一种复合式多模态多用途飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种复合式多模态多用途飞行器，属于航空飞行器总体设计技术领域。所述飞行器包括固定翼飞机的机体、驱转/自转旋翼系统、推进航空发动机和飞行控制系统。所述的驱转/自转旋翼系统包括桨毂和桨叶；桨叶中空，内通有导流管B；每根桨叶末端安装有H2O2催化分解发动机，H2O2催化分解发动机连接导流管B；所述的导流管B与导流管A连通，所述的导流管A与H2O2储箱连接。本发明专利技术的飞行器具备垂直/短距起降和悬停性能甚至能实现一定的后飞和侧飞，又能实现高速前飞；采用了桨尖喷气驱转/自转旋翼，在任何模态都不产生反扭矩，取消了常规直升机的尾桨及其减速传动、控制机构；采用推进航空发动机的差动推力控制实现低速时航向的稳定和控制，减轻了废重和能量消耗、降低成本和复杂性，同时有效提高了复杂环境飞行时的安全性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种复合式多模态多用途飞行器，属于航空飞行器总体设计
。所述飞行器包括固定翼飞机的机体、驱转/自转旋翼系统、推进航空发动机和飞行控制系统。所述的驱转/自转旋翼系统包括桨毂和桨叶；桨叶中空，内通有导流管B；每根桨叶末端安装有H2O2催化分解发动机，H2O2催化分解发动机连接导流管B；所述的导流管B与导流管A连通，所述的导流管A与H2O2储箱连接。本专利技术的飞行器具备垂直/短距起降和悬停性能甚至能实现一定的后飞和侧飞，又能实现高速前飞；采用了桨尖喷气驱转/自转旋翼，在任何模态都不产生反扭矩，取消了常规直升机的尾桨及其减速传动、控制机构；采用推进航空发动机的差动推力控制实现低速时航向的稳定和控制，减轻了废重和能量消耗、降低成本和复杂性，同时有效提高了复杂环境飞行时的安全性。【专利说明】一种复合式多模态多用途飞行器
本专利技术涉及一种复合式多模态垂直/短距起降飞行器气动布局和结构，具体为一 种基于桨尖喷气驱转/自转旋翼/固定翼的复合式垂直/短距起降飞行器，属于航空飞行 器总体设计
，特别适合在舰船、岛礁等起降条件恶劣的环境中使用。
技术介绍
近年来，垂直 / 短距起降（Vertical/Short Takeoff and Landing,下简称 V/ STOL)飞行器因其鲜明的技术特点和优良的综合性能在军事和民用领域都受到了广泛的关 注，典型代表为美国的F35-B和倾转旋翼机V-22"鱼鹰"。这代表了未来航空技术发展的重 要的趋势，即通过采用创新的复合布局形式使得飞行器同时具有直升机的垂直起降、空中 悬停能力及固定翼飞机的高速巡航能力，以提高其综合性能和任务适应性，满足不同的任 务需求。 从20世纪50年代至今先后出现了多种V/ST0L原理和多种V/ST0L气动布局形式， 特别是近二十年来，各种新型的V/ST0L飞行器，尤其是V/ST0L无人机更是层出不穷。下面 首先给出V/ST0L飞行器的定义、特点及价值，并指出现有的典型的V/ST0L飞行器的问题。 北约（North Atlantic Treaty Organization, NATO)给出的 V/ST0L 的定义：An aircraft capable of executing a vertical take-off and landing, a short take-off and landing or any combination of these modes of operation. 美国联邦航空局（Federal Aviation Administration，FAA)给出的相关概念 "Power lift，'的定义为：Powered-1 ift means a heavier-than-air aircraft capable of vertical takeoff, vertical landing, and low speed flight that depends principally on engine-driven lift devices or engine thrust for lift during these flight regimes and on nonrotating airfoil (s)for lift during horizontal flight. 根据以上定义及国内外发展现状来看，V/ST0L飞行器主要具有以下的特点： (1)多采用旋翼/固定翼相结合的复合式气动布局，需要根据性能需求进行折衷 的气动设计与优化； (2)能够实现垂直起降、短距起降，悬停和低速飞行，而对于短距的具体定义应根 据飞行器起飞重量有所区别； (3)能够实现高速巡航飞行； (4)具有多种飞行模态（模态是指飞行器采用不同的构形、不同的升力提供方式 或不同的控制方式） 正是由于V/ST0L飞行器的以上特点及其优良的综合性能，该类飞行器具有重要 的国防价值和经济价值： (1)V/ST0L飞机能完成直升机所能完成的一切任务。