一种变桨式垂直起降固定翼制造技术

本发明专利技术公开了一种变桨式垂直起降固定翼，包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元、双端变速装置、离合器系统、平飞巡航变桨装置、垂直悬停变桨装置。本发明专利技术提供的一种变桨式垂直起降固定翼，通过离合器系统与变桨装置的协作，对螺旋桨进行可控展开和收起，据飞行器不同飞行状态，切换对应螺旋桨，让垂直起降固定翼，在垂直悬停和平飞巡航两种不同的状态下，分别使用适合各自状态的螺旋桨，续航时间长，飞行速度快，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种变桨式垂直起降固定翼


[0001]本专利技术描述的是通过一种变桨装置，对螺旋桨进行可控展开和收起，实现平飞巡航和垂直悬停两种飞行状态的动力转换，属于航空航天领域，具体的是一种变桨式垂直起降固定翼。

技术介绍

[0002]垂直起降固定翼是一类具有垂直起降能力的固定翼飞行器，不依赖跑道，对起降场地要求不高，能原地起降，且能以固定翼状态高效巡航，现有的垂直起降固定翼，存在一些不足之处：其一，倾转类垂直起降固定翼，由于螺旋桨的限制，平飞和垂直悬停对应螺旋桨的气动外形设计方向截然相反，若按偏向平飞巡航的动力设计，会导致在大级别起飞重量下垂直起降时，动力效率很低，悬停功耗高，影响续航，甚至难以起飞，若按偏向垂直悬停的动力设计，会导致在大级别起飞重量下，螺旋桨动力随速度增加而快速衰减，平飞速度低，平飞效率低，甚至动力衰减到无法维持平飞，在平飞效率和悬停载重之间很难获得较好的平衡，只能根据任务情况在二者之间取舍，无法最大程度发挥固定翼的续航以及速度优势和直升机的起降优势，而且对飞行器的飞行控制系统和倾转动力结构有较高的要求，需要各种工作状态下大量的试验和测试数据来优化控制软件，技术门槛比较高。
[0003]其二，当前对于市场大量出现倾转式垂直起降固定翼，通过倾转发动机短舱或者整个机翼的方式改变动力方向，实现垂直起降和平飞巡航飞行的相互转换，倾转驱动机构需要承受整个发动机短舱甚至整个机翼转动的力矩，对其零件的强度、耐磨性等力学性能和驱动功率都有很高的要求，所以倾转驱动机构这一部分的重量对于平飞巡航以及垂直悬停来说都是非常大的死重，严重影响飞行器的续航和有效载荷。
[0004]其三，复合翼垂直起降固定翼，由于分离式的动力搭配，动力效率较好，但其本质上是多旋翼飞行器与固定翼飞机的直接结合，固定翼巡航时，多旋翼动力和结构的重量带来的死重和风阻，对巡航性能有着很大程度的削弱，导致飞行速度慢、续航时间短，工作效率低。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种变桨式垂直起降固定翼，一、在飞行时，飞行器从垂直悬停状态转换到平飞巡航状态过程中，当飞行器高度速度以及姿态角等飞行参数达到动力切换条件后，通过离合器系统及变桨装置的工作，收起垂直悬停的桨叶，展开平飞巡航的桨叶，使之成为固定翼模式飞行的动力，并且在飞行器配置一套动力源的情况下，搭载两套螺旋桨，能根据飞行器不同飞行状态，切换对应螺旋桨，让垂直起降固定翼，在垂直悬停和平飞巡航两种不同的状态下，分别使用适合各自状态的螺旋桨，解决了倾转类和尾座式垂直起降固定翼，使用同一种动力源搭配同一种螺旋桨，无法同时兼顾两种状态下的最佳动力输出效率问题；二、变桨式垂直起降固定翼的变桨装置，仅对螺旋桨进行可控展开和收起，实现螺旋桨的切换，相比一般将整个动力单元都收起方案，大幅度减小了复杂
程度以及装置重量，解决了现有垂直起降固定翼续航短、载重小、死重大、风阻大的问题。
[0006]本专利技术通过以下措施实现：
[0007]一种变桨式垂直起降固定翼，包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元、双端变速装置、离合器系统、垂直悬停螺旋桨、平飞巡航螺旋桨、可控折叠变桨装置、收桨刹车系统、收放驱动器、滑跑起落架、垂直起降支撑脚架。
[0008]所述离合器系统包括平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，所述可控折叠变桨装置包括平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置，所述平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨使用同一个动力源，动力由动力输入单元产生，经过双端变速装置与离合器系统，分别传递给平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨，离合器系统控制平飞巡航螺旋桨与垂直悬停螺旋桨动力的连接与断开；所述变桨式垂直起降固定翼在垂直起降和悬停时，所述离合器系统连接垂直悬停螺旋桨的动力，断开平飞巡航螺旋桨的动力，同时垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨展开，平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨收起，启用垂直悬停螺旋桨；所述变桨式垂直起降固定翼在平飞巡航和高速飞行时，离合器系统连接平飞巡航螺旋桨的动力，断开垂直悬停螺旋桨的动力，同时平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨展开，垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨收起，启用平飞巡航螺旋桨。
