一种新型倾转翼飞机

1.一种新型倾转翼飞机，其结构主要包括：可动机翼、固定机翼、机身、襟副翼、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、螺旋桨系统、尾撑杆和起落架；其特征在于：所述螺旋桨系统为非变矩螺旋桨系统；固定机翼连接在机身中上部，对于机身对称的固定机翼外侧左右二端各有一可动机翼，螺旋桨系统固定在可动机翼上，可动机翼及螺旋桨系统可通过机翼内部的舵机操纵器倾转，可动机翼后部设有襟副翼，平尾和垂尾通过尾撑杆与机身连接，平尾和垂尾后部分别设有升降舵和方向舵，机身下设有起落架；所述新型倾转翼飞机在垂直起降状态下，通过螺旋桨系统、可动机翼和襟副翼共同作用、协调控制飞机的飞行姿态。
2.根据权利要求1所述的一种新型倾转翼飞机，其特征在于：所述新型倾转翼飞机平飞状态下，可动机翼部分固定，与固定机翼部分共同提供升力，有襟副翼同向或异向偏转控制其升力和横向动作。
3.根据权利要求1所述的一种新型倾转翼飞机，其特征在于：所述新型倾转翼飞机在飞行模式转换过程中，升力从全部由两个非变矩螺旋桨系统提供，逐步过渡到由固定机翼和可动机翼提供。

一种新型倾转翼飞机\n技术领域\n[0001] 本发明是一种基于两轴非变矩螺旋桨提供动力的，具有垂直起降、和固定翼两种模式，并可根据需要通过倾转可动机翼及其固定在其上的螺旋桨动力系统的方式进行飞行模式切换的飞机，具体涉及一种新型倾转翼飞机。\n背景技术\n[0002] 垂直起降技术的诞生主要是因为飞机滑跑起飞方式的不足，特别是在历次战争中的表现，让飞机的垂直起降进入人们的视线。二战及中东战争等战争直接对敌方机场的袭击让人们感受到了需要跑道的滑跑式飞机的不足之处，而冷战则是垂直起降技术的催化剂。二战后的五六十年代，在极有可能爆发核战争的阴影下，人们担心出现核大战对机场造成破坏、常规飞机无法出动的局面，所以催生了固定翼飞机的垂直起降技术。垂直起降飞机减少或基本摆脱了对跑道的依赖，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直着陆，所以在战争中飞机可以分散配置，便于灵活出击、转移和伪装隐蔽，不易被敌方发现，出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性，大大提高了飞机的战场生存率。另外，具有垂直起降能力的飞机不需要专门的机场和跑道，这样就省去了昂贵的机场建设费用，不用驱鸟了，也能在恶劣气象条件下起降，好处太多，降低了使用成本，所以飞机的垂直起降成了航空发展的一个方向。\n[0003] 二十世纪五六十年代，美国、加拿大及欧洲的一些公司竞相掀起了一股研制直升机和固定翼飞机优点于一体的倾斜旋翼机的热潮。最初，许多航空专家对研制这种飞机寄予厚望。但由于这种飞机的设计结构复杂，尤其是在对机翼旋转结构和旋转式短舱结构的研制方面长期难以取得突破性进展，再加上试飞时机毁人亡的事故接连发生，因此，许多国家先后放弃了研制。\n[0004] 在1972年，贝尔公司就接到了美国陆军和美国国家航天航空局关于共同发展XV－\n15倾转旋翼机的合同。1981年，美国在XV－15的基础上研制成功了实用型倾转旋翼机，1985年1月它被正式命名为V－22“鱼鹰”。作为一种倾转旋翼机，V－22“鱼鹰”的机身、机翼和普通固定翼飞机基本相似，但是其位于机翼两端的螺旋桨发动机却可以上下转动。