一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法技术

本发明专利技术公开一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，属于航空技术领域。对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，在板翼前缘的前方下部设置驱动装置，通过驱动装置沿弦向往板翼下部吹送高速气流，由于驱动装置从板翼上方吸气往板翼下方排气，因此在板翼上方形成负压区，在板翼下方形成正压区，利用负压区和正压区形成的压差升力，实现垂直起降；同时，可以将板翼设计为组合式进一步提高垂直起降能力和飞行效率，水平飞行时板翼收合为阻力很小的固定翼形状，垂直起降时组合式板翼的左右两侧和后部下反将气流方向由水平方向强制反射为垂直向下，增升减阻作用明显增强，很好地兼顾了水平飞行和垂直起降的不同要求。

【技术实现步骤摘要】
一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法
本专利技术涉及一种实现航空器垂直起降和飞行的方法，尤其是一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，属于航空

技术介绍
载人航空器可分为固定翼和旋转翼两大类，固定翼常见于水平起降航空器（如喷气式客机），而旋转翼常见于垂直起降航空器（如直升机）。就现有技术水平来说，固定翼航空器可以高速飞行，操作简便，但需依托跑道起降。旋转翼航空器可以垂直起降，不需依托跑道起降，适应性强，但是机理失调，操控复杂，飞行速度慢，燃油效率低。目前，垂直起降航空器还存在一些无法克服的固有缺陷。一是效率低，现在使用的垂直起降航空器推重比均小于1，飞行效率低下，与固定翼航空器普遍大于5的推重比相比差距十分明显；二是受翼尖绝对速度必须小于音速的限制，旋转翼航空器的理论速度不能超过420公里/小时，飞行速度有极限；三是旋翼桨叶的挥舞产生机械振动，增加了铰链的磨损，可靠性低；四是两侧旋翼升力不均匀会导致旋转翼航空器发生横滚倾覆，横滚稳定性差；五是直升机的旋翼既提供了飞行的机动性，同时也造成了飞行操控的复杂性，操控复杂，使得操控负荷远远大于固定翼飞机，加大了人为失误的概率；六是旋翼直径和转速受到翼尖速度不能超过音速的限制，旋翼直径一般最大就是十几米，航空器尺寸受限，无法做大；七是直升机飞行机理内在的协调性差，充满了先天性的矛盾，飞行机理失调；八是很多新型复合式垂直起降航空器尝试采用固定翼，但是面临小面积固定翼效果有限而大面积固定翼会对垂直起降时的下洗气流造成遮挡的矛盾。总之，垂直起降航空器的上述缺陷来源于机翼既要兼顾垂直起降又要满足水平飞行两种飞行模式而产生的矛盾。利用翼面弦向吹气的方法实现垂直起降能够很好兼容垂直起降和水平飞行两种飞行模式，是垂直起降航空器新的发展方向，而在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法可以使板翼机运行更加高效、飞行更加安全、结构更加合理、性能更加稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有垂直起降航空器飞行效率低下、推重比普遍小于1、操控复杂、安全性差、水平飞行模式和垂直起降模式转换不够平顺自然，以及现有板翼机机翼阻力过大、垂直升力不足和弦向吹气气流发散等问题，提出一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，在增大升力实现垂直起降以后，又可以减小阻力实现高速飞行，使板翼机更加安全、高效、紧凑、稳定、合理。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，对于采用大面积板翼作为机翼的航空器，在板翼前缘的前方下部设置驱动装置，通过驱动装置沿弦向往板翼下部吹送高速气流，由驱动装置的进气口在板翼上方形成负压区、喷气口在板翼的下方形成正压区，利用板翼上方的负压区和下方的正压区形成的压差升力可以极大地提高板翼机的飞行效率和推重比；同时，将板翼设计为组合式，分为四部分，前部为固定的主翼，左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼，后部为可以下反和改平的下反翼，尾部为固定的整流翼；垂直起降时，组合式板翼的左右两侧和后部下反将螺旋桨滑流的气流方向由水平方向改变为垂直向下，起到增升减阻的作用，进一步提高垂直起降的升力和飞行控制的能力；水平飞行时，板翼收合为阻力很小的固定翼形状，在压差升力以外，进一步产生翼型升力；在垂直起降和水平飞行之间相互转换飞行模式的过程中，操纵机构的操控方式过渡自然，操控参数变化平顺，操控效果不产生突变，兼顾了水平飞行和垂直起降的不同要求，有效解决了现有的模式转换垂直起降航空器中普遍存在的飞行模式转换困难的问题，大大降低了垂直起降航空器的操控难度。