CN211618084U - 一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器。包括机身、起落架、机翼、涵道动力系统、升降副翼和舵机；起落架安装在机身的尾部；机翼与机身连接；涵道动力系统设置两组，包括分别安装在机翼两端的左涵道动力系统和右涵道动力系统；升降副翼设置两组，包括分别对称地安装在左机翼后缘和右机翼后缘的左升降副翼和右升降副翼；舵机与升降副翼一一对应设置，用于驱动升降副翼上下摆动。本实用新型采用了升降副翼，取消了尾翼，具有结构简单、重量轻、航程远和隐身性高的优点。采用了涵道动力系统，旋翼内置在涵道中，不仅可以避免旋翼伤害到他人，而且可以避免旋翼被外物损坏，提高了飞行器的安全性能。

Description

一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器。

背景技术

固定翼飞行器具有飞行时间长和航程远的特点，但是起飞和降落一般需要进行长距离滑行的跑道，因此对使用环境有较大的限制。某些小型固定翼飞行器采用了弹射起飞或手抛起飞，降落伞辅助降落的方式，虽然不需要专门的跑道，但是起飞时需要专门的弹射器或者经过专业训练的操作人员，降落时虽然降落伞能够减缓飞行器落地的冲击力，仍然对飞行器有一定的损伤，显然也不是理想的方式。

垂直起降固定翼飞行器能够解决以上问题。现有的垂直起降固定翼飞行器主要包括以下几种形式。第一种为倾转旋翼类型，典型代表是美国的V-22“鱼鹰”倾转旋翼机。起降时通过倾转机构改变旋翼的方向。第二种为旋翼螺旋桨型，飞行器同时具有水平方向和竖直方向的两套动力系统。在起飞和降落时，水平方向的旋翼旋转，产生向上的升力，在平飞时，竖直方向的螺旋桨旋转，产生向前的推力，依靠机翼产生升力。第三种为尾座式，通过飞行器舵面偏转来实现飞行器实现水平飞行和垂直起降的状态转换。

现有的垂直起降固定翼飞行器中，倾转旋翼类型和旋翼螺旋桨型结构复杂、飞行器重量大，可靠性低，飞行器的航程短，尾座式垂直起降飞行器大多采用多于2个旋翼和尾翼，结构复杂、重量大，隐身性低；并且没有涵道，旋翼推力小、气动效率低、安全性低。

综上所述，急需一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，以解决固定翼飞行器安全性能低等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，包括机身、起落架、机翼、涵道动力系统、升降副翼和舵机；起落架安装在机身的尾部；

机翼设置两组，包括分别安装于机身左右两侧左机翼和右机翼；

涵道动力系统设置两组，包括分别安装在左机翼的左端和右机翼的右端的左涵道动力系统和右涵道动力系统；

升降副翼设置两组，包括分别对称地安装在左机翼后缘和右机翼后缘的左升降副翼和右升降副翼；

舵机设置两组，包括分别对称地安装在左机翼中间和右机翼中间的左舵机和右舵机；左舵机通过左驱动杆与左升降副翼连接；右舵机通过右驱动杆与右升降副翼连接。

优选地，所述涵道动力系统包括涵道、旋翼和旋转电机；涵道与机翼连接；旋翼和旋转电机设置在涵道内，旋翼和旋转电机连接；涵道与旋翼同轴设置，涵道的轴线方向与机身的轴线方向相同。

优选地，顺着飞行器飞行的方向，左涵道动力系统的旋翼逆时针旋转，右涵道动力系统的旋翼顺时针旋转。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中，采用了升降副翼，取消了尾翼，具有结构简单、重量轻、航程远和隐身性高的优点。

(2)本实用新型中，采用了涵道动力系统，旋翼内置在涵道中，相较于只有旋翼没有涵道的飞行器，不仅可以避免旋翼伤害到他人，而且可以避免旋翼被外物损坏，提高了飞行器的安全性能。

