CN220884820U - 一种可折叠式倾转旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可折叠式倾转旋翼飞行器，包括机身、机翼、水平尾翼和垂直尾翼，机翼呈上单翼布局形式对称设置于机身两侧，机翼包括机翼内段和机翼外段，机翼内段和机翼外段交界处沿机头方向外伸一对倾转旋翼组，机身尾端设置有升力旋翼收放舱，升力旋翼收放舱尾端沿机翼方向外伸一对升力旋翼组。本实用新型将传统多旋翼飞行器和固定翼飞行器有效的结合起来，既保留了多旋翼飞行器的垂直起降特性和悬停特性，又保留了固定翼飞行器较好的加速特性和较高的前飞速度特性；同时通过外伸旋翼臂的方式，在有效降低飞行器在垂直起降姿态下旋翼尾流对机翼和机身的干扰的同时，提高了飞行器在该状态的下的抗风能力。

Description

一种可折叠式倾转旋翼飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种可折叠式倾转旋翼飞行器。

背景技术

近年来，随着飞行任务的多样化，传统载人飞行器已不能满足的各种复杂多样的飞行任务的需求。而随着电子科学技术和空气动力学的不断发展，使得无人飞行器技术得到了常足的发展。无人飞行器有制造成本低，操控简单，机动性能高等优点，在很多军用和民用领域，载人飞行器已被无人飞行器所代替。无人飞行器能够执行各种危险的任务，保证飞行人员的人身安全。当前无人飞行器领域已成为各航空企业和航空科研机构的研究热点，传统无人飞行器有固定翼和多旋翼两种形式。

对于固定翼飞行器，具有生产成本低、飞行速度快、飞行效率高、续航时间长等优点，可快速完成远距离飞行任务，在军用和民用领域得到广泛应用。如新一代军民两用察打一体飞行器翼龙2具有多用途、长航时等优点，可挂载多种侦察、勘测设备和空对地打击武器，广泛应用于反恐、边界巡逻、地质勘查等领域。但固定翼飞行器无法实现悬停飞行，且起飞降落时需要跑道，导致固定翼飞行器对工作环境限制较高。

对于多旋翼飞行器，具有操纵简单、可悬停工作、可垂直起降、对起飞降落条件要求不高等优点，适用于多种工作环境。如御系列飞行器，具有操纵灵活、高稳定性等优点，在航拍摄影、地质测绘等领域深受大众喜爱。但多旋翼飞行器飞行时阻力较大、平飞速度较低、工作时间短等缺点，限制了多旋翼飞行器完成高机动性要求、长时间续航要求的飞行任务的能力。

固定翼飞行器和多旋翼飞行器各有优缺点，而可垂直起降的固定翼飞行器可以较好的融合两类飞行器的优点。该类飞行器可垂直起降，适用各种工作场合，且巡航飞行时阻力较低，飞行速度较快，具有较高的机动性，是时下飞行器领域的研究热点。如GreasedLightning(闪电)简称“GL-10”，有10个旋翼，8个位于机翼，2个置于尾翼，可像直升机一样垂直起降，也能在起飞后像固定翼飞行器一样巡航飞行。垂直起降期间，机翼会保持竖直，而平行前进时，机翼则向前倾斜，该飞行器可用来递送小型包裹，长期监控农作物，或者用于地图测绘等。

综上所述，可垂直起降的固定翼飞行器，既可实现垂直起降，又可实现低阻力高速飞行，是未来该领域的研究重点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种可折叠式倾转旋翼飞行器。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种可折叠式倾转旋翼飞行器，包括机身、机翼、水平尾翼和垂直尾翼，所述水平尾翼和所述垂直尾翼分布于所述机身尾端，所述机翼呈上单翼布局形式对称设置于所述机身两侧，所述机翼包括机翼内段和机翼外段，所述机翼内段和所述机翼外段交界处沿机头方向外伸一对倾转旋翼组，所述机身尾端设置有升力旋翼收放舱，所述升力旋翼收放舱尾端沿机翼方向外伸一对升力旋翼组。

