一种可垂直起降的飞行器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可垂直起降的飞行器，该飞行器包括机身、机翼和推进系统；机翼包括两个对称设于机身的两侧的前翼和两个对称设于机身的两侧的主翼，前翼位于主翼的前侧；推进系统包括驱动系统和动力组，各主翼和前翼分别设有动力组，各动力组分别包括四个涵道风扇，驱动系统包括电池系统和与各动力组相适配的电机，电池系统用于为涵道风扇和电机供电，各动力组均能够在电机的驱动下绕主翼或前翼的轴向转动。该飞行器可垂直起降，噪音低、飞行速度快、电能使用率高且安全性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种可垂直起降的飞行器
本技术涉及飞行设备
，具体涉及一种可垂直起降的飞行器。
技术介绍
近年来伴随着燃料电池及锂电池技术的逐渐成熟、电池能量密度逐年增大，目前全电动汽车已经大量进入市场，而全电动飞机(如空客E-Fan)即将进入市场推广。由于电动飞行器具有节能环保、低噪声、低振动、高可靠及高安全等特征，因此电动飞行器将是未来绿色航空的一个主要发展方向。目前，飞行器按照结构可分为多种类型，起降形式区分主要分为需要跑道(或水面)和垂直起降两种，传统机场的高昂停机成本、有限的跑道资源以及高使用成本限制了飞行器的快速发展。目前尚无投入运营的民用垂直起降电动飞机，而且基于多轴电动螺旋桨方案的垂直起落飞行器存在噪音高、飞行速度慢且安全余度低等问题。因此，如何提供一种能够垂直起降，且噪音低、飞行速度快且安全性能好的飞行器，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可垂直起降的飞行器，噪音低、飞行速度快且安全性能好。为解决上述技术问题，本技术提供一种可垂直起降的飞行器，该飞行器包括机身、机翼和推进系统；所述机翼包括两个对称设于所述机身的两侧的前翼和两个对称设于所述机身的两侧的主翼，所述前翼位于所述主翼的前侧；所述推进系统包括驱动系统和动力组，各所述主翼和所述前翼分别设有所述动力组，各所述动力组分别包括至少四个涵道风扇，所述驱动系统包括电池系统和与各所述动力组相适配的电机，所述电池系统用于为各所述涵道风扇和所述电机供电，各所述动力组均能够在所述电机的驱动下绕所述主翼或所述前翼的轴向转动。机身的两侧对称设有两个主翼和两个前翼，其中，各主翼和各前翼均安装有动力组，各动力组均由多个(至少四个)涵道风扇组成，其中，主翼的动力组能够在电机的驱动下绕主翼的轴向(长度方向)转动，前翼的动力组能够在电机的驱动下绕前翼的轴向(长度方向)转动。该飞行器具有三种阶段，垂直起飞阶段、高效巡航阶段和垂直降落阶段，其中，垂直起飞阶段是指在起飞时，各动力组均在电机的驱动下转动至垂直状态(即涵道风扇的旋转轴与水平面垂直)，此时，动力组以接近全功率状态为飞行器提供推力，使飞行器垂直起飞；当飞行器飞至预定高度时，动力组在电机的驱动下逐步由垂直位置转至水平状态(即涵道风扇的旋转轴与水平面平行)，完成从垂直起飞到平飞的过渡，此时，飞行器进入高效巡航阶段，主翼和前翼的动力组小功率巡航状态，飞行器升力由主翼和前翼提供，该飞行器相较于多轴飞行器来说可有效提高其飞行速度；垂直降落阶段是指飞行器在降落时，飞行器逐渐降低飞行速度，同时，主翼和前翼的动力组在电机的作用下由水平状态转动至垂直状态，并以接近全功率状态工作为飞行器提供升力以实现垂直降落。该飞行器在垂直起飞阶段，各动力组为其提供升力需大于该飞行器的自身重力以实现上升，而在高效巡航阶段和垂直降落阶段，对于动力组为飞行器所提供的升力的要求相对较小，因此，即便是在飞行过程中，单个或几个涵道风扇发生损坏等导致失效的情况，也能够保证该飞行器安全降落，或者在极端情况下，各动力组均失效，该飞行器还可通过整机降落伞降落，安全性能良好。由于各动力组的推力角度均可控，通过对动力组的推力角度的控制，即可实现飞行器从一个状态自动平滑地过渡到另一个状态，有利于灵活的控制飞行状态，并且飞行器的自身稳定，安全性高。并且，该飞行器的纵向稳定是通过控制机翼左右两边动力组的推力差异实现的；空中转向是由飞行器两侧的动力组的差异化推力及主翼动力组推力方向偏转、前翼动力组推力方向偏转共同控制的，采用无尾翼设计，可有效减轻飞行器整体结构的重量。该飞行器可以像直升机一样低速垂直运动，通过涵道风扇的推力方向变化实现空中旋转、进而实现精准定点降落。两个主翼和两个前翼分别设有动力组，即通过多组动力组为飞行器提供推力，各动力组包括至少四个涵道风扇，即涵道风扇的数量较多，其中，各涵道风扇均为多叶片结构(各涵道风扇的叶片至少为十片)，使得该动力组的承载力强，相对于传统活塞发动机驱动螺旋桨推进的飞行器效率更高，动力组分布于两个主翼和两个前翼的顶端后部，使机翼升力系数更高，该飞行器能够实现垂直起降，无需跑道、扩大了该飞行器的适用范围和使用环境。同时，由于多涵道风扇和多叶片的设置，使得该推进系统的震动较传统活塞发动机及螺旋桨要小很多，并且由于涵道风扇转动时有涵道的包覆，风扇叶尖的涡流噪声也将大大降低的同时，地勤人员的安全性也将较传统螺旋桨飞行器高，另外，由于涵道风扇位于机翼之上，机翼也对涵道风扇噪音有遮蔽效果，可有效降低该飞行器在升降过程中的噪声。另外，本实施例中，电池系统可以是燃料电池也可以是锂电池，在此不做具体限制，此时，飞行器是通过电池系统驱动涵道风扇以为飞行器提供推力，因此飞行过程中无任何污染物排放，环保效果好，另外，该电池系统为高能量密度电池系统，可降低使用成本，由于没有燃油及产生高温的部件，因此，可提高安全性能。该飞行器的机身可设有前货仓、后货舱和客舱，能够适用于短程客运、公共交通(如空中出租车等)、灾区救援、紧急医疗、私人飞行等领域。可选地，各所述动力组还包括沿所述主翼或所述前翼的轴向设置的转轴，所述涵道风扇与所述转轴固定，且所述转轴能够在所述电机的驱动下转动。可选地，各所述动力组的后侧均设有舵面。可选地，所述机身的顶部还设有降落伞。可选地，所述电池系统包括主电池系统和副电池系统。可选地，所述驱动系统还包括燃油供电系统，所述燃油供电系统包括燃油发动机和发电机，所述发电机用于为各所述涵道风扇和所述电机供电。可选地，所述前翼的高度小于所述主翼的高度。可选地，所述主翼和所述前翼的展弦比不小于6。可选地，所述机翼与所述机身之间的连接处平滑过渡。可选地，所述机身、所述主翼和所述前翼的材质均为碳纤维复合材料。可选的，所述涵道风扇包括具有进气口和排气口的壳体，所述进气口和所述排气口通过所述壳体内腔连通，所述壳体内腔中部设置有动力电机，所述动力电机上设置有风扇叶片，所述进气口和所述排气口通过所述壳体内腔连通，所述排气口位置设置有横向分流板，所述横向分流板将所述排气口分成第一排气口和第二排气口，还包括驱动件，用于驱动所述横向分流板或所述壳体二者之一在纵向面内转动以改变所述第一排气口和所述第二排气口的比例大小及排气方向。可选的，所述横向分流板与壳体转动连接，所述驱动件驱动所述横向分流板向对所述壳体摆动以改变所述第一排气口和所述第二排气口的大小。可选的，所述横向分流板包括第一横向分流板和第二横向分流板，所述第一横向分流板和所述第二横向分流板的相邻端部均转动连接至所述壳体，所述第一横向分流板另一端部向所述壳体内部延伸并且自内向外所述第一横向分流板的横截面外轮廓逐渐增大，所述第二横向分流板的另一端部向所述壳体外部延伸且自内向外所述第二横向分流板的横截面外轮廓尺寸逐渐减小；所述驱动件包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件驱动所述第一横向分流板内端部相对转动端往复摆动；所述第二驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可垂直起降的飞行器，其特征在于，包括机身(1)、机翼和推进系统；/n所述机翼包括两个对称设于所述机身(1)的两侧的前翼(3)和两个对称设于所述机身(1)的两侧的主翼(2)，所述前翼(3)位于所述主翼(2)的前侧；/n所述推进系统包括驱动系统和动力组(4)，各所述主翼(2)和所述前翼(3)均设有所述动力组(4)，各所述动力组(4)分别包括四个涵道风扇(41)，所述驱动系统包括电池系统和与各所述动力组(4)相适配的电机，所述电池系统用于为各所述涵道风扇(41)和所述电机供电，各所述动力组(4)均能够在所述电机的驱动下绕所述主翼(2)或所述前翼(3)的轴向转动；所述涵道风扇(41)包括具有进气口和排气口的壳体，所述进气口和所述排气口通过壳体内腔连通，所述壳体内腔中部设置有动力电机，所述动力电机上设置有风扇叶片，所述排气口位置设置有横向分流板，所述横向分流板将所述排气口分成第一排气口(4a)和第二排气口(4b)，还包括驱动件，用于驱动所述横向分流板或所述壳体二者之一在纵向面内转动以改变所述第一排气口(4a)和所述第二排气口(4b)的比例大小及排气方向。/n

