CN217918410U - 一种变桨式垂直起降固定翼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变桨式垂直起降固定翼，包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元、双端变速装置、离合器系统、平飞巡航变桨装置、垂直悬停变桨装置。本发明提供的一种变桨式垂直起降固定翼，通过离合器系统与变桨装置的协作，对螺旋桨进行可控展开和收起，据飞行器不同飞行状态，切换对应螺旋桨，让垂直起降固定翼，在垂直悬停和平飞巡航两种不同的状态下，分别使用适合各自状态的螺旋桨，续航时间长，飞行速度快，适用范围广。

Description

一种变桨式垂直起降固定翼

技术领域

本发明描述的是通过一种变桨装置，对螺旋桨进行可控展开和收起，实现平飞巡航和垂直悬停两种飞行状态的动力转换，属于航空航天领域，具体的是一种变桨式垂直起降固定翼。

背景技术

垂直起降固定翼是一类具有垂直起降能力的固定翼飞行器，不依赖跑道，对起降场地要求不高，能原地起降，且能以固定翼状态高效巡航，现有的垂直起降固定翼，存在一些不足之处：其一，倾转类垂直起降固定翼，由于螺旋桨的限制，平飞和垂直悬停对应螺旋桨的气动外形设计方向截然相反，若按偏向平飞巡航的动力设计，会导致在大级别起飞重量下垂直起降时，动力效率很低，悬停功耗高，影响续航，甚至难以起飞，若按偏向垂直悬停的动力设计，会导致在大级别起飞重量下，螺旋桨动力随速度增加而快速衰减，平飞速度低，平飞效率低，甚至动力衰减到无法维持平飞，在平飞效率和悬停载重之间很难获得较好的平衡，只能根据任务情况在二者之间取舍，无法最大程度发挥固定翼的续航以及速度优势和直升机的起降优势，而且对飞行器的飞行控制系统和倾转动力结构有较高的要求，需要各种工作状态下大量的试验和测试数据来优化控制软件，技术门槛比较高。

其二，当前对于市场大量出现倾转式垂直起降固定翼，通过倾转发动机短舱或者整个机翼的方式改变动力方向，实现垂直起降和平飞巡航飞行的相互转换，倾转驱动机构需要承受整个发动机短舱甚至整个机翼转动的力矩，对其零件的强度、耐磨性等力学性能和驱动功率都有很高的要求，所以倾转驱动机构这一部分的重量对于平飞巡航以及垂直悬停来说都是非常大的死重，严重影响飞行器的续航和有效载荷。

其三，复合翼垂直起降固定翼，由于分离式的动力搭配，动力效率较好，但其本质上是多旋翼飞行器与固定翼飞机的直接结合，固定翼巡航时，多旋翼动力和结构的重量带来的死重和风阻，对巡航性能有着很大程度的削弱，导致飞行速度慢、续航时间短，工作效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种变桨式垂直起降固定翼，一、在飞行时，飞行器从垂直悬停状态转换到平飞巡航状态过程中，当飞行器高度速度以及姿态角等飞行参数达到动力切换条件后，通过离合器系统及变桨装置的工作，收起垂直悬停的桨叶，展开平飞巡航的桨叶，使之成为固定翼模式飞行的动力，并且在飞行器配置一套动力源的情况下，搭载两套螺旋桨，能根据飞行器不同飞行状态，切换对应螺旋桨，让垂直起降固定翼，在垂直悬停和平飞巡航两种不同的状态下，分别使用适合各自状态的螺旋桨，解决了倾转类和尾座式垂直起降固定翼，使用同一种动力源搭配同一种螺旋桨，无法同时兼顾两种状态下的最佳动力输出效率问题；二、变桨式垂直起降固定翼的变桨装置，仅对螺旋桨进行可控展开和收起，实现螺旋桨的切换，相比一般将整个动力单元都收起方案，大幅度减小了复杂程度以及装置重量，解决了现有垂直起降固定翼续航短、载重小、死重大、风阻大的问题。

