專利名稱：一種垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種飛行器，尤其是一種垂直起降旋翼式飛行器 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的直升機雖然能夠垂直起降，但是前飛速度低，航程短；而固定翼飛機雖 然飛行速度快，航程遠(yuǎn)，但是不能垂直起降，也就不能在空中懸停了。目前，現(xiàn)有的傾轉(zhuǎn)旋翼機既能夠垂直起降，又能以較高的速度前飛還可以達(dá)到比 較大的航程，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傾轉(zhuǎn)機構(gòu)復(fù)雜且可靠性低，技術(shù)要求高，全機氣動力復(fù)雜且 機動性差。又由于旋翼的下洗氣流一部分被機翼所阻擋，導(dǎo)致其懸停效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種垂直起降旋翼式飛行器結(jié) 構(gòu)，該飛行器結(jié)構(gòu)將飛翼式機身和旋翼系統(tǒng)相結(jié)合，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其不但能夠垂 直起降，而且能夠達(dá)到固定翼飛機的飛行速度和航程，并且其結(jié)構(gòu)相對簡單。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的該種垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，包括飛翼式機身、以及與該飛翼式機身相連接 的機翼，所述飛翼式機身的后部設(shè)有垂直尾翼、水平尾翼和襟翼，所述飛翼式機身的兩側(cè)各 設(shè)有一副機翼，所述機翼為扁長狀，在機翼的中部通過轉(zhuǎn)軸機構(gòu)與飛翼式機身連接，所述機 翼的兩端各設(shè)有旋翼系統(tǒng)，且在所述機翼的兩端部于所述旋翼系統(tǒng)的下方設(shè)有方向舵。上述垂直尾翼垂直固定在所述飛翼式機身后部上方，所述垂直尾翼的后部設(shè)有垂 直尾舵。上述水平尾翼設(shè)在所述飛翼式機身的正后端。上述襟翼分別設(shè)置在所述飛翼式機身的后端兩側(cè)位置，所述襟翼與水平尾翼夾角 小于180°。上述機翼兩端的旋翼系統(tǒng)通過動力連接桿連接。上述旋翼系統(tǒng)包括發(fā)動機、減速器和一副共軸剛性雙旋翼；所述發(fā)動機通過減速 器驅(qū)動所述共軸剛性雙旋翼轉(zhuǎn)動。上述旋翼系統(tǒng)是單旋翼結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置在兩幅機翼兩端的四個旋翼系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)扭 矩相互抵消。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果本發(fā)明的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)采用飛翼式機身與旋翼系統(tǒng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu) 方式，首先采用飛翼式機身的飛翼式布局與傳統(tǒng)的圓柱形機身+傳統(tǒng)機翼的布局方式比起 來，在相同的起飛重量下，飛翼式布局的結(jié)構(gòu)重量更輕，阻力更小，氣動載荷分布均勻，內(nèi)部 空間更大。也因為采用飛翼式機身布局，其與機翼連接處的厚度大，因此更有利于傾轉(zhuǎn)機構(gòu) 的設(shè)計。本發(fā)明在扁長形的機翼兩端設(shè)置旋翼系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)不僅能夠使飛行器實現(xiàn)垂直起
3降，而且機身結(jié)構(gòu)對旋翼系統(tǒng)的下洗氣流幾乎沒有阻擋，因此其全部動力都可以拿來用在 懸停上面，使飛行器的懸停效率提高。另外本發(fā)明在飛翼式機身上設(shè)置垂直尾翼、水平尾翼 和襟翼，并在機翼兩端設(shè)置方向舵，能夠方便有效地控制飛行器的飛行狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明飛行器結(jié)構(gòu)的飛行狀態(tài)一結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明飛行器結(jié)構(gòu)的飛行狀態(tài)二結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明飛行器結(jié)構(gòu)的飛行狀態(tài)三結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為飛翼式機身；2為機翼；3為旋翼系統(tǒng)；4為垂直尾翼；5為水平尾翼；6為 襟翼；7為垂直尾舵；8為方向舵；9為動力連接桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述參見圖1、圖2或圖3，本發(fā)明的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，包括飛翼式機身1、以 及與該飛翼式機身1相連接的機翼2。