所述板翼为组合式，分为四部分，前部为固定的主翼，左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼，后部为可以下反和改平的下反翼，尾部为固定的整流翼；左右两侧翼梢小翼为下拉式；后部下反翼为下拉式、平分式、折叠式、滑移式、围挡式中的任意一种（具体可根据实际需要选择）；下拉式下反翼是在下反翼与主翼间增设转轴制作为拉拽下反和放松上反的柔性或者刚性薄壳结构，通过牵引绳或牵引机构的拉拽或释放实现下反翼的下反或上反，需要下反时直接使用牵引绳将下反翼拉拽下反，需要上反时释放牵引绳使下反翼在螺旋桨滑流压力推动下上反；平分式下反翼是沿水平方向将主翼一分为二，分为上板翼与下板翼，上板翼是活动翼，下板翼是固定翼，上板翼与机身之间通过摇杆连接，操纵机构驱动摇杆使上板翼围绕下板翼前后摆动，水平飞行时，上板翼向前摆动与下板翼合并为一个完整的上凸下平翼型的板翼减小阻力实现高速飞行，垂直起降时，将上板翼掀起向后下方大幅度摆动，使上板翼与下板翼错开为首尾相接的下反板翼；折叠式下反翼采用柔性布料制作，通过折叠机构将下反翼收藏进板翼内部或展开；滑移式下反翼采用刚性材料制作，将下反翼分为可以相互重叠的几段，通过滑移机构将几段下反翼收合为一段收藏进主翼内部或展开；围挡式下反翼利用片状机身的左右立面收藏下反翼，下反翼的转轴位于片状机身的平面内，水平飞行时左右下反翼向后方展平收合于片状机身的平面内而减少阻力，垂直起降时左右下反翼向前方展开与片状机身的平面垂直，将水平气流围挡向下而起到增加升力的作用，围挡式下反翼还起到垂直尾翼的调控作用。所述板翼为薄壳结构，由高强度复合材料或者高强度轻金属框架加上尼龙布制成，如采用碳纤维布夹蜂窝等复合材料或者由铝合金、钛合金框架加上尼龙布制成；板翼的轮廓线为低速翼型的上表面曲线，水平飞行时，在板翼上表面还将空气气流通过翼型下洗产生升力的同时，板翼下表面还可以将螺旋桨滑流强制下洗产生升力，因此板翼产生的升力比一般的固定翼更大；垂直起降的推重比大于1，水平飞行时的推重比大于5。所述板翼的翼梢设置可以下反和改平的翼梢小翼，翼梢小翼为薄板翼型或者外凸内平的翼型，翼梢小翼的前缘接近驱动装置，翼梢小翼的下缘超过驱动装置的下缘，翼梢小翼的后缘接近或超过板翼的后缘，翼梢小翼的后缘轮廓线的宽度按照流线形状逐渐减小为零；当翼梢小翼为外凸内平的翼型时，在翼梢小翼与板翼之间设置纵向铰链相连，使下垂的翼梢小翼能够在水平飞行气流产生的翼型升力推动下自动上反展平，变为上凸下平的翼型，改平的翼梢小翼可以增加板翼机升力、增加机翼受光面积、最大限度降低翼载；无论是水平飞行状态还是垂直起降状态，当左右两侧的翼梢小翼下反角不同时，在板翼上将产生一个偏航力矩，调整左右两侧翼梢小翼的下反角即可实现偏航控制；当左侧翼梢小翼的下反角大于右侧翼梢小翼的下反角时，板翼机向左偏航；当右侧翼梢小翼的下反角大于左侧翼梢小翼的下反角时，板翼机向右偏航；左右两侧翼梢小翼的下反角偏差越大，板翼机的偏航力矩就越大。所述板翼的前缘的前方下部设置驱动装置，驱动装置的前方下部设置副翼，副翼具有上凸下平的翼型，通过副翼后部的横向铰链与机身相连，副翼围绕横向铰链转动以改变攻角；水平飞行时，副翼的翼型能够产生翼型升力，通过改变副翼的攻角，将引起板翼的升力和阻力的变化，从而控制板翼机的俯仰；副翼转向正攻角时，副翼能够产生冲击升力，板翼机上仰，正攻角越大，板翼机上仰角越大；副翼转向负攻角时，副翼能够产生冲击压力，板翼机下俯，负攻角越大，板翼机下俯角越大。此外，驱动装置的进气口吸气时产生的气流流过副翼的上翼面，副翼下翼面的气流速度与航空器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，其特征在于：对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，在板翼前缘的前方下部设置驱动装置，通过驱动装置沿弦向往板翼下部吹送高速气流，由驱动装置的进气口在板翼上方形成负压区、喷气口在板翼的下方形成正压区，利用板翼上方的负压区和下方的正压区形成的压差升力极大地提高板翼机的飞行效率和推重比；同时，将板翼设计为组合式，分为四部分，前部为固定的主翼，左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼，后部为可以下反和改平的下反翼，尾部为固定的整流翼；垂直起降时，组合式板翼的左右两侧和后部下反将螺旋桨滑流的气流方向由水平方向改变为垂直向下，起到增升减阻的作用，进一步提高垂直起降的升力和飞行控制的能力；水平飞行时，板翼收合为阻力很小的固定翼形状，在压差升力以外进一步产生翼型升力；在垂直起降和水平飞行之间相互转换飞行模式的过程中，操纵机构的操控方式过渡自然，操控参数变化平顺，操控效果不产生突变，兼顾了水平飞行和垂直起降的不同要求，解决飞行模式转换难题，降低垂直起降航空器的操控难度。