本发明通过以下措施实现：

一种变桨式垂直起降固定翼，包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元、双端变速装置、离合器系统、垂直悬停螺旋桨、平飞巡航螺旋桨、可控折叠变桨装置、收桨刹车系统、收放驱动器、滑跑起落架、垂直起降支撑脚架。

所述离合器系统包括平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，所述可控折叠变桨装置包括平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置，所述平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨使用同一个动力源，动力由动力输入单元产生，经过双端变速装置与离合器系统，分别传递给平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨，离合器系统控制平飞巡航螺旋桨与垂直悬停螺旋桨动力的连接与断开；所述变桨式垂直起降固定翼在垂直起降和悬停时，所述离合器系统连接垂直悬停螺旋桨的动力，断开平飞巡航螺旋桨的动力，同时垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨展开，平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨收起，启用垂直悬停螺旋桨；所述变桨式垂直起降固定翼在平飞巡航和高速飞行时，离合器系统连接平飞巡航螺旋桨的动力，断开垂直悬停螺旋桨的动力，同时平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨展开，垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨收起，启用平飞巡航螺旋桨。

所述前机翼内端与所述机身刚性连接，所述主机翼内端与机身刚性连接，所述动力基座管两端分别与前机翼和主机翼刚性连接；所述动力输入单元、所述双端变速装置、所述平飞巡航动力离合器、所述垂直悬停动力离合器、所述平飞巡航变桨装置、所述垂直悬停变桨装置均分布安装于所述动力基座管上，并对称安装在机身两侧。

所述垂直尾翼刚性连接于机身的尾部并安有方向舵，所述垂直尾翼可以是一个安装在机身尾部或者是两个垂直尾翼分别对称安装在两个主机翼上。

进一步的，所述动力输入单元通过双端变速装置将发动机的动力分别传递给平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，双端变速装置的两个输出端产生不同的变速比。

进一步的，所述的变桨式垂直起降固定翼根据任务需求不同，能够实现飞行器的滑跑起落和垂直起降，垂直起飞时，机身与场地地面垂直，动力系统启动前，可控折叠变桨装置控制垂直悬停螺旋桨展开，垂直悬停的离合器与垂直起降变桨装置的桨座接触，使垂直悬停的螺旋桨的动力输入处在连接状态，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨收起，平飞巡航的离合器与平飞巡航变桨装置的桨座分离，使平飞巡航的螺旋桨的动力输入处在断开状态，动力系统启动，带动垂直悬停螺旋桨旋转产生升力，完成起飞；飞行器在平飞巡航状态时，垂直悬停变桨装置控制垂直悬停螺旋桨收起，垂直悬停的离合器与垂直悬停变桨装置的桨座分离，使垂直悬停螺旋桨的动力输入处在断开状态，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨展开，平飞巡航的离合器与平飞巡航变桨装置的桨座接触，使平飞巡航螺旋桨的动力输入处在连接状态，平飞巡航螺旋桨旋转工作。

所述可控折叠变桨装置，包括平飞巡航变桨装置、垂直悬停变桨装置，并由桨座和桨叶、传动杆组成；所述桨座具有较大的摩擦系数的一面为摩擦面，桨座和螺旋桨的旋转驱动力矩，通过与离合器系统的动力连接，从桨座的摩擦面传递过来，桨座环套在动力基座管上，相对于动力基座管可以自由转动，桨座外部有耳片，与螺旋桨根部相连，使其与螺旋桨根部可绕垂直于动力旋转轴方向上相对转动，所述桨叶传动杆，一端通过转轴与所述螺旋桨的根部相连，使其与螺旋桨能相对转动，另一端通过转轴与所述旋转传动环上的耳片相连，使其与旋转传动环可绕垂直于动力旋转轴方向上相对转。

