CN216994842U - 一种垂直起降飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种垂直起降飞行器，包括：机身和若干动力组件。所述机身上设置有机翼和尾翼；所述多个动力组件对称安装在所述机身两侧的所述机翼上；所述第一动力组件包括设置于机翼前侧的倾转旋翼和设置于机翼后侧的固定旋翼；其中，所述尾翼包括相连接的第一尾翼、第二尾翼和尾鳍，所述尾鳍连接在所述机身的尾部，并竖直向下延伸，所述第一尾翼和所述第二尾翼对称设置在机身的两侧，且分别向所述尾鳍两侧的斜上方延伸。本实用新型垂直起降飞行器，可以改善现有EVTOL载人飞行器的尾翼结构利用率较低的问题。

Description

一种垂直起降飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术

近年来，城市空中出行成为航空圈热点讨论话题，各式各样的EVTOL飞行器(电动垂直起降)概念方案层出不穷。顾名思义电动垂直起降载人飞行器，可以像直升机一样，无需跑道在停机坪直接进行起飞和着陆，这极大地降低了飞行器对基础设施的依赖程度。然而，现有EVTOL载人飞行器的尾翼结构利用率较低，成本较高，并且受机翼下下洗流区的影响较大，气动效率较低，因此需要提供一种垂直起降飞行器以解决上述问题。

实用新型内容

鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型提供一种垂直起降飞行器，以改善现有EVTOL载人飞行器的尾翼结构利用率较低的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种垂直起降飞行器，包括：机身、若干动力组件。所述机身上设置有机翼和尾翼；所述多个动力组件对称安装在所述机身两侧的所述机翼上；所述第一动力组件包括设置于机翼前侧的倾转旋翼和设置于机翼后侧的固定旋翼；其中，所述尾翼包括相连接的第一尾翼、第二尾翼和尾鳍，所述尾鳍连接在所述机身的尾部，并竖直向下延伸，所述第一尾翼和所述第二尾翼对称设置在尾鳍的两侧，且分别向所述机身两侧的斜上方延伸。

在本实用新型一实施例中，所述第一尾翼或所述第二尾翼避开机翼下洗流区设置，且两者之间的夹角为40°～140°。

在本实用新型一实施例中，所述动力组件还包括撑杆；所述撑杆安装在所述机翼上，且延伸方向与所述机身的延伸方向相平行；所述倾转旋翼安装在所述撑杆靠近机头的一端，并在起飞位和巡航位之间倾转和锁定；所述固定旋翼安装在所述撑杆靠近机尾的一端。

在本实用新型一实施例中，所述垂直起降飞行器包括四个动力组件，四个所述动力组件对称安装所述机身两侧的所述机翼上。

在本实用新型一实施例中，在每一所述动力组件内的所述倾转旋翼处于起飞位时，所述固定旋翼的设置位置和所述倾转旋翼的设置位置围绕所述飞行器的整机重心呈中心对称布置。

在本实用新型一实施例中，所述倾转旋翼包括旋翼装置和倾转驱动装置，所述旋翼装置转动安装在所述机翼的前侧，所述倾转驱动装置驱动所述旋翼装置在所述起飞位和所述巡航位之间转动和锁定。

在本实用新型一实施例中，所述旋翼装置包括第一旋翼和第一旋翼驱动装置，所述第一旋翼为五叶桨。

在本实用新型一实施例中，所述固定旋翼包括第二旋翼和第二旋翼驱动装置；所述第二旋翼包括固定桨叶和浮动桨叶，在所述第二旋翼驱动装置驱动下，所述固定桨叶和所述浮动桨叶呈交叉状态旋转，在所述第二旋翼驱动装置停止工作时，所述固定桨叶和所述浮动桨叶闭合，且所述固定桨叶和所述浮动桨叶的延伸方向与飞行器的航向相一致。

在本实用新型一实施例中，所述动力组件内的所述倾转旋翼和/或所述固定旋翼的桨叶旋转面自上而下沿所述机翼的展向向背离机身侧倾斜，以使所述倾转旋翼和/或所述固定旋翼的桨叶旋转面不通过所述机身上的乘员舱。

