CN109774936B - 一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，包括机身、起落架、机身顶部的自转旋翼结构及机身后侧的固定三角翼；所述自转旋翼结构包括主支撑柱、旋翼转盘、旋翼桨毂、旋翼连接梁，旋翼连接梁中部通过桨毂销轴铰接于旋翼桨毂上，其两端通过桨叶夹片固定桨叶；所述固定三角翼内对称布置有两台涡扇发动机，且固定三角翼上布置有进气道及二元矩形矢量喷管。本发明采用三角翼和自转旋翼结合的设计，实现超短距离起降、高机动性以及高速飞行，且三角翼和机身融合一体化设计，结构紧凑，增大机翼的面积，大大提高隐身性能，控制简单，成本较低，具有广泛的运用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，属于航空飞行器技术领域。
背景技术
目前无人自转旋翼机广泛运用于军事和民用领域。在军事领域，无人自转旋翼机可以起到执行巡逻、侦察、监控等作战任务。在民用领域，无人自转旋翼机可以完成森林防火、气象勘探、地质探测、植物防护等任务。无人自转旋翼机具有安全方便，短距离起降等独特的优势特点，二十一世纪以来，很多国家都在发展多用途的无人自转旋翼机，产生积极的社会价值和经济收益。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，采用三角翼和自转旋翼结合的设计，实现超短距离起降、高机动性以及高速飞行，且三角翼和机身融合一体化设计，结构紧凑，大大提高隐身性能。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，包括机身、起落架、机身顶部的自转旋翼结构及机身后侧的固定三角翼；
其中，所述自转旋翼结构包括与机身相连的主支撑柱、主支撑柱顶部的旋翼转盘、固定于旋翼转盘上的旋翼桨毂、中部通过桨毂销轴铰接于旋翼桨毂上的旋翼连接梁，旋翼连接梁两端分别通过垂直铰连接有桨叶夹片，且两侧桨叶夹片上通过夹片螺栓固定有桨叶；
所述固定三角翼内关于机身轴线对称布置有两台涡扇发动机，以保证重心在机身轴线上，且固定三角翼上机身轴线两侧布置有与涡扇发动机连通的进气道，固定三角翼尾部机身轴线两侧布置有二元矩形矢量喷管。
进一步的，所述自转旋翼结构还包括与旋翼转盘通过齿轮啮合传动的预转器轴，通过预转器轴带动旋翼转盘及旋翼桨毂的旋转。
进一步的，所述涡扇发动机内加装有用于驱动预转器轴的自由涡轮，且自由涡轮通过离合器、变速器与预转器轴驱动连接。
进一步的，所述自转旋翼结构还包括通过坡度销轴铰接于主支撑柱顶部的支撑架，且旋翼转盘转动连接于支撑架上；所述支撑架两侧对称布置有控制拉杆，通过控制拉杆的抬升下拉实现支撑架绕坡度销轴的转动调整。
进一步的，所述支撑架绕坡度销轴的转动角度范围是0-10度，以旋翼转盘水平为0度、后倾为正。
进一步的，所述固定三角翼与机身一体化融合，采用翼身融合技术满足了良好的气动特性要求，而且尽量减少雷达散射的区域。
进一步的，为了改善升力和保持稳定，所述固定三角翼两侧布置有前缘襟翼，且固定三角翼后侧布置有多段式后缘襟翼，增加机翼的面积，提高其升力系数，获得较大的升力，减少起飞和着陆的滑跑距离。
进一步的，所述起落架采用前三点式，两个主轮对称安置在自转旋翼机的重心后侧，前轮位于机身前部，避免尾部的高温燃气破坏地面。
有益效果：本发明提供的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，相对于现有技术，具有以下优点：1、采用三角翼和自转旋翼结合的设计，另外配有两个矢量喷管，实现了超短距离起降、高机动性以及高速飞行；2、采用三角翼和机身融合一体化设计，结构紧凑，增大机翼的面积，大大提高隐身性能；3、采用自转旋翼结构，大大提高无人机的安全性能及使用寿命，控制结构简单，成本较低，具有广泛的运用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中自转旋翼结构的结构示意图；
图中包括：1、机身，2、进气道，3、前缘襟翼，4、二元矩形矢量喷管，5、后缘襟翼，6、起落架，7、固定三角翼，8、自转旋翼结构，9、桨叶，10、预转器轴，11、控制拉杆，12、主支撑柱，13、坡度销轴，14、桨叶夹片，15、桨毂，16、桨毂销轴，17、垂直铰，18、夹片螺栓，19、旋翼连接梁，20、旋翼转盘。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，包括机身1、起落架6、机身1顶部的自转旋翼结构8及机身1后侧的固定三角翼7；
其中，所述自转旋翼结构8包括与机身1相连的主支撑柱12、主支撑柱12顶部的旋翼转盘20、固定于旋翼转盘20上的旋翼桨毂15、中部通过桨毂销轴16铰接于旋翼桨毂15上的旋翼连接梁19，旋翼连接梁19两端分别通过垂直铰17连接有桨叶夹片14，且两侧桨叶夹片14上通过夹片螺栓18固定有桨叶9；
所述固定三角翼7内关于机身1轴线对称布置有两台涡扇发动机，保证重心在机身轴线上，且固定三角翼7上机身1轴线两侧布置有与涡扇发动机连通的进气道2，固定三角翼7尾部机身1轴线两侧布置有二元矩形矢量喷管4。
