一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法技术

本发明专利技术公开一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，属于航空技术领域。将大面积板状机翼横向分割为若干段活动条状板翼和固定条状板翼，固定条状板翼与机身刚性连接，无运动部件，活动条状板翼与机身通过横向铰链连接，可纵向倾转；活动条状板翼的下部与驱动装置固定连接，像百叶窗一样倾转，转为水平时组合成大面积板状机翼，各段驱动装置前后串联，从机翼下部沿弦向吹送高速气流实现水平飞行，转为垂直时打开条状进气孔，各段驱动装置前后并联，从机翼上方吸气往机翼下方排气，实现垂直起降；本发明专利技术兼顾水平飞行和垂直起降的不同要求，提高垂直起降能力和飞行效率，实现飞行模式平稳转换，工作稳定，操作直观，安全可靠，简便易行。

A Method of Vertical Take-off and Landing and Horizontal Flight with Segmented Bottom-Driven Plate Wing

The invention discloses a method for realizing vertical takeoff and landing and horizontal flight with segmented bottom drive plate wings, which belongs to the field of aviation technology. The large area plate wing is transversely divided into several sections of movable strip wing and fixed strip wing. The fixed strip wing is rigidly connected with the fuselage without moving parts. The movable strip wing is connected with the fuselage through transverse hinges and can be tilted longitudinally. The lower part of the movable strip wing is fixed with the driving device, tilted like a shutter, and assembled into a large area plate aircraft when it turns horizontally. Wing, each segment driving device is connected in series, and high-speed airflow is blown along the chord from the lower part of the wing to achieve horizontal flight, and strip air intake holes are opened when it turns vertical, and each segment driving device is connected in parallel, suction from the upper part of the wing to exhaust from the lower part of the wing to achieve vertical takeoff and landing; the invention takes into account the different requirements of horizontal flight and vertical takeoff and landing, improves the vertical takeoff and landing ability and flight efficiency, and achieves vertical takeoff and landing. Flight mode smooth conversion, stable operation, intuitive operation, safe and reliable, simple and easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法
本专利技术涉及一种实现航空器垂直起降和飞行的方法，尤其是一种在板翼下方安装驱动机构并把板翼分为多段以便打开进气通道增强垂直起降的升力并兼顾水平飞行的方法，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。将板翼分为多段以便打开进气通道增强垂直起降的升力并兼顾水平飞行的方法，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，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、推重比小、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，提出一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，将板翼分为多段以便打开进气通道增强垂直起降的升力并兼顾水平飞行，在活动条状板翼旋转打开进气通道增大升力实现垂直起降以后，又可以将活动条状板翼旋转关闭，与固定条状板翼合拢为一个整体的板翼，从而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用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，将大面积板