(3)本实用新型中，采用了涵道旋翼的结构设计，旋翼内置在涵道中，与孤立螺旋桨相比，涵道的存在改善了螺旋桨桨尖区域的绕流特性，减小了桨尖损失；相同转速情况下，涵道内的旋翼能产生更大的拉力，而所需功率略小，涵道动力系统具有更高的气动效率，具有推力大、气动效率高、安全性高以及噪声小等优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的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是飞行器整体结构示意图；

图2是右升降副翼连接结构示意图；

图3是飞行器竖直升降阶段的飞行姿态图；

图4是飞行器倾斜飞行的飞行姿态图；

图5是飞行器巡航阶段的飞行姿态图；

其中，10、机身，20、起落架，30、左机翼，40、右机翼，50、左涵道动力系统，501、左涵道，502、左旋翼，503、左旋转电机，60、右涵道动力系统，601、右涵道，602、右旋翼，603、右旋转电机，70、左升降副翼，71、左舵机，72、左驱动杆，80、右升降副翼，81、右舵机，82、右驱动杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～图5，一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，包括机身10、起落架20、机翼、涵道动力系统、升降副翼和舵机；起落架20安装在机身10的尾部；

机翼设置两组，包括分别安装于机身10左右两侧左机翼30和右机翼40；

涵道动力系统设置两组，包括分别安装在左机翼30的左端和右机翼40的右端的左涵道动力系统50和右涵道动力系统60；

升降副翼设置两组，包括分别对称地安装在左机翼30后缘和右机翼40后缘的左升降副翼70和右升降副翼80；

舵机设置两组，包括分别对称地安装在左机翼30中间和右机翼40中间的左舵机71和右舵机81；左舵机71通过左驱动杆72与左升降副翼70连接；右舵机81通过右驱动杆 82与右升降副翼80连接。

左涵道动力系统50包括左涵道501、左旋翼502和左旋转电机503；左涵道501与左机翼30连接；左旋翼502和左旋转电机503设置在左涵道501内，左旋翼502和左旋转电机503连接；左涵道501与左旋翼502同轴设置左涵道501的轴线方向与机身10的轴线方向相同。

右涵道动力系统60包括右涵道601、右旋翼602和右旋转电机603；右涵道601与右机翼40连接；右旋翼602和右旋转电机603设置在右涵道601内，右旋翼602和右旋转电机603连接；右涵道601与右旋翼602同轴设置右涵道601的轴线方向与机身10的轴线方向相同。

顺着飞行器飞行的方向，左旋翼502逆时针旋转，右旋翼602顺时针旋转。

通过控制左旋转电机503和右旋转电机603的转速，可以控制左旋翼502和右旋翼602 的推力。当左旋翼502和右旋翼602的推力不相等的时候，产生偏航力矩，使飞行器左、右偏航。

通过左舵机71带动左驱动杆72从而带动左升降副翼70上下摆动，通过右舵机81带动右驱动杆82从而带动右升降副翼80上下摆动。左升降副翼70和右升降副翼80可以同时向上或向下摆动，产生俯仰力矩，使飞行器抬头或低头，此时升降副翼可实现升降舵的功能；也可以一上一下摆动(即左升降副翼70和右升降副翼80的摆动方向相反)，产生滚转力矩，使飞行器左右滚转，实现副翼的功能。

图3、图4、图5展示出了本实用新型飞行器各个阶段的飞行姿态图，飞行器的飞行步骤包括竖直起飞阶段，如图3所示；巡航前调整阶段，如图4所示；巡航阶段，如图5 所示；降落前调整阶段，如图4所示；以及竖直降落阶段，如图3所示。以下对各阶段进行具体描述：

一、竖直起飞阶段

起飞阶段，飞行器通过起落架竖直地放置在起飞平面上，机身头部向上，尾部向下，旋翼位于水平平面内。启动旋转电机，左右旋转电机转速相同、方向相反，旋转电机带动旋翼旋转，产生竖直向上的升力，当两个涵道旋翼升力之和大于飞行器自身重力时，飞行器以旋翼模式竖直起飞。