由于其速度快、航程远、有效 载荷较大等优点，因此它特别适合执行兵员/装备突击运输、战斗搜索和救援、特种作战、 后勤支援、医疗后撤、反潜等方面的任务，并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活 性。 (2)目前，城市间交通需求急剧增长，而常规的固定翼飞机需要在远离城市的机场 起飞，限制了短途航空的发展，各国民航界急需可以从市中心小机场甚至楼宇间的空旷场 起落的客机。民航短距起降方案，可以结合直升机的短距起降能力和固定翼飞机的前进速 度和航程，无滑跑倾斜起飞和准垂直降落，不仅极大地降低了对机场跑道和净空的要求，也 由于起落空间不重叠，实际上增加了同等机场空间内起落架次的容量，非常有潜力解决空 中交通拥挤的问题。 (3)近期NASA结合火星、土卫六、金星的探索目标讨论了 V/ST0L探测器在行星探 索中能够发挥的作用、可行性及面对的挑战，研究认为V/ST0L探测器具有垂直起降能力， 能够在随机的场地起飞，并能实现软着陆，实现了采样样本后返回着陆器，并实现充电后 重复利用；具有低速、盘旋能力，能够对重点区域进行详细和全景的探索，与行星探测车相 t匕，在保证探测精度的同时，具有更快的速度和更大的范围，同时具有更强的应对危险复杂 地形的能力；与轨道探测器相比，V/ST0L探测器能够提供分辨率更高的表面细节和大气现 象。 综上所述，V/ST0L飞行器通过创新的布局和控制技术，使它同时具有直升机垂直 起降、空中悬停能力及固定翼飞机的高速巡航能力；与普通直升机相比，它具有更高的巡航 速度和更强的空中输送能力；与普通固定翼飞机相比，它具有短距/垂直起降能力，不需要 常规的跑道，因此，它更能满足不同的任务需求，具备很好的任务适应性。 近年来，我国在航空领域发展迅速，舰载飞行器的需求日益凸显。V/ST0L飞行器的 研究符合国家的航空发展战略，具有重要的军事意义。随着中国经济的崛起，中国的民航与 通用航空也取得了相应的发展，目前也面临着美国在20世纪90年代类似的空中交通拥堵 等问题，而V/ST0L飞行器不失为一种有希望的解决途径。而V/ST0L探测器在我国未来的 行星探测任务中也有望发挥重要作用。 V/ST0L飞行器是当今世界直升机和固定翼机技术的突破性创新发展的体现，是一 项高科技前沿领先技术，开展对V/ST0L等新型飞行器基础前沿技术研究不但可以提高我 国的国防建设水平，而且将在我国经济建设中发挥重要作用。 下面给出典型的V/ST0L飞行器方案并指出其存在的问题： 推力矢量式：依靠喷气发动机推力转向直接产生使飞机上升的力，从而实现垂直 起降。 该类型飞行器的典型代表为F-35B和AV-8B，其主要问题是对发动机的要求较高， 目前只能应用于军用战斗机，且垂直起降阶段发动机效率较低，不仅发动机耗油量大，还大 大降低了有效载荷和载油量，作战效能大大降低。 倾转旋翼式：在机翼两端安装可纵向倾转的旋翼短舱，通过旋翼短舱倾转实现直 升机模式和固定翼模式的转换。该类飞行器是研发时间最长的V/ST0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合式多模态多用途飞行器，其特征在于：所述的复合式多模态多用途飞行器包括固定翼飞机的机体、驱转/自转旋翼系统、推进航空发动机和飞行控制系统，所述的固定翼飞机的机体包括机身、机翼、双垂尾、方向舵、平尾、升降舵、副翼、起落架；推进航空发动机对称安装在两侧机翼下方；所述的驱转/自转旋翼系统包括桨毂和桨叶；所述桨叶采用非对称翼型，桨叶中空，内通有导流管B；每根桨叶末端安装有H2O2催化分解发动机，所述的H2O2催化分解发动机布置方式为后喷口垂直于桨叶后缘，H2O2催化分解发动机连接导流管B；所述的导流管B与导流管A连通，所述的导流管A与H2O2储箱连接；所述的H2O2储箱设置在机体内；在所述的导流管A上设置有电动调节阀和流量传感器A；在所述的每根导流管B上均设置有流量传感器B和单向阀，所述的单向阀加装在H2O2催化分解发动机前，用于防止反应时产生的高温高压导致H2O2燃料倒流；在每根桨叶根部位置均布置一个转速测量部件，在旋翼主轴上布置一个转速测量传感器，转速测量传感器与转速控制器连接；所述的转速测量部件采用钕铁硼磁铁，转速测量传感器采用霍尔传感器，桨叶每旋转一周，每根桨叶的转速测量部件通过霍尔效应使霍尔传感器产生一次低电平，转速控制器通过计数每秒内低电平次数并除以桨叶数量获得整个旋翼的实际转速，然后通过对相邻的多个时刻的所有转速测量值取平均作为当前时刻转速测量值；所述的飞行控制系统包括惯性传感器、GPS导航设备、大气传感器、无线电高度表、自动驾驶仪和舵机。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志浩，林清，刘宁君，闫坤，王英勋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11