CN208134609U - 一种垂直起降双体飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及航空飞行器技术领域，尤其是涉及一种垂直起降双体飞行器。其特点是包括对称布局的右机体和左机体，右机体和左机体前端通过前鸭翼相连，右机体和左机体后端通过水平尾翼相连，所述的右机体下部设置有起落架，右机体后部设置有垂直尾翼，右机体上部设置有发动机舱，发动机舱前端设置为进气道，发动机舱前后端设置为发动机喷管，发动机舱内设置有飞行器动力系统，飞行器动力系统通过动力传递机构与桨叶相连。其通过对称布局双机体和可彼此反向旋转固定翼/旋翼设计，解决主桨扭矩的平衡问题；采用可在涡轴模态和涡扇模态之间进行模态转换的涡轮发动机，实现不同飞行状态下的最优热力循环，提高飞行器最大平飞速度。

Description

一种垂直起降双体飞行器

技术领域

本实用新型涉及航空飞行器技术领域，尤其是涉及一种垂直起降双体飞行器。

背景技术

一百多年前，莱特兄弟的载人动力飞行器成功飞行，直到今天，航空技术已经得到了迅猛发展，各式各类的新型飞行器概念不断出现，在战争中发挥了巨大的空中优势，更在国民经济的发展中产生了巨大的推动作用，并极大地改变了人们的生活方式。固定翼飞机起降必须依赖跑道，而直升机不受此限制，但是不足的是受旋翼转速的限制其最大巡航速度通常在300km/h，如果有一种飞行器能够兼备直升机垂直起降和固定翼高速巡航的优点，则将会在军事和民用领域具有重要用途。

目前的垂直起降高速巡航飞行器主要有三种方案类型，一种为英国的“鹞”式、美国的F-35战斗机，采用带旋转喷管的涡轮风扇发动机，其在垂直起降状态下效率低，耗油率高；一种为美国的倾转旋翼式V-22“鱼鹰”，这种方案的螺旋桨直径较大，降低了悬停状态时的桨盘载荷及其所需功率，但也从一定程度上降低了水平飞行速度，同时倾转旋翼对控制系统和控制方法的可靠性要求很高；还有一种方案为波音公司的旋转机翼式X-50“蜻蜓”，其机翼既可以旋转产生升力，又可以锁定作为固定翼使用，采用桨尖喷气方式驱动机翼，这种方式的旋翼驱动效率较低。

公开号CN 106585976 A的实用新型专利提出了一种倾转旋翼/升力风扇飞行器布局，通过在飞行器机身前部安装共轴反桨涵道升力风扇，同时在机身后部左右对称的平尾端部安装倾转旋翼，来实现飞行器的垂直起降并通过倾转旋翼在垂直于平尾平面内的旋转来实现飞行器在固定翼模式飞行。其问题在于倾转旋翼所带来的控制复杂性和较低安全性。在飞行器从垂直起降模式向固定翼模式转换时，需要协调升力风扇和倾转旋翼在垂直方向的升力以保持飞行器重心在可控范围内；倾转旋翼也会限制飞行器在固定翼模式下的水平飞行速度。

公开号CN 106882373 A的实用新型专利提出了一种复合式倾转旋翼直升机，该实用新型采用了共轴反桨双旋翼(图中标号1)系统作为主升力旋翼，采用倾转旋翼和倾转翼面来实现飞行器的姿态控制，达到从垂直起飞过渡到平直飞行状态的目的。其问题在于共轴反桨双旋翼系统在平直飞行时依旧提供飞行器主要升力，大大限制了其在平飞时的飞行速度；且共轴反桨双旋翼系统结构复杂，可靠性较低，维修和制造成本较高。

公开号WO 2005/066020A1的实用新型专利提出了一种倾转旋翼飞行器，其可以通过一个单独的可倾转轴进行倾转实现飞行器垂直起降和水平飞行状态之间的互换，倾转轴的位置和倾转方向可改变并以此生成新方案。其问题在于共轴反桨双旋翼系统结构复杂，安全性低，且限制了其最大平飞速度。

现有技术中存在有多种垂直起降高速巡航飞行器的技术方案，但大多存在着：(1)垂直起降时可旋转喷管效率低或平飞时旋翼导致的最大速度限制；(2)需调节及控制机构众多，控制复杂；(3)平衡主桨扭矩时多采用共轴反桨双旋翼或采用对称布局但使用倾转旋翼从而使结构复杂、安全性降低等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种垂直起降双体飞行器，有效解决了现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的一种垂直起降双体飞行器，其特点是包括对称布局的右机体和左机体，右机体和左机体前端通过前鸭翼相连，右机体和左机体后端通过水平尾翼相连，所述的右机体下部设置有起落架，右机体后部设置有垂直尾翼，右机体上部设置有发动机舱，发动机舱前端设置为进气道，发动机舱前后端设置为发动机喷管，发动机舱内设置有飞行器动力系统，飞行器动力系统通过动力传递机构与桨叶相连，所述的飞行器动力系统包括发动机，发动机的功率输出轴与离合器相连，离合器与减速器相连，减速器的动力输出通过转轴锁死机构接传动轴，传动轴接桨毂。

