一种可垂直起降的高速飞行器及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种可垂直起降的高速飞行器及其控制方法，由于高速飞行器采用联接翼形式的机翼并且机身中部螺旋桨安装在联接翼前后翼中间位置，相比于V22“鱼鹰”等飞行器而言，螺旋桨没有安装固定在机翼上，飞行过程中螺旋桨向下和向后的洗流均不会扫掠到机翼上，从而大大减少了整个飞行过程中螺旋桨洗流和飞机机翼之间的气动干扰，可实现飞机从垂直起降到高速前飞的平稳过渡，提高了飞机的安全系数和实用性；并且联接翼将中部螺旋桨包围在中间，可以有效防止垂直起降阶段地面物体对螺旋桨的触碰，从而提高了起降安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空飞行器
，具体为一种可垂直起降的高速飞行器及其控制方法。
技术介绍
由于固定翼飞机的起飞和降落都需要一定的滑跑距离才能实现，因此需要有比较开阔的起降场以及较长的跑道。起降场地的修建既费钱、费时，且战时易被摧毁。因此，人们一直希望有一种能够在狭小空间起降的航空飞行器。随着直升机的诞生，人们的这种需求得到一定程度的满足。但是由于直升机在前飞工作环境下，存在旋翼气流不对称情况，直升机最大前飞速度受到前行桨叶压缩性影响及后行桨叶气流分离的限制，常规直升机的最大巡航速度通常在300公里/小时左右。在许多场合，速度成了制约直升机应用的关键因素。长期以来，国内外学者一直在不懈地探寻新的技术发展思路，力图创造一种新型飞行器，既能够保持直升机的垂直起降、悬停和经济性的优势，又能达到固定翼飞机的高速飞行性能。经过多年来的探索和创造实践形成了诸多既可实现垂直起降又可高速飞行的技术手段。比较典型的美国的V-22“鱼鹰”,但由于该种飞机在过渡飞行状态下动力稳定性差，并存在强烈的旋翼与机翼之间气动干扰使得它们的应用前景受到了许多人的质疑。多架V-22“鱼鹰”因为该问题而坠毁更使其雪上加霜。而“鹞式”和美国F-35B这类可垂直起降飞机，利用其强大的发动机推力及推力转向控制技术，实现了垂直起降和平飞之间的转换飞行，但对发动机要求很高，也存在垂直起降效率低和控制复杂度高、造价高昂等缺点，只适用于军用战斗机，不适合发展为轻小型飞机和无人飞行器。所以力求研究一种新型气动布局的可垂直起降的高速飞行器来避免上述飞机的缺点从而得到广泛的应用成为一种需求。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，提供一种具有较好场地适应性及快速反应能力的飞
机，本专利技术提出了一种可垂直起降的高速飞行器及其控制方法。技术方案本专利技术的技术方案为：技术方案1：所述一种可垂直起降的高速飞行器，包括机身、垂直尾翼和动力系统；垂直尾翼安装在机身后部；其特征在于：还包括有联接翼；所述联接翼由前机翼和后机翼组合而成；所述前机翼带有后掠角，前机翼沿机身纵向对称面对称安装在机身前部两侧；所述后机翼带有前掠角，后机翼沿机身纵向对称面对称安装，其中后机翼中部安装在垂直尾翼顶端，后机翼的两个端部固定在前机翼上；所述联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面；所述动力系统包括安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨和安装在机身尾部的俯仰控制尾桨；所述可倾转螺旋桨能够只提供向上的拉力或向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向后的拉力；所述俯仰控制尾桨能够提供向上的拉力或向下的拉力。技术方案2：所述一种可垂直起降的高速飞行器，包括机身、垂直尾翼和动力系统；垂直尾翼安装在机身后部；其特征在于：还包括有联接翼；所述联接翼由前机翼、后机翼以及平板结构件组合而成；所述前机翼带有后掠角，前机翼沿机身纵向对称面对称安装在机身前部两侧；所述后机翼带有前掠角，后机翼沿机身纵向对称面对称安装，其中后机翼中部安装在垂直尾翼顶端，后机翼的两个端部分别通过平板结构件固定在前机翼上；所述联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面；所述动力系统包括安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨和安装在机身尾部的俯仰控制尾桨；所述可倾转螺旋桨能够只提供向上的拉力或向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向后的拉力；所述俯仰控制尾桨能够提供向上的拉力或向下的拉力。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：平板结构件端部固定在前机翼的50％～100％展长处。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：后机翼端部固定在前机翼的50％～100％展长处。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨与机身通过垂直于机身纵向对称面的转轴连接，可倾转螺旋桨桨面能够绕所述转轴旋转，且在转轴上安装有控制可倾转螺旋桨桨面绕所述转轴旋转角度的机构。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：安装在机身尾部的俯仰控制尾桨与机身通过处于机身纵向对称面内，并与机身纵轴平行的安装管连接，俯仰控制尾桨的桨轴垂直于安装管，且处于机身纵向对称面内。进一步的优选方案，所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：机身呈细长体，机头为低阻卵形，机身尾部收缩变窄。所述一种可垂直起降的高速飞行器的控制方法，其特征在于：在飞机垂直起飞和垂直降落阶段，飞机的滚转控制通过机身中部两侧可倾转螺旋桨提供不同大小的向上拉力实现；飞机的俯仰控制通过机身尾部的俯仰控制尾桨改变拉力的大小和上下方向实现；飞机的偏航控制通过机身中部两侧可倾转螺旋桨的差动偏转实现；在飞机过渡阶段，机身中部两侧的可倾转螺旋桨同时提供向上的拉力和向前的拉力；飞机的滚转控制通过机身中部两侧可倾转螺旋桨提供不同大小的向上拉力，以及联接翼上的舵面偏转实现；飞机的俯仰控制通过机身尾部的俯仰控制尾桨改变拉力的
