一种在板翼下方安装驱动机构的航空器制造技术

本发明专利技术公开一种在板翼下方安装驱动机构的航空器，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，驱动装置的前方下部设置副翼，板翼分为四部分，前部为固定主翼，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，尾部为整流翼；左右两侧的翼梢小翼为下拉式，后部的下反翼为下拉式下反翼、平分式下反翼、折叠式下反翼、滑移式下反翼、围挡式下反翼中的任意一种。本发明专利技术使底驱式板翼机可以完全兼垂直起降和高速飞行两种飞行工况，具有模式转换自然、飞行效率高、机翼翼载低、安全稳定、结构简单、操控简便、成本低廉、易于普及等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种在板翼下方安装驱动机构的航空器
本专利技术涉及一种在板翼下方安装驱动机构的航空器，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的航空器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的航空器，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。驱动装置的前方下部设置副翼，板翼为组合式，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。板翼分为四部分，前部为固定主翼，固定主翼左右两侧为可以下反和改平的翼梢小翼和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，在翼梢小翼与主翼间增设铰链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翼梢小翼拉拽下反，需要上反时释放牵引绳使翼梢小翼在螺旋桨滑流压力和/或翼型升力推动下上反；后部的下反翼为下拉式下反翼、平分式下反翼、折叠式下反翼、滑移式下反翼、围挡式下反翼中的任意一种（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板翼一分为二，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下反展开；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，在翼梢小翼与固定主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。所述副翼为上凸下平的翼型，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飞行速度相同，即使是飞机悬停中副翼下翼面的气流速度为零时，在副翼上仍然能够形成负压升力。所述驱动装置位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在板翼下方安装驱动机构的航空器，其特征在于：在固定主翼前缘的前方下部设置驱动装置（3），驱动装置（3）的前方下部设置副翼（1），板翼（4）分为四部分，前部为固定主翼，固定主翼的左右两侧设置可以下反和改平的翼梢小翼（5），固定主翼的后部为可以下反和改平的下反翼（9），尾部为固定的整流翼（12）。

【技术特征摘要】
1.一种在板翼下方安装驱动机构的航空器，其特征在于：在固定主翼前缘的前方下部设置驱动装置（3），驱动装置（3）的前方下部设置副翼（1），板翼（4）分为四部分，前部为固定主翼，固定主翼的左右两侧设置可以下反和改平的翼梢小翼（5），固定主翼的后部为可以下反和改平的下反翼（9），尾部为固定的整流翼（12）。2.根据权利要求1所述的在板翼下方安装驱动机构的航空器，其特征在于：所述固定主翼左右两侧可以下反和改平的翼梢小翼（5）为下拉式，所述固定主翼后部可以下反和改平的下反翼（9）为下拉式下反翼、平分式下反翼、折叠式下反翼、滑移式下反翼、围挡式下反翼中的任意一种。3.根据权利要求2所述的在板翼下方安装驱动机构的航空器，其特征在于：所述翼梢小翼（5）为下拉式是在翼梢小翼（5）与固定主翼间增设翼梢小翼铰链（17）制作为拉拽下反和放松上反的柔性或者刚性薄壳结构；所述下拉式下反翼是在下反翼（9）与固定主翼间增设下反翼铰链（8）制作为拉拽下反和放松上反的柔性或者刚性薄壳结构；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；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下反展开；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。4.根据权利要求1、2或3所述的在板翼下方安装驱动机构的航空器，其特征在于：所述板翼（4）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（4）的轮廓线为低速翼型的上表面曲线，水平飞行时，在板翼（4）上表面将空气气流通过翼型下洗产生升力的同时，在板翼（4）...

【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