当螺旋桨发动机从水平状态转到垂直状态时，V－22“鱼鹰”就可以像直升机一样实现垂直起降和悬停，当螺旋桨发动机处于水平状态时，就能给飞机一个向前的拉力，使它能像固定翼飞机一般飞行。\n[0005] 当然了，“鱼鹰”也不是没有缺点的。第一个缺点就是技术复杂，操作困难，至今还时有事故发生。第二个缺点，就是气动效率较低。由于垂直起降状态下，旋翼产生的下洗气流受到机翼的阻挡，降低了螺旋桨效率。\n[0006] 近年来，不少厂家针对直升机不能高速平飞的缺点，采用了将直升机和固定翼两种飞机布局结合的形式，通过双动力输出方式来解决既能垂直起降，又能高速平飞的问题。\n在其尾部安装推进桨。当需要高速前进的时候，打开其尾部的推进桨以此来获得高速飞行。\n然而受自身构型的影响，在高速平飞时会出现直升机旋翼部件产生很大的阻力，使其飞行速度、航程等受到较大限制。此外，鹞式、F35等飞机也可实现两种模式的飞行，但由于其结构复杂、成本很高等原因，均无法用于无人机的设计。\n[0007] 在我国也正在积极开展这类机型的研究，如中航庆安集团公司的“雨燕”YY-1短距/垂直起降无人机。采用的是两个布置在机翼上且随机翼一同倾转的主螺旋桨，和布置在尾翼位置的辅助螺旋桨共同实现飞行器垂直起降模式的飞行姿态控制。但该飞行器在转为固定翼模式时其辅助动力装置不仅不起作用，还会产生阻力、增加全机的重量，无形中增加了燃油消耗，从而缩短飞行器的航程。\n[0008] 与之相同，中国直升机所的“蓝鲸”无人机，采用四轴螺旋桨结构，可以实现双模式飞行的目标。但由于平飞所需的拉力远小于垂直起降是所需的拉力，因此，基本无需后排螺旋桨的动力，且平飞时后排螺旋桨受到前排旋翼的气流干扰，效率大大降低，甚至成为负担。\n[0009] 对于现阶段技术比较成熟的又可实现垂直起降的飞行器主要是四轴、六轴、八轴飞行器等。这些飞行器可以在操控和稳定性上都比较好。但大多都有航程短，不能像固定翼方式那样以较高的速度平飞、效率低等缺点。\n发明内容\n[0010] 本发明提供了一种既能像直升机一样垂直起降、空中悬停，又能向固定翼飞机一样高速平飞的，还可在两种模式之间进行切换，由非变矩双螺旋桨提供动力的新型倾转翼飞机，它具有结构简单，控制稳定，机动性好等优点。\n[0011] 本发明是这样来实现的，一种新型倾转翼飞机，主要包括：可动机翼、固定机翼、机身、襟副翼、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、螺旋桨系统、尾撑杆和起落架；其特征在于：固定机翼连接在机身中上部，对于机身对称的固定机翼外侧左右二端各有一可动机翼，螺旋桨系统固定在可动机翼上，可动机翼及螺旋桨系统可通过机翼内部的舵机操纵器倾转，可动机翼后部设有襟副翼，平尾和垂尾通过尾撑杆与机身连接，平尾和垂尾后部分别设有升降舵和方向舵，机身下设有起落架。在垂直起降和悬停状态下，通过螺旋桨系统、可动机翼和襟副翼的协调控制实现飞机的垂直起降、定点悬停以及前后移动、转动等动作；在平飞状态下，可动机翼部分固定，与固定机翼部分共同提供升力，有襟副翼同向或异向偏转控制其升力和横向动作。\n[0012] 本发明所述新型倾转翼飞机在垂直起降状态下，可通过螺旋桨系统、可动机翼和襟副翼共同作用控制飞机的飞行姿态。\n[0013] 本发明所述新型倾转翼飞机平飞状态下，可将可动机翼和固定机翼结合到一起形成完整机翼，在螺旋桨系统提供的拉力作用下为飞机提供升力。\n[0014] 本发明所述新型倾转翼飞机在飞行模式转换过程中，通过可动机翼和固定机翼共同作用。