进一步的，所述垂直起降支撑脚架安装在机身偏尾部方向上，所述滑跑起落架在飞行器滑跑起降中启动，在其他工作状态时收起，所述垂直起降支撑脚架在飞行器垂直起降或者悬停工作状态时展开；所述垂直起降支撑脚架可以使飞行器在地面竖直停放时稳定机身作用。

进一步的，所述平飞巡航螺旋桨在平飞巡航状态时展开，在垂直悬停状态时收起；所述垂直悬停螺旋桨在垂直悬停状态时展开，在平飞巡航状态时收起。

进一步的，平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器在平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置的收起、展开的动作控制下，实现离合器动力的连接和断开。

平飞巡航变桨装置在收起时由平飞巡航动力离合器断开动力，在张开时由平飞巡航动力离合器连接动力；垂直悬停变桨装置在收起时由垂直悬停动力离合器断开动力，在张开时由垂直悬停动力离合器连接动力。

进一步的，垂直悬停变桨装置收桨时，平飞巡航变桨装置张桨时，可以满足飞行器的正常滑跑起降，变桨式垂直起降固定翼的动力输入单元的动力输入方式根据发动机选型不同，既可以是电动也可以是油动。

平飞巡航变桨装置的桨座靠近离合器的一面，在与离合器接触并压紧时，发动机动力传递至桨座，桨座套在动力基座管上，绕动力基座管轴线旋转，带动平飞巡航螺旋桨旋转使其产生拉力。

垂直悬停桨装置的桨座靠近离合器的一面，在与离合器接触并压紧时，发动机动力传递至桨座，桨座套在动力基座管上，绕动力基座管轴线旋转，带动垂直悬停螺旋桨旋转使其产生升力。

进一步的，可控折叠变桨装置在伺服电机的驱动下，通过桨叶传动杆带动螺旋桨绕其根部转轴转动，控制桨叶的收起和展开。

双端变速装置有两种结构形式，一种是平行轴齿轮行星减速器，动力输入单元一般为双出轴电动机，与两个行星减速器相连，固定在双端变速装置的支架上，支架与动力基座管固定，动力输入单元与行星减速器以及输出齿轮同轴安装，动力输入单元动力通过两端行星减速器后，再分别通过一次齿轮传动，将动力分别传递到平飞悬航动力离合器和垂直悬停动力离合器。若动力输入单元选型时，转速经过输出齿轮传动后，与其中一端的螺旋桨工作转速匹配，则这一端的传动比为1，则不需要行星减速器，可直接与输出齿轮硬连接。

为双端变速装置的另一种可行的结构形式，可称为垂直轴锥齿轮减速器，包括一个输入端锥齿轮、输出端小锥齿轮、输出端大锥齿轮、发动机，发动机输入动力通过这两组大小不同的锥齿轮传动，实现不同的传动比，其中两个不同大小的锥齿轮同轴固定在输入轴上，输入端锥齿轮与输出端小锥齿轮和输出端大锥齿轮的轴线垂直，输入端锥齿轮穿过动力基座管固定，垂直轴锥齿轮减速器特点是结构简洁，动力搭配灵活，动力输入一般为油动发动机。

进一步的，垂直轴锥齿轮减速器，动力输入单元一般为油动发动机，比如汽油发动机和涡轴发动机，也可以是电动机。

所述收桨刹车系统，由固定在动力基座管上的刹车盘和旋转传动环上的突起构成，所述刹车盘布置在收桨后的桨尖方向，朝桨尖一面为摩擦接触面，摩擦系数高，所述旋转传动环上的突起，朝刹车盘方向的一面为摩擦接触面，摩擦系数高。

进一步的，所述收放驱动器带动平移传动环和旋转传动环移动，使螺旋桨收起至最小阻力状态时，所述旋转传动环上的突起的摩擦接触面与刹车盘的摩擦接触面相互接触，通过产生摩擦力阻碍旋转传动环和螺旋桨转动。

