適用於垂直起降飛行器的動力系統結構的製作方法

2023-10-27 06:15:12 1

適用於垂直起降飛行器的動力系統結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，包括提供動力的螺旋槳，所述螺旋槳布置於飛機兩側主機翼的前後側，位於主機翼前側的螺旋槳可由豎直狀態向上傾轉為水平狀態，位於主機翼後側的螺旋槳可由豎直狀態向下傾轉為水平狀態，本實用新型通過設計，不但實現了垂直起降模式下與現有的最為成熟穩定的X型四軸飛行器類似的布局和控制方式，而且在平飛模式下最大程度上保留傳統可靠的固定翼飛機的布局形式、有效機翼面積和整體結構，所以與其他垂直起降飛行器相比具有布局形式合理，結構簡單，控制方式成熟可靠，飛行更加穩定，航程更遠，載重更大等優點。
【專利說明】適用於垂直起降飛行器的動力系統結構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於航空飛行器設計領域，具體涉及一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構。
【背景技術】
[0002]垂直起降技術的誕生主要是因為飛機滑跑起飛方式的不足，特別是在歷次戰爭中的表現，讓飛機的垂直起降進入人們的視線。二戰及中東戰爭等戰爭直接對敵方機場的襲擊讓人們感受到了需要跑道的滑跑式飛機的不足之處，而冷戰則是垂直起降技術的催化齊U。二戰後的五六十年代，在極有可能爆發核戰爭的陰影下，人們擔心出現核大戰對機場造成破壞、常規飛機無法出動的局面，所以催生了固定翼飛機的垂直起降技術。垂直起降飛機減少或基本擺脫了對跑道的依賴，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直著陸，所以在戰爭中飛機可以分散配置，便於靈活出擊、轉移和偽裝隱蔽，不易被敵方發現，出勤率也大幅提聞，並且對敵方的打擊具有很聞的突然性，大大提聞了飛機的戰場生存率。
[0003]有垂直起降能力的固定翼飛機不需要專門的機場和跑道，這樣就省去了昂貴的機場建設費用，不用驅鳥，也能在惡劣氣象條件下起降，降低了使用成本，而且還具有航程遠，有效載荷高等傳統直升機所不具有的優勢。所以，垂直起降固定翼飛行器成為了航空飛行器發展的一個熱門方向。
[0004]現有的垂直起降飛行器大都採用單軸，雙軸，或者三軸等控制難度很高的垂直起降結構布局形式，不僅垂直起降模式時穩定性和可靠性都難以保證，而且由於其採用的方式會導致飛機的結構不同於一般常規固定翼飛機，過於複雜，嚴重影響到固定翼模式下的氣動布局，從而嚴重影響平飛時的飛行品質。另外一個方面，現有的垂直起降飛機大部分由於其結構設計所限，沒有辦法採用很大的翼展，從而無法增加有效的機翼面積，使得其飛行效率無法提高，航程和傳統固定翼飛機相比還是相差很大。所以，只有在儘量採用最成熟旋翼機模型布局形式且不影響常規固定翼飛機布局結構的情況下，做到垂直起降功能，才能最大程度上提高垂直起降飛行器的各個方面的性能。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構。
[0006]為達到上述目的，本實用新型採用了以下技術方案。
[0007]該動力系統結構包括提供動力的螺旋槳，所述螺旋槳布置於飛機兩側主機翼的前後側，位於主機翼前側的螺旋槳可向上傾轉，位於主機翼後側的螺旋槳可向下傾轉。
[0008]所述主機翼前側的螺旋槳採用正裝，主機翼後側的螺旋槳採用反裝。
[0009]所述動力系統結構還包括用於使主機翼前後側的螺旋槳同步傾轉的驅動機構。
