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GB981591A | 1965-01-27 | |||
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权利要求书 [权利要求 1] 一种垂直起降飞行器, 包括机身 (1) 、 主翼、 可以在水平位置与垂 直位置之间进行倾转的主推力装置 (2) 、 使所述主推力装置 (2) 倾 转的倾转装置、 用于控制飞行姿态的姿态控制装置; 所述主翼包括左 半翼及右半翼, 所述主推力装置 (2) 使用热机作为动力装置; 其特 征在于: 所述的姿态控制装置由电源模块 (5) 、 至少两个调姿装置 (4) 、 调速器模块 (9) 、 飞行控制系统 (6) 组成; 所述的调姿装 置 (4) 由电机 (4a) 、 与电机 (4a) 功率连接的螺旋桨或涵道风扇 (4b) 组成; 所述的调速器模块 (9) 用于分别调节各个调姿装置 (4 ) 的电机 (4a) 的输出功率, 所述调速器模块 (9) 接受所述飞行控 制系统 (6) 的控制; 所述电源模块 (5) 用于提供电源; 至少有一个 所述的调姿装置 (4) 设置在所述的左半翼, 并且还至少有一个所述 的调姿装置 (4) 设置在所述的右半翼。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的调姿装 置 (4) 设置在所述主翼的端部。 [权利要求 3] 根据权利要求 1所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 该飞行器还设 置有至少一个所述的调姿装置 (4) 置于在所述飞行器的头部或尾部 [权利要求 4] 根据权利要求 3所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 该飞行器还设 置有水平尾翼, 所述的水平尾翼包括左尾翼及右尾翼; 所述的各个调 姿装置 (4) 分别设置在所述左尾翼、 右尾翼、 左半翼、 右半翼的端 部。 [权利要求 5] 根据权利要求 1所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的主翼为 双翼结构, 其中第一主翼 (3a) 置于飞行器的前半段靠近机头一侧, 第二主翼 (3b) 置于飞行器的后半段靠近机尾一侧; 所述第一主翼 ( 3a) 及所述第二主翼 (3b) 的各个半翼分别设置有所述的调姿装置 ( [权利要求 6] 根据权利要求 5所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的各个调 姿装置 (4) 分别设置在所述第一主翼 (3a) 、 第二主翼 (3b) 的各 个半翼的端部。 根据权利要求 5所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的第一主 翼 (3a) 设置为前掠翼。 根据权利要求 1至 7所述的任一垂直起降飞行器, 其特征在于: 活动连 接所述的调姿装置 (4) , 所述的螺旋桨或涵道风扇 (4b) 设置为可 以在水平位置与垂直位置之间进行倾转; 所述的调姿装置 (4) 还包 括倾转装置。 根据权利要求 8所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的电源模 块 (5) 包括电功率储存装置、 发电机, 所述的发电机与所述的电功 率储存装置电耦合; 所述的调姿装置 (4) 的螺旋桨或涵道风扇 (4b ) 与所述的发电机功率连接; 所述电机 (4a) 包括转子与定子, 所述 电机 (4a) 的转子兼作所述发电机的转子。 