进一步的，所述收桨刹车系统在收桨动作完成后开始工作，使螺旋桨以及与螺旋桨一起旋转的其他零件停止转动，保持静止状态，避免气流吹动旋转导致损失飞机动能。

所述收放驱动器，由蜗轮、蜗轮轴，蜗杆、齿轮、齿条、加伺服电机组成，根据控制电信号，产生平移运动，带动可控折叠变桨装置的旋转传动环前后运动。

进一步的，所述齿条固定在所述平移传动环内圈中的槽中，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿轮固定在所述蜗轮轴的两端，所述蜗轮在所述蜗轮轴的中心，与所述蜗轮轴同轴固定，所述蜗杆垂直于蜗轮轴向，与所述蜗轮啮合，伺服电机与所述蜗杆同轴连接，驱动所述蜗杆旋转，进而带动所述蜗轮旋转，进而带动所述齿条和所述平移传动环前后运动，进而带动螺旋桨收起或展开。

进一步的，所述桨座与螺旋桨的转轴处，延伸出来部位安装摇臂，摇臂一端固定在转轴上，另一端与离合器传动杆通过转轴固定，与离合器传动杆能相对转动，变桨的同时，带动离合器传动杆和离合器传动环，进而与离合器的连接与断开动作联动，使螺旋桨张开的同时，离合器自动同步连接传递动力，螺旋桨收起的同时，离合器自动同步断开动力。

有益效果：

1，本发明提供的变桨式垂直起降固定翼，在垂直悬停时，平飞巡航螺旋桨收起，垂直悬停螺旋桨展开，能最大程度发挥垂直悬停专门优化设计的桨叶的悬停效率和载重优势；在平飞巡航时，平飞巡航螺旋桨展开，垂直悬停螺旋桨收起，让专门为高速巡航优化设计的桨叶，为平飞提供高效的动力输入，且动力经过双端变速装置传递后，很简洁自然的实现了对两种飞行状态下螺旋桨不同工作转速的匹配，从而让垂直起降固定翼具有非常接近纯固定翼飞行器的高速长续航优势，和纯直升机及多旋翼的大载重高效垂直悬停能力，且死重和风阻比，复合翼垂直起降固定翼小很多，工作效率高，适用范围广。

2，变桨式垂直起降固定翼的变桨装置，仅通过对螺旋桨的展开、收起，实现尾座式垂直起降固定翼所需两种动力的切换，相比倾转式垂起和一般将整个动力单元都收起的方案，大幅度减小了装置的复杂程度和重量，且对装置零件的材料性能要求不高，材料成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图做简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的实施例，不应被认为是对范围的限定，对本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性的劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他的相关附图。