其中在飛翼式機身1的后部設(shè)有垂直尾翼4、水平尾 翼5和襟翼6，在飛翼式機身1的兩側(cè)各設(shè)有一副機翼2，如圖所示，該機翼2為扁長狀，在 機翼2的中部通過傾轉(zhuǎn)機構(gòu)與飛翼式機身2連接。在機翼2的兩端各設(shè)有旋翼系統(tǒng)3，且在 機翼2的兩端部于旋翼系統(tǒng)3的下方設(shè)有垂直向下的方向舵8。圖1是本發(fā)明的技術(shù)方案中一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，在該結(jié)構(gòu)示意圖中， 首先將飛翼式機身1設(shè)計成如圖所示的七邊形結(jié)構(gòu)，在飛翼式機身1的頭部是三角形結(jié)構(gòu)， 駕駛艙設(shè)在三角形的頂上。在飛翼式機身1的兩側(cè)各有一與飛行方向一致的邊，該兩側(cè)的 邊用于連接機翼。在飛翼式機身1的后部是一個具有軸對稱形狀的三邊形，其中水平尾翼 5設(shè)在飛翼式機身1的正后端形成中部的一邊；兩幅襟翼6分別設(shè)置在飛翼式機身1的后 端兩側(cè)位置(與水平尾翼5相鄰)，襟翼6與水平尾翼5成一定夾角(小于180° )。垂直 尾翼4垂直固定在飛翼式機身1后部上方，另外在垂直尾翼4的后部設(shè)有垂直尾舵7，用于 控制整個機身的方向。本發(fā)明中，旋翼系統(tǒng)3可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，其中較佳的一種是旋翼系統(tǒng)3包 括發(fā)動機、減速器和一副共軸剛性雙旋翼；發(fā)動機通過減速器驅(qū)動所述共軸剛性雙旋翼轉(zhuǎn) 動。另外每個機翼2兩端的旋翼系統(tǒng)3通過動力連接桿9連接，這樣可以平衡兩端旋翼系 統(tǒng)3的動力。另外，旋翼系統(tǒng)3除了采用以上的雙旋翼結(jié)構(gòu)外，還可以采用單旋翼結(jié)構(gòu)，這樣需 要調(diào)整分別設(shè)置在兩幅機翼兩端的四個旋翼系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動方向，使這四個旋翼系統(tǒng)產(chǎn)生的旋 轉(zhuǎn)扭矩相互抵消。基于以上結(jié)構(gòu)，以具有共軸剛性雙旋翼的旋翼系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)為例，以下介紹本發(fā) 明的飛行原理和控制原理飛行原理在機翼2處于水平面時(如圖1所示的狀態(tài)一)，各旋翼系統(tǒng)3開始轉(zhuǎn)動產(chǎn)生拉 力，拉著整個飛行器垂直升空；然后機翼2向前傾轉(zhuǎn)一定的角度就產(chǎn)生一個向前的拉力(如 圖2所示的狀態(tài)二)，飛行器變前飛。隨著前飛的速度逐漸增大，飛翼式機身1產(chǎn)生的升力也慢慢增大，此時需要旋翼系統(tǒng)3產(chǎn)生垂直向上的拉力就減小，這樣機翼2可以進一步向前 傾轉(zhuǎn)最后轉(zhuǎn)到垂直方向就變成固定翼模式(如圖3所示的狀態(tài)三)，此時旋翼系統(tǒng)3產(chǎn)生的 所有拉力都用作前飛的動力。控制原理本發(fā)明較佳實施例中，每個旋翼系統(tǒng)3的共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼的最低要求是只需要調(diào) 節(jié)總距。由于旋翼系統(tǒng)3的下洗氣流時刻都存在，兩副機翼2兩端的四個方向舵8在任何 時候都有很高的操作效率。因此，在直升機模式(圖1所示的狀態(tài)一)下，通過操縱四個方 向舵8，可以使飛行器原地順時針旋轉(zhuǎn)，逆時針旋轉(zhuǎn)，向左平行移動，向右平行移動；通過同 時改變前后旋翼系統(tǒng)3的總距可以實現(xiàn)俯仰或前進后退。在傾轉(zhuǎn)過程階段，由四個方向舵 8，旋翼總距，襟翼6，垂直尾翼4和水平尾翼5共同作用來進行控制；在固定翼模式(即如 圖3所示的狀態(tài)三)，四個方向舵8提供翻滾和平移控制，襟翼6提供上升或下降控制，垂直 尾翼4提供方向控制，水平尾翼5和旋翼6總距提供俯仰控制。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)越的特點(1)旋翼系統(tǒng)可以采用剛性共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼，在旋翼尺寸不變的情況下降低槳盤 載荷，或者在槳盤載荷不變的情況下盡可能縮小旋翼尺寸，這樣有利于縮短機翼長度，減少 轉(zhuǎn)軸機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量，增加機翼結(jié)構(gòu)強度，減少固定翼模式下機翼的阻力。