一种在腹部安装鳍翼的片状机身航空器的制作方法

本实用新型涉及一种在腹部安装鳍翼的片状机身航空器，属于航空技术领域。

背景技术：

载人航空器可分为固定翼和旋转翼两大类，固定翼常见于水平起降航空器（如喷气式客机），而旋转翼常见于垂直起降航空器（如直升机）。就目前已经达到的技术水平来说，固定翼航空器可以高速飞行，操作简便，但需依托跑道起降。旋转翼航空器可以垂直起降，不需依托跑道起降，适应性强，但是机理失调，操控复杂，飞行速度慢，燃油效率低。

新型垂直起降航空器采用片状机身以后可以解决垂直起降又要满足水平飞行两种飞行模式而产生的矛盾，将成为垂直起降航空器新的发展方向。但是，片状机身的特殊结构又给航空器的姿态控制带来一些新的问题，主要表现为：（1）片状特性。片状机身的特殊结构要求控制机构同样具备片状的特性。（2）控制力矩大。相对于现有的航空器，片状机身的特殊结构提高了片状机航空器在纵横两个方向的稳定性，因此需要的俯仰力矩和偏航力矩更大。（3）兼容性。姿态控制机构需要同样能够兼容垂直起降和水平飞行两种飞行工况的要求。（4）协调性。片状机航空器具有内在飞行机理协调的优点，姿态控制机构只能彰显这些优点，不能破坏协调性。（5）可靠性。片状机航空器解耦了相互制约的飞行要求，具有简单可靠的优点，姿态控制机构只能彰显这些优点，不能破坏。（6）直观性。片状机航空器要求姿态控制机构简便易行、控制效果直观易得。（7）准确性。片状机航空器要求姿态控制机构的指向明确，能够精准控制。因此片状机身航空器需要某些特殊的结构来完善完善或弥补片状机身航空器本身特有的技术缺陷。

技术实现要素：

本实用新型能够有效维护片状机身特性，可实现垂直起降和水平飞行两种工作模式的有效兼容，解决了为片状机身航空器的俯仰操作、悬停时前后移动、水平飞行时上下微调等功能提供有效控制，且该装置较为符合片状机身航空器的整体设计和飞行机理，可在一定程度上代替拥有相同上述功能但不符合片状机身航空器飞行的传统航空器结构，完善或弥补片状机身航空器本身特有的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种在腹部安装鳍翼的片状机身航空器，包括片状机身航空器和安装于其片状机身腹部的鳍翼，鳍翼有鳍翼轴与鳍翼板，鳍翼使用大面积鳍翼板，鳍翼板对称设置在鳍翼轴两侧，鳍翼轴与机身平面垂直、与鳍翼板同处一个平面，鳍翼轴可以穿过鳍翼板的中心对称布置，也可安装于鳍翼板的一侧不对称布置。片状机身航空器采用片状机身以后，很好地解决了机身垂直起降模式和水平飞行模式两种工作模式下的兼容问题，但是带来了俯仰操控困难的矛盾，而片状机身腹部安装鳍翼（远离片状机身航空器重心安装鳍）以后，可大幅提高俯仰力矩，加大对航空器的俯仰控制力，由此很好地解决片状机身航空器俯仰操控困难的问题。

所述片状机身航空器的片状机身是指高宽比和长宽比均大于等于2的机身，一般情况下，片状机身的高宽比和长宽比为3-10。

所述安装于航空器片状机身腹部的鳍翼可按一组或多组安装，每组鳍翼以机身重心为轴水平对称设置1-2个鳍翼，具体组数和每组的鳍翼数量根据实际需要确定，满足形成足够的俯仰力矩即可。作为优选，可以在所述航空器片状机身腹部分别安装前、后两组鳍翼，每组鳍翼以机身中轴为轴水平对称设置的1-2个鳍翼。若每组所述鳍翼数量大于1，则组间鳍翼设置同步机构，保证其同步转动。前后位置的鳍翼错位布置、反向倾斜，能有效提高俯仰力矩。若每组所述鳍翼数量大于1则组间鳍翼设置同步机构；鳍翼采用常规控制和代理机构，由人工或自动控制旋转或锁止，前、后两组鳍翼可以锁定后完全同步反向转动以获得最大俯仰力矩，也可以分别转动以完成各种微调控制。

所述鳍翼可以鳍翼轴为轴心旋转，鳍翼的旋转可以采用常规控制和动力机构，由人工操作或自动控制旋转、锁止。鳍翼转动的角度和位置可以让鳍翼避免遮挡迎面气流、下洗气流和上升气流，完全满足片状机身航空器对于鳍翼必须兼容道路行驶、垂直起降和水平飞行三种工况的要求。

所述鳍翼工作时，其鳍翼板的翼面不与片状机身同处于一个平面，而是与片状机身的平面垂直相交；鳍翼不工作时，可以直接收合进入片状机身平面，可以采用常规收放式或折叠式结构实现。

