一种垂直起降飞行器制造技术

本发明专利技术公开了一种垂直起降飞行器，包括机身、机翼、一套倾转机构、两套大功率旋翼系统以及四套小功率旋翼系统。机翼与机身连接，通过倾转机构实现倾转，两套大功率油动旋翼系统直接固定在机翼上，四套小功率电动旋翼系统通过连接组件固定在机翼上。垂直起降时，通过两套大功率油动旋翼系统提供大升力，四套小功率电动旋翼系统提供配平力使飞行器稳定起降；水平飞行时，由两套大功率旋翼系统提供前进动力，由机翼提供升力。本发明专利技术可以满足大负载垂直起降的需求，同时确保垂直起降过程的稳定性。六套旋翼系统与机翼共用一套倾转机构，可确保两套大功率旋翼系统和四套小功率旋翼系统倾转过程的一致性，便于倾转过程的姿态控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天飞行动力机械领域，具体涉及一种垂直起降飞行器。
技术介绍
随着无人飞行器的发展，目前已有多种可实现垂直起降和快速水平飞行的无人飞行器方案，如油动倾转旋翼方案，以鹰眼无人机为代表；如复合旋翼式方案，以大鹏无人机为代表。以鹰眼无人机为代表的油动倾转旋翼方案，采用涡轮或活塞形式的油动发动机提供动力，可以实现大负载的运载，但是在垂直起降和倾转过程中油动倾转旋翼系统实现飞行稳定的控制难度非常大。以大鹏无人机为代表的复合旋翼式方案，其垂直起降过程采用电动方式，因电池密度小，难以提起大负载，存在负载小的缺陷问题。
技术实现思路
针对以上飞行器同时实现大负载和稳定的飞行控制难度较大的缺陷，本专利技术提供了一种垂直起降飞行器，能够较容易实现大负载及稳定的飞行控制，包括：机身(1)；倾转机构(4)，安装在机身(1)重心位置附近；第一机翼(2)和第二机翼(3)，对称分布于机身两侧且安装于倾转机构(4)上；第一小功率旋翼系统(5)、第二小功率旋翼系统(6)固定安装在第一机翼(2)上；第三小功率旋翼系统(7)、第四小功率旋翼系统(8)固定安装在第二机翼(3)上；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的姿态相同；第一大功率旋翼系统(9)，固定安装在第一机翼(2)上；第二大功率旋翼系统(10)，固定安装在第二机翼(3)上；两套大功率旋翼系统(9、10)的姿态相同；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)和两套大功率旋翼系统(9、10)的朝向一致，在倾转机构(4)的作用下同时倾转；第一机翼(2)和第二机翼(3)与四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)以及两套大功率旋翼系统(9、10)的相对姿态在倾转过程中保持一致。进一步地，垂直起降时，第一机翼(2)和第二机翼(3)的翼根弦线与水平面基本垂直；水平飞行时，第一机翼(2)和第二机翼(3)的翼根弦线与水平面基本平行。进一步地，第一小功率旋翼系统(5)、第二小功率旋翼系统(6)位于第一机翼(2)两侧；第三小功率旋翼系统(7)、第四小功率旋翼系统(8)位于第二机翼(3)两侧；进一步地，四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)结构相同，均包括小功率电机(15)和小旋翼桨叶(16)。进一步地，第一大功率旋翼系统(9)和第二大功率旋翼系统(10)结构相同，均包括大功率油动发动机(17)和大功率旋翼桨叶(18)。进一步地，第一大功率旋翼系统(9)和第二大功率旋翼系统(10)结构相同，均包括大功率燃料电池电机(17)和大功率旋翼桨叶(18)。进一步地，四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的结构均可折叠。进一步地，四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的总功率为两套大功率旋翼系统(9、10)总功率的约20％。进一步地，机身(1)包括控制舵。进一步地，机身(1)采用框架结合蒙皮的结构形式。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果：本专利技术的垂直起降飞行器布局合理，结构紧凑，两套大功率旋翼系统、四套小功率旋翼系统配合机翼及倾转机构可实现稳定可靠的同步倾转，降低了倾转过程中的不一致性；两套大功率旋翼系统可以实现在垂直起降过程中为大负载提供足够的升力，用四套小功率旋翼系统提供较小的配平力来实现飞行器稳定飞行控制，大大降低了控制难度；垂直起降、倾转和平飞过程的姿态与稳定都可以通过调整四套小功率旋翼系统的电机转速来实现，降低了控制难度。本专利技术结构简单，工作可靠，实现了飞行器垂直起降、快速巡航和长航时的功能。附图说明图1是本专利技术第一实施例中垂直起降方式示意图；图2是图1中水平飞行方式示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-机身，2-第一机翼，3-第二机翼，4-倾转机构，5-第一小功率旋翼系统，6-第二小功率旋翼系统，7-第三小功率旋翼系统，8-第四小功率旋翼系统，9-第一大功率旋翼系统，10-第二大功率旋翼系统，11-水平尾翼，12-垂直尾翼，13-第一连接组件，14-第二连接组件，15-小功率电机，16-小功率-旋翼桨叶，17-大功率油动发动机，18为大功率-旋翼桨叶。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参照图1及图2，本实施例的一种垂直起降飞行器包括：机身1，机身1采用框架结合蒙皮的结构形式，机身1上设有水平尾翼11和垂直尾翼12；倾转机构4，安装在机身1重心位置附近；第一机翼2和第二机翼3，对称分布于机身两侧且安装于倾转机构4上；第一小功率旋翼系统5、第二小功率旋翼系统6固定安装在第一机翼2上，位于第一机翼2两侧；第三小功率旋翼系统7、第四小功率旋翼系统8固定安装在第二机翼3上，位于第二机翼3两侧；四套小功率旋翼系统5、6、7、8的姿态相同；四套小功率旋翼系统5、6、7、8结构相同，均包括小功率电机15和小旋翼桨叶16；四套小功率旋翼系统5、6、7、8的结构均可折叠。