根据权利要求 8所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 有 2组主推力装 置 (2) 分别设置在机身 (1) 中段的左右两侧, 所述的主推力装置 ( 2) 为涡扇发动机、 涡喷发动机、 功率连接发动机的旋翼或涵道风扇 中的任意一种。 根据权利要求 10所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的机身 ( 1) 的中段顶部设置有隆起部 (7) , 所述主推力装置 (2) 连接在所 述的隆起部 (7) 。 根据权利要求 1至 7所述的任一垂直起降飞行器, 其特征在于: 有 2组 主推力装置 (2) 分别设置在机身 (1) 中段的左右两侧, 所述的主推 力装置 (2) 为涡扇发动机、 涡喷发动机、 功率连接发动机的旋翼或 涵道风扇中的任意一种。 根据权利要求 12所述的垂直起降飞行器, 其特征在于: 所述的机身 ( 1) 的中段顶部设置有隆起部 (7) , 所述主推力装置 (2) 连接在所 述的隆起部 (7) 。 |
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及一种垂直起降飞行器飞行器, 尤其涉及一种可以切换推力方向的垂 直起降飞行器。
[0003] 背景技术
[0004] 倾转旋翼飞机、 倾转涵道风扇 (Tilt Ducted Fan) 飞机、 垂直起降的喷气式飞 机是常见的可以切换推力方向的垂直起降飞行 器, 这种飞行器设置有机翼, 还 可以将推力方向在垂直方向和水平方向之间进 行切换。 当推力方向设置在垂直 方向吋飞行器可以像直升机一样垂直地起降, 当推力方向设置在水平方向吋飞 行器又可以像固定翼飞机一样飞行, 兼备了直升机与固定翼的优点。 倾转旋翼 飞机、 倾转涵道风扇 (Tilt Ducted Fan) 飞机、 垂直起降的喷气式飞机等可以切 换推力方向的垂直起降飞行器在实现垂直起降 吋需要依靠姿态控制装置来保持 飞行器的平衡, 需要依靠姿态控制的装置来实现飞行器垂直起 降过程的滚转、 俯仰、 偏航的飞行姿态的控制, 以及实现纵向及横向飞行。
[0005] 传统的直升机安装有自动倾斜器, 自动倾斜器由两个主要零件组成: 一个不旋 转环和一个旋转环。 不旋转环被安装在旋翼轴上, 并通过一系列推拉杆与周期 变距和总距操纵装置相连。 它能够向任意方向倾斜, 也能垂直移动。 旋转环通 过轴承被安装在不旋转环上, 能够同旋翼轴一起旋转。 扭力臂用于保证旋转环 与桨叶一起同步旋转。 防扭臂则用于阻止不旋转环旋转。 这两个环作为一个单 元体同吋倾斜和上下。 旋转环通过拉杆与变距摇臂相连。 直升机是通过周期变 距操纵装置操纵自动倾斜器使旋翼桨叶周期变 距实现俯仰姿态及滚转姿态的控 制, 也可以控制纵向速度及横向速度; 通过总距操纵装置操纵自动倾斜器同步 改变旋翼桨叶桨距用于控制直升机的垂直速度 。 传统的直升机还安装有尾桨用 于平衡旋翼反作用扭矩, 通过改变尾桨总距可以控制直升机偏航速度。