大小和上下方向，以及联接翼上的舵面偏转实现；飞机的偏航控制通过机身中部两侧可倾转螺旋桨的差动偏转，以及垂直尾翼舵面偏转实现；在飞机前飞阶段，机身中部两侧的可倾转螺旋桨只提供向前的拉力；飞机的滚转控制通过联接翼上的舵面实现；飞机的俯仰控制通过联接翼上的舵面偏转实现；飞机的偏航控制通过垂直尾翼舵面偏转实现。有益效果本专利技术提出的一种可垂直起降的飞行器，相比于其它公开公布的垂直起降飞行器而言，由于采用联接翼形式的机翼并且机身中部螺旋桨安装在联接翼前后翼中间位置，相比于V22“鱼鹰”等飞行器而言，因为螺旋桨没有安装固定在机翼上，飞行过程中螺旋桨向下和向后的洗流均不会扫掠到机翼上，从而大大减少了整个飞行过程中螺旋桨洗流和飞机机翼之间的气动干扰，可实现飞机从垂直起降到高速前飞的平稳过渡，提高了飞机的安全系数和实用性；并且联接翼将中部螺旋桨包围在中间，可以有效防止垂直起降阶段地面物体对螺旋桨的触碰，从而提高了起降安全性。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1：实施例1垂直起降阶段示意图；图2：实施例1前飞阶段示意图；图3：实施例2垂直起降阶段示意图；图4：实施例2前飞阶段示意图；图5：实施例3垂直起降阶段示意图；图6：实施例3前飞阶段示意图；图7：实施例4垂直起降阶段示意图；图8：实施例4前飞阶段示意图。其中：1、机身；2、前机翼；3、平板结构件；4、机身中部右侧可倾转螺旋桨；5、机身中部左侧可倾转螺旋桨；6、垂直尾翼；7、后机翼；8、俯仰控制螺旋桨；9、转轴。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可垂直起降的高速飞行器，包括机身、垂直尾翼和动力系统；垂直尾翼安装在机身后部；其特征在于：还包括有联接翼；所述联接翼由前机翼和后机翼组合而成；所述前机翼带有后掠角，前机翼沿机身纵向对称面对称安装在机身前部两侧；所述后机翼带有前掠角，后机翼沿机身纵向对称面对称安装，其中后机翼中部安装在垂直尾翼顶端，后机翼的两个端部固定在前机翼上；所述联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面；所述动力系统包括安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨和安装在机身尾部的俯仰控制螺旋桨；所述可倾转螺旋桨能够只提供向上的拉力或向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向后的拉力；所述俯仰控制螺旋桨能够提供向上的拉力或向下的拉力。

【技术特征摘要】
1.一种可垂直起降的高速飞行器，包括机身、垂直尾翼和动力系统；垂直尾翼安装在机身后部；其特征在于：还包括有联接翼；所述联接翼由前机翼和后机翼组合而成；所述前机翼带有后掠角，前机翼沿机身纵向对称面对称安装在机身前部两侧；所述后机翼带有前掠角，后机翼沿机身纵向对称面对称安装，其中后机翼中部安装在垂直尾翼顶端，后机翼的两个端部固定在前机翼上；所述联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面；所述动力系统包括安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨和安装在机身尾部的俯仰控制螺旋桨；所述可倾转螺旋桨能够只提供向上的拉力或向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向后的拉力；所述俯仰控制螺旋桨能够提供向上的拉力或向下的拉力。2.一种可垂直起降的高速飞行器，包括机身、垂直尾翼和动力系统；垂直尾翼安装在机身后部；其特征在于：还包括有联接翼；所述联接翼由前机翼、后机翼以及平板结构件组合而成；所述前机翼带有后掠角，前机翼沿机身纵向对称面对称安装在机身前部两侧；所述后机翼带有前掠角，后机翼沿机身纵向对称面对称安装，其中后机翼中部安装在垂直尾翼顶端，后机翼的两个端部分别通过平板结构件固定在前机翼上；所述联接翼上安装有增升装置和舵面，垂直尾翼上安装有舵面；所述动力系统包括安装在机身中部两侧的可倾转螺旋桨和安装在机身尾部的俯仰控制螺旋桨；所述可倾转螺旋桨能够只提供向上的拉力或向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向前的拉力，也能够同时提供向上的拉力和向后的拉力；所述俯仰控制螺旋桨能够提供向上的拉力或向下的拉力。3.根据权利要求2所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：平板结构件端部固定在前机翼的50％～100％展长处。4.根据权利要求1所述一种可垂直起降的高速飞行器，其特征在于：后机翼端部固定在前机翼的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓阳平，郜奥林，田力，高红岗，
申请(专利权)人：邓阳平，
类型：发明
国别省市：陕西;61