桨结构32的转速，慢慢增加固定翼飞行器的飞行速度，同时还可控制四个涵道旋翼来保持俯仰平衡，当固定翼飞行器达到一定的设计门限速度时，拉升力大于固定翼飞行器的重力，此时两个动力输出部30的支撑本体31的轴向沿水平方向，关闭涵道旋翼，并将涵道盖板60切换至封堵位置，从而使固定翼飞行器进入水平飞行模式，之后为常规的固定翼飞行控制，在此不再赘述。

3、悬停工作模式包括空中悬停模式和降速悬停模式，其中，空中悬停模式为固定翼飞行器垂直起飞到一定高度后，固定翼飞行器即可进入空中悬停模式，在实现固定翼飞行器定高、定点的悬停。

降速悬停模式：这一工作模式为固定翼飞行器垂直降落做准备，逐步减小两个动力输出部30的旋桨结构32的转速，并逐渐调整两个动力输出部30的支撑本体31的轴向与竖直方向的夹角至零度，慢慢减小固定翼飞行器的前飞速度，放下副翼，进一步使得前飞拉力为零，当两个动力输出部30的支撑本体31的轴向与竖直方向重合时，增加两个动力输出部30的旋桨结构32的转速，同时将四个涵道盖板60切换至避让位置，启动四个涵道旋翼在加大拉升力的基础上还可以作为平衡动力，从而使固定翼飞行器保持俯仰平衡，当拉升力和重力平衡时，固定翼飞行器便就进入悬停工作模式。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、本实用新型的固定翼飞行器大大提高了固定翼飞行器的升阻比和刚性；

2、本实用新型的固定翼飞行器使用复合材料结构制成，重量轻，强度高；

3、本实用新型的固定翼飞行器能够垂直起降，其飞行速度、航程、航时大于传统的多旋翼固定翼飞行器；

4、本实用新型的固定翼飞行器的飞行模式转换平稳、可靠、安全；

5、本实用新型的固定翼飞行器的四个涵道旋翼安装在固定翼上，利用固定翼结构做为支撑，不需额外增加结构重量，同时也有利于减小固定翼飞行器飞行时的翼载；

6、本实用新型的固定翼飞行器的四个涵道旋翼安装在固定翼的内部，减小了固定翼飞行器受到的空气阻力；

7、本实用新型的固定翼飞行器的四个涵道旋翼停止工作后，用涵道盖板将涵道关闭，使固定翼上表面和/或下表面的表面曲面完整，不减小固定翼面积，且防止了气流的分离，最大程度的减少了升力损失；

8、本实用新型的固定翼飞行器的动力输出部布置在机身外，可节约大量的机身空间用于装载而提高固定翼飞行器有效载荷。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种可垂直起降的固定翼飞行器，包括机身(10)和设置在所述机身(10)上的固定翼(20)，其特征在于，所述固定翼飞行器还包括：

动力输出部(30)，所述动力输出部(30)可枢转地设置在所述机身(10)上，为所述机身(10)提供竖直提升力和/或水平推动力，其中，所述动力输出部(30)包括旋桨结构(32)。

2.根据权利要求1所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述动力输出部(30)为两个，两个所述动力输出部(30)对称设置在所述机身(10)的两侧。

3.根据权利要求1所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述动力输出部(30)还包括支撑本体(31)，所述支撑本体(31)与所述机身(10)可枢转地连接，所述支撑本体(31)的轴向的两端各设置有一个所述旋桨结构(32)。

4.根据权利要求3所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述固定翼飞行器还包括枢转杆结构(40)，所述枢转杆结构(40)的第一端与所述机身(10)连接，所述枢转杆结构(40)的第二端与所述支撑本体(31)连接。

5.根据权利要求1所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述固定翼(20)包括前翼(21)和后翼(22)，所述前翼(21)和所述后翼(22)均为两个，两个所述前翼(21)对称设置在所述机身(10)的两侧，两个所述后翼(22)对称设置在所述机身(10)的两侧。

6.根据权利要求5所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述固定翼飞行器还包括加强结构(50)，位于所述机身(10)的同一侧的一个所述前翼(21)和一个所述后翼(22)通过所述加强结构(50)连接。

7.根据权利要求6所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述加强结构(50)连接所述前翼(21)的远离所述机身(10)的一端和所述后翼(22)的远离所述机身(10)的一端。

8.根据权利要求5所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述前翼(21)和所述后翼(22)的翼尖处开设有涵道(23)，所述固定翼飞行器还包括涵道旋翼，所述涵道旋翼设置在所述涵道(23)内。

9.根据权利要求8所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述固定翼飞行器还包括涵道盖板(60)，所述涵道盖板(60)外形与所述固定翼(20)的表面形状适配性贴合，所述涵道盖板(60)可开合地设置在所述涵道(23)的上端口处和/或所述涵道(23)的下端口处，所述涵道盖板(60)具有封堵所述涵道(23)的封堵位置和避让所述涵道(23)的避让位置。

10.根据权利要求9所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述固定翼飞行器还包括涵道盖板(60)，所述涵道盖板(60)的开合方式为铰链式可枢转地设置在所述涵道(23)的上端口处和/或所述涵道(23)的下端口处；所述涵道盖板(60)的开合方式为格栅结构的开合方式。

11.根据权利要求1所述的固定翼飞行器，其特征在于，固定翼飞行器还包括滑行起落架，所述滑行起落架设置在所述机身(10)和/或所述固定翼(20)上。