[0006] 由美国贝尔公司和波音公司联合设计制造的 V-22鱼鹰式倾转旋翼飞机在机翼的 两端部各连接有一个发动机舱, 发动机舱可以在水平位置与垂直位置之间倾转 , 发动机舱上连接有旋翼。 V-22倾转旋翼飞机的飞行姿态控制与直升机类 , 也是通过周期变距操纵装置及总距操纵装置使 旋翼桨叶周期变距及同步改变旋 翼桨叶桨距用于控制飞机飞行姿态。 V-22倾转旋翼飞机通过倾转至少一个发动 机舱, 从而在旋翼之间产生纵向推力差异, 用于控制飞机的偏航速度。 因为用 于直升机或倾转旋翼飞机的姿态控制的装置都 是采用复杂机械部件, 所以对制 作材料要求高、 生产难度大、 安装复杂、 维护成本高; 而且此类的姿态控制的 装置只适用于采用了与发动机功率连接的旋翼 作为推力装置的飞行器, 该类飞 行器大多采用涡轮轴发动机或者活塞式发动机 。
[0007] 倾转涵道风扇 (Tilt Ducted Fan) 飞机具有和倾转旋翼飞机一样的优缺点, 例 如贝尔公司的 X-22倾转涵道风扇飞机, 螺旋桨置于涵道中, 组成了涵道风扇 (D ucted Fan) , 初看和普通螺旋桨没有太大两样, 但是涵道内外的气流有速度差, 在贝努力原理的作用下, 涵道内的高度气流可以拖动涵道外的低速气流 , 可以 产生比涵道内气流流动多至 50%的额外推力。 贝尔 X-22采用四台涡轴发动机, 两两布置在垂尾两侧, 通过交联的同步轴, 驱动所有四副涵道风扇。 与 V-22鱼 鹰式倾转旋翼飞机不同的是, X-22倾转涵道风扇飞机每个涵道出口设置有气 控制舵面作为姿态控制装置, 用来提供垂直起落和平飞中的飞行姿态控制。 但 由于这种气动控制舵面是一种复杂的机械部件 , 这种机械部件生产、 维护的成 本高, 而且容易出现机械故障; 此外, 利用气动控制舵面控制飞行器的起飞、 着陆、 悬停吋的飞行器平衡性较差而且灵敏度较低。
[0008] 由英国霍克飞机公司和布里斯托尔航空发动机 公司研制的"鹞"式战斗机, 它实 现垂直 /短距起落的基本原理在于采用一台 4个可旋转喷口的"飞马"涡扇发动机来 提供起落吋所需的升力以及过渡飞行和正常飞 行所需的推力。 两对喷口对称于 飞机重心, 分置机身两侧, 通过喷口操纵系统的操纵杆和发动机油门杆, 实现 发动机推力矢量的控制改变推力的大小和方向 。 机头、 机身和翼梢装有从发动 机引气的喷气反作用操纵系统, 用以控制垂直、 短距起落或悬停吋的飞行姿态 , 在正常飞行中也可用以改善失速吋的操纵性。 因为用于垂直起降喷气式飞机 的姿态控制的装置也是采用复杂的机械部件, 特别是可旋转喷口, 不仅对制作 的材料要求高、 而且生产难度大, 所以提高了生产和维护的成本; 而且此类姿 态控制的装置只适用于采用了矢量喷口或举升 发动机甚至通过传动装置与发动 机功率连接的升力风扇作为垂直推力装置的的 飞行器, 此类飞行器采用特制的 涡扇或涡喷发动机。
[0009] 上述类型的垂直起降飞行器用来作为的飞行姿 态控制的姿态控制装置都是采用 复杂的机械结构的, 大量的机械部件不仅增加了制造的难度, 也提高的生产和 维护的成本; 而且此类采用复杂机械结构的姿态控制装置的 飞行器不够灵活和 不易操作。
[0010] 发明内容
[0011] 本发明要解决的技术问题是提供一种没有复杂 机械结构的姿态控制装置的、 可 以更灵活地控制飞行姿态的垂直起降飞行器。
[0012] 为解决上述技术问题, 本发明的垂直起降飞行器包括机身、 主翼、 可以在水平 位置与垂直位置之间进行倾转的主推力装置、 使主推力装置倾转的倾转装置、 用于控制飞行姿态的姿态控制装置; 主翼包括左半翼及右半翼, 主推力装置使 用热机作为动力装置; 其中, 姿态控制装置由电源模块、 至少两个调姿装置、 调速器模块、 飞行控制系统组成; 调姿装置由电机、 与电机功率连接的螺旋桨 或涵道风扇 (Ducted Fan) 组成; 调速器模块用于分别调节各个调姿装置的电机 的输出功率, 调速器模块接受飞行控制系统的控制; 电源模块用于提供电源; 至少有一个调姿装置设置在左半翼, 并且还至少有一个调姿装置设置在右半翼