采用剛性可調(diào)總 距的旋翼簡化了結(jié)構(gòu)，提高了結(jié)構(gòu)強度，降低了結(jié)構(gòu)重量。(2)飛翼式機身結(jié)構(gòu)。如前所述，飛翼式布局與傳統(tǒng)的圓柱形機身+傳統(tǒng)機翼的布 局方式比起來，在相同的起飛重量下，飛翼式布局的結(jié)構(gòu)重量更輕，阻力更小，起動載荷分 布均勻，內(nèi)部空間更大。也因為采用飛翼式機身布局，其與機翼連接處的厚度大，因此更有 利于傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計。(3)本發(fā)明旋翼系統(tǒng)的旋翼尺寸小轉(zhuǎn)速高，其對減速器的技術(shù)要求降低，因此可以 減小減速器的體積和重量。(4)本發(fā)明在任何飛行狀態(tài)下都有很高的操作效率，使其有很高的機動性。(5)本發(fā)明懸停效率高。如前所述，本發(fā)明的機體結(jié)構(gòu)對旋翼系統(tǒng)的下洗氣流幾乎 沒有阻擋，因此其全部動力都可以拿來用在懸停上面。(6)另外，本發(fā)明的氣動力簡單，懸停時機體不對下洗氣流做阻擋，前飛時兩副旋 翼系統(tǒng)在機身上面，兩副在機身下面，旋翼間氣流不存在干擾，效率和可靠性高。由于本發(fā) 明機翼內(nèi)有一根連接兩端發(fā)動機的動力連桿，使得即使機身兩邊各有一臺發(fā)動機失效仍能 繼續(xù)飛行。并且該結(jié)構(gòu)的外形有一定的隱身功能。
權(quán)利要求
1.一種垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，包括飛翼式機身(1)、以及與該飛翼式機身(1)相 連接的機翼(2)，其特征在于所述飛翼式機身(1)的后部設(shè)有垂直尾翼(4)、水平尾翼(5) 和襟翼(6)，所述飛翼式機身(1)的兩側(cè)各設(shè)有一副機翼(2)，所述機翼(2)為扁長狀，在機 翼(2)的中部通過轉(zhuǎn)軸機構(gòu)與飛翼式機身(2)連接，所述機翼(2)的兩端各設(shè)有旋翼系統(tǒng) (3)，且在所述機翼(2)的兩端部于所述旋翼系統(tǒng)(3)的下方設(shè)有方向舵(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述垂直尾翼(4) 垂直固定在所述飛翼式機身(1)后部上方，所述垂直尾翼(4)的后部設(shè)有垂直尾舵(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述水平尾翼(5) 設(shè)在所述飛翼式機身(1)的正后端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述襟翼(6) 分別設(shè)置在所述飛翼式機身(1)的后端兩側(cè)位置，所述襟翼(6)與水平尾翼(5)夾角小于 180°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述機翼(2)兩 端的旋翼系統(tǒng)(3)通過動力連接桿(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述旋翼系 統(tǒng)(3)包括發(fā)動機、減速器和一副共軸剛性雙旋翼；所述發(fā)動機通過減速器驅(qū)動所述共軸 剛性雙旋翼轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，其特征在于所述旋翼系統(tǒng)(3) 是單旋翼結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置在兩幅機翼兩端的四個旋翼系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)扭矩相互抵消。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直起降旋翼式飛行器結(jié)構(gòu)，包括飛翼式機身、以及與該飛翼式機身相連接的機翼，所述飛翼式機身的后部設(shè)有垂直尾翼、水平尾翼和襟翼，所述飛翼式機身的兩側(cè)各設(shè)有一副機翼，所述機翼為扁長狀，在機翼的中部通過傾轉(zhuǎn)機構(gòu)與飛翼式機身連接，所述機翼的兩端各設(shè)有旋翼系統(tǒng)，且在所述機翼的兩端部于所述旋翼系統(tǒng)的下方設(shè)有方向舵。該飛行器結(jié)構(gòu)將飛翼式機身和旋翼系統(tǒng)相結(jié)合，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其不但能夠垂直起降，而且能夠達(dá)到固定翼飛機的飛行速度和航程，并且其結(jié)構(gòu)相對簡單。
文檔編號B64C27/22GK102001446SQ20101054034
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者韋斯豪 申請人:韋斯豪