[0010]兩側主機翼上分別設置有相同數量的若干對螺旋槳，每對螺旋槳由一個布置於對應主機翼前側的螺旋槳和一個布置於對應主機翼後側的螺旋槳構成，一對螺旋槳採用對應一臺發動機同時驅動或者採用兩臺發動機分別驅動。[0011]所述主機翼上設置有發動機掛艙，發動機掛艙的前後端分別向主機翼前後側對應伸出，發動機掛艙的前後端分別裝有一套動力系統，動力系統包括螺旋槳以及驅動螺旋槳的發動機，發動機與發動機掛艙相連。
[0012]本實用新型的有益效果體現在:
[0013]本實用新型採用成熟的旋翼機模型布局形式且不影響常規固定翼飛機布局結構，使其比現有垂直起降飛行器結構簡單，控制難度低，具有更好垂直起降性能和空中懸停性能，且具有更快飛行速度和更遠航程。
[0014]採用本實用新型的垂直起降飛行器與傳統的固定翼飛機相比可以不使用跑道，而是進行垂直起飛和降落，大大降低了對跑道的要求。與傳統直升機相比具有更快的飛行速度，更遠的航程和更高的飛行高度。本實用新型通過設計，不但實現了垂直起降模式下與現有的最為成熟穩定的X型四軸飛行器類似的布局和控制方式，而且在平飛模式下最大程度上保留傳統可靠的固定翼飛機的布局形式、有效機翼面積和整體結構。所以與其他垂直起降飛行器相比具有布局形式合理，結構簡單，控制方式成熟可靠，飛行更加穩定，航程更遠，載重更大等優點。其布局形式，結構和控制方式不僅可用於小型無人機也可以用於小型載人飛機和大中型運輸機，其發動機不僅可以採用電動機，活塞式內燃機，也可以採用噴氣式發動機等。採用本實用新型的小型無人機和小型載人飛機，不僅適用於民用航空運輸，救災勘察，航空測繪，也適合於部隊單兵偵察使用。而且本實用新型用於大中型運輸機也有明顯的優點。
[0015]採用本實用新型的垂直起降飛行器兼顧固定翼飛行器和直升機的優點，克服了其他垂直起降飛行器的缺點，並已經製造出原型機進行了試飛，性能優異，穩定可靠，具有很強的適應性，應用前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是採用本實用新型的垂直起降飛行器在其水平飛行狀態下的整體外形圖；
[0017]圖2是圖1所示的垂直起降飛行器在其垂直起降及懸停狀態下的整體外形圖；
[0018]圖3是適用於圖1所示的垂直起降飛行器在平飛狀態的動力系統位置示意圖；
[0019]圖4是適用於圖1所示的垂直起降飛行器在垂直起降及懸停狀態下的動力系統位置不意圖；
[0020]圖中:1為機身，2為主機翼，3平尾，4為垂尾，5為發動機掛艙，6為動力系統，7為前起落架，8為主起落架，51為驅動伺服機的舵盤，52為驅動連杆，53為發動機的從動舵盤，61為螺旋槳，62為發動機。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。
[0022]本實用新型主要是通過對垂直起降飛行器的總體布局，飛行模式轉換以及姿態控制所需機構的合理設計來實現的。
[0023]實施例
[0024]本實用新型提供一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，包括提供動力的螺旋槳61，所述螺旋槳61布置於飛機兩側主機翼2的前後側，位於主機翼2前側的螺旋槳61可由豎直狀態向上傾轉為水平狀態，位於主機翼2後側的螺旋槳61可由豎直狀態向下傾轉為水平狀態；所述主機翼前側的螺旋槳61採用正裝，為飛機提供拉力以及升力，主機翼後側的螺旋槳61採用反裝，為飛機提供推力以及升力；所述主機翼前後側螺旋槳61各自的傾轉藉助連杆驅動機構同步進行；所述主機翼前後側的螺旋槳61採用一臺發動機同時驅動或者採用兩臺發動機分別驅動。下面根據附圖進行具體介紹。
