CN102673780A - 双构型飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双构型飞行器，高速构型时，机头与机身前端相连，机翼安装在机身上并与机身垂直，机翼两侧各对应安装一个副翼，动力燃油系统和控制系统装载在机身内部，涵道为环状柱体，通过支架与机身末端固定，且其中心与机身轴线相对，导流片截面为翼状，呈辐射状固定在涵道内部螺旋桨的后侧，螺旋桨安装在导流片形成的中心上，操作舵面对称布置于涵道尾部，起落架位于涵道侧面四周；低速构型时，涵道直接通过支架与机头相连，不安装机身、机翼和副翼；本发明采用双构型设计，可以根据任务需求将部件选择性组装成高速或低速构型飞行器，解决了飞行器兼顾不同飞行状态的气动设计耦合难题，显著提高了该种飞行器的综合任务适应能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器，特别设计一种双构型飞行器。
背景技术
为了设计一种无人飞行器，使其能兼具固定翼的高速飞行性能与直升机的垂直起降、悬停性能，人类提出了很多的飞行器方案，包括：倾转旋翼机、复合直升机、升力转换式飞行器、装备矢量推力发动机的喷气式飞机等。具体资料可参见美国学者Rob Ransone的论文：垂直\短距起降飞机概论和它们的贡献（An overview of VSTOL Aircraft and their Contributions，论文编号：AIAA-2002-5976）。
倾转旋翼机能够以旋翼动力进行垂直起降，在高速平飞状态，旋翼倾转提供前飞动力，并依靠机翼产生升力。倾转旋翼机的旋翼变距机构与传动装置十分复杂、成本较大、对材料的要求很高，而且飞行器的倾转过渡飞行时力学特性复杂，给飞行器的飞行与控制带来了较大难度，使倾转旋翼机的发展受到一定影响。
升力转换式无人机依靠螺旋桨的拉力或推力进行垂直起降，然后操纵整个机体倾转进入高速平飞状态，利用机翼提供升力。该种飞行器一般采用常规布局，飞行器结构相对较简单，而且该种飞行器平飞高速特性较好，较易于控制，但是这类飞行器的悬停性能通常不是很理想，难以进行长时间的悬停，对回收带来一定难度。
以上所述几种可垂直起降无人飞行器对起降条件要求较低，能进行高速前飞，但是飞行器的低速性能较差，不利于飞行器应对复杂的战场环境与任务多样性要求。
发明内容
发明目的:本发明针对现有技术的不足，提出一种可兼顾高速、低速不同飞行状态的双构型飞行器。
技术方案：本发明所述的一种双构型飞行器，包括机头、机身、副翼、机翼、涵道、导流片、支架、螺旋桨、操作舵面、起落架、动力燃油系统和控制系统；可以根据任务需求，对飞行器部件进行选择性组装成高速构型和低速构型：
高速构型时，所述机头与机身前端相连，机翼安装在机身上并与机身垂直，机翼两侧各对应安装一个副翼，动力燃油系统和控制系统装载在机身内部，所述涵道为环状柱体，可增强螺旋桨的气动效率，通过支架与机身末端固定，且其中心与机身轴线相对；导流片截面为翼状，呈辐射状固定在涵道内部螺旋桨的后侧，用来抵消螺旋桨的反扭矩，螺旋桨安装在导流片形成的中心上，由2～5片桨叶构成，在飞行过程中，螺旋桨旋转通过调节转速来改变螺旋桨推力；若干个操作舵面对称布置于涵道尾部，在涵道尾流中，通过操作舵面的偏转产生飞行器所需的操纵力矩；起落架位于涵道侧面四周。在高速飞行时，由机翼产生升力，涵道和螺旋桨提供前飞推力，涵道内的操纵舵面和机翼上的副翼实现姿态操纵，可实现垂直起降、空中悬停和高速平飞。
低速构型时，涵道直接通过支架与机身相连，不需安装机头、机翼和副翼，直接依靠涵道和螺旋桨产生升力和推力，涵道尾部的操纵舵面提供操纵力矩实现悬停、俯仰、滚转、偏航等姿态和小速度飞行。
