CN207607645U - 复合翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合翼飞行器，涉及飞行器设计技术领域，解决了现有技术中存在的固定翼飞行器起降距离长、弹射式起飞设备结构复杂，操作难度大，失败率高的技术问题。该飞行器包括机身和固定机翼、至少两个固定式推进螺旋桨，所述至少两个固定式推进螺旋桨位于所述机身的各一侧并且各自定位在相应的半翼上，以及至少两个旋翼桨，所述两个旋转翼位于所述机身各一侧，并且各自定位在相应的半翼上；所述两个旋转翼能够相对于所述固定机翼旋转，使所述旋转翼中心轴线与所述半翼所在平面水平或者垂直。本实用新型采用复合固定翼结构，以及螺旋桨独特的位置设置，实现了固定翼飞行器超短距离起降，使固定翼无人机起降不再受场地限制，有个很小空间就能成功起飞。

Description

复合翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器设计技术领域，尤其是涉及一种复合翼飞行器。

背景技术

多旋翼是依靠多个旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，让飞行器可以飞起来，通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的平稳和姿态。所以多旋翼飞行器可以悬停，在一定速度范围内以任意的速度飞行，基本上就是一个空中飞行的平台，可以在平台上加装传感器或者相机，甚至机械手之类的仪器。

固定翼飞行器主要靠螺旋桨或者涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，主要的升力来自机翼与空气的相对运动。所以，固定翼飞机必须要有一定的与空气的相对速度才会有升力来飞行。因为这个原理，固定翼飞行器具有飞行速度快，比较经济，运载能力大的特点。一般固定翼飞行器需要有较长的起飞跑道，限制了其应用。

中国专利文献CN 105083550 A公开了一种垂直起降固定翼飞行器，包括机身、尾翼和带有倾转机构的动力装置，所述带有倾转机构的动力装置包括固定桨距螺旋桨、发动机、发动机舱、滑流舵、机翼、倾转机翼和舵机，发动机安装于发动机舱内，固定桨距螺旋桨与发动机的输出轴连接，倾转机翼一端固定连接于发动机舱上，另一端可转动的连接于机翼上，滑流舵活动连接于倾转机翼上，舵机驱动所述滑流舵，所述带有倾转机构的动力装置对称设置于机身两侧，且为机翼水平设置，所述机身头部设有通孔，通孔内设函道风扇用于给垂直起降固定翼飞行器提供一个向上的升力。该方案结合了多旋翼和固定翼的特点，在飞机垂直起降的状态时，机身两侧的带有倾转机构的动力装置，旋转至发动机轴线垂直于水平面的方向，定桨距螺旋桨向上提供升力，前置的函道风扇启动，提供一部分升力，并通过函道风扇转速的变化来改变飞机的俯仰运动，实现飞机俯仰配平。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：上述的带有倾转机构的动力装置设置于机翼末端，使飞机由升起到平飞过程中需要同步控制倾转机构，以保护机身平衡，通过函道风扇转速的变化来改变飞机的俯仰运动，实现飞机俯仰配平。起飞时飞机没有向前的速度，当动力切换到飞机平飞过程中才逐渐向前加速，这对固定翼飞机平衡控制提出了极高的要求，如遇气流极易导致失控。尤其对于需要实现航拍航测功能的无人机，现有技术尚没有对固定翼飞行器的短距离起降、续航里程和稳定性的兼顾设计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合翼飞行器，以解决现有技术中存在的固定翼飞行器起降距离长、弹射起飞结构复杂，操作难度大，垂直起降失败率高的问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(结构简单、动力效率高、稳定性好等)详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种复合翼飞行器，其特征在于，包括机身和固定机翼；所述固定机翼包括在所述机身各一侧上延伸的两个半翼；