[0025]根據圖1、圖2所示，採用本實用新型的垂直起降飛行器採用常規式氣動布局:包含機身1，主機翼2，平尾3，垂尾4，前起落架7，主起落架8以及各個舵面等。其中在兩邊主機翼2上分別安裝有一個發動機掛艙5，在發動機掛艙的前後分別裝有一套動力系統6，該動力系統包括螺旋槳61和發動機62，總共4套動力系統為飛機提供垂直起降，懸停和水平飛行時的動力。
[0026]如圖3、圖4所示，本實用新型中，發動機掛艙5內部設置有連杆驅動機構。連杆驅動機構包括驅動伺服機的舵盤51，驅動連杆52以及發動機的從動舵盤53，驅動伺服機的舵盤51以及發動機的從動舵盤53與驅動連杆52相連。其中驅動伺服機的舵盤51與發動機的從動舵盤53的直徑相同，且相互平行，靜止時與發動機掛艙5軸線保持45度夾角，從而保證轉換過程中前後發動機角度同步變化。當飛機平飛時，四個螺旋槳61平面都處於與地面接近於垂直狀態，為飛機提供向前的動力。當飛機垂直起降和懸停時，通過發動機掛艙5內部的連杆驅動機構同步驅動，主機翼前部的兩個螺旋槳向上傾轉，主機翼後部的兩個螺旋槳向下傾轉，從而四個螺旋槳都能為飛機提供向上的升力；而四個螺旋槳的自旋方向和控制方法類似於X型的四軸飛行器，可以為飛機在垂直起降和懸停過程中提供穩定的姿態控制。飛行模式轉換時，四個螺旋槳平面會保持同步傾轉，不但可以抵消傾轉產生的飛機俯仰方向上的不平衡扭矩，而且仍然可以在豎直方向上提供四軸的控制方式，保證飛機平穩；螺旋槳平面傾轉過程將結合飛機上的姿態和空速傳感器進行控制，從而保證其轉化飛行模式過程中平穩且不失速。飛行模式的轉換過程往往是垂直起降飛機最危險的時候，本實用新型通過合理巧妙的設計大大提高了這一過程的可控性和安全性。
【權利要求】
1.一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，其特徵在於:該動力系統結構包括提供動力的螺旋槳(61)，所述螺旋槳(61)布置於飛機兩側主機翼(2)的前後側，位於主機翼(2 )前側的螺旋槳(61)可向上傾轉，位於主機翼(2 )後側的螺旋槳(61)可向下傾轉。
2.根據權利要求1所述一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，其特徵在於:所述主機翼(2 )前側的螺旋槳(61)採用正裝，主機翼(2 )後側的螺旋槳(61)採用反裝。
3.根據權利要求1所述一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，其特徵在於:所述動力系統結構還包括用於使主機翼(2)前後側的螺旋槳(61)同步傾轉的驅動機構。
4.根據權利要求1所述一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，其特徵在於:兩側主機翼(2)上分別設置有相同數量的若干對螺旋槳(61)，每對螺旋槳由一個布置於對應主機翼前側的螺旋槳(61)和一個布置於對應主機翼後側的螺旋槳(61)構成,一對螺旋槳(61)採用對應一臺發動機同時驅動或者採用兩臺發動機分別驅動。
5.根據權利要求1所述一種適用於垂直起降飛行器的動力系統結構，其特徵在於:所述主機翼(2)上設置有發動機掛艙(5),發動機掛艙(5)的前後端分別向主機翼(2)前後側對應伸出，發動機掛艙(5)的前後端分別裝有一套動力系統(6),動力系統(6)包括螺旋槳(61)以及驅動螺旋槳的發動機(62)，發動機與發動機掛艙相連。
【文檔編號】B64C29/00GK203681869SQ201320859188
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】張旭超, 於德弘, 張凡, 汪翔宇, 楊壯滔, 孟國濤 申請人:西安交通大學