\n[0015] 本发明所述飞机飞控板程序开发：这种垂直起降飞机有三种飞行模式，即分为垂直起降模式、过渡慢速前飞模式、以及快速前飞模式。由于飞行模式的不同，往往需要对模式通道在不同的飞行模式时需要打开或者关闭等。基于于此，有必要为每个通道都可以选择。所以本飞控程序的特点是没有固定的飞行模式，飞控板的每个通道都可以设置为任意的输出或是混控输出。\n[0016] 本发明的效果是：能够实现垂直起降、空中悬停以及固定翼模式飞行。比传统意义上的两轴固定翼飞机具有更好的通用性，较传统意义上的三轴、四轴、六轴飞机更加节省燃油。拥有良好的机动性和飞行速度，这对提高飞机的使用范围意义重大，同时本发明配以自主开发的飞控板，使得飞机的安全性能更高、稳定性更好，也适合大批量生产。飞机具有功能多，使用范围广，结构简单，成本低等特点，可广泛适用于空中摄影、高速公路巡逻、灾情勘察以及军事侦查等各个领域。\n附图说明\n[0017] 图1为本发明的结构示意图一。\n[0018] 图2为本发明的结构示意图二。\n[0019] 1、可动机翼，2、固定机翼，3、机身，4、襟副翼，5、平尾，6、垂尾，7、升降舵，8、方向舵，9、螺旋桨系统，10.尾撑杆，11、起落架。\n具体实施方式\n[0020] 如图1、图2所示，本发明是这样来实施的,一种新型倾转翼飞机，它包括飞机结构、飞机联接方式、飞控系统三部分组成。所述飞机结构包括机身1、可动机翼2、固定机翼3、机身4、襟副翼5、平尾6、垂尾7、升降舵8、方向舵9、非变矩螺旋桨系统10、尾撑杆11、起落架；其特征是：固定机翼2连接在机身3中上部，对于机身3对称的固定机翼2外侧各有以可动机翼\n1，螺旋桨系统9固定在可动机翼上，可动机翼1及螺旋桨系统9可通过机翼内部的舵机操纵器倾转，可动机翼1后部设有襟副翼4，平尾5和垂尾6通过尾撑杆10与机身3连接，平尾5和垂尾6后部分别设有升降舵7和方向舵8，机身3下设有起落架11。在垂直起降和悬停状态下，通过螺旋桨系统9、可动机翼1和襟副翼4的协调控制实现飞机的垂直起降、定点悬停以及前后移动、转动等动作；在平飞状态下，可动机翼1部分固定，与固定机翼2部分共同提供升力，有襟副翼同向或异向偏转控制其升力和横向动作。\n[0021] 该飞机主要由飞机结构、飞机联接方式和飞控系统组成。飞机机翼分为固定和可动两部分，当垂直起降和悬停时，可动机翼即固定其上的非变矩螺旋桨系统沿转轴倾转到垂直状态，有螺旋桨提供升力；平飞时，可动机翼和螺旋桨系统转回到固定翼位置，和正常布局固定翼飞机同样飞行；转换阶段由自助研制的飞控系统控制。\n[0022] 本发明具体包括三种飞行模式：垂直起降和悬停模式、固定翼模式以及过渡模式。\n[0023] 处于垂直起降和悬停模式时，通过非变矩螺旋桨动力系统9、可动机翼1和襟副翼4的协调控制，在机翼转动中心、重心和襟副翼产生的机翼倾转力矩作用下实现飞机的垂直起降、定点悬停以及前后移动，通过两电机的差动实现原地转向和滚转等。\n[0024] 处于在平飞状态时，可动机翼1转回到和固定机翼2相同的位置，形成和固定翼飞机一样的布局形式，在螺旋桨系统9的拉力作用下与固定机翼2共同提供升力，由襟副翼同向或异向偏转控制其升力和横滚动作。\n[0025] 处于过度模式时，升力从全部由两个非变矩螺旋桨系统9提供，逐步过渡到由固定机翼2和可动机翼1提供，电机转速、飞机飞行速度和气动力都处于变化当中，这一阶段，由设置在机身内、自主设计的飞控系统来实现。