一种飞机控制系统技术方案

一种飞机控制系统，其特征在于，在机尾（3）设有两个沿飞机对称面对称设置、能够上下偏转的升降副翼（1），以及两个位于机尾（3）处的飞机对称面上、从质量中心向上向下延伸的、能够转动的偏航侧翻稳定器（2）。本发明专利技术的优点是：利用两个沿飞机对称面对称分布的升降副翼和两个位于飞机对称面上、靠近机尾、从质量中心向上向下同时延伸的、差异对称、可全方位转动的偏航侧翻稳定器的组合作用，集俯仰、侧翻、偏航为一体，并能具有空气制动控制的作用。

Aircraft control system

A flight control system, which is characterized in that the tail (3) with two aircraft along the symmetry plane symmetrically arranged, can lift the aileron deflection under (1), and two (3) located in the tail of the aircraft at the plane of symmetry, the quality from the center to the downward extension, to yaw roll stabilizer the rotating (2). The advantages of the invention are: the use of two planes along the symmetry plane symmetric distribution elevons, and two in the plane on the plane of symmetry, near the tail, from the center of mass extending upward and downward at the same time, the difference of symmetry and omnidirectional rotation yaw rollover stabilizer combination, pitch, roll, yaw set as a whole, and with air brake control function.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集俯仰、侧翻、偏航为一体的、并能作为空气制动控制的飞机控制系统，主要用于固定翼、旋转翼、混合动力和扑翼机等有翼机型，也可用于直升机、四转子、气球、和飞艇等所有旋翼机和浮力驱动的飞机。
技术介绍
从莱特兄弟时代，就已开始利用可转动的控制面作为飞机的控制系统。最早的飞机上使用的升降舵和方向舵分别控制飞机的俯仰和偏航/侧翻。这些飞机的侧翻和转向都很慢。翘曲机翼是由莱特兄弟专利技术的，首次实现了独立的飞机三轴控制，并增加了侧翻速率，减少了转弯半径。后来，格伦·柯蒂斯专利技术了飞机副翼aileron来控制侧翻，与翘曲机翼相比，是一个有显著的简化和改良的伟大专利技术。此后，又有人专利技术了升降稳定器（stabilator），它是把水平稳定器的稳定功能和升降舵的俯仰控制功能结合的一个控制系统。然后又专利技术了升降副翼（elevon），它结合了升降舵和副翼的功能，通常用于飞翼机和混合翼身设计中。该升降副翼利用对称偏转差异来实现独立的俯仰和滚转控制。类似的，垂直全动尾翼也被专利技术了，实现了垂直稳定器和方向舵的功能的结合。一些固定翼垂直起降（VTOL）飞机被形容为X-翼机，其上有四个可移动的控制表面，本质上是两个相邻的V-机尾。这些机型可能有四个铰接在固定稳定器上、可分别转动的独立控制面，类似于原始固定翼机的传统方向舵和升降舵。方向舵传统上不是作为一个有显著贡献的侧翻控制，因为传统上垂直尾翼比机翼短得多，过短的力矩臂导致无法进行有效的侧翻控制。对于较新的机身设计，包括低展弦比固定翼垂直起降飞机，侧翻惯量和抑制侧翻的气动阻力是非常低的，这样使得垂直尾翼表面作为主要侧翻控制成为可能，但这一技术从来没有实践过。气动空中制动技术已有多种专利技术，分别利用了如下多种技术，包括：推力矢量法、功分器、扰流板、降落伞等。就笔者所知，从来没有任何空气制动系统是依赖于两个不同的独立成套的诱导旋转的控制表面，彼此相对偏转以显著增加空气阻力为目的的制动方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一个全新的飞机控制系统，即集合垂直稳定器、方向舵和副翼的功能组合成一个称为偏航侧翻稳定器（stabiruderon）的新部件，用以增加偏航稳定性以及提供独立偏航和侧翻控制。本专利技术的技术方案是：一种飞机控制系统，其特征在于，在机尾（3）设有两个沿飞机对称面对称设置、能够上下偏转的升降副翼（1），以及两个位于机尾（3）处的飞机对称面上、从质量中心向上向下延伸的、能够转动的偏航侧翻稳定器（2）。所述的偏航侧翻稳定器（2）的上、下部和升降副翼（1）的左、右部能够分别向相同或不同的方向偏转，以产生相互补足的侧翻力矩或相反的侧翻力矩。所述的偏航侧翻稳定器（2）为对称翼型。所述的侧翻稳定器（2）的上、下两部分使用相同的翼型件。所述的侧翻稳定器（2）的上、下两部分距离飞机的质量中心等距或近似等距。