图1变桨式垂直起降固定翼典型方案平飞巡航模式图

图2变桨式垂直起降固定翼典型方案垂直起降、悬停模式图

图3变桨式垂直起降固定翼变桨动力系统组成图

图4变桨式垂直起降固定翼变桨轴测图

图5变桨式垂直起降固定翼变桨俯视图

图6变桨式垂直起降固定翼垂直轴动力输入示意图

图7双端变速装置平行轴动力输入示意图

图8双端变速装置垂直轴动力输入示意图

图9变桨式垂直起降固定翼垂直轴动力输入垂直起降、悬停动力变桨示意图

图10变桨式垂直起降固定翼的三叶桨示图

图11变桨装置分解示图

图12为平移传动环的放大图。

图13变桨装置收起状态示图

图14变桨装置收放驱动器示图

图15变桨装置三叶桨展开示图

图16变桨装置三叶桨收起示图

图中：1动力输入单元，2双端变速装置，2A支架，2B行星减速器，3平飞巡航动力离合器，4平飞巡航变桨装置，5垂直悬停动力离合器，6垂直悬停变桨装置，7动力基座管，8机身，9前机翼，10主机翼，11垂直尾翼，12前翼升降舵，13副翼，14方向舵，15襟翼，16前起落架，17滑跑起落架，18垂直起降支撑脚架，19平飞巡航螺旋桨，20垂直悬停螺旋桨，21桨座，22螺旋桨，23桨叶传动杆，24旋转传动环，25平移传动环,26齿条，61刹车盘，62 刹车突起，71蜗杆，72蜗轮，30离合器，31离合器摇臂，32离合器传动环， 33离合器传动杆，51输入端锥齿轮，52输出端小锥齿轮，53输出端大锥齿轮， 54发动机。

具体实施方式

实施例1:

如图(1)(2)(3)(4)(5)所示，一种变桨式垂直起降固定翼，包括： 1动力输入单元，2双端变速装置，3平飞巡航动力离合器，4平飞巡航变桨装置，5垂直悬停动力离合器，6垂直悬停变桨装置，7动力基座管，8机身，9前机翼，10主机翼，11垂直尾翼，12前翼升降舵，13副翼，14方向舵，15襟翼， 16前起落架，17主起落架，18垂直起降支撑脚架，19平飞巡航螺旋桨，20垂直悬停螺旋桨，21桨座，23桨叶传动杆。

机身8与前机翼9内端刚性连接，前机翼9外端与动力基座管7刚性连接，前机翼9内侧边缘均连接主机翼10和前翼升降舵12，主机翼10内端与机身8 刚性连接，主机翼10外端与动力基座管7刚性连接，主机翼10尾部连接副翼 13和襟翼15，垂直尾翼11刚性连接于机身8的尾部并安有方向舵14，垂直起降支撑脚架18安装在机身8尾部，前起落架16和主起落架17组成了滑跑起落架安装在机身腹部位置，并与机身8整体结构相连，动力输入单元1、双端变速装置2、平飞巡航动力离合器3、垂直悬停动力离合器5、平飞巡航变桨装置4、垂直悬停变桨装置6，均分布安装于动力基座管7上。

变桨式垂直起降固定翼在任务过程中有平飞巡航状态和垂直悬停状态，平飞巡航状态下机身与地面平行，在平飞巡航时，平飞巡航螺旋桨19展开，垂直悬停螺旋桨20收起；垂直悬停状态下机身与地面垂直，在垂直悬停时，平飞巡航螺旋桨19收起，垂直悬停螺旋桨20展开。

动力输入单元1通过双端变速装置2将发动机或者电动机的动力分别传递给平飞巡航动力离合器3和垂直悬停动力离合器5，双端变速装置2使两个大小不同的输出端产生不同的变速比，所述双端变速装置作用在于平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨的工作转速不同，且差异较大，其将动力输入单元输入的驱动力，经过两种不同的传动比后输出两种不同的转速和扭矩，以匹配两种螺旋桨不同的工作转速和扭矩。并且动力输入单元1的动力源可以是电动，也可以是油动。

平飞巡航动力离合器3和垂直悬停动力离合器5在平飞巡航变桨装置4和垂直悬停变桨装置6的展开、收起的动作控制下，实现离合器动力的连接和断开，具体的，平飞巡航变桨装置4在收起螺旋桨叶时由平飞巡航动力离合器3 断开动力，在张开螺旋桨叶时由平飞巡航动力离合器3连接动力，垂直悬停变桨装置6在收起螺旋桨叶时由垂直悬停动力离合器5断开动力，在张开螺旋桨叶时由垂直悬停动力离合器5连接动力。

所述可控折叠变桨装置，以平飞巡航变桨装置4为例，具体的，桨座21，靠近离合器的一面，在与离合器接触并压紧时，发动机动力传递至桨座21，桨座21套在动力基座管7上，绕动力基座管7的轴线旋转，带动变桨装置平飞巡航螺旋桨19旋转产生拉力；平飞巡航螺旋桨19，所述平飞巡航螺旋桨19的一端端部位置通过转轴与桨座21活动连接，该平飞巡航螺旋桨19的一端端部与桨叶传动杆23活动连接，在伺服电机的驱动下，通过桨叶传动杆23带动平飞巡航螺旋桨19绕其根部转轴旋转，控制螺旋桨叶的收起和张开。