【技术特征摘要】
20180726 CN 20181083594001.一种可垂直起降的飞行器，其特征在于，包括机身(1)、机翼和推进系统；
所述机翼包括两个对称设于所述机身(1)的两侧的前翼(3)和两个对称设于所述机身(1)的两侧的主翼(2)，所述前翼(3)位于所述主翼(2)的前侧；
所述推进系统包括驱动系统和动力组(4)，各所述主翼(2)和所述前翼(3)均设有所述动力组(4)，各所述动力组(4)分别包括四个涵道风扇(41)，所述驱动系统包括电池系统和与各所述动力组(4)相适配的电机，所述电池系统用于为各所述涵道风扇(41)和所述电机供电，各所述动力组(4)均能够在所述电机的驱动下绕所述主翼(2)或所述前翼(3)的轴向转动；所述涵道风扇(41)包括具有进气口和排气口的壳体，所述进气口和所述排气口通过壳体内腔连通，所述壳体内腔中部设置有动力电机，所述动力电机上设置有风扇叶片，所述排气口位置设置有横向分流板，所述横向分流板将所述排气口分成第一排气口(4a)和第二排气口(4b)，还包括驱动件，用于驱动所述横向分流板或所述壳体二者之一在纵向面内转动以改变所述第一排气口(4a)和所述第二排气口(4b)的比例大小及排气方向。