在本实用新型一实施例中，在悬停在地面上时，所述固定旋翼内的旋翼的离地高度和/或处于所述起飞位时所述倾转旋翼内的旋翼的离地高度大于等于1.9m。

本实用新型垂直起降飞行器，尾翼采第一尾翼、第二尾翼与尾鳍相结合的布局方式组合，尾翼的结构利用率较高，制造成本较低。并且进一步地，所述第一尾翼或所述第二尾翼避开机翼下洗流区设置，因此受机翼下洗流影响较小，气动效率较高；另外尾鳍可以极大的改善飞机由于大机身造成的航向稳定性较弱的问题，并且能改善飞机横航向动稳定模态。

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本实用新型一实施例中垂直起降飞行器的总体布局轴侧视图；

图2本实用新型一实施例中垂直起降飞行器的总体布局俯视图；

图3本实用新型一实施例中垂直起降飞行器的总体布局后视图；

图4本实用新型一实施例中垂直起降飞行器的总体布局侧视图；

图5本实用新型一实施例中动力组件的侧视图(倾转旋翼与固定旋翼示意)。

元件标号说明

10、机身；20、机翼；30、尾翼；31、第一尾翼；32、第二尾翼；33、尾鳍；40、动力组件；41、撑杆；42、倾转旋翼；421、旋翼装置；4211、第一旋翼；4212、第一旋翼驱动装置；422、倾转驱动装置；43、固定旋翼；431、第二旋翼；432、第二旋翼驱动装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本实用新型另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本实用新型中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本实用新型的记载，还可以使用与本实用新型实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本实用新型。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1至图5，本实用新型提供一种垂直起降飞行器，包括：机身10、多个动力组件40。所述机身10上设置有机翼20和尾翼30；所述多个动力组件40对称安装在所述机身10两侧的所述机翼20上；所述第一动力组件40包括设置于机翼20前侧的倾转旋翼42和设置于机翼20后侧的固定旋翼43；其中，请具体参阅图3，所述尾翼30包括相连接的第一尾翼31、第二尾翼32和尾鳍33，所述尾鳍33连接在所述机身10的尾部，并竖直向下延伸，所述第一尾翼31和所述第二尾翼32对称设置在尾鳍33的两侧，且分别向所述机身10两侧的斜上方延伸。本实用新型垂直起降飞行器，尾翼30的结构利用率较高，制造成本较低，并且进一步地，本实施例中，所述第一尾翼31与所述第二尾翼32避开两侧机翼20下洗流区设置，即第一尾翼31和第二尾翼32延伸至高于机翼20的位置，顺来流方向视角第一尾翼31和第二尾翼32处于机翼20之上，因此受机翼20下洗流影响较小，气动效率较高；另外尾鳍33可以极大的改善飞机由于大机身10造成的航向稳定性较弱的问题，并且能改善飞机横航向动稳定模态，所以可以改善现有EVTOL载人飞行器的尾翼30结构利用率较低的问题。

请参阅图3，在本实用新型一实施例中，所述第一尾翼31与所述第二尾翼32之间的夹角β为40°～140°。这样第一尾翼31或第二尾翼32与其对称面之间的夹角保持在20°～70°的范围内，该角度范围可以使垂直起降飞行器在竖直方向和水平方向具有较佳的托浮分力，能够更好的提高飞行器的平稳性。

请参阅图1，本实用新型中动力组件40的数量可以为任意多个，例如能够呈对称安装的两个、四个、六个或更多个，考虑到成本与性能，在本实用新型一实施例中，所述垂直起降飞行器包括四个动力组件40，所述四个动力组件40对称安装在所述机身10两侧的机翼20上，并沿所述机翼20的展向排布。所述动力组件40除了倾转旋翼42和固定旋翼43外还包括撑杆41；所述撑杆41安装在所述机翼20的下侧表面上，且延伸方向与所述机身10的延伸方向相平行；所述倾转旋翼42安装在所述撑杆41靠近机头的一端，并在起飞位和巡航位之间倾转和锁定；所述固定旋翼43安装在所述撑杆41靠近机尾的一端。