优选的，所述机翼内段是矩形机翼，所述机翼外段是梯形机翼。

优选的，所述倾转旋翼组包括倾转旋翼臂、电机底座支架、动力组和舵机，所述倾转旋翼臂与所述机身平行布置，所述倾转旋翼臂一端固定在所述机翼上，所述倾转旋翼臂另一端通过所述舵机与所述电机底座支架连接，所述动力组包括电机和螺旋桨，所述电机设置在所述电机底座支架上，所述螺旋桨设置在所述电机上。

优选的，所述舵机可通过旋转所述电机底座支架带动所述动力组倾转，实现飞行器在巡航姿态和悬停姿态的自由切换，所述螺旋桨在所述电机的驱动下旋转为飞行器提供飞行所需的推力。

优选的，所述升力旋翼组包括升力旋翼臂、舵角、升力舵机、升力动力组，所述升力动力组包括升力电机、升力螺旋桨和升力电机底座支架，所述升力螺旋桨设在所述升力电机上，所述升力电机设置在所述升力电机底座支架上，所述升力舵机安装在所述升力旋翼收放舱的尾端，所述升力旋翼臂一端通过所述舵角与所述升力舵机连接，所述升力旋翼臂另一端与所述升力电机底座支架连接。

优选的，所述升力舵机可通过驱动所述舵角旋转带动所述升力旋翼组倾转，实现所述升力旋翼组的折叠与收放，所述升力动力组通过所述升力电机带动所述升力螺旋桨的旋转为飞行器提供竖直方向上的推力。

本实用新型有益效果：

1.本实用新型与传统固定翼飞行器和多旋翼飞行器相比，本实用新型较好结合了固定翼飞行器和多旋翼飞行器优点，不仅具有较好的巡航效率，即较高效的巡航升阻比，又具备垂直起降的能力，使得飞行器不仅降低了对起降环境的限制，增加各种飞行任务的可实施性，而且保证了所述飞行器的巡航飞行性能，具有很好的实际使用效果。

2.本实用新型设有一对升力旋翼组，可在垂直起降阶段为所述飞行器提供推力，以弥补倾转旋翼组推力不足缺陷，且所述飞行器在所述升力旋翼组的作用下可提高垂直起降阶段的飞行稳定性，增强所述飞行器悬停时的抗风能力。

3.本实用新型可实现所述升力旋翼组的折叠与展开，在飞行器巡航飞行时，可将所述升力旋翼组折叠入升力旋翼收放舱，降低所述飞行器巡航飞行时的阻力，提升巡航飞行性能，在所述飞行器悬停或起降阶段，又可将所述升力旋翼组展开，为飞行器提供推力，提高飞行器稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例中飞行器在垂直起降时的轴视图；

图2为本实用新型实施例中飞行器在垂直起降时的侧视图；

图3为本实用新型实施例中飞行器在垂直起降时的俯视图；

图4为本实用新型实施例中飞行器在巡航飞行时的轴视图；

图5为本实用新型实施例中飞行器在巡航飞行时的侧视图；

图6为本实用新型实施例中倾转旋翼组竖直状态时的轴视图；

图7为本实用新型实施例中倾转旋翼组水平状态时的轴视图；

图8为本实用新型实施例中升力旋翼组轴视图；

图9为本实用新型实施例中升力旋转组展开状态时的轴视图；

图10为本实用新型实施例中升力旋转组折叠状态时的轴视图。

附图标注：

1-机身；11-升力旋翼收放舱；2-机翼；21-机翼内段；22-机翼外段；3-水平尾翼；4-垂直尾翼；5-倾转旋翼组；51-倾转旋翼臂；52-电机底座支架；53-动力组；531-电机；532-螺旋桨；54-舵机；6-升力旋翼组；61-升力旋翼臂；62-舵角；63-升力舵机；64-升力动力组；641-升力电机；642-升力螺旋桨；643-升力电机底座支架。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-图5，本实用新型的优选实施例，本实用新型提供了一种可折叠式倾转旋翼飞行器，如图1所示为本实用新型实施例中飞行器在垂直起降时的轴视图，由图1可知一种可折叠式倾转旋翼飞行器的总体布局，飞行器由机身1、机翼2、水平尾翼3、垂直尾翼4、一对结构相同的倾转旋翼组5、一对结构相同的升力旋翼组6组成。