[0013] 通过在主翼的左半翼及右半翼分别设置有调姿 装置, 飞行控制系统对调速器模 块实施控制, 调速器模块分别调节每组电机的输出功率, 通过调节各个调姿装 置所产生的推力的差异, 实现对飞行器滚转姿态的控制; 可以通过倾转主推力 装置使其产生垂直方向推力及纵向推力的矢量 分量实现对俯仰姿态的平衡控制 。 这样的好处是, 采用了使用电能的姿态控制装置可以免去原先 复杂的机械部 件, 使飞行器的机械结构得到简化。 通过飞行控制系统控制的以电机作为动力 装置的姿态控制装置反应更加灵敏迅速而且更 加易于操作, 从而使飞行器的姿 态控制更为稳定。
[0014] 作为本发明一种垂直起降飞行器的进一步改进 , 调姿装置设置在主翼的端部。 调姿装置的螺旋桨或涵道风扇设置在主翼的左 半翼、 右半翼的端部, 可以使调 姿装置的螺旋桨或涵道风扇远离飞行器的重心 , 这样可以提高调姿装置姿态控 制的效率。
[0015] 作为本发明一种垂直起降飞行器的另一个改进 , 该飞行器还设置有至少一个调 姿装置置于在飞行器的头部或尾部。 调姿装置可以连接在机身或者通过机翼、 连接轴等机构连接在飞行器的头部或尾部。 这样可以通过调姿装置对飞行器的 俯仰姿态进行控制; 通过飞行控制系统控制的以电机作为动力装置 的姿态控制 装置反应更加灵敏迅速而且更加易于操作, 从而使飞行器的姿态控制更为稳定
[0016] 更进一步地改进, 该飞行器还设置有水平尾翼, 水平尾翼包括左尾翼及右尾翼 ; 各个调姿装置分别设置在左尾翼、 右尾翼、 左半翼、 右半翼的端部。 这样的 设置可以使调姿装置的螺旋桨或涵道风扇远离 飞行器的重心, 这样可以提高调 姿装置姿态控制的效率。
[0017] 作为本发明一种垂直起降飞行器的另一个改进 , 主翼为双翼结构, 其中第一主 翼置于飞行器的前半段靠近机头一侧, 第二主翼置于飞行器的后半段靠近机尾 一侧; 第一主翼及第二主翼的各个半翼分别设置有调 姿装置。 作为进一步改进 , 各个调姿装置分别设置在第一主翼、 第二主翼的各个半翼的端部。 作为更进 一步改进, 还可以将第一主翼设置为前掠翼。 通过采用双翼结构的主翼, 可以 提高了飞行器纵向飞行吋的稳定性及增加固定 翼升力; 通过采用双翼结构的主 翼的飞行器, 其产生垂直推力的主推力装置与产生固定翼升 力的机翼的位置可 以不用集中在重心附近, 主推力装置与机翼位置没有冲突, 可以使主推力装置 布置更加方便; 此外调姿装置的螺旋桨或涵道风扇分别设置在 第一主翼、 第二 主翼的各个半翼的端部可以提高调姿装置姿态 控制的效率。 第一主翼设置为前 掠翼, 第二主翼设置为后掠翼可以增加飞行器的机动 性能及升阻比, 还可以增 加第一主翼与第二主翼之间的空间。
[0018] 作为本发明一种垂直起降飞行器的进一步改进 , 可以活动连接调姿装置, 螺旋 桨或涵道风扇设置为可以在水平位置与垂直位 置之间进行倾转; 调姿装置还包 括倾转装置。 作为更进一步改进, 电源模块包括电功率储存装置、 发电机, 发 电机与电功率储存装置电耦合; 调姿装置的螺旋桨或涵道风扇与发电机功率连 接; 电机包括转子与定子, 电机的转子兼作发电机的转子。 这样可以通过倾转 调姿装置, 使调姿装置所产生的推力的方向可以在垂直方 向和水平方向之间进 行切换, 提高的调姿装置的利用效率; 还可以通过倾转调姿装置, 进行偏航控 制。 调姿装置的螺旋桨或涵道风扇与发电机功率连 接, 这样可以利用螺旋桨或 涵道风扇作为发电机的功率输入装置进行发电 , 并对电源模块进行充电。