状机翼设计为组合式，沿横向分割为若干活动条状板翼和固定条状板翼，活动条状板翼与固定条状板翼像斑马线一样交替设置（具体数目和密度可以根据需要灵活选择），通过活动条状板翼的倾转，既可以将活动条状板翼和固定条状板翼组合为整体板状的机翼适应水平飞行，又可以将活动条状板翼像百叶窗一样沿横向打开而形成条状进气孔实现垂直起降；在活动条状板翼的下方并排固定一段驱动装置（例如螺旋桨、喷气发动机等），每段驱动装置左右对称呈偶数设置（即每段驱动装置的数量可以是2、4、6、8或者更多，具体根据实际需要确定），每段驱动装置连同其正上部的活动条状板翼一起均可绕横向的转轴纵向倾转，各段活动条状板翼间设有同步机构保证所有分段的驱动装置之间可以像百叶窗一样同步旋转；水平飞行时，将每段活动条状板翼连同其下方的驱动装置均旋转至水平位置，使其与固定条状板翼拼拢为一个板状整体机翼，各段驱动装置前后串联，通过驱动装置在板状整体机翼下部沿弦向往机翼后方吹送高速气流推动航空器向前飞行；垂直起降时，将每段活动条状板翼连同其下方的驱动装置旋转至垂直位置，使驱动装置上方的活动条状板翼沿横向打开，露出条状进气孔，各段驱动装置前后并联，驱动装置从机翼的上方吸气往机翼下方排气，在机翼上方形成负压区，在机翼下方形成正压区，利用负压区和正压区形成的压差升力，实现垂直起降。通过横向分段倾转组合式大面积板状机翼，兼顾了水平飞行和垂直起降的不同要求，从而在进一步提高垂直起降能力和飞行效率的同时，实现水平飞行和垂直起降飞行模式的平稳转换，有效克服水平飞行模式和垂直起降模式相互转换时操控突变的难题。实现连续平滑无缝过渡，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，降低了垂直起降航空器的操控难度，飞行效率显著提升，工作稳定，操作直观，安全可靠，简便易行。所述大面积组合式板状机翼最前端的条状板翼和最后端的条状板翼均设置为活动条状板翼，在最前端的活动条状板翼和最后端的活动条状板翼之间可以设置若干活动条状板翼和固定条状板翼，活动条状板翼的下部一般均与驱动装置固定连接，使驱动装置与活动条状板翼可以共同转动；固定条状板翼位于前后两个活动条状板翼之间，与机身刚性连接，无运动部件；活动条状板翼和固定条状板翼之间交替设置，固定条状板翼的数目可以根据需要在0至n之间灵活设置，当固定条状板翼的数目大于等于1且为n时，活动条状板翼的数目应等于n+1，具体数量根据实际需要确定。所述分段底驱式板翼至少应有一个设有可以纵向转动的水平副翼的前端活动条状板翼控制板翼机的上下俯仰，同时至少应有一个设有可以横向转动的格栅状垂直尾翼的后端活动条状板翼控制板翼机的左右偏航；所述大面积组合式板状机翼的最前端为活动条状板翼，在该前端活动条状板翼的前方下部设置可以纵向转动的水平副翼，即将最前端的活动条状板翼设计为一种带水平副翼的特殊活动条状板翼，水平副翼与前端活动条状板翼通过铰链连接，使水平副翼可以相对于前端活动条状板翼纵向转动，水平副翼在与前端活动条状板翼连为一体同步纵向倾转的同时，通过水平副翼的纵向转动控制板翼机的上下俯仰；所述大面积组合式板状机翼的最后端为活动条状板翼，在该后端活动条状板翼的后方下部设置可以横向转动的格栅状垂直尾翼，即将最后端的活动条状板翼设计为一种带垂直尾翼的特殊活动条状板翼，使格栅状垂直尾翼与活动条状板翼连为一体同步纵向转动，通过格栅状垂直尾翼相对于后端活动条状板翼的横向转动控制板翼机的左右偏航；无论是在水平飞行模式下还是在垂直起降模式下，水平副翼向下转动均可控制板翼机的下俯，水平副翼向上转动均可控制板翼机的上仰，格栅状垂直尾翼的顺时针转动均可控制板翼机向左偏航，格栅状垂直尾翼的逆时针转动均可控制板翼机向右偏航，从而实现操控方式的自然过渡和操控参数的平顺变化，克服飞行模式转换时操纵机构的操控效果突变问题。作为优选，所述各段活动条状板翼和驱动装置间的同步机构可以采用曲柄摇杆机构（亦可采用其它的机械同步机构或电子同步机构），每段活动条状板翼连同驱动装置均固定在同一个曲柄摇杆上，通过摇杆铰链与摇杆直杆连为一体，所有驱动装置与活动条状板翼均同步转动，通过推拉摇杆直杆可控制所有驱动装置与活动条状板翼的转动角度；推拉摇杆直杆必须可控制所有驱动装置与活动条状板翼的转动角度达到90°以上，保证活动条状板翼可以与板翼拼合为一个整体实现水平飞行，也可以同步转动到垂直位置打开为条状进气孔实现垂直起降，同步机构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，其特征在于：对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，将大面积板状机翼设计为组合式，沿横向分割为若干段活动条状板翼和固定条状板翼，活动条状板翼与固定条状板翼像斑马线一样交替设置，通过活动条状板翼的倾转，既可以与固定条状板翼组合为整体板状的机翼实现水平飞行，又可以将活动条状板翼像百叶窗一样沿横向打开而形成条状进气孔实现垂直起降；在活动条状板翼的下方并排固定一段驱动装置，每段驱动装置左右对称呈偶数设置，每段驱动装置连同其正上部的活动条状板翼一起均可绕横向的转轴纵向倾转，各段活动条状板翼间设有同步机构保证所有分段的驱动装置之间同步旋转；水平飞行时，将每段活动条状板翼连同其下部的驱动装置均转到水平位置，使其与固定条状板翼拼拢为一个板状整体机翼，各段驱动装置前后串联，通过驱动装置在板状整体机翼下部沿弦向往机翼后方吹送高速气流推动航空器向前飞行；垂直起降时，将每段活动条状板翼连同其下部的驱动装置旋转至垂直位置，使驱动装置上方的活动条状板翼沿横向打开，露出条状进气孔，各段驱动装置前后并联，驱动装置从机翼的上方吸气往机翼下方排气，在机翼上方形成负压区，在机翼下方形成正压区，利用负压区和正压区形成的压差升力，实现垂直起降；通过沿横向分段倾转组合大面积板状机翼，兼顾水平飞行和垂直起降的不同要求，从而在进一步提高垂直起降能力和飞行效率的同时，实现水平飞行模式和垂直起降模式之间的平稳转换，有效克服水平飞行模式和垂直起降模式相互转换时操控突变的难题。...