平飞巡航螺旋桨19在平飞巡航状态时由平飞巡航变桨装置4展开，在垂直悬停状态时收起，垂直悬停螺旋桨20在垂直悬停状态时由垂直悬停变桨装置6 展开，在平飞巡航状态时收起，平飞巡航变桨装置4和垂直悬停变桨装置6的收桨方向相反，收桨时，螺旋桨尖向远离离合器的方向运动，应当指出的是，平飞巡航螺旋桨19，垂直悬停螺旋桨20的桨叶形式根据飞行器设计方案的选择既可以是图(1)所示的双桨叶，也可以是图(10)所示的三桨叶。

实施例2:

本实施例主要介绍动力输入单元的两种结构形式，一种如图(7)所示，双端变速装置2是一种平行轴齿轮行星减速器，动力输入单元1一般为双出轴电动机，与两个行星减速器2B相连，固定在双端变速装置的支架2A上，支架与动力基座管7固定，动力输入单元1与行星减速器2B以及输出齿轮同轴安装，动力输入单元1动力通过两端行星减速器2B后，再分别通过一次此轮传动，将动力分别传递到平飞悬航动力离合器3和垂直悬停动力离合器5。若动力输入单元1选型时，转速经过输出齿轮传动后，与其中一端的螺旋桨工作转速匹配，则这一端的传动比为1，则不需要行星减速器，可直接与输出齿轮硬连接。

另一种如图(6)(8)(9)所示，为双端变速装置的另一种可行的结构形式，可称为垂直轴锥齿轮减速器，包括一个输入端锥齿轮51、输出端小锥齿轮 52、输出端大锥齿轮53、发动机54，发动机54输入动力通过这两组大小不同的锥齿轮传动，实现不同的传动比，其中两个不同大小的锥齿轮同轴固定在输入轴上，输入端锥齿轮51与输出端小锥齿轮52和输出端大锥齿轮53的轴线垂直，输入端锥齿轮51穿过动力基座管7固定，垂直轴锥齿轮减速器特点是结构简洁，动力搭配灵活，动力输入一般为油动发动机，例如汽油发动机和涡轴发动机，也可以是电动机。

实施例3:

如图(11)(12)(13)(14)所示，一种可控折叠收桨装置(平飞巡航变桨装置4和垂直悬停变桨装置6的合称)，包括21桨座，螺旋桨22，桨叶传动杆23，旋转传动环24，平移传动环25，齿条26，刹车盘61，62刹车突起， 71蜗杆，72蜗轮；所述桨座21，旋转传动环24，平移传动环25，收放驱动器，均分布安装在动力基座管7上，所述刹车盘61、刹车突起62组成了收桨刹车系统，所述蜗杆71、蜗轮72组成了收放驱动器。

所述桨座21具有较大的摩擦系数的一面为摩擦面，桨座21和螺旋桨22的旋转驱动力矩，通过与离合器系统的动力连接，从桨座21的摩擦面传递过来，桨座21环套在动力基座管7上，相对于动力基座管7可以自由转动；桨座21 外部有耳片，与螺旋桨22根部相连，使其与螺旋桨22根部绕垂直于动力旋转轴方向上相对转动。

所述螺旋桨22，其螺旋桨22一端根部通过转轴，与桨座21的耳片相连，使其与桨座21能相对转动，根部另一个位置与桨叶传动杆23通过转轴相连，使其与桨叶传动杆23相对转动。

