CN208979093U - 一种复合式垂直起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其是一种复合式垂直起降飞行器，包括机身、机翼、机尾、尾撑杆和动力单元，所述机翼包括中段机翼和外段机翼，所述中段机翼和外段机翼相对于机身的轴线方向对称，所述中段机翼可拆卸的固定于机身的上部，所述尾撑杆为两根，分别固定在中段机翼两端的底部，所述尾撑杆与中段机翼采用管夹进行前后两点连接；所述飞行器还包括两根斜拉杆，所述斜拉杆近似拱形结构，两根斜拉杆分别位于尾撑杆与中段机翼的两个连接点处，所述斜拉杆的两端分别与尾撑杆和中段机翼的连接结构相连接，所述斜拉杆的底部与机身的底部相连接，本实用新型可以解决现有技术中复合式垂直起降飞行器连接结构和机翼结构重量较大的问题。

Description

一种复合式垂直起降飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体领域为一种复合式垂直起降飞行器。

背景技术

复合式垂直起降飞行器是一种将固定翼飞行器与多旋翼飞行器相结合的垂直起降飞行器设计方案，兼具固定翼飞行器高速巡航和多旋翼飞行器垂直起降的优点，飞行稳定可靠，起降场地要求低，在地理测绘、航拍等邻域得到广泛的应用。

目前工业无人机邻域广泛推崇的复合式垂直起降飞行器方案，是以常规固定翼飞行器为基础，将多旋翼垂直动力单元连接到机体上，该方案广泛参考了成熟的固定翼和多旋翼结构布局设计，具有结构形式可靠、技术风险小、可行性高的优点。

然而，由于复合式垂直起降飞行器一般将多旋翼安置在机身两侧的尾撑杆上，尾撑杆与机翼相连，在垂直起降阶段多旋翼拉力较大，振动较剧烈，综合考虑到旋翼尺寸以及飞行器飞行状态控制的要求，多旋翼距机身的间距一般较大，在上述因素的影响下，机翼根部承受载荷与常规固定翼飞行器相比大的多。为了保证全机的结构安全可靠，减缓垂直起降过程中的结构振动，需要提高尾撑杆与机翼连接结构、机翼与机身连接结构以及机翼本身的强度刚度，这就导致连接结构和机翼的尺寸和重量较大。相关工程经验表明，为了满足结构强度刚度要求，这些连接结构占全机结构重量的比例在5％到10％之间，同时机翼占全机结构重量的比例也更高，这些结构重量的增加制约了飞行器的航时、航程和最大飞行速度等性能指标，同时也降低了有效载荷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合式垂直起降飞行器，以解决现有技术中复合式垂直起降飞行器连接结构和机翼结构重量较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种复合式垂直起降飞行器，包括机身、机翼、机尾、尾撑杆和动力单元，所述机翼包括中段机翼和外段机翼，所述中段机翼和外段机翼相对于机身的轴线方向对称，所述中段机翼可拆卸的固定于机身的上部，所述尾撑杆为两根，分别固定在中段机翼两端的底部，所述尾撑杆与中段机翼采用管夹进行前后两点连接；所述飞行器还包括两根斜拉杆，所述斜拉杆近似拱形结构，两根斜拉杆分别位于尾撑杆与中段机翼的两个连接点处，所述斜拉杆的两端分别与尾撑杆和中段机翼的连接结构相连接，所述斜拉杆的底部与机身的底部相连接。

优选的，所述中段机翼和外段机翼可拆卸的连接。

优选的，所述机尾包括垂尾和平尾，所述垂尾和平尾可拆卸的连接在一起组成双立尾结构，两侧的垂尾分别与垂尾连接杆固定连接，所述垂尾连接杆与同一侧的尾撑杆可拆卸连接。

优选的，所述外段机翼的后缘上还铰接有两片呈左右对称关系的副翼，所述垂尾的后缘铰接有两片呈左右对称关系的方向舵，所述平尾的后缘铰接有升降舵。

优选的，所述动力单元包括水平动力单元和垂直动力单元，所述水平动力单元固定有机身的后部，所述垂直动力单元有四个，四个垂直动力单元分别固定在两根尾撑杆的四个角点位置并通过尾撑杆与中段机翼相连，形成“X”形四旋翼布局。

优选的，四个垂直动力单元的中心位于飞行器全机的重心位置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的飞行器在中段机翼、尾撑杆和机身之间增加了斜拉杆结构，分担部分施加于机翼上的载荷，同时在中段机翼与机身之间形成了稳定的三角形结构，通过合理的结构设计，可以实现结构重量和结构强度刚度要求的最优，同时提高结构的整体稳定性，降低垂直起降和低速平飞阶段结构剧烈振动的风险；本实用新型提供的飞行器具有两个飞行阶段，高速平飞阶段、垂直起降和低速平飞阶段。其中垂直起降和低速平飞阶段采用多旋翼模式，由垂直动力单元产生的拉力来克服全机重力，以及提供低速平飞的水平拉力，同时，通过改变四个垂直动力单元螺旋桨的转速，产生拉力差，可以提供飞行所需的滚转力矩、俯仰力矩以及偏航力矩；高速平飞阶段采用固定翼模式，此时垂直动力单元不工作，由水平动力单元产生的推力来克服气动阻力，机翼产生的气动升力来克服全机重力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的正视图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的俯视图。