其中机翼2呈上单翼对称布置在所述机身1上，水平尾翼3和垂直尾翼4分布于机身1尾端，倾转旋翼组5由机翼2的中段向前外伸，升力旋翼组6由机身1尾端向外展开。

具体的，所述机身1于中后段设置有升力旋翼组收放舱11，升力旋翼组6设置在所述升力旋翼收放舱11靠近机身1尾端，升力旋翼组收放舱11用于收纳升力旋翼组6，从而可降低飞行器在巡航时的飞行阻力，增加巡航时段所述飞行器升阻比，提升所述飞行器巡航效率，同样的，所述机身1的头部设计为椭圆形，也能有效降低飞行阻力，提升飞行器飞行性能。

所述机身1的后端左右两侧对称设置有水平尾翼3，所述水平尾翼3上方设置有垂直尾翼4，水平尾翼3设置于底部，垂直尾翼4设置于水平尾翼3上方，所述水平尾翼3上设置有升降舵，为飞行器提供俯仰力矩，所述垂直尾翼4上设置有方向舵，为飞行器提供偏航力矩；所述水平尾翼3的水平安定面能够使所述飞行器在俯仰方向上具有静稳定性，并且可以提供纵向阻尼力矩即提供所述飞行器纵向动稳定性，同时所述水平尾翼3的升降舵可以在操纵员的控制下操控飞行器抬头与低头；所述垂直尾翼4的垂直安定面能提供所述飞行器横向静稳定性，并且可以提供横向阻尼力矩即提供所述飞行器横向动稳定性。

所述机翼2是复合式机翼，由机翼内段21和机翼外段22组成，所述机翼内段21为矩形机翼，所述机翼外段22为梯形机翼，梯形机翼为副翼，为飞行器提供滚转力矩；该设计可以提升飞行器稳定性，降低飞行阻力，该设计可以提升飞行器稳定性，降低飞行阻力，同时机翼外段22上设置有副翼，为飞行器提供滚转力矩；在所述机翼内段21与所述机翼外段22前缘连接处向平行于机身1方向外伸有倾转旋翼组5；所述机翼2呈上单翼布局，该布局可在提高飞行稳定性的同时，为升力旋翼组收放舱11提供设计空间。

所述飞行器在垂直起降或者悬停姿态飞行时，所述升力旋翼组6展开，所述倾转旋翼组5将所述动力组53倾转至竖直状态，所述动力组53和升力动力组64共同为所述飞行器提供推力。当所述飞行器由悬停姿态转至巡航姿态所述倾转旋翼组5将所述动力组53倾转至水平，待所述动力组53倾转到位后所述升力动力组64停止工作，并将升力旋翼组6折叠至升力旋转组收放舱11，仅由所述倾转旋翼组5为所述飞行器提供推力。当所述飞行器由巡航姿态转至悬停姿态时，所述升力旋转组6先展开，然后所述升力动力组6开始工作，最后所述倾转旋翼组5再将所述动力组53由水平姿态倾转至竖直姿态。

如图6-图7所示，为本实用新型实施例中倾转旋翼组5竖直状态和平飞状态下的轴视图，具体的，所述倾转旋翼组5包括倾转旋翼臂51、电机底座支架52、动力组53和舵机54，所述倾转旋翼臂51一端固定于机翼2，所述倾转旋翼臂51另一端通过所述舵机54与所述电机底座支架52连接，所述动力组53包括电机531和螺旋桨532，所述电机531设置在所述电机底座支架52上，所述螺旋桨532设置在所述电机531上；