进一步，机翼为梯形，上单翼结构，从翼根处可将机翼拆卸成两部分，方便运输。
起落架包括减震器和着陆环，减震器中的弹簧可以有效降低着落过载，保护机体以及内部设备，减震器连接在着陆环上，可以防止飞行器在起降时侧翻。
有益效果：1、本发明采用双构型设计，可以根据任务需求将部件选择性组装成高速或低速构型飞行器，解决了飞行器兼顾不同飞行状态的气动设计耦合难题，充分发挥了飞行器不同构型的性能优势，显著提高了该种飞行器的综合任务适应能力；2、采用涵道单螺旋桨动力装置，利用导流片结合操作舵面实现螺旋桨反扭矩平衡和飞行操纵一体化设计，简化了操纵机构，使结构更加紧凑可靠；3、该飞行器是一种多用途载机平台，搭载不同的任务设备可以执行侦察、探测等多种任务。
附图说明
图1为本发明高速构型时的结构示意图；
图2为本发明低速构型时的结构示意图。
具体实施方式：
本实施例提供的一种双构型飞行器，如图1、2所示，包括机头1、机身2、副翼3、机翼4、涵道5、导流片6、支架7、螺旋桨8、操作舵面9、起落架10、动力燃油系统和控制系统；可以根据任务需求，对飞行器部件进行选择性组装成高速构型和低速构型：
高速构型时，所述机头1与机身2前端相连，机翼4安装在机身2上并与机身2垂直，机翼4两侧各对应安装一个副翼3，动力燃油系统装载在机身2内部，所述涵道5为环状柱体，可增强螺旋桨8的气动效率，通过支架7与机身2末端固定，且其中心与机身2轴线相对；导流片6截面为翼状，呈辐射状固定在涵道5内部螺旋桨8的后侧，用来抵消螺旋桨8的反扭矩，螺旋桨8安装在导流片6形成的中心上，由3片桨叶构成，在飞行过程中，螺旋桨8旋转通过调节转速来改变螺旋桨8推力；4组盒式操作舵面9对称布置于涵道5尾部，在涵道5尾流中，通过操作舵面9的偏转产生飞行器所需的操纵力矩；起落架10位于涵道5侧面四周。在高速飞行时，由机翼4产生升力，涵道5和螺旋桨8提供前飞推力，涵道5内的操纵舵面9和机翼4上的副翼3实现姿态操纵，可实现垂直起降、空中悬停和高速平飞。
低速构型时，涵道5直接通过支架7与机身2相连，不需安装机头1、机翼4和副翼3，直接依靠涵道5和螺旋桨8产生升力和推力，实现小速度飞行，涵道5尾部的操纵舵面9提供操纵力矩实现悬停、俯仰、滚转、偏航等姿态，螺旋桨8产生的反扭矩主要由导流片6和操纵舵面9微调来平衡。
其中，机翼4为梯形，上单翼结构，从翼根处可将机翼4拆卸成两部分，方便运输。
起落架10包括减震器和着陆环，减震器中的弹簧可以有效降低着落过载，保护机体以及内部设备，减震器连接在着陆环上，可以防止飞行器在起降时侧翻。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (3)
1. 一种双构型飞行器，低速构型时，包括机身、涵道、导流片、支架、螺旋桨、操作舵面、起落架、动力燃油系统和控制系统；所述涵道通过支架与机身相连，动力燃油系统和控制系统装载在机身内部，所述涵道为环状柱体，通过支架与机身末端固定，且其中心与机身轴线相对，所述导流片截面为翼状，呈辐射状固定在涵道内部螺旋桨的后侧，螺旋桨安装在导流片形成的中心上，操作舵面对称布置于涵道尾部，起落架位于涵道侧面四周；
高速构型时，在低速构型的基础上增加机头、副翼、机翼，所述机头与机身前端相连，机翼安装在机身上并与机身垂直，机翼两侧各对应安装一个副翼，所述涵道通过支架与机身末端固定。
2.根据权利要求1所述的双构型飞行器，其特征在于：所述机翼为梯形，上单翼结构，从翼根处拆卸成两部分。
3.根据权利要求1所述的双构型飞行器，其特征在于：所述起落架包括减震器和着陆环，减震器连接在着陆环上。
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