请参阅图1，在本实用新型一实施例中，在每一所述倾转旋翼42处于起飞位时，四个所述固定旋翼43和四个倾转旋翼42的设置位置围绕所述飞行器的整机重心呈中心对称布置。这样当四个倾转旋翼42处于起飞位置时，在单一动力系统失效的情况下，可关闭中心对称的另一动力系统，从而保障飞机能安全悬停降落，满足“单一失效不允许导致任何灾难性故障的发生”的动力系统的适航要求。

请参阅图1，在本实用新型一实施例中，四个所述倾转旋翼42均包括旋翼装置421和倾转驱动装置422，所述旋翼装置421分别转动安装在四个动力组件40中的所述撑杆41的前端，所述倾转驱动装置422驱动对应的所述旋翼装置421在所述起飞位和所述巡航位之间转动和锁定。在本实用新型一实施例中，机翼20与机身10、机翼20、尾翼30及四个动力组件40内的撑杆41之间的连接均采用光滑曲面倒角过渡，使整个飞行器保持流线型设计。起飞时，四个倾转驱动装置422分别驱动对应的所述旋翼装置421到达起飞位，此时四个旋翼装置421的转轴均竖直向上或斜向上设置，四个旋翼装置421、四个固定旋翼43共同为飞行器提供垂直起飞的动力。待飞行平稳后到达巡航阶段时，可将使倾转驱动装置422驱动所述旋翼装置421到达巡航位，此时四个旋翼装置421的转轴均向前方或斜前方设置，四个旋翼装置421共同为飞行器提供水平移动的牵引力。

请参阅图2和图5，在本实用新型一实施例中，所述旋翼装置421包括第一旋翼4211和第一旋翼驱动装置4212，所述第一旋翼4211为具有五个叶片的五叶桨，五个叶片以转轴为中心沿圆周均布。这极大的降低了整个飞行包线内旋翼的转速，从而降低了旋翼的噪音。然而本领域技术人员可以理解的是若不考虑较佳的降噪性能，也可以采用其它桨叶设置形式。

请参阅图1和图5，在本实用新型一实施例中，四个所述固定旋翼43均包括第二旋翼431和第二旋翼驱动装置432。本实用新型中的第二旋翼驱动装置432可以为电机、或电机与减速机的组合形式，第二旋翼431可以为现有一切合适的固定翼旋翼形式，但较佳地，所述第二旋翼431包括固定桨叶(未标识)和浮动桨叶(未标识)，当飞行器处于悬停阶段时，在所述第二旋翼驱动装置432驱动下，所述固定桨叶和所述浮动桨叶呈交叉状态的“十”字形旋转。当飞行器处于水平巡航阶段时，所述第二旋翼驱动装置432停止工作时，所述固定桨叶和所述浮动桨叶折叠呈顺气流的“一”字形，且所述固定桨叶和所述浮动桨叶的延伸方向与飞行器的航向相一致，此种设置方式可以减少巡航过程中的阻力。需要说明的是，本实用新型中固定桨叶和浮动桨叶在转动时呈交叉状态旋转，在停止时折叠的实现方式可以通过现有一切合适的折叠旋翼形式实现，在此不再赘述。当然本领域技术人员可以理解的是，若不考虑较佳的效果，本实用新型中也可以仅在某两个对称动力组件40的所述固定旋翼43中采用上述固定桨叶和浮动桨叶的可折叠叶片形式。