第一大功率旋翼系统9，固定安装在第一机翼2上；第二大功率旋翼系统10，固定安装在第二机翼3上；两套大功率旋翼系统9、10的姿态相同；两套大功率旋翼系统9、10的结构相同，均包括大功率油动发动机17和大功率旋翼桨叶18。四套小功率旋翼系统5、6、7、8和两套大功率旋翼系统9、10的朝向一致，在倾转机构4的作用下同时倾转；第一机翼2和第二机翼3与四套小功率旋翼系统5、6、7、8以及两套大功率旋翼系统9、10的相对姿态在倾转过程中保持一致。通过以上结构配置，倾转机构4能够绕着机身1旋转，机翼2、3可随倾转机构4同步旋转，四套小功率电动旋翼系统5、6、7、8和两套大功率油动旋翼系统9、10固定安装在机翼2、3上随机翼同步倾转；垂直起降时，第一机翼2和第二机翼3的翼根弦线与水平面基本垂直；水平飞行时，第一机翼2和第二机翼3的翼根弦线与水平面基本平行。初始安装时，机翼2、3的翼根弦线与水平面的夹角(机翼前缘朝向与机头在水平面的朝向之间的最小角度)为92°。在垂直起降时，利用两套大功率油动旋翼系统9、10提供大升力，当需要平飞时，倾转机构4逐步倾转，带动机翼2、3、四套小功率旋翼系统5、6、7、8及两套大功率旋翼系统9、10同步倾转，直至翼根弦线水平，两套大功率旋翼系统9、10提供前进的动力，由机翼2、3提供升力。本实例中，机身长度5000mm(含尾翼)，机身最大宽度600mm。机翼可选择EPLER748翼型，弦长370mm，翼展6000mm(指飞行器两端机翼翼尖间距)，倾转机构4的材料选择为高强度钢，其强度大于690MPa。四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的总功率为两套大功率旋翼系统(9、10)总功率的约20％，例如两套大功率旋翼系统(9、10)总功率为5KW时，取四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的总功率为1KW左右。本实施例的作用过程及飞行控制原理如下：1)当本飞行器垂直起降时，两套大功率旋翼系统、四套小功率旋翼系统的旋转轴与水平面垂直，机翼与水平面成基本垂直状态，如图1中所处的位置，两套大功率旋翼系统为飞行器提供大升力，实现大负载能力。在飞行器垂直起降过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：机身(1)；倾转机构(4)，安装在机身(1)重心位置附近；第一机翼(2)和第二机翼(3)，对称分布于机身两侧且安装于倾转机构(4)上；第一小功率旋翼系统(5)、第二小功率旋翼系统(6)固定安装在第一机翼(2)上；第三小功率旋翼系统(7)、第四小功率旋翼系统(8)固定安装在第二机翼(3)上；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的姿态相同；第一大功率旋翼系统(9)，固定安装在第一机翼(2)上；第二大功率旋翼系统(10)，固定安装在第二机翼(3)上；两套大功率旋翼系统(9、10)的姿态相同；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)和两套大功率旋翼系统(9、10)的朝向一致，在倾转机构(4)的作用下同时倾转；第一机翼(2)和第二机翼(3)与四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)以及两套大功率旋翼系统(9、10)的相对姿态在倾转过程中保持一致。

【技术特征摘要】
1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：机身(1)；倾转机构(4)，安装在机身(1)重心位置附近；第一机翼(2)和第二机翼(3)，对称分布于机身两侧且安装于倾转机构(4)上；第一小功率旋翼系统(5)、第二小功率旋翼系统(6)固定安装在第一机翼(2)上；第三小功率旋翼系统(7)、第四小功率旋翼系统(8)固定安装在第二机翼(3)上；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)的姿态相同；第一大功率旋翼系统(9)，固定安装在第一机翼(2)上；第二大功率旋翼系统(10)，固定安装在第二机翼(3)上；两套大功率旋翼系统(9、10)的姿态相同；四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)和两套大功率旋翼系统(9、10)的朝向一致，在倾转机构(4)的作用下同时倾转；第一机翼(2)和第二机翼(3)与四套小功率旋翼系统(5、6、7、8)以及两套大功率旋翼系统(9、10)的相对姿态在倾转过程中保持一致。2.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：垂直起降时，第一机翼(2)和第二机翼(3)的翼根弦线与水平面基本垂直；水平飞行时，第一机翼(2)和第二机翼(3)的翼根弦线与水平面基本平行。3.如权利要求1所述的一种垂直起降飞行器，其特征在于：第一小功率旋翼系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，邬华明，雷明，蔡作荣，高海军，戴意涛，周子鸣，张紫龙，
申请(专利权)人：湖北航天飞行器研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42