专利名称：双发动机垂直起降固定翼无人机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够像直升机那样垂直起飞和降落以及空中悬停飞行且能 够像固定翼飞机一样高速巡航飞行的无人飞机。
背景技术：
以往的固定翼无人机其起飞大多需要专用弹射器弹射起飞，或者是需要一条较长 的平直的起飞跑道滑跑起飞，降落的时候大多需要专用降落伞配合缓冲气囊来进行伞降， 或者采用专用拦阻网回收，还有就是用专用起飞跑道滑跑降落。所有这些都导致了常规的 固定翼无人机起飞和降落需要具备较多的限制条件，导致其使用灵活性降低，使用成本较 高。而常见的无人直升机虽然能够方便的垂直起落和悬停飞行但是由于其结构复杂，其可 周期变距的主旋翼和同样要求变距的尾旋翼组件需要活动的精密零部件很多制造难度大， 维护保养技术要求高，同样面临成本较高的问题，而且直升机由于其原理与结构上的固有 因素导致其飞行速度相对较低。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能够像直升机那样垂直起飞和降落以及空中悬 停飞行且能够像固定翼飞机一样高速巡航飞行的无人飞机。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为双发动机垂直起降固定翼无 人机，其特征在于整机采用鸭式气动布局，鸭式小翼位于主机身前侧，主机翼位于机身后 侧，主机翼的翼稍安装两台装有螺旋桨的发动机，翼稍的发动机短舱上同时安装有后掠的H 形垂直尾翼，在该H形垂直尾翼的顶部安装有起落支柱，后缘安装有活动的方向舵面，主机 翼后缘外侧安装有升降副翼。该主机翼为梯形或矩形。该螺旋桨为拉进式螺旋桨。本实用新型的有益效果本实用新型的有益效果在于其既能像直升机一样在很 狭小的场地垂直起飞和降落，还可以悬停空中完成特殊的观测以及侦察任务，还可以像固 定翼飞机那样快速飞行，它不需要固定翼飞机常用的机场跑道，无需弹射器和降落伞，实用 方便成本较低，它的整机结构简单，制造成本低相比直升机以及倾转旋翼机等具有明显的 成本价格优势。
图1至图4所示为本实用新型采用鸭式气动布局的双发动机垂直起降固定翼无人 机的整体结构示意图。图5为飞机上行过程时各部件操作过程的结构的示意图。图6为飞机下行过程时各部件操作过程的结构的示意图。图7为飞机向右侧滚转过程中各部件操作过程的结构的示意图。图8为飞机向左侧滚转过程中各部件操作过程的结构的示意图。图9为飞机向右侧倾斜过程中各部件操作过程的结构的示意图。[0012]图10为飞机向左侧倾斜过程中各部件操作过程的结构的示意图。
具体实施方式
本实用新型提出了一种能够像直升机那样垂直起飞和降落以及空中悬停飞行且 能够像固定翼飞机一样高速巡航飞行的无人飞机。其结构请参见图1至图4所示，其整机 采用鸭式气动布局，鸭式小翼3位于主机身1前侧，监控设备舱2位于两鸭式小翼3旁边主 机身1的下方，梯形或矩形的主机翼4位于机身后侧。主机翼4的翼稍安装两台装有拉进 式螺旋桨5的发动机，翼稍的发动机短舱6上同时安装有后掠的H形垂直尾翼7，在该H形 垂直尾翼7的顶部安装有起落支柱10，后缘安装有活动的方向舵面9。主机翼4后缘外侧 安装有升降副翼8，通过混控方式共用，当主机翼4两侧的活动舵面9同时向上或向下偏转 时起到升降舵面的作用，为整机提供俯仰控制力矩。如图5和图6所示，当两侧的舵面同时 向上偏转时，该舵面在飞行时的迎风气流和螺旋桨下洗气流的综合作用下使得整个飞机获 得抬头力矩，此时飞机会抬头向上，如图5所示。当两侧的舵面同时向下偏转时，该舵面在 飞行时的迎风气流和螺旋桨下洗气流的作用下使得整个飞机获得低头力矩，此时飞机会低 头向下。而当主机翼两侧的活动舵面一边向上另一边向下差动偏转时起副翼的作用，为整 机提供滚转控制力矩。如图7和图8所示。当目视机尾方向时如果左侧舵面向下偏转而右 侧舵面向上偏转时，左侧舵面在飞行时的迎风气流和螺旋桨的下洗气流综合作用下会产生 上抬力矩，而右侧舵面在飞行时的迎风气流和螺旋桨的下洗气流综合作用下会产生下压力 矩，在这种左右不同方向的力矩的综合作用下飞机会向右侧滚转，如图7所示。