所述的左机体与右机体结构对称设置，所述的转轴锁死机构包括套设在传动轴上的定位套筒，定位套筒上设置有螺旋槽，螺旋槽内对应设置有螺旋肋片，螺旋肋片上设置有定位卡销，定位套筒下方设置有调节弹簧，转轴锁死机构在飞行器水平飞行模态下锁死桨毂，使桨叶保持在垂直于机体方向上。

所述的转轴锁死机构在离合器断开传动轴与功率输出轴的连接时，待刹车将传动轴降低到低转速下后，停止刹车，调节弹簧上升，将定位套筒向上推进，传动轴上固连的螺旋肋片旋转进入定位套筒上的螺旋槽，螺旋肋片旋转至旋转槽底部后定位卡销将传动轴定位并锁死，使桨叶固定在与前鸭翼平行的位置；在离合器接通传动轴和功率输出轴的连接前，转轴锁死机构中的调节弹簧向下运动并带动定位套筒反向旋转，定位套筒上的螺旋槽与传动轴上的螺旋肋片脱开，从而转轴锁死机构对传动轴的运转不产生影响；传动轴与减速器连接；减速器与功率输出轴通过离合器连接；功率输出轴与发动机的低压转子固连。

所述的桨叶为固定翼或旋翼，桨叶提供飞行器在垂直起降和水平飞行时的升力；所述的的动力传递机构包括桨毂和传动轴，桨叶设置在桨毂上，桨毂安装在传动轴上。

所述的前鸭翼、水平尾翼和垂直尾翼上设置有用于飞行器平飞时的姿态调整的舵面。

本实用新型的有益效果是：所述的一种垂直起降双体飞行器，其采用对称布局的双机体、可在固定翼、旋翼两种状态之间互换的固定翼/旋翼以及可在涡轴模态和涡扇模态之间进行模态转换的涡轮发动机，既避免了为平衡主桨扭矩采用复杂结构的问题，又避免了旋翼在飞行器水平飞行时影响最大平飞速度的问题；通过对称布局双机体和可彼此反向旋转固定翼/旋翼设计，解决主桨扭矩的平衡问题；通过固定翼/旋翼的旋转和锁死，实现飞行器在垂直起降状态和水平飞行状态的互换，且解决了主旋翼在水平飞行时影响最大平飞速度的问题；采用可在涡轴模态和涡扇模态之间进行模态转换的涡轮发动机，实现不同飞行状态下的最优热力循环，提高飞行器最大平飞速度。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的动力传递系统原理结构示意图；

图4为本实用新型的转轴锁死机构主视结构示意图；

图5为本实用新型的转轴锁死机构轴测结构示意图；

图6为本实用新型的转轴锁死机构爆炸结构示意图。

图中所示：1、前鸭翼；2、起落架；3、水平尾翼；4、垂直尾翼；5、发动机喷管；6、发动机舱；7、桨叶；8、动力传递机构；9、进气道；10、右机体；11、左机体；12、发动机；13、离合器；14、减速器；15、转轴锁死机构；16、桨毂；17、传动轴；18、功率输出轴；19、定位卡销；20、定位套筒；21、螺旋槽；22、调节弹簧；23、螺旋肋片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1至6所示，所述的一种垂直起降双体飞行器，其特点是包括对称布局的右机体10和左机体11，右机体10和左机体11前端通过前鸭翼1相连，右机体10和左机体11后端通过水平尾翼3相连，所述的右机体10下部设置有起落架2，右机体10后部设置有垂直尾翼4，右机体10上部设置有发动机舱6，发动机舱6前端设置为进气道9，发动机舱6前后端设置为发动机喷管5，发动机舱6内设置有飞行器动力系统，飞行器动力系统通过动力传递机构8与桨叶7相连，所述的飞行器动力系统包括发动机12，发动机12的功率输出轴18与离合器13相连，离合器13与减速器14相连，减速器14的动力输出通过转轴锁死机构15接传动轴17，传动轴17接桨毂16。

所述的左机体11与右机体10结构对称设置，所述的转轴锁死机构15包括套设在传动轴17上的定位套筒20，定位套筒20上设置有螺旋槽21，螺旋槽21内对应设置有螺旋肋片23，螺旋肋片23上设置有定位卡销19，定位套筒20下方设置有调节弹簧22，转轴锁死机构15在飞行器水平飞行模态下锁死桨毂16，使桨叶17保持在垂直于机体方向上。