2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，各所述主翼(2)和所述前翼(3)分别包括至少一个所述动力组(4)。


3.根据权利要求1或2所述的飞行器，其特征在于，各所述动力组(4)还包括沿所述主翼(2)或所述前翼(3)的轴向设置的转轴，所述涵道风扇(41)与所述转轴固定，且所述转轴能够在所述电机的驱动下转动；
或者，各所述动力组(4)的后侧均设有舵面(42)；
或者，所述机身(1)的顶部还设有降落伞(5)；
或者，所述电池系统包括主电池系统(6)和副电池系统(7)；
或者，所述驱动系统还包括燃油供电系统，所述燃油供电系统包括燃油发动机和发电机，所述发电机用于为各所述涵道风扇(41)和所述电机供电；
或者，所述前翼(3)的高度小于所述主翼(2)的高度；
或者，所述主翼(2)和所述前翼(3)的展弦比不小于6；
或者，所述机翼与所述机身(1)之间的连接处平滑过渡；
或者，所述机身(1)、所述主翼(2)和所述前翼(3)的材质均为碳纤维复合材料。


4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述横向分流板与壳体转动连接，所述驱动件驱动所述横向分流板相对所述壳体上下摆动以改变所述第一排气口(4a)和所述第二排气口(4b)的大小及排气方向。


5.根据权利要求4所述的飞行器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福鼎，
申请(专利权)人：杨福鼎，
类型：新型
国别省市：北京;11