所述的偏航侧翻稳定器（2）的上部和下部分别通过上下方向的转轴转动连接在机尾（3）的上面和下面，该转轴分别通过一传动机构与设在机尾（3）或机身内的电动机传动连接。本专利技术的优点是：利用两个沿飞机对称面对称分布的升降副翼和两个位于飞机对称面上、靠近机尾、从质量中心向上向下同时延伸的、差异对称、可全方位转动的偏航侧翻稳定器的组合作用，集俯仰、侧翻、偏航为一体，并能具有空气制动控制的作用。本专利技术的升降副翼和偏航侧翻稳定器（stabiruderon）的对称布置最大限度地减少旋转动作耦合，以保证飞机的控制简单流畅。把控制表面集中在推进器产生的滑流中心线附近，确保空气动力控制的永远有效性，即使在低速飞行和悬停时也万无一失。飞机的俯仰动作由升降副翼的对称偏转来控制，偏航由偏航侧翻稳定器（stabiruderon）的对称偏转来控制，侧翻由升降副翼和/或偏航侧翻稳定器（stabiruderon）的差动偏转来控制。空中气动制动的方法是一个平稳过程，当升降副翼和偏航侧翻稳定器（stabiruderon）以较宽数值范围的差动偏转，产生连续增加的阻力而对飞机进行制动。因为升降副翼和偏航侧翻稳定器（stabiruderon）同时产生相对抵消的转动力矩，在产生气动阻力的同时不会诱导净力矩的产生。一旦控制表面恢复失速前的偏转位置，其自身滑流可导致快速空气复位贴合，所以控制表面只需要短暂地偏转到失速角度，即可迅速控制飞机的速度和动作。该升降副翼和偏航侧翻稳定器（stabiruderon）的组合还能实现富于攻击性和新颖性的特技飞行动作。偏航侧翻稳定器（stabiruderon）还可以与升降舵结合控制飞机的沿三轴线的全部旋转动作。通过结合偏航侧翻稳定器（stabiruderon）与副翼或升降副翼，一个全新的空气制动的概念得以实现，称为“反侧翻空气制动方法”。通过同时诱导偏航侧翻稳定器（stabiruderon）和副翼/升降副翼产生的差分偏转而产生的相反侧翻力矩，在不增加净侧翻力矩情况下产生大量气动阻力。这种崭新的气动空中制动系统对能够低速飞行垂直起降的低展弦比的固定翼机型特别有用。附图说明图1描述了垂直起降固定翼飞机的升降副翼和偏航侧翻稳定器；图2展示了通过升降副翼对称偏转来控制飞机的俯仰角度；图3描述了通过偏航侧翻稳定器的对称偏转来控制飞机的偏航角度；图4展示了通过升降副翼的差分偏转来控制飞机的侧翻动作；图5展示了通过偏航侧翻稳定器的差分偏转来控制飞机的侧翻角度；图6展示了通过偏航侧翻稳定器和升降副翼的差分偏转来控制飞机的侧翻角度；图7展示了通过偏航侧翻稳定器和升降副翼的差分偏转来进行空气制动；图8展示了通过偏航侧翻稳定器的差分偏转造成深度失速式空气制动；图9展示了通过偏航侧翻稳定器的深度失速获得的特技飞行。具体实施方式参见图1，本专利技术一种飞机控制系统的一个实施例，在机尾3设有两个沿飞机对称面对称设置、能够上下偏转的升降副翼1，以及两个位于机尾3处的飞机对称面上、从质量中心向上向下延伸的、能够转动的偏航侧翻稳定器2。所述的偏航侧翻稳定器2的上、下部和升降副翼1的左、右部能够分别向相同或不同的方向偏转，以产生相互补足的侧翻力矩或相反的侧翻力矩。所述的偏航侧翻稳定器2为对称翼型，其上、下两部分使用相同的翼型件。所述的侧翻稳定器2的上、下两部分距离飞机的质量中心等距或近似等距（相差小于20%）。所述的偏航侧翻稳定器2的上部和下部分别通过上下方向的转轴转动连接在机尾3的上面和下面，该转轴分别通过一传动机构与设在机尾3或机身内的电动机传动连接。下面说明本专利技术的工作原理：1、升降副翼1的偏转：升降副翼1偏转有效地改变其翼型的攻角和受偏转影响而改变的中弧线形状，导致这些翼型的周围流场的压力分布变化。翼型表面的压力分布的集成产生一个差分空气动力，这些力有大小，应用点，以及在该翼面的平面翼型的方向之分。因为这些力在翼型的平面内（忽略粘性效应），没有横向分量，因此不能诱导偏航力矩。不过，这些力在纵向和垂直方向有分量，所以具有产生侧翻和俯仰力矩的潜力。简化来讲，每个翼型差分力可以在每个机翼半跨度上集成以获得等效的合力，这些力有大小，方向和在每个半翼上的应用点之分。2、升降副翼1对称偏转：如果等效合力在升降副翼1的每个半翼上相同，并且具有相同的应用点，则诱导侧翻的垂直投影力将是相同的，并从通过质量重心的对称线测量，横向的定向力矩臂将有相同的长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机控制系统，其特征在于，在机尾（3）设有两个沿飞机对称面对称设置、能够上下偏转的升降副翼（1），以及两个位于机尾（3）处的飞机对称面上、从质量中心向上向下延伸的、能够转动的偏航侧翻稳定器（2）。

【技术特征摘要】
1.一种飞机控制系统，其特征在于，在机尾（3）设有两个沿飞机对称面对称设置、能够上下偏转的升降副翼（1），以及两个位于机尾（3）处的飞机对称面上、从质量中心向上向下延伸的、能够转动的偏航侧翻稳定器（2）。2.根据权利要求1所述的飞机控制系统，其特征在于，所述的偏航侧翻稳定器（2）的上、下部和升降副翼（1）的左、右部能够分别向相同或不同的方向偏转，以产生相互补足的侧翻力矩或相反的侧翻力矩。3.根据权利要求1所述的飞机控制系统，其特征在于，所述的偏航侧翻稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春梅，瑞恩·迈克·兰德，
申请(专利权)人：吴瑞霞，
类型：发明
国别省市：山东;37