所述的转轴锁死机构15在离合器13断开传动轴17与功率输出轴18的连接时，待刹车将传动轴17降低到低转速下后，停止刹车，调节弹簧22上升，将定位套筒20向上推进，传动轴17上固连的螺旋肋片23旋转进入定位套筒20上的螺旋槽21，螺旋肋片23旋转至旋转槽21底部后定位卡销19将传动轴17定位并锁死，使桨叶7固定在与前鸭翼1平行的位置；在离合器13接通传动轴17和功率输出轴18的连接前，转轴锁死机构15中的调节弹簧22向下运动并带动定位套筒20反向旋转，定位套筒20上的螺旋槽21与传动轴17上的螺旋肋片23脱开，从而转轴锁死机构15对传动轴17的运转不产生影响；传动轴17与减速器14连接；减速器14与功率输出轴18通过离合器13连接；功率输出轴18与发动机12的低压转子固连。

所述的桨叶7为固定翼或旋翼，桨叶7提供飞行器在垂直起降和水平飞行时的升力；所述的的动力传递机构8包括桨毂16和传动轴17，桨叶7设置在桨毂16上，桨毂16安装在传动轴17上。

所述的前鸭翼1、水平尾翼3和垂直尾翼4上设置有用于飞行器平飞时的姿态调整的舵面。

所述的一种垂直起降双体飞行器，其工作时，在垂直起降状态，发动机喷管5将出口面积增大，变为扩张喷管，发动机12处于涡轴模式，通过功率输出轴18输出功率，离合器13将功率输出轴18与减速器14连接，输出功率输出至经减速过后的传动轴17上，转轴锁死机构15松开，传动轴17带动桨毂16和桨叶7旋转，桨毂调整两桨叶7为直升机旋翼状态，从而在旋转时为飞行器产生向上的升力；在水平飞行状态，发动机喷管5将出口面积减小，变为收敛喷管，发动机12处于涡扇模式，通过发动机喷管5排出气体产生向前推力，离合器13将功率输出轴18与减速器14断开，转轴锁死机构15将传动轴17减速至停转、定位并锁死，使桨叶7处于与前鸭翼1平行的位置，桨毂16调整桨叶7为固定翼状态，从而在飞行器平飞时作为固定翼产生向上的升力。

以限制本实用新型，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 (5)

1.一种垂直起降双体飞行器，其特征是包括对称布局的右机体和左机体，右机体和左机体前端通过前鸭翼相连，右机体和左机体后端通过水平尾翼相连，所述的右机体下部设置有起落架，右机体后部设置有垂直尾翼，右机体上部设置有发动机舱，发动机舱前端设置为进气道，发动机舱前后端设置为发动机喷管，发动机舱内设置有飞行器动力系统，飞行器动力系统通过动力传递机构与桨叶相连，所述的飞行器动力系统包括发动机，发动机的功率输出轴与离合器相连，离合器与减速器相连，减速器的动力输出通过转轴锁死机构接传动轴，传动轴接桨毂。

2.如权利要求1所述的一种垂直起降双体飞行器，其特征在于：所述的左机体与右机体结构对称设置，所述的转轴锁死机构包括套设在传动轴上的定位套筒，定位套筒上设置有螺旋槽，螺旋槽内对应设置有螺旋肋片，螺旋肋片上设置有定位卡销，定位套筒下方设置有调节弹簧，转轴锁死机构在飞行器水平飞行模态下锁死桨毂，使桨叶保持在垂直于机体方向上。

3.如权利要求1或2所述的一种垂直起降双体飞行器，其特征在于：所述的转轴锁死机构在离合器断开传动轴与功率输出轴的连接时，待刹车将传动轴降低到低转速下后，停止刹车，调节弹簧上升，将定位套筒向上推进，传动轴上固连的螺旋肋片旋转进入定位套筒上的螺旋槽，螺旋肋片旋转至旋转槽底部后定位卡销将传动轴定位并锁死，使桨叶固定在与前鸭翼平行的位置；在离合器接通传动轴和功率输出轴的连接前，转轴锁死机构中的调节弹簧向下运动并带动定位套筒反向旋转，定位套筒上的螺旋槽与传动轴上的螺旋肋片脱开，从而转轴锁死机构对传动轴的运转不产生影响；传动轴与减速器连接；减速器与功率输出轴通过离合器连接；功率输出轴与发动机的低压转子固连。

4.如权利要求3所述的一种垂直起降双体飞行器，其特征在于：所述的桨叶为固定翼或旋翼，桨叶提供飞行器在垂直起降和水平飞行时的升力；所述的动力传递机构包括桨毂和传动轴，桨叶设置在桨毂上，桨毂安装在传动轴上。

5.如权利要求1所述的一种垂直起降双体飞行器，其特征在于：所述的前鸭翼、水平尾翼和垂直尾翼上设置有用于飞行器平飞时的姿态调整的舵面。