图中：1机身、2中段机翼、3外段机翼、4垂尾、5平尾、6水平动力单元、7垂直动力单元、8尾撑杆、9垂直连接杆、10斜拉杆。

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。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。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种复合式垂直起降飞行器，包括机身1、机翼、机尾、尾撑杆8和动力单元，机翼包括中段机翼2和外段机翼3，中段机翼2和外段机翼3相对于机身1的轴线方向对称，中段机翼2可拆卸的固定于机身1的上部，尾撑杆8为两根，分别固定在中段机翼2两端的底部，尾撑杆8与中段机翼2采用管夹进行前后两点连接；飞行器还包括两根斜拉杆10，斜拉杆10近似拱形结构，两根斜拉杆10分别位于尾撑杆8与中段机翼2的两个连接点处，斜拉杆10的两端分别与尾撑杆8和中段机翼2的连接结构相连接，斜拉杆10的底部与机身1的底部相连接，在本申请中，斜拉杆10的设置可以分担部分施加于中段机翼2上的载荷，同时在中段机翼2与机身1之间形成了稳定的三角形结构，可以实现结构重量和结构强度刚度要求的最优，同时提高结构的整体稳定性，降低垂直起降和低速平飞阶段结构剧烈振动的风险。

优选的，中段机翼2和外段机翼3可拆卸的连接，以便进行拆卸转运。

优选的，机尾包括垂尾4和平尾5，垂尾4和平尾5可拆卸的连接在一起组成双立尾结构，两侧的垂尾4分别与垂尾连接杆9固定连接，垂尾连接杆9与同一侧的尾撑杆8可拆卸连接。

以上方案中，机身1具有较大的内部空间，能源装置、航电设备以及任务载荷等机载设备都可以放置在里面。

进一步的，在外段机翼3的后缘上还铰接有两片呈左右对称关系的副翼，垂尾4的后缘铰接有两片呈左右对称关系的方向舵，平尾5的后缘铰接有升降舵，的后缘铰链连接升降舵，这些都用于在飞行器高速平飞阶段进行飞行器姿态控制。

具体的，动力单元包括水平动力单元6和垂直动力单元7，水平动力单元6固定有机身1的后部，用于提供飞行器高速平飞时的推力，垂直动力单元7有四个，每个垂直动力单元7分别包括各自的螺旋桨、电机和电子调速器，其中电子调速器有用于控制电机的转速，电机用于制动螺旋桨转动，这四个垂直动力单元7分别固定在两根尾撑杆8的四个角点位置并通过尾撑杆8与中段机翼2相连，形成“X”形四旋翼布局，进一步的，四个垂直动力单元7的中心位于飞行器全机的重心位置，本方案中，该飞行器具有三个飞行阶段：高速平飞阶段、垂直起降和低速平飞阶段，其中垂直起降和低速平飞阶段采用多旋翼模式，由垂直动力单元7产生的拉力来克服全机重力，以及提供低速平飞的水平拉力，同时，通过改变四个垂直动力单元77螺旋桨的转速，产生拉力差，可以提供飞行所需的滚转力矩、俯仰力矩以及偏航力矩；高速平飞阶段采用固定翼模式，此时垂直动力单元7不工作，由水平动力单元6产生的推力来克服气动阻力，中段机翼2和外段机翼3产生的气动升力来克服全机的重力。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种复合式垂直起降飞行器，包括机身(1)、机翼、机尾、尾撑杆(8)和动力单元，所述机翼包括中段机翼(2)和外段机翼(3)，所述中段机翼(2)和外段机翼(3)相对于机身(1)的轴线方向对称，所述中段机翼(2)可拆卸的固定于机身(1)的上部，其特征在于：所述尾撑杆(8)为两根，分别固定在中段机翼(2)两端的底部，所述尾撑杆(8)与中段机翼(2)采用管夹进行前后两点连接；所述飞行器还包括两根斜拉杆(10)，所述斜拉杆(10)近似拱形结构，两根斜拉杆(10)分别位于尾撑杆(8)与中段机翼(2)的两个连接点处，所述斜拉杆(10)的两端分别与尾撑杆(8)和中段机翼(2)的连接结构相连接，所述斜拉杆(10)的底部与机身(1)的底部相连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述中段机翼(2)和外段机翼(3)可拆卸的连接。

3.根据权利要求1所述的一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述机尾包括垂尾(4)和平尾(5)，所述垂尾(4)和平尾(5)可拆卸的连接在一起组成双立尾结构，两侧的垂尾(4)分别与垂尾连接杆(9)固定连接，所述垂尾连接杆(9)与同一侧的尾撑杆(8)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述外段机翼(3)的后缘上还铰接有两片呈左右对称关系的副翼，所述垂尾(4)的后缘铰接有两片呈左右对称关系的方向舵，所述平尾(5)的后缘铰接有升降舵。

5.根据权利要求1所述的一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：所述动力单元包括水平动力单元(6)和垂直动力单元(7)，所述水平动力单元(6)固定有机身(1)的后部，所述垂直动力单元(7)有四个，四个垂直动力单元(7)分别固定在两根尾撑杆(8)的四个角点位置并通过尾撑杆(8)与中段机翼(2)相连，形成“X”形四旋翼布局。

6.根据权利要求5所述的一种复合式垂直起降飞行器，其特征在于：四个垂直动力单元(7)的中心位于飞行器全机的重心位置。