本实施例中，所述自转旋翼结构8还包括与旋翼转盘20通过齿轮啮合传动的预转器轴10，通过预转器轴10带动旋翼转盘20及旋翼桨毂15的旋转；所述涡扇发动机内加装有用于驱动预转器轴10的自由涡轮，且自由涡轮通过离合器、变速器与预转器轴10驱动连接。
本实施例中，所述自转旋翼结构8还包括通过坡度销轴13铰接于主支撑柱12顶部的支撑架，且旋翼转盘20转动连接于支撑架上；所述支撑架两侧对称布置有控制拉杆11，通过控制拉杆11的抬升下拉实现支撑架绕坡度销轴13的转动调整；所述支撑架绕坡度销轴13的转动角度范围是0-10度，以旋翼转盘20水平为0度、后倾为正。
本发明中，所述固定三角翼7与机身1一体化融合，满足了良好的气动特性要求，而且尽量减少雷达散射的区域；两个外压式的进气道2布置在机身1背部轴线两侧，在进气道口凸起一个大鼓包，改变吸进的气流的流动方向，同时可以把附面层低能的气流挤进通道内，提高涡扇发动机的工作效率；二元矩形矢量喷管4布置在机身1尾部，利于隐身；所述起落架6采用前三点式，两个主轮对称安置在无人自转旋翼机的重心后侧，前轮位于机身1前部，避免尾部的高温燃气破坏地面。
本发明的具体实施方式如下：
无人机起飞时，自由涡轮通过离合器、变速器、预转器轴10、旋翼转盘20带动自转旋翼结构8进行预先转动，使其达到一定的飞行转速整数倍，然后脱开离合器，实现起飞。在平稳起飞后，自由涡轮呈现空转状态，而涡扇发动机将一部分空气直接通过外涵道风扇排出，一部分空气和燃气结合，通过内涵道、二元矩形矢量喷管4往机身1后部喷气，使得旋翼转盘20获得一定的转速，带动桨叶9自转，持续获得起飞升力。二元矩形矢量喷管4可以提供矢量的推力，帮助无人机实现超短距离起飞。双矢量的配置设计会提高无人自转旋翼机的稳定性。
当无人自转旋翼机在较高的速度巡航时候，三角翼7能提供部分的升力，这样就减少了自转旋翼结构8的迎风阻力，从而使得无人自转旋翼机达到高速状态。
在飞行过程里，无人自转旋翼机的旋翼转盘20是后倾的(后倾角度可通过控制拉杆11实现调整)，空气从旋翼的下方流向了旋翼的上方，这种气流带动旋翼自转。由于桨叶9是自行旋转，旋翼机的旋翼传递给机身的扭矩很小，这样旋翼机也就不需要像直升机那样的尾桨来进行反扭矩平衡，简化了结构。
本发明设计的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，在总体布局设计的过程中，主要针对满足其功能的基础上，同时也保证了气动和结构方面的性能要求。机身采用光滑的流线型外型以及良好的加工工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，包括机身（1）、起落架（6）、机身（1）顶部的自转旋翼结构（8）及机身（1）后侧的固定三角翼（7）；
其中，所述自转旋翼结构（8）包括与机身（1）相连的主支撑柱（12）、主支撑柱（12）顶部的旋翼转盘（20）、固定于旋翼转盘（20）上的旋翼桨毂（15）、中部通过桨毂销轴（16）铰接于旋翼桨毂（15）上的旋翼连接梁（19），旋翼连接梁（19）两端分别通过垂直铰（17）连接有桨叶夹片（14），且两侧桨叶夹片（14）上通过夹片螺栓（18）固定有桨叶（9）；
所述固定三角翼（7）内关于机身（1）轴线对称布置有两台涡扇发动机，且固定三角翼（7）上机身（1）轴线两侧布置有与涡扇发动机连通的外压式进气道（2），固定三角翼（7）尾部机身（1）轴线两侧布置有二元矩形矢量喷管（4）。
2.根据权利要求1所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述自转旋翼结构（8）还包括与旋翼转盘（20）通过齿轮啮合传动的预转器轴（10），通过预转器轴（10）带动旋翼转盘（20）及旋翼桨毂（15）的旋转。
3.根据权利要求2所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述涡扇发动机内加装有用于驱动预转器轴（10）的自由涡轮，且自由涡轮通过离合器、变速器与预转器轴（10）驱动连接。
4.根据权利要求1所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述自转旋翼结构（8）还包括通过坡度销轴（13）铰接于主支撑柱（12）顶部的支撑架，且旋翼转盘（20）转动连接于支撑架上；所述支撑架两侧对称布置有控制拉杆（11），通过控制拉杆（11）的抬升下拉实现支撑架绕坡度销轴（13）的转动调整。
5.根据权利要求4所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述支撑架绕坡度销轴（13）的转动角度范围是0-10度，以旋翼转盘（20）水平为0度、后倾为正。
6.根据权利要求1所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述固定三角翼（7）与机身（1）一体化融合。
7.根据权利要求1所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述固定三角翼（7）两侧布置有前缘襟翼（3），且固定三角翼（7）后侧布置有多段式后缘襟翼（5）。
8.根据权利要求1所述的一种复合三角翼的无人自转旋翼机结构，其特征在于，所述起落架（6）采用前三点式。
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