所述桨叶传动杆23，一端通过转轴与螺旋桨22的根部相连，使其与螺旋桨 22能相对转动，另一端通过转轴与旋转传动环24上的耳片相连，使其与旋转传动环24绕垂直于动力旋转轴方向上相对转动。需要指出的是，本实施例中的桨叶形式包括但不仅限于两叶桨的形式，与此结构类推的单叶桨、三叶桨、四叶桨等形式，均属于本发明的具体实施方式，如图(15)(16)中为3叶桨的形式。

所述旋转传动环24，其外部有耳片，与桨叶传动杆23相连，使其与桨叶传动杆23，绕垂直于动力旋转轴方向上相对转动，并套在平移传动环25上。

所述平移传动环25，其内环有直线凹槽，卡在动力基座管7的突出直线导轨上，其外部有环形槽，与旋转传动环24同轴相套。在蜗杆71、蜗轮72组成的收放驱动器的驱动下，带动旋转传动环24前后运动，内环有与直线凹槽同向的齿条，齿条与蜗轮72两端的齿轮啮合。

所述收桨刹车系统，由固定在动力基座管7上的刹车盘61和旋转传动环24 上的刹车突起62构成，刹车盘61布置在收桨后的桨尖方向，朝桨尖一面为摩擦接触面，摩擦系数高，旋转传动环24上的刹车突起62，朝刹车盘61方向的一面为摩擦接触面，摩擦系数高。当在蜗杆71、蜗轮72组成的收放驱动器的驱动下，带动平移传动环25和旋转传动环24移动，使螺旋桨22收起至最小阻力状态时，旋转传动环24上的刹车突起62的摩擦接触面与刹车盘61的摩擦接触面相互接触，产生摩擦力阻碍旋转传动环24和螺旋桨22转动。需要说明的是，所述收桨刹车系统，包括且不仅限于上述展示的刹车盘形式，其他能够使螺旋桨和与螺旋桨同步旋转的零件停止转动保持静止状态的刹车系统实现方式，都属于本发明的进一步改进方案，都属于本发明的保护范畴。

所述收放驱动器，主要由蜗杆71，蜗轮72组成，还包括蜗轮72上的蜗轮轴，蜗杆71、蜗轮72上的齿轮、平移传动环25上的齿条26，伺服发动机。齿条固定在平移传动环25内圈中的槽中，齿轮与齿条26啮合，齿轮固定在蜗轮轴的两端，蜗轮72在蜗轮轴的中心，与蜗轮轴同轴固定，蜗杆71垂直于蜗轮轴向，与蜗轮72啮合，伺服发动机与蜗杆71同轴连接，驱动蜗杆71旋转，进而带动蜗轮72旋转，进而带动齿条和平移传动环25前后运动，进而带动螺旋桨22收起或展开。由于本实施例中蜗轮蜗杆具有自锁特点，可在不给驱动发动机供电的情况下保持装置的状态，进而在螺旋桨展开或收起时，不用伺服发动机产生力矩，装置能自己保持锁定，减少伺服发动机的能量消耗，提升工作寿命。

需要进一步指出的是，上述的收放驱动器，包括且不仅限于上述展示的蜗轮蜗杆加齿轮齿条的方式，其他能够驱动平移传动环沿着动力基座管轴线的方向平移运动的驱动方式，都属于本发明的进一步改进方案，都属于本发明的保护范畴。

进一步的，所述螺旋桨22与桨座21的转轴处，转轴延伸部位安装离合器摇臂31，离合器摇臂31一端固定在转轴上，另一端与离合器传动杆33通过转轴固定，与离合器传动杆33能相对转动，变桨的同时，带动离合器传动杆33 和离合器传动环32，进而与离合器30的连接与断开动作联动，使螺旋桨22张开的同时，离合器30自动同步连接动力动力输入单元1传递的动力，螺旋桨22 收起的同时，离合器30自动同步断开动力输入单元1传递的动力。