[0019] 作为本发明一种垂直起降飞行器的更进一步改 进, 有 2组主推力装置分别设置 在机身中段的左右两侧, 主推力装置为涡扇发动机、 涡喷发动机、 功率连接发 动机的旋翼或涵道风扇中的任意一种。 机身的中段顶部设置有隆起部, 主推力 装置连接在隆起部。 有两组主推力装置分别连接于机身的中段的左 右两侧, 可 以使主推力装置更加集中在飞行器的重心附近 , 可以提高飞行器飞行的稳定性 ; 同吋减少因左右主推力装置产生推力差异吋而 所造成的风险, 使飞行器更加 安全。 机身的中段顶部设置有隆起部, 主推力装置连接在隆起部, 可以使主推 力装置倾转为水平状态吋主推力装置不会触及 地面, 使飞行器可以以滑跑的方 式起降。
[0020] 附图说明
[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步详细的说明。
[0022] 图 1是本发明一种垂直起降飞行器的姿态控制装 工作原理图。
[0023] 图 2是本发明一种垂直起降飞行器的结构示意图
[0024] 图 3是本发明一种垂直起降飞行器的调姿装置连 倾转装置的示意图。
[0025] 图 4是本发明一种垂直起降飞行器的机身中段的 部设置有隆起部的示意图。
[0026] 图 5是本发明一种垂直起降飞行器的通过伸长轴 接机翼与螺旋桨示意图。
[0027] 具体实施方式
[0028] 本发明一种垂直起降飞行器包括机身 1、 主翼、 可以在水平位置与垂直位置之 间进行倾转的主推力装置 2、 使所述主推力装置 2倾转的倾转装置、 用于控制飞 行姿态的姿态控制装置; 所述主翼包括左半翼及右半翼, 所述主推力装置 2使用 热机作为动力装置; 其特征在于: 所述的姿态控制装置由电源模块 5、 至少两个 调姿装置 4、 调速器模块 9、 飞行控制系统 6组成; 所述的调姿装置 4由电机 4a、 与 电机 4a功率连接的螺旋桨或涵道风扇 4b组成; 所述的调速器模块 9用于分别调节 各个调姿装置 4的电机 4a的输出功率, 所述调速器模块 9接受所述飞行控制系统 6 的控制; 所述电源模块 5用于提供电源; 至少有一个所述的调姿装置 4设置在所 述的左半翼, 并且还至少有一个所述的调姿装置 4设置在所述的右半翼。 调姿装 置 4可以设置在主翼的端部。
[0029] 电源模块 5用于为电机 4a提供电源, 还可以为调速器模块 9、 飞行控制系统 6等 用电装置提供电源。 电源模块 5可以是电功率储存装置, 例如充电电池、 超级电 容、 核电池等等, 充电电池可以采用锂离子电池, 也可以是其它类型的充电电 池例如镍镉电池、 镍氢电池、 铁锂电池等; 电源模块 5也可以是发电装置, 包括 发电机和功率连接发电机的功率输入装置, 功率输入装置可以是热机或扇叶; 电源模块 5也可以是连接有发电装置的电功率储存装置 电机 4a采用无刷电机最 优, 但并非是限定, 也可以是其它类型的电机, 如有刷电机、 交流电机、 直流 电机、 单相电机、 三相电机等等。 调速器模块 9可以采用包括电子调速器 electron ic speed controller. 直流电机调速器、 交流电机调速器等可以调节电机输出功率 的装置; 调速器模块 9可以为与电机 4a或其它设备组合在一起的一个模块, 也可 以是独立的调速器, 可以是单组输出控制单个电机的调速器, 也可以是多组输 出分别控制多个电机的调速器; 调速器的类型应该与电机 4a的类型相匹配, 例如 无刷电机采用无刷电子调速器、 有刷电机采用有刷电子调速器等等。 调速器模 块 9接受飞行控制系统 6控制, 调速器模块 9可以与飞行控制系统 6信号连接或电 联接; 飞行控制系统 6是进行飞行姿态和运动参数实施控制的自动 制系统, 飞 行控制系统 6可以采用电子飞行控制系统、 数字式飞行控制系统、 电传操纵系统 等具备自动控制能力的飞行控制系统; 可以利用飞行控制系统 6采集飞行姿态数 据、 分析处理数据、 自动发出控制信号, 通过调速器模块 9控制电机 4a的输出功 率, 从而实现对飞行器的姿态控制。