所述飞行器包括至少两个推进螺旋桨，所述至少两个推进螺旋桨位于所述机身的各一侧并且各自定位在相应的半翼上；

所述飞行器还包括固定尾翼，设置于机身尾部；

所述飞行器还设置有至少一个平衡螺旋桨，设置于机身上方，靠近所述固定尾翼；

所述飞行器还包括至少两个旋翼桨，所述两个旋转翼位于所述机身各一侧，并且各自定位在相应的半翼上；所述两个旋转翼能够相对于所述固定机翼旋转，使所述旋转翼中心轴线与所述半翼所在平面水平或者垂直。

优选地，所述半翼后侧设置有副翼，所述至少两个推进螺旋桨与所述副翼位置相对应，所述推进螺旋桨产生的气流能够作用于所述副翼。

优选地，所述平衡螺旋桨旋转轴线与机身中轴线平行。

优选地，所述推进螺旋桨、所述平衡螺旋桨与所述旋翼桨同步旋转。

优选地，所述每个旋翼桨利用电动机驱动旋转。

优选地，所述旋翼桨与所述半翼之间设置有舵机，用于控制所述旋翼桨相对于所述固定机翼旋转。

优选地，所述推进螺旋桨和所述平衡螺旋桨利用电动机驱动旋转。

优选地，所述推进螺旋桨、所述平衡螺旋桨以及所述旋翼桨中(至少一个)为两叶螺旋桨或者三叶螺旋桨。

优选地，所述固定尾翼横截面为“丄”形。

优选地，所述固定尾翼横截面为“V”形。

本实用新型采用复合固定翼结构，实现了固定翼飞行器超短距离起降，以取代传统的弹射式起飞、伞式降落，结构复杂、操作难度大、垂直起降失败率高的问题，使固定无人机不再受场地限制，有个很小空间就能成功起飞。本实用新型复合翼飞行器能够超短距离起飞精准降落，是固定翼无人机技术的革命性改变，极大的扩展了固定翼无人机的应用范围，替代传统的多旋翼和直升机能耗大续航短的弊病，完美克服了垂直起降式固定翼稳定性差和负载能力差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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是本实用新型的复合翼飞行器平飞状态下的俯视图；

图2是本实用新型的复合翼飞行器起降状态下的俯视图；

图3是本实用新型的复合翼飞行器平飞状态下的侧视图；

图4是本实用新型的复合翼飞行器起降状态下的侧视图；

图5是本实用新型的复合翼飞行器“丄”形尾翼截面图；

图6是本实用新型的复合翼飞行器“V”形尾翼截面图

图中1、机身；2、固定机翼；21、左半翼；211、左副翼；22、右半翼；221、右副翼；3、推进螺旋桨；4、固定尾翼；41、水平尾翼；42、竖直尾翼；5、平衡螺旋桨；6、旋翼桨。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型的固定翼飞行器方案适用于传统固定翼载人飞行器也适用于飞行器模型或者无人机飞行器。本实用新型具体的实现方案如图1-4所示，飞行器包括机身1，机身1沿机头至机尾的竖直平面左右两侧对称分布，机身1左右两侧设置有具有固定机翼2。

在本说明书中，所涉及到的方向“前”是指机头的方向，“后”是指机尾的方向。

固定机翼2包括左半翼21和右半翼22，这两个半翼例如沿横向方向在机身1的各一侧延伸，左半翼21和右半翼22在形状和质量上应当对称分布，以使机身1两侧在飞行时达到平衡，左半翼21和右半翼22的后侧分别设置有左副翼211和右副翼221。

所述飞行器还包括至少两个推进螺旋桨3，所述至少两个推进螺旋桨3位于所述机身1的各一侧并且各自定位在相应的半翼上；左半翼21和右半翼22分别承载两推进螺旋桨3，两推进螺旋桨3对称地分布于机身1两侧，二者分别在左半翼21和右半翼22的安装位置与机身1距离相等。其中，推进螺旋桨3分别与所述左副翼211和右副翼位置221位置相对应，尤其是推进螺旋桨3可以与左副翼211和右副翼221位置正对，或者位于左副翼211和右副翼位置221的对称中线上，所述推进螺旋桨3产生的气流能够作用于所述副翼211、221，在低速时能充分保证翼效，起到稳定飞机姿态和推进飞机作用，使飞机低速时有良好的操控性。