【技术特征摘要】
1.一种在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，其特征在于：对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，在板翼前缘的前方下部设置驱动装置，通过驱动装置沿弦向往板翼下部吹送高速气流，由驱动装置的进气口在板翼上方形成负压区、喷气口在板翼的下方形成正压区，利用板翼上方的负压区和下方的正压区形成的压差升力极大地提高板翼机的飞行效率和推重比；同时，将板翼设计为组合式，分为四部分，前部为固定的主翼，左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼，后部为可以下反和改平的下反翼，尾部为固定的整流翼；垂直起降时，组合式板翼的左右两侧和后部下反将螺旋桨滑流的气流方向由水平方向改变为垂直向下，起到增升减阻的作用，进一步提高垂直起降的升力和飞行控制的能力；水平飞行时，板翼收合为阻力很小的固定翼形状，在压差升力以外进一步产生翼型升力；在垂直起降和水平飞行之间相互转换飞行模式的过程中，操纵机构的操控方式过渡自然，操控参数变化平顺，操控效果不产生突变，兼顾了水平飞行和垂直起降的不同要求，解决飞行模式转换难题，降低垂直起降航空器的操控难度。2.根据权利要求1所述的在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，其特征在于：所述板翼为组合式，分为四部分，前部为固定的主翼，左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼，后部为可以下反和改平的下反翼，尾部为固定的整流翼；左右两侧的翼梢小翼下反为下拉式，后部的下反翼为下拉式、平分式、折叠式、滑移式、围挡式中的任意一种；下拉式下反翼是在下反翼与主翼间增设转轴制作为拉拽下反和放松上反的柔性或者刚性薄壳结构，通过牵引绳或牵引机构的拉拽或释放实现下反翼的下反或上反；平分式下反翼是沿水平方向将主翼一分为二，分为上板翼与下板翼，上板翼是活动翼，下板翼是固定翼，上板翼与机身之间通过摇杆连接，操纵机构驱动摇杆使上板翼围绕下板翼前后摆动，水平飞行时上板翼向前摆动与下板翼合并为一个完整的上凸下平翼型的板翼减小阻力实现高速飞行，垂直起降时将上板翼掀起向后下方大幅度摆动而与下板翼错开为首尾相接的下反板翼；折叠式下反翼采用柔性布料制作，通过折叠机构收藏进板翼内部或展开；滑移式下反翼采用刚性材料制作，分为可以相互重叠的几段，通过滑移机构将几段下反翼收合为一段收藏进主翼内部或展开；围挡式下反翼利用片状机身的左右立面收藏下反翼，下反翼的转轴位于片状机身的平面内，水平飞行时左右下反翼向后方展平收合于片状机身的平面内而减少阻力，垂直起降时左右下反翼向前方展开与片状机身的平面垂直，将水平气流围挡向下而起到增加升力的作用，围挡式下反翼还起到垂直尾翼的调控作用。3.根据权利要求1或2所述的在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，其特征在于：所述板翼为薄壳结构，由高强度复合材料或者高强度轻金属框架加上尼龙布制成；板翼的轮廓线为低速翼型的上表面曲线，水平飞行时，在板翼上表面将空气气流通过翼型下洗产生升力的同时，在板翼下表面将螺旋桨滑流强制下洗产生升力，得到比一般固定翼更大的升力，垂直起降的推重比大于1，水平飞行时的推重比大于5。4.根据权利要求1所述的在板翼下方安装驱动机构增强升力并实现垂直起降的方法，其特征在于：所述板翼的翼梢小翼和下反翼的改平是借助翼型升力，和/或螺旋桨滑流的压力，和/或迫降坠落时的上升气流压力实现；下反翼的翼型为薄板翼型，下反翼的上下表面与固定主翼和固定尾翼的上下表面按照气动流线的形状相衔接，外形为矩形、三角形、梯形或者半弧形；调整下反翼的下反角，可以改变螺旋桨滑流的方向，从而改变板翼机的垂直方向的升力大小和水平方向的推力大小，从而改变板翼机的飞行方向；翼梢小翼的翼型为薄板翼型或者外凸内平的翼型，翼梢小翼外形的前缘接近驱动装置、下缘超过驱动装置的下缘、后缘接近或超过板翼的后缘，翼梢小翼外...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫华，
申请(专利权)人：昆明鞘翼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53