[0030] 调姿装置 4的螺旋桨或涵道风扇在旋转吋会形成反作用 矩, 可以采取平衡反 作用扭矩的设置或者设置平衡反作用扭矩的装 置。 可以采用将各个调姿装置 4的 螺旋桨或涵道风扇的旋转方向设置为正向与反 向两两搭配、 采用反作用扭矩抵 消的共轴正反双桨、 倾斜调姿装置 4等可以平衡反作用扭矩的设置。 平衡反作用 扭矩的装置可以是尾桨、 设置在气流下方的舵面, 也可以是其它类型的装置, 例如波音公司 MD600N直升机采用的 NOTAR尾桨, 即用喷气引射和旋翼下洗气 流的有利交互作用形成反扭力的装置; 平衡反作用扭矩的装置不是必需的。 还 可以利用平衡反作用扭矩的设置方法或者设置 平衡反作用扭矩的装置来实现偏 航控制。 本发明所提及的螺旋桨是指在空气中旋转将发 动机转动功率转化为推 进力的装置, 风扇、 扇叶、 旋翼等也属于本发明所述的螺旋桨的范围。
[0031] 所谓推力装置是指将发动机功率转换为推力的 装置, 可以利用主推力装置 2为 飞行器提供主要的推力。 主推力装置 2可以是功率连接发动机的旋翼、 涵道风扇 , 也可以是其它的推力装置, 例如矢量发动机、 涡扇发动机等可以提供垂直推 力的推力装置; 采用旋翼或涵道风扇吋发动机可以采用涡轮轴 发动机或活塞式 发动机; 主推力装置 2数量不限, 可以为一组、 双组或多组。 主推力装置 2采用 功率连接发动机的旋翼或涵道风扇吋可以参考 上述调姿装置 4平衡反作用扭矩的 方法来平衡反作用扭矩, 还可以综合调姿装置 4的反作用扭矩利用上述方法来平 衡反作用扭矩, 在此不再作重复说明; 同样, 主推力装置 2为采用功率连接发动 机的旋翼或涵道风扇吋平衡反作用扭矩的装置 不是必需的。 还可以利用平衡反 作用扭矩的设置方法或者设置平衡反作用扭矩 的装置来实现偏航控制。 虽然主 推力装置 2产生的垂直升力的合力偏离飞行器重心处吋 以依靠姿态控制装置实 现飞行器的平衡, 但是这样会增加姿态控制装置的负担, 所以主推力装置 2优选 的连接位置可以是所有主推力装置 2所产生的升力的合力可作用在飞行器大体重 心处的位置, 即主推力装置 2设置的位置大体上可使飞行器平衡; 当然, 这只是 其中一个优选而并非是限定。
[0032] 以上所提到的 "调姿装置 4可以设置在主翼的端部", 主要是指调姿装置 4的螺旋 桨或涵道风扇 4b设置在主翼的端部。 可以是电机 4a通过输出轴或传动装置与螺旋 桨或涵道风扇 4b连接, 电机 4a与螺旋桨或涵道风扇 4b同吋设置在主翼的端部; 或 者电机 4a通过传动轴等传动装置与螺旋桨或涵道风扇 4b连接, 电机 4a设置在飞行 器的其它部位, 仅螺旋桨或涵道风扇 4b连接在主翼的端部; "调姿装置 4的部分" 或"调姿装置 4的全部"设置在主翼的端部, 这两种简单的变换均属于本发明 "调 姿装置 4设置在主翼的端部"方案的精神和范围之内。 主翼与机身连接的位置为 根部, 以上所提到主翼的端部是指远离根部的主翼的 最外端, "主翼的梢部、 尖 部"等表述均属于本发明"主翼的端部"的精神和 范围之内。