所述电机531驱动螺旋桨532旋转以产生所述飞行器所需推力。进一步的，所述舵机54可实现动力组53倾转，在所述飞行器悬停至平飞过度阶段，所述舵机54驱动动力组53由竖直姿态转向水平姿态；在所述飞行器平飞至悬停过度阶段，所述舵机54驱动动力组53由水平姿态转向竖直姿态。

如图8-图10所示，所述升力旋翼组6由升力旋翼臂61、舵角62、升力舵机63、升力动力组64组成。所述升力动力组64由升力电机641、升力螺旋桨642、升力电机底座支架643组成，其中升力旋翼臂61一端如图8所示与升力动力组64连接，升力旋翼臂61另一端如图9所示通过升力舵机63与机身1连接。所述升力动力组64通过升力电机底座支架643固定于升力旋翼臂61，其中升力电机641驱动升力螺旋桨642旋转产生推力，从而为所述飞行器在垂直起降阶段提供额外升力。所述升力舵机63安装于升力旋翼收放舱11内部用驱动升力旋翼组6收放。

所述升力舵机63可实现升力旋翼臂61的收放，在所述飞行器由悬停转向平飞后，所述升力舵机63驱动升力旋翼臂61折叠入升力旋翼收放舱11内；在所述飞行器由平飞转向悬停前，所述升力舵机63驱动升力旋翼臂61展开。

特别的，本实用新型实施例中所述动力组53和升力动力组64都外伸，远离机身1及机翼2，该设计可防止所述飞行器在垂直起降或悬停过程中旋翼尾流对所述机身1及机翼2的干扰，减少机身1及机翼2滑流面积，有效提升所述飞行器垂直起降及悬停性能。同时在倾转旋翼臂51和升力旋翼臂61的作用下倾转旋翼组5和升力旋翼组6可以尽可能地远离所述飞行器重心，使倾转旋翼组5和升力旋翼组6力臂更大，更好地提高所述飞行器在垂直起降过程中的抗风能力。再者倾转旋翼组5和升力旋翼组6设计可提高所述飞行器可靠性，在一个旋翼组失效后其它旋翼组仍能正常工作，提高飞行安全。

在本实用新型实施例中，所述飞行器在垂直起降阶段，所述倾转旋翼组5中动力组53垂直于倾转旋翼臂51，升力旋翼组6展开，所述动力组53与升力动力组64共同为所述飞行器提供竖直向上推力，以保证所述飞行器的垂直起降，同时该状态还可以实现悬停飞行，以满足多种飞行任务的需求。

在所述飞行器由垂直起降状态过度至巡航阶段时，倾转旋翼组5中的舵机54驱动动力组53由垂直状态转至水平，以为所述飞行器提供水平推力，在过度阶段结束后，升力动力组6停止工作，不再提供竖直向上推力，并将升力旋翼组6折叠至升力旋翼收放舱11。

所述飞行器由巡航飞行状态过度至垂直起降状态时即返航过度阶段，升力旋翼组6展开，在升力旋翼组6完全展开后，升力动力组64开始工作，然后倾转驱旋翼组5由水平状态倾转至垂直状态，至此所述飞行器结束返航过度，此时所述飞行器可实现垂直降落。

本实用新型将传统多旋翼飞行器和固定翼飞行器有效的结合起来，即保留了多旋翼飞行器的垂直起降特性和悬停特性，又保留了固定翼飞行器较好的加速特性和较高的前飞速度特性；同时通过外伸倾转旋翼臂51和升力旋翼臂61的方式，在有效降低飞行器在垂直起降姿态下倾转旋翼组5和升力旋翼组6尾流对机翼2和机身1的干扰的同时，提高了飞行器在该状态的下的抗风能力。