[0009]所述前机翼内端与所述机身刚性连接，所述主机翼内端与机身刚性连接，所述动力基座管两端分别与前机翼和主机翼刚性连接；所述动力输入单元、所述双端变速装置、所述平飞巡航动力离合器、所述垂直悬停动力离合器、所述平飞巡航变桨装置、所述垂直悬停变桨装置均分布安装于所述动力基座管上，并对称安装在机身两侧。
[0010]所述垂直尾翼刚性连接于机身的尾部并安有方向舵，所述垂直尾翼可以是一个安装在机身尾部或者是两个垂直尾翼分别对称安装在两个主机翼上。
[0011]进一步的，所述动力输入单元通过双端变速装置将发动机的动力分别传递给平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，双端变速装置的两个输出端产生不同的变速比。
[0012]进一步的，所述的变桨式垂直起降固定翼根据任务需求不同，能够实现飞行器的滑跑起落和垂直起降，垂直起飞时，机身与场地地面垂直，动力系统启动前，可控折叠变桨装置控制垂直悬停螺旋桨展开，垂直悬停的离合器与垂直起降变桨装置的桨座接触，使垂直悬停的螺旋桨的动力输入处在连接状态，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨收起，平飞巡航的离合器与平飞巡航变桨装置的桨座分离，使平飞巡航的螺旋桨的动力输入处在断开状态，动力系统启动，带动垂直悬停螺旋桨旋转产生升力，完成起飞；飞行器在平飞巡航状态时，垂直悬停变桨装置控制垂直悬停螺旋桨收起，垂直悬停的离合器与垂直悬停变桨装置的桨座分离，使垂直悬停螺旋桨的动力输入处在断开状态，平飞巡航变桨装置控制平飞巡航螺旋桨展开，平飞巡航的离合器与平飞巡航变桨装置的桨座接触，使平飞巡航螺旋桨的动力输入处在连接状态，平飞巡航螺旋桨旋转工作。
[0013]所述可控折叠变桨装置，包括平飞巡航变桨装置、垂直悬停变桨装置，并由桨座和桨叶、传动杆组成；所述桨座具有较大的摩擦系数的一面为摩擦面，桨座和螺旋桨的旋转驱动力矩，通过与离合器系统的动力连接，从桨座的摩擦面传递过来，桨座环套在动力基座管上，相对于动力基座管可以自由转动，桨座外部有耳片，与螺旋桨根部相连，使其与螺旋桨根部可绕垂直于动力旋转轴方向上相对转动，所述桨叶传动杆，一端通过转轴与所述螺旋桨的根部相连，使其与螺旋桨能相对转动，另一端通过转轴与所述旋转传动环上的耳片相
连，使其与旋转传动环可绕垂直于动力旋转轴方向上相对转。
[0014]进一步的，所述垂直起降支撑脚架安装在机身偏尾部方向上，所述滑跑起落架在飞行器滑跑起降中启动，在其他工作状态时收起，所述垂直起降支撑脚架在飞行器垂直起降或者悬停工作状态时展开；所述垂直起降支撑脚架可以使飞行器在地面竖直停放时稳定机身作用。
[0015]进一步的，所述平飞巡航螺旋桨在平飞巡航状态时展开，在垂直悬停状态时收起；所述垂直悬停螺旋桨在垂直悬停状态时展开，在平飞巡航状态时收起。
[0016]进一步的，平飞巡航动力离合器和垂直悬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变桨式垂直起降固定翼，主要包括机身、前机翼、主机翼、垂直尾翼、动力基座管、动力输入单元，其特征在于：还包括双端变速装置、离合器系统、可控折叠变桨装置、垂直悬停螺旋桨、平飞巡航螺旋桨；所述可控折叠变桨装置包括平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置，所述平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨使用同一个动力源，动力由动力输入单元产生，经过双端变速装置与离合器系统，分别传递给平飞巡航螺旋桨和垂直悬停螺旋桨，离合器系统控制平飞巡航螺旋桨与垂直悬停螺旋桨动力的连接与断开；所述变桨式垂直起降固定翼在垂直起降和悬停时，所述离合器系统连接垂直悬停螺旋桨的动力，断开平飞巡航螺旋桨的动力，同时垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨展开，平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨收起，启用垂直悬停螺旋桨；所述变桨式垂直起降固定翼在平飞巡航和高速飞行时，离合器系统连接平飞巡航螺旋桨的动力，断开垂直悬停螺旋桨的动力，同时平飞巡航变桨装置将平飞巡航螺旋桨展开，垂直悬停变桨装置将垂直悬停螺旋桨收起，启用平飞巡航螺旋桨。2.根据权利要求1所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述离合器系统包括平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器，所述平飞巡航动力离合器和垂直悬停动力离合器分别通过与所述平飞巡航变桨装置和垂直悬停变桨装置的连接、分离动作，实现平飞巡航的螺旋桨、垂直悬停螺旋桨的动力输入的连接、断开。3.根据权利要求1或2所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述前机翼内端与所述机身刚性连接，所述主机翼内端与机身刚性连接，所述动力基座管两端分别与前机翼和主机翼刚性连接；所述动力输入单元、所述双端变速装置、所述平飞巡航动力离合器、所述垂直悬停动力离合器、所述平飞巡航变桨装置、所述垂直悬停变桨装置均分布安装于所述动力基座管上，并呈对称性安装在机身两侧。4.根据权利要求3所述的一种变桨式垂直起降固定翼，其特征在于：所述动力输入单元的动力输入方式根据发动机选型不同，可以是电动或油动的。5.根据权利要求1、2或4任意一项所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，
申请(专利权)人：任杰，
类型：发明
国别省市：