[0033] 调姿装置 4可以内嵌在主翼内, 也可以在主翼之外与主翼连接, 但由于调姿装 置 4内嵌在主翼内受到了主翼大小的限制, 所以以调姿装置 4在主翼之外与主翼 连接为优选的方案; 当然, 这只是优选而并非限制。 图 5所示本发明一种垂直起 降飞行器的通过伸长轴连接机翼与螺旋桨示意 图, 调姿装置 4采用螺旋桨与电机 4a连接吋, 可以采用伸长轴 14连接机翼与螺旋桨, 目的使螺旋桨所产生的下洗气 流不被机翼所阻挡; 伸长轴 14可以为符合空气动力的圆柱形、 菱形等形状。
[0034] 作为本发明一种垂直起降飞行器的进一步改进 , 该飞行器还设置有至少一个调 姿装置 4置于在飞行器的头部或尾部。 调姿装置 4可以直接连接在机身 1, 或者通 过尾翼、 鸭翼、 伸长轴 14等机构与飞行器的头部或尾部的机身 1连接。 作为进一 步改进, 该飞行器还设置有水平尾翼, 水平尾翼包括左尾翼及右尾翼; 各个调 姿装置 4分别设置在左尾翼、 右尾翼、 左半翼、 右半翼的端部。
[0035] 图 2所示本发明一种垂直起降飞行器的结构示意 , 主翼可以为双翼结构, 其 中第一主翼 3a置于飞行器的前半段靠近机头一侧, 第二主翼 3b置于飞行器的后半 段靠近机尾一侧; 第一主翼 3a及第二主翼 3b的各个半翼分别设置有调姿装置 4。 作为进一步改进, 各个调姿装置 4可以分别设置在第一主翼 3a、 第二主翼 3b的各 个半翼的端部。 第一主翼 3a还可以设置为前掠翼。 各个半翼是指各个左半翼、 右 半翼。
[0036] 作为本发明一种垂直起降飞行器的进一步改进 , 可以活动连接调姿装置 4, 螺 旋桨或涵道风扇 4b设置为可以在水平位置与垂直位置之间进行 转; 调姿装置 4 还包括倾转装置。 可以采用伺服作动器 11作为倾转装置, 伺服作动器 11可以与 飞行控制系统 6信号连接或电联接; 伺服作动器是指一种飞行控制系统的执行机 构, 亦称舵机; 它可以按照飞控计算机的输出指令对飞行器的 各操纵面进行直 接 (如复合舵机型) 或间接 (如辅助舵机型) 控制; 伺服作动器有多种类型, 可以采用电液伺服作动器, 也可以采用其它类型的伺服作动器, 例如电动式伺 服作动器或气动式伺服作动器等等。 也可以采用电机连接齿轮组等装置作为倾 转装置。 可以通过转轴装置 13或铰链等装置活动连接调姿装置 4。 [0037] 图 3所示本发明一种垂直起降飞行器的调姿装置 接倾转装置的示意图, 可以 设置有短舱 10, 短舱 10用于装载电机 4a或传动装置, 电机 4a通过电机输出轴与螺 旋桨连接或通过传动装置与螺旋桨连接; 短舱 10通过转轴装置 13与机翼活动连 接, 当然, 还可以通过铰链等装置实现短舱与机翼的活动 连接; 短舱 10与伺服 作动器 11可操作地连接, 伺服作动器 11可以直接与短舱 10连接, 也可以通过曲 轴 12与短舱 10连接, 从而实现调姿装置 4的倾转。 当然, 也可以不设置短舱 10, 可以直接活动连接电机 4a与机翼, 电机 4a通过电机输出轴与螺旋桨或涵道风扇 4b 连接; 通过电机 4a与伺服作动器 11可操作连接, 从而实现螺旋桨或涵道风扇 4b的 倾转。 当调姿装置 4采用涵道风扇与电机 4a功率连接吋, 可以通过转轴装置 13或 铰链活动连接涵道, 涵道与与伺服作动器 11可操作连接, 从而实现涵道风扇的 倾转。
[0038] 螺旋桨或涵道风扇 4b倾转吋, 电机 4a不一定要伴随螺旋桨或涵道风扇 4b倾转。