以上实施例仅为本发明的优选实施方式，实施例中的齿轮不限于直齿轮，还可以是斜齿轮或者其它传动机构均可实现本发明技术方案，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变桨式垂直起降固定翼，主要包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元，其特征在于：还包括双端变速装置、离合器系统、可控折叠变桨装置、垂直悬停螺旋桨、平飞巡航螺旋桨；所述可控折叠变桨装置包括平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置，所述平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨使用同一个动力源，动力由动力输入单元产生，经过双端变速装置与离合器系统，分别传递给平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨，离合器系统控制平飞巡航螺旋桨与垂直悬停螺旋桨动力的连接与断开；所述变桨式垂直起降固定翼在垂直起降和悬停时，所述离合器系统连接垂直悬停螺旋桨的动力，断开平飞巡航螺旋桨的动力，同时垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨展开，平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨收起，启用垂直悬停螺旋桨；所述变桨式垂直起降固定翼在平飞巡航和高速飞行时，离合器系统连接平飞巡航螺旋桨的动力，断开垂直悬停螺旋桨的动力，同时平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨展开，垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨收起，启用平飞巡航螺旋桨。

2.根据权利要求1所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述离合器系统包括平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，所述平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器分别通过与所述平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置的连接、分离动作，实现平飞巡航的螺旋桨、垂直悬停螺旋桨的动力输入的连接、断开。

3.根据权利要求1或2所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述前机翼内端与所述机身刚性连接，所述主机翼内端与机身刚性连接，所述动力基座管两端分别与前机翼和主机翼刚性连接；所述动力输入单元、所述双端变速装置、所述平飞巡航动力离合器、所述垂直悬停动力离合器、所述平飞巡航变桨装置、所述垂直悬停变桨装置均分布安装于所述动力基座管上，并呈对称性安装在机身两侧。

4.根据权利要求3所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述动力输入单元的动力输入方式根据发动机选型不同，可以是电动或油动的。

5.根据权利要求1、2或4任意一项所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述动力输入单元通过所述双端变速装置将发动机的动力分别传递给所述平飞巡航动力离合器和所述垂直悬停动力离合器，所述双端变速装置的两个输出端产生的变速比不同。

6.根据权利要求3所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述平飞巡航动力离合器在飞行器平飞巡航时，与所述的平飞巡航桨座连接，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨展开，平飞巡航螺旋桨的动力输入处在连接状态，平飞巡航螺旋桨旋转工作；在飞行器垂直起降、悬停工作时，所述平飞巡航动力离合器与所述的平飞巡航桨座分离，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨收起，平飞巡航螺旋桨的动力输入处在断开状态，平飞巡航螺旋桨向远离离合器方向收起并停止旋转。

7.根据权利要求3所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述垂直悬停动力离合器在飞行器垂直起降、悬停工作时，与所述的垂直悬停桨座连接，垂直巡航变桨装置控制垂直悬停螺旋桨展开，垂直悬停螺旋桨的动力输入处在连接状态，垂直悬停螺旋桨旋转工作产生升力；在飞行器转为平飞巡航时，所述垂直悬停动力离合器与所述的垂直悬停桨座分离，垂直悬停变桨装置控制垂直悬停螺旋桨收起，垂直悬停螺旋桨的动力输入处在断开状态，垂直悬停螺旋桨向远离离合器方向收起并停止旋转。

8.根据权利要求3所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器在平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置的收起、展开的动作控制下，实现离合器动力的连接和断开。

9.根据权利要求1所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述垂直尾翼可以是一个安装在机身尾部或者是两个垂直尾翼分别呈对称安装在两个主机翼上。

10.根据权利要求1所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：还包括垂直起降支撑脚架和滑跑起落架；所述垂直起降支撑脚架安装在机身偏尾部方向上，所述滑跑起落架在飞行器滑跑起降中启动，在其他工作状态时收起，所述垂直起降支撑脚架在飞行器垂直起降或者悬停工作状态时展开。

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