请参阅图3，在本实用新型一实施例中，所述倾转旋翼42和/或所述固定旋翼43的桨叶旋转面自上而下沿机翼20的展向向背离所述机身10侧倾斜，以使所述倾转旋翼42和/或所述固定旋翼43的旋翼的桨叶旋转面不通过所述机身10上的乘员舱。虽然仅倾转旋翼42或固定旋翼43的桨叶旋转面不通过所述机身10上的乘员舱已经能够具有保护乘员舱的作用，但较佳地，在实施例中，四个所述倾转旋翼42和四个所述固定旋翼43的桨叶旋转面均自上而下沿机翼20展向向背离所述机身10侧倾斜，以使所有的所述倾转旋翼42和所述固定旋翼43的旋翼的桨叶旋转面均不通过所述机身10上的乘员舱。较佳地，在本实用新型一实施例中，四个所述倾转旋翼42和四个所述固定旋翼43的桨叶旋转面均自上而下沿机翼20的展向向背离所述机身10侧倾斜，且与水平面的夹角α为3°～30°，该角度范围既可以满足旋翼的桨叶旋转面不通过所述机身10上的乘员舱，最大程度降低旋翼转子爆破对乘员的伤害，而且在飞行器需要偏航或者抗侧风飞行时可通过调整各动力系统的输出信号，产生偏航力矩或水平方向的分力，这可以提高起降阶段旋翼模式下抗侧风性能及侧向操纵性，能够提供足够的动力和航行稳定性。

在本实用新型一实施例中，在悬停在地面上时，四个所述固定旋翼43内的旋翼的离地高度和四个倾转旋翼42处于所述起飞位时所述倾转旋翼42内的旋翼的离地高度均大于等于1.9m。这降低了旋翼在乘员进出飞行器时对乘员造成伤害的可能性。

本实用新型垂直起降飞行器，其尾翼采第一尾翼、第二尾翼与尾鳍相结合的布局方式组合，尾翼的结构利用率较高，制造成本较低，并且由于第一尾翼和第二尾翼延伸至高于机翼的位置，在顺来流方向视角第一尾翼和第二尾翼处于机翼之上，因此受机翼下洗流影响较小，气动效率较高；另外尾鳍可以极大的改善飞机由于大机身造成的航向稳定性较弱的问题，并且能改善飞机横航向动稳定模态。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：

机身，所述机身上设置有机翼和尾翼；

多个动力组件，对称安装在所述机身两侧的所述机翼上；所述动力组件包括设置于机翼前侧的倾转旋翼和设置于机翼后侧的固定旋翼；

其中，所述尾翼包括第一尾翼、第二尾翼和尾鳍，所述尾鳍连接在所述机身的尾部，并竖直向下延伸，所述第一尾翼和所述第二尾翼对称设置在尾鳍的两侧，且分别向所述机身两侧的斜上方延伸。

2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述第一尾翼与所述第二尾翼避开机翼下洗流区设置，且两者之间的夹角为40°～140°。

3.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述动力组件还包括撑杆；所述撑杆安装在所述机翼上，且延伸方向与所述机身的延伸方向相平行；所述倾转旋翼安装在所述撑杆靠近机头的一端，并在起飞位和巡航位之间倾转和锁定；所述固定旋翼安装在所述撑杆靠近机尾的一端。

4.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述垂直起降飞行器包括四个动力组件，四个所述动力组件对称安装所述机身两侧的所述机翼上。

5.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，在每一所述动力组件内的所述倾转旋翼处于起飞位时，所述固定旋翼的设置位置和所述倾转旋翼的设置位置围绕所述飞行器的整机重心呈中心对称布置。

6.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼包括旋翼装置和倾转驱动装置，所述旋翼装置转动安装在所述机翼前侧，所述倾转驱动装置驱动所述旋翼装置在起飞位和巡航位之间转动和锁定。

7.根据权利要求6所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述旋翼装置包括第一旋翼和第一旋翼驱动装置，所述第一旋翼为五叶桨。

8.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述固定旋翼包括第二旋翼和第二旋翼驱动装置；所述第二旋翼包括固定桨叶和浮动桨叶，在所述第二旋翼驱动装置驱动下，所述固定桨叶和所述浮动桨叶呈交叉状态旋转，在所述第二旋翼驱动装置停止工作时，所述固定桨叶和所述浮动桨叶闭合，且所述固定桨叶和所述浮动桨叶的延伸方向与飞行器航向相一致。

9.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述动力组件内的所述倾转旋翼和/或所述固定旋翼的桨叶旋转面自上而下沿所述机翼的展向向背离机身侧倾斜。

10.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，在悬停在地面上时，所述固定旋翼内的旋翼的离地高度和/或处于起飞位时所述倾转旋翼内的旋翼的离地高度大于等于1.9m。

Images