二、巡航前调整阶段

当飞行器垂直起飞后，通过左、右舵机控制左、右升降副翼同时向下摆动，产生低头力矩，使飞行器逐渐低头，可使飞行器从旋翼飞行器模式逐渐切换至固定翼飞行器模式。

三、巡航阶段

当飞行器的姿态调整到接近水平的某一位置时，飞行器以固定翼飞行器模式飞行。此时涵道旋翼产生向前的推力，机翼产生向上的升力，飞行器以一个较快的速度平飞。

通过控制左旋转电机和右旋转电机的转速，可以控制左涵道旋翼和右涵道旋翼的推力。当左涵道旋翼和右涵道旋翼的推力不相等的时候，产生偏航力矩，使飞行器左、右偏航。

通过左舵机带动左驱动杆从而带动左升降副翼上下摆动，通过右舵机带动右驱动杆从而带动右升降副翼上下摆动。左升降副翼和右升降副翼可以同时向上或向下摆动，产生俯仰力矩，使飞行器抬头或低头，此时升降副翼可实现升降舵的功能；也可以一上一下摆动，产生滚转力矩，使飞行器左右滚转，实现副翼的功能。

四、降落前调整阶段

当飞行器准备要降落时，通过左、右舵机控制左、右升降副翼同时向上摆动，产生抬头力矩，使飞行器逐渐抬头，可使飞行器从固定翼飞行器模式逐渐切换至旋翼飞行器模式。

五、竖直降落阶段

降落阶段，飞行器处于旋翼飞行器模式。减小旋转电机的转速，当两个旋翼升力之和小于飞行器自身重力时，飞行器以旋翼飞行器模式竖直降落。

相较于其他双旋翼的可垂直起降固定翼飞行器，第一、本实用新型采用了升降副翼，取消了尾翼，具有结构简单、重量轻、航程远和隐身性高的优点。第二、本实用新型采用了涵道旋翼，旋翼内置在涵道中，相较于只有旋翼没有涵道的飞行器，不仅可以避免旋翼伤害到他人，而且可以避免旋翼被外物损坏。第三、本实用新型采用了涵道旋翼，与孤立螺旋桨相比，涵道的存在改善了螺旋桨桨尖区域的绕流特性，减小了桨尖损失；相同转速情况下，涵道螺旋桨产生更大的拉力，而所需功率略小，涵道螺旋桨系统具有更高的气动效率，具有推力大、气动效率高、安全性高以及噪声小等优点。

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 (3)

1.一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，其特征在于，包括机身、起落架、机翼、涵道动力系统、升降副翼和舵机；起落架安装在机身的尾部；

机翼设置两组，包括分别安装于机身左右两侧左机翼和右机翼；

涵道动力系统设置两组，包括分别安装在左机翼的左端和右机翼的右端的左涵道动力系统和右涵道动力系统；

升降副翼设置两组，包括分别对称地安装在左机翼后缘和右机翼后缘的左升降副翼和右升降副翼；

舵机设置两组，包括分别对称地安装在左机翼中间和右机翼中间的左舵机和右舵机；左舵机通过左驱动杆与左升降副翼连接；右舵机通过右驱动杆与右升降副翼连接。

2.根据权利要求1所述的一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，其特征在于，所述涵道动力系统包括涵道、旋翼和旋转电机；涵道与机翼连接；旋翼和旋转电机设置在涵道内，旋翼和旋转电机连接；涵道与旋翼同轴设置，涵道的轴线方向与机身的轴线方向相同。

3.根据权利要求2所述的一种可垂直起降的双涵道旋翼固定翼飞行器，其特征在于，顺着飞行器飞行的方向，左涵道动力系统的旋翼逆时针旋转，右涵道动力系统的旋翼顺时针旋转。

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