【技术特征摘要】
1.一种用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，其特征在于：对于机翼采用大面积板状机翼的航空器，将大面积板状机翼设计为组合式，沿横向分割为若干段活动条状板翼和固定条状板翼，活动条状板翼与固定条状板翼像斑马线一样交替设置，通过活动条状板翼的倾转，既可以与固定条状板翼组合为整体板状的机翼实现水平飞行，又可以将活动条状板翼像百叶窗一样沿横向打开而形成条状进气孔实现垂直起降；在活动条状板翼的下方并排固定一段驱动装置，每段驱动装置左右对称呈偶数设置，每段驱动装置连同其正上部的活动条状板翼一起均可绕横向的转轴纵向倾转，各段活动条状板翼间设有同步机构保证所有分段的驱动装置之间同步旋转；水平飞行时，将每段活动条状板翼连同其下部的驱动装置均转到水平位置，使其与固定条状板翼拼拢为一个板状整体机翼，各段驱动装置前后串联，通过驱动装置在板状整体机翼下部沿弦向往机翼后方吹送高速气流推动航空器向前飞行；垂直起降时，将每段活动条状板翼连同其下部的驱动装置旋转至垂直位置，使驱动装置上方的活动条状板翼沿横向打开，露出条状进气孔，各段驱动装置前后并联，驱动装置从机翼的上方吸气往机翼下方排气，在机翼上方形成负压区，在机翼下方形成正压区，利用负压区和正压区形成的压差升力，实现垂直起降；通过沿横向分段倾转组合大面积板状机翼，兼顾水平飞行和垂直起降的不同要求，从而在进一步提高垂直起降能力和飞行效率的同时，实现水平飞行模式和垂直起降模式之间的平稳转换，有效克服水平飞行模式和垂直起降模式相互转换时操控突变的难题。2.根据权利要求1所述的用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，其特征在于：所述大面积组合式板状机翼沿横向分割为若干段条状板翼，最前端的条状板翼和最后端的条状板翼均设置为活动条状板翼，在最前端的活动条状板翼和最后端的活动条状板翼之间设置若干活动条状板翼和固定条状板翼，活动条状板翼的下部均与驱动装置固定连接，使驱动装置与活动条状板翼可以共同转动；固定条状板翼位于前后两个活动条状板翼之间，与机身刚性连接，无运动部件；活动条状板翼和固定条状板翼之间交替设置，固定条状板翼的数目在0至n之间设置，当固定条状板翼的数目大于等于1且为n时，活动条状板翼的数目等于n+1。3.根据权利要求1或2所述的用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，其特征在于：所述大面积组合式板状机翼的最前端为活动条状板翼，在该前端活动条状板翼的前方下部设置可以在前端活动条状板翼上纵向转动的水平副翼，使水平副翼在与前端活动条状板翼连为一体同步纵向倾转的同时，通过水平副翼的纵向转动控制板翼机的上下俯仰；无论是在水平飞行模式下还是在垂直起降模式下，水平副翼向下转动均可控制板翼机的下俯，水平副翼向上转动均可控制板翼机的上仰，从而实现操控方式的自然过渡和操控参数的平顺变化，克服飞行模式转换时操纵机构的操控效果突变问题。4.根据权利要求1或2所述的用分段底驱式板翼实现垂直起降和水平飞行的方法，其特征在于：所述大面积组合式板状机翼的最后端为活动条状板翼，在该后端活动条状板翼的后方下部设置可以横向转动的格栅状垂直尾翼，使格栅状垂直尾翼与后端活动条状板翼连为一体同步纵向转动，通过格栅状垂直尾翼的横向转动控制板翼机的左右偏航；无论是在水平飞行模式下还是在垂直起降模式下，格栅状垂直尾翼的顺时针转动均可控制板翼机向左偏航，格栅状垂直尾翼...

【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