推进螺旋桨3包括旋转轴和桨叶，旋转轴绕自身中心线带动桨叶转动，但是旋转轴与固定机翼2之间不可相对移动或者绕机翼2转动。推进螺旋桨3的主要作用是在飞行器起飞时提供前拉动力以及在平飞时提供平飞拉力，并起到保持机身左右(横滚)平衡作用。所述飞行器还包括固定尾翼4，设置于机身1尾部，用于起飞和平飞时平衡机身1。

至少一个平衡螺旋桨5，设置于机身1上方，靠近所述固定尾翼4。平衡螺旋桨5设置于机身1中轴线上方，以保证机身1的平衡。平衡螺旋桨5包括桨叶和转轴，桨叶在驱动装置的作用下绕转轴旋转，以辅助机身起降或者平飞。其中平衡螺旋桨5的转轴可以与机身1沿前后方向中轴线平行，在某些情况下也可以设置为与的机身1中轴线在竖直平面内垂直。平衡螺旋桨5应当尽可能与固定尾翼4接近，在对机身1配重平衡的情况下，可以将平衡螺旋桨5设置于固定尾翼4上，以增强低速飞行时翼效，更好的控制飞机俯仰和航向。

两个旋翼桨6，分别对称设置在左半翼21和右半翼22上。旋翼桨6与本发明中的推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5结构相同，但是旋翼桨6转轴是可转动地连接于固定机翼2上。旋翼桨6能够相对于所述固定机翼2旋转，使所述旋转翼6中轴线与所述半翼21、22所在平面水平或者垂直，使旋翼桨6具有竖直和水平状态。具体地，旋翼桨6包括桨叶和转轴，桨叶在驱动机构的驱动下绕转轴旋转，旋翼桨6转轴与固定机翼2可转动连接，使旋翼桨6的转轴能够从与固定机翼2所在平面垂直的竖直状态，转动至与固定机翼2所在平面平行的水平状态，相应的，桨叶旋转平面从与固定机翼2所在平面平行旋转至与固定机翼2所在平面垂直。旋翼桨6的竖直和水平状态，分别用于飞行器起降和平飞时。当飞行器由静止起飞时，旋翼桨6处于竖直状态，其旋转所产生的气流推动飞行器上升，同时配合推进螺旋桨3和平衡螺旋桨5的旋转产生的推力，使飞行器在短时起飞，能够大大缩短起飞滑行距离，提高飞行器的空间适应性。

为了推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5和旋翼桨6转动，飞行器还包括动力设备，动力设备可包括多个发动机或者电动机。本发明中推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5和旋翼桨6分别利用电动机驱动，从而使飞行器实现起降、平飞等操作。

本发明的飞行器能够以以下三种模式运行：

“起飞”模式：旋翼桨6旋转中心轴线与固定机翼2平面垂直，动力设备驱动推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5以及旋翼桨6同步旋转，使飞行器升高，完成起飞；

“巡航”模式：旋翼桨6在舵机的作用下逐步由旋转中心轴线与固定机翼2平面垂直旋转为与固定机翼2平面平行，动力设备驱动推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5以及旋翼桨6同步旋转，共同推进飞行器向前飞行；

“降落”模式：旋翼桨6舵机的作用下逐步由旋转中心轴线与固定机翼2平面平行旋转为与固定机翼2平面垂直，动力设备驱动推进螺旋桨3、平衡螺旋桨5以及旋翼桨6同步旋转，保持飞行器平衡，使其平稳降落。

作为一种安装方式，两个旋翼桨6和两个推进螺旋桨3分别安装于固定机翼2的前后两侧，如图1-4所示，具体的，两个推进螺旋桨3安装于固定机翼2朝向机头的一侧，而两个旋翼桨6朝向机尾一侧，并且两个旋翼桨6与两个推进螺旋桨3在固定机翼2长度方向上错开设置。这样设置使推进螺旋桨3和旋翼桨6分别设置于固定机翼2的前后两侧，固定机翼2受力平衡，不需要对飞行器额外配重，就可以使飞行器重心靠近中心位置，飞行时更稳定。