当目视机尾 方向时如果左侧舵面向上偏转而右侧舵面向下偏转时，左侧舵面在飞行时的迎风气流和螺 旋桨下洗气流的综合作用下会产生下压力矩，而右侧舵面在飞行时的迎风气流和螺旋桨下 洗气流的综合作用下会产生上抬力矩，在这种左右不同方向的力矩的综合作用下飞机会向 左侧滚转。如图8所示。该H形垂直尾翼7同时起到方向安定面，方向舵和起落架的作用。该方向舵面9只 能同时同步的向同一方向偏转，当从飞机背部看左右两侧的四个方向舵9同时向右侧偏转 时，在螺旋桨下洗气流和飞行时的迎风气流的综合作用下整机会产生向右侧的偏航力矩， 此时飞机机头会向右侧倾斜，如图9所示。当从飞机背部看左右两侧的四个方向舵9同时 向左侧偏转时，在螺旋桨下洗气流和飞行时的迎风气流的综合作用下整机会产生向左侧的 偏航力矩，此时飞机机头会向左侧倾斜。如图10所示。飞机在垂直起降时由于飞行速度低 其控制主要依靠螺旋桨下洗气流作用在各控制舵面上产生控制力矩完成。当飞机处于水平 高速平飞时，由于飞行速度快，此时的控制主要依靠飞行时的迎风气流和螺旋桨下洗气流 综合作用在各控制舵面上产生的控制力矩来完成。本实用新型双发动机垂直起降固定翼无人机在起飞时通过H形尾翼7顶部的四个 起落支柱10支撑整个机身垂直的停在地面上。发动机启动后带动两个拉进式螺旋桨5产 生垂直向上的拉升力使整个飞机垂直起飞，飞机也可以保持垂直姿态悬停在空中，此时两 个螺旋桨给整机提供升力，只要两个螺旋桨产生的升力等于或略大于飞机的自身重量就能 保证飞机悬停空中。而飞机的姿态控制依靠螺旋桨转动产生的强力下洗气流作用在主机翼 后缘外侧的升降副翼以及H形垂直尾翼后缘的方向舵舵面之上从而使得整机产生绕机身 X，Y, Z三轴的转动控制力矩，通过即时和细微调整这些控制舵面的偏转角度从而使得整机在垂直悬停或慢速垂直漂移运动的过程中保持动态平衡。当本实用新型双发动机垂直起降固定翼无人机需要做快速平飞时只需要加大发 动机转速使飞机垂直加速然后操控升降舵让飞机调整姿态变为水平飞行状态，此时的飞机 就完全成为了一架常规的鸭式气动布局的固定翼飞机，飞机依靠主机翼与前置固定式鸭翼 提供升力飞行，而两侧的螺旋桨仅为飞机提供拉进的动力。飞机上的升降副翼和垂直尾翼 后缘的方向舵为整机提供绕机身X，Y, Z三轴的转动控制力矩。当本实用新型双发垂直起降固定翼无人机需要降落时只需平飞到待降落区域上 空后增大发动机转速使整机加速然后控制升降舵使飞机抬头直到垂直向上爬升的姿态，此 时可逐步降低发动机转速降低螺旋桨的升力并控制各舵面直至飞机减速到稳定悬停，然后 进一步略微调整降低发动机转速使升力略小于飞机自重飞机便可慢速的垂直降低高度直 至降落地面。
权利要求1.双发动机垂直起降固定翼无人机，其特征在于整机采用鸭式气动布局，鸭式小翼 位于主机身前侧，主机翼位于机身后侧，主机翼的翼稍安装两台装有螺旋桨的发动机，翼稍 的发动机短舱上同时安装有后掠的H形垂直尾翼，在该H形垂直尾翼的顶部安装有起落支 柱，后缘安装有活动的方向舵面，主机翼后缘外侧安装有升降副翼。
2.如权利要求1所述的双发动机垂直起降固定翼无人机，其特征在于该主机翼为梯 形或矩形。
3.如权利要求1所述的双发动机垂直起降固定翼无人机，其特征在于该螺旋桨为拉 进式螺旋桨。
专利摘要本实用新型双发动机垂直起降固定翼无人机，整机采用鸭式气动布局，鸭式小翼位于主机身前侧，主机翼位于机身后侧，主机翼的翼稍安装两台装有螺旋桨的发动机，翼稍的发动机短舱上同时安装有后掠的H形垂直尾翼，在该H形垂直尾翼的顶部安装有起落支柱，后缘安装有活动的方向舵面，主机翼后缘外侧安装有升降副翼。该机型既能像直升机一样在很狭小的场地垂直起飞和降落，还可以悬停空中完成特殊的观测以及侦察任务，还可以像固定翼飞机那样快速飞行，它不需要固定翼飞机常用的机场跑道，无需弹射器和降落伞，使用方便成本较低，它的整机结构简单，制造成本低相比直升机以及倾转旋翼机等具有明显的成本价格优势。
文档编号B64C27/26GK201923320SQ20112000972
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者杨苡 申请人:杨苡