例如电机 4a通过传动轴等传动装置与螺旋桨或涵道风扇 4b连接, 电机 4a与螺旋桨 或涵道风扇 4b设置在不同的位置, 这样可以仅倾转螺旋桨或涵道风扇 4b; 当电 机 4a通过电机输出轴与螺旋桨或涵道风扇 4b连接吋, 电机 4a可以伴随螺旋桨或涵 道风扇 4b同吋倾转; 这种简单的变换仍属于本发明方案的精神和范 围之内。
[0039] 作为本发明一种垂直起降飞行器的更进一步改 进, 电源模块 5包括电功率储存 装置、 发电机, 发电机与电功率储存装置电耦合; 调姿装置 4的螺旋桨或涵道风 扇 4b与发电机功率连接; 电机 4a包括转子与定子, 电机 4a的转子兼作发电机的转 子。
[0040] 作为本发明一种垂直起降飞行器的更进一步改 进, 有两组主推力装置 2分别设 置在机身 1中段的左右两侧, 主推力装置 2为涡扇发动机、 涡喷发动机、 功率连 接发动机的旋翼或涵道风扇中的任意一种。 图 4是本发明一种垂直起降飞行器的 机身中段的顶部设置有隆起部的示意图, 机身 1的中段顶部可以设置有隆起部 7 , 主推力装置 2连接在隆起部 7。 隆起部 7凸起于机身 1顶部, 用于提升主推力装 置 2的高度; 隆起部 7可以设置成符合空气动力的流线型。
[0041] 当主推力装置 2为涡扇发动机、 涡喷发动机、 功率连接发动机的涵道风扇中的 任意一种吋, 主推力装置 2可以直接通过发动机或涵道与机身 1连接。 当主推力 装置 2为功率连接发动机的旋翼吋, 主推力装置 2可以通过短翼 8或连接轴等机构 与机身 1连接。 还可以为主推力装置 2设置有短舱, 短舱用于装载发动机或传动 机构; 可以通过转轴装置 13或铰接活动连接发动机或涵道或短舱, 再通过伺服 作动器与发动机或短舱或涵道的可操作连接, 从而实现主推力装置 2的倾转。
[0042] 机翼与机身连接的位置为根部, 本发明所提到主翼的端部或水平尾翼的端部是 指远离根部的机翼的最外端, 主翼或水平尾翼的"梢部、 尖部"等表述均属于本发 明主翼或水平尾翼的"端部"的精神和范围之内 本发明所提及的关于调姿装置 4 设置的位置的 "置于 "或"设置在 "的表述包括了"内嵌在其之内 "及"连接在其之外" 的范围; 通过直接或间接连接调姿装置 4而不实质上改变本发明所述调姿装置 4 所处于飞行器的位置均仍属于本发明技术方案 的范围内。
[0043] 作为本发明垂直起降飞行器的进一步改进, 主翼、 水平尾翼可以设置有副翼或 襟翼, 或副翼与襟翼同吋都设置; 第二主翼的副翼还可以兼作升降舵。 进一步 的, 飞行器还可以还设置有垂直尾翼, 垂直尾翼还可以设置有方向舵; 方向舵 操纵系统中还可以装有阻尼器, 以制止飞行器在高空高速飞行中出现的偏航摇 摆现象, 方向舵及阻尼器都不是必需的。 飞行器还设置有起落架装置, 起落架 装置还可以包括承力支柱、 减震器、 收放机构、 前轮减摆器和转弯操纵机构。
[0044] 最后所应说明的是, 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 限制, 尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明, 本领域的普通技术人员应当理解, 可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换 , 而不脱离本发明技术方案的精 神和范围; 依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任 何简单修改、 等同变 化与修饰, 均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术问题
问题的解决方案
发明的有益效果