在对飞行器进行额外配重，或者飞行器需要执行特殊的配重任务时，也可以将推进螺旋桨3和旋翼桨6设置于固定机翼2的同一侧，例如设置于固定机翼2的后侧，这样更加符合现有的固定翼飞机的旋转桨设置。

作为一种可选的实施方式，所述旋翼桨6与所述半翼21、22之间设置有舵机，用于控制所述旋翼桨6在与所述固定机翼2垂直的平面内旋转。

进一步，推进螺旋桨3、所述平衡螺旋桨5以及所述旋翼桨6中至少一个为两叶螺旋桨或者三叶螺旋桨。

作为一种可选的实施方式，所述固定尾翼4横截面为“丄”形。如图5所示，固定尾翼4分为水平尾翼41和竖直尾翼42，其中水平尾翼41呈一直线，竖直尾翼42位于水平尾翼41中部向上延伸，并且竖直尾翼42位于机身1沿前后方向中轴线上。由于平衡螺旋桨5也位于机身1中轴线上方，其在转动时，在竖直尾翼42两侧形成平衡稳定的的气流，使飞行器低速飞行时包括起降时尾部能够很好地保持平衡，使飞行器更加稳定。

作为另一种可选的实施方式，所述固定尾翼4横截面也可以设置成“V”形，如图6所示，固定尾翼4设置于机身1中轴线上，并且“V”形两侧关于机身1中轴线对称。平衡螺旋桨5旋转气流穿过“V”形固定尾翼4中间，对称的“V”形分布也能起到稳定气流的作用，保持飞行器飞行时的稳定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复合翼飞行器，其特征在于，包括机身(1)和固定机翼(2)；所述固定机翼(2)包括在所述机身(1)各一侧上延伸的两个半翼(21、22)；

所述飞行器包括至少两个推进螺旋桨(3)，所述至少两个推进螺旋桨位于所述机身(1)的各一侧并且各自定位在相应的半翼(21、22)上；

所述飞行器还包括固定尾翼(4)，设置于机身尾部；

所述飞行器还设置有至少一个平衡螺旋桨(5)，设置于机身上方，靠近所述固定尾翼(4)；

所述飞行器还包括至少两个旋翼桨(6)，两个所述旋翼桨(6)位于所述机身各一侧，并且各自定位在相应的半翼(21、22)上；两个所述旋翼桨(6)能够相对于所述固定机翼(2)旋转，使所述旋翼桨(6)中心轴线与所述半翼(21、22)所在平面水平或者垂直。

2.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述半翼(21、22)后侧设置有副翼(211、221)，所述至少两个推进螺旋桨(3)与所述副翼(211、221)位置相对应，所述推进螺旋桨(3)产生的气流能够作用于所述副翼(211、221)。

3.根据权利要求2所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述平衡螺旋桨(5)旋转轴线与机身(1)中轴线平行。

4.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述推进螺旋桨(3)、所述平衡螺旋桨(5)与所述旋翼桨(6)同步旋转。

5.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述旋翼桨(6)利用电动机驱动旋转。

6.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述旋翼桨(6)与所述半翼(21、22)之间设置有舵机，用于控制所述旋翼桨(6)相对于所述固定机翼(2)旋转。

7.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述推进螺旋桨(3)和所述平衡螺旋桨(5)利用电动机驱动旋转。

8.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述推进螺旋桨(3)、所述平衡螺旋桨(5)以及所述旋翼桨(6)中至少一个为两叶螺旋桨或者三叶螺旋桨。

9.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述固定尾翼(4)横截面为“丄”形。

10.根据权利要求1所述的复合翼飞行器，其特征在于，所述固定尾翼(4)横截面也可为“V”形。