具体的，本实用新型与传统固定翼飞行器和多旋翼飞行器相比，本实用新型较好结合了固定翼飞行器和多旋翼飞行器优点，不仅具有较好的巡航效率，即较高效的巡航升阻比，又具备垂直起降的能力，使得飞行器不仅降低了对起降环境的限制，增加各种飞行任务的可实施性，而且保证了所述飞行器的巡航飞行性能，具有很好的实际使用效果。

本实用新型设有一对升力旋翼组6，可在垂直起降阶段为所述飞行器提供推力，以弥补倾转旋翼组5推力不足缺陷，且所述飞行器在所述升力旋翼组6的作用下可提高垂直起降阶段的飞行稳定性，增强所述飞行器悬停时的抗风能力。

本实用新型可实现所述升力旋翼组6的折叠与展开，在飞行器巡航飞行时，可将所述升力旋翼组6折叠入升力旋翼收放舱11，降低所述飞行器巡航飞行时的阻力，提升巡航飞行性能，在所述飞行器悬停或起降阶段，又可将所述升力旋翼组6展开，为飞行器提供推力，提高飞行器稳定性。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：包括机身(1)、机翼(2)、水平尾翼(3)和垂直尾翼(4)，所述水平尾翼(3)和所述垂直尾翼(4)分布于所述机身(1)尾端，所述机翼(2)呈上单翼布局形式对称设置于所述机身(1)两侧，所述机翼(2)包括机翼内段(21)和机翼外段(22)，所述机翼内段(21)和所述机翼外段(22)交界处沿机头方向外伸一对倾转旋翼组(5)，所述机身(1)尾端设置有升力旋翼收放舱(11)，所述升力旋翼收放舱(11)尾端沿所述机翼(2)方向外伸一对升力旋翼组(6)。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：所述机翼内段(21)是矩形机翼，所述机翼外段(22)是梯形机翼。

3.根据权利要求1所述的一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：所述倾转旋翼组(5)包括倾转旋翼臂(51)、电机底座支架(52)、动力组(53)和舵机(54)，所述倾转旋翼臂(51)与所述机身(1)平行布置，所述倾转旋翼臂(51)一端固定在所述机翼(2)上，所述倾转旋翼臂(51)另一端通过所述舵机(54)与所述电机底座支架(52)连接，所述动力组(53)包括电机(531)和螺旋桨(532)，所述电机(531)设置在所述电机底座支架(52)上，所述螺旋桨(532)设置在所述电机(531)上。

4.根据权利要求3所述的一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：所述舵机(54)可通过旋转所述电机底座支架(52)带动所述动力组(53)倾转，实现飞行器在巡航姿态和悬停姿态的自由切换，所述螺旋桨(532)在所述电机(531)的驱动下旋转为飞行器提供飞行所需的推力。

5.根据权利要求1所述的一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：所述升力旋翼组(6)包括升力旋翼臂(61)、舵角(62)、升力舵机(63)、升力动力组(64)，所述升力动力组(64)包括升力电机(641)、升力螺旋桨(642)和升力电机底座支架(643)，所述升力螺旋桨(642)设在所述升力电机(641)上，所述升力电机(641)设置在所述升力电机底座支架(643)上，所述升力舵机(63)安装在所述升力旋翼收放舱(11)的尾端，所述升力旋翼臂(61)一端通过所述舵角(62)与所述升力舵机(63)连接，所述升力旋翼臂(61)另一端与所述升力电机底座支架(643)连接。

6.根据权利要求5所述的一种可折叠式倾转旋翼飞行器，其特征在于：所述升力舵机(63)可通过驱动所述舵角(62)旋转带动所述升力旋翼组(6)倾转，实现所述升力旋翼组(6)的折叠与收放，所述升力动力组(64)通过所述升力电机(641)带动所述升力螺旋桨(642)的旋转为飞行器提供竖直方向上的推力。