所述鳍翼使用大面积鳍翼板，进一步提高俯仰力矩。采用大面积的鳍翼、巧妙的位置和相互的配合放大了控制力矩，保证了航空器在无动力紧急迫降时，可以通过人力操控转动鳍翼施加一定的控制，调整着陆姿态，提高无动力迫降的安全性和成功率。当操作前后两个鳍翼同向倾斜时，可实现航空器在悬停状态下的前后移动的控制。悬停状态下，旋翼产生下洗气流；当前后鳍翼均同向前倾时，片状机身航空器向后移动；当前后鳍翼均同向后倾时，片状机身航空器向前移动。在片状机身航空器水平飞行时，鳍翼可对机身进行垂直微调，达到精准控制的效果。

所述鳍翼板为片状结构，可以在航空器垂直起降或悬停阶段自由浮动以顺应气流自然下反，避免遮挡下洗气流。所述鳍翼的鳍翼板为大面积片状结构，可以利用大面积翼面在低速飞行中产生足够空气动力控制航空器的航行姿态。

所述鳍翼的鳍翼板采用大面积钢性薄壁结构，鳍翼板的轮廓线为流线型。鳍翼表面一般为连续平面，或采用飞机翼型的气动曲面，保证气流的连续、平滑运动。

本实用新型工作时，航空器处于悬停状态下，旋翼产生下洗气流，前后腹鳍均垂直时，腹鳍不干扰下洗气流；前后腹鳍均同向前倾时，片状飞行器向前移动；前后腹鳍均同向后倾时，片状飞行器向后移动。航空器飞行状态下，前后腹鳍均水平时，腹鳍不干扰迎面气流；前后腹鳍均同向前倾时，片状飞行器向下移动；前后腹鳍均同向后倾时，片状飞行器向上移动；前腹鳍向后倾而后腹鳍向前倾时，片状飞行器上仰；前腹鳍向前倾而后腹鳍向后倾时，片状飞行器下俯。航空器道路行驶状态下，前后腹鳍均不起作用，但是应该转为水平以减少干扰。航空器紧急迫降时，通过人力操控转动腹鳍，可以施加一定的俯仰控制，以着陆姿态，提高无动力迫降的安全性。

本实用新型能为片状机身航空器的俯仰操作、悬停时前后移动、水平飞行时上下微调等功能提供有效辅助或是直接提供上述功能，且该装置较为符合片状机身航空器的整体设计和飞行机理，可在一定程度上代替拥有相同上述功能但不符合片状机身航空器飞行的传统航空器结构。

与现有技术相比，本发明可实现垂直起降和水平飞行两种工作模式的平稳转换和有效兼容，能够有效维护片状机身特性，具有机理协调、结构简单、成本低廉、可靠性高、适应性好，能够有效克服片状航空器飞行速度较低带来的飞行姿态控制中低流速空气动力不足的问题和片状机身给航空器的姿态控制带来控制力矩增大等问题的优点，可广泛应用于载人航空器或无人机等领域。

附图说明

图1是本实用新型侧视示意图。

图2是本实用新型主视示意图。

图中：1-片状机身航空器，2-鳍翼，3-鳍翼轴，4-鳍翼板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详尽描述，实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。

实施例1：如图1-2所示，本在腹部安装鳍翼的片状机身航空器包括片状机身航空器1和安装于其片状机身腹部的鳍翼2；鳍翼2有鳍翼轴3与鳍翼板4，鳍翼4使用大面积鳍翼板，鳍翼板4对称设置在鳍翼轴3两侧，鳍翼轴与机身平面垂直、与鳍翼板同处一个平面，鳍翼轴穿过鳍翼板的中心对称布置。片状机身的高宽比为3、长宽比为10。片状机身腹部安装鳍翼（远离片状机身航空器重心安装鳍）以后，可大幅提高俯仰力矩，加大对航空器的俯仰控制力，由此很好地解决片状机身航空器俯仰操控困难的问题。在所述片状机身航空器腹部分别安装前、后两个鳍翼2，鳍翼2均设置在机身中轴上，前后位置的鳍翼2错位布置、反向倾斜，有效提高俯仰力矩。鳍翼2可以鳍翼轴为轴心旋转，采用常规控制和动力机构，由人工控制旋转或锁止，让鳍翼2避免遮挡迎面气流、下洗气流和上升气流，完全满足片状机身航空器对于鳍翼2必须兼容道路行驶、垂直起降和水平飞行三种工况的要求；前、后鳍翼2可以锁定后完全同步反向转动以获得最大俯仰力矩，也可以分别转动以完成各种微调控制。

鳍翼2常规收放式结构，工作时其鳍翼板4的翼面不与片状机身同处于一个平面，而是与片状机身的平面垂直相交，从而可以形成俯仰力矩，不工作时则可以直接收合进入片状机身平面，不影响飞行器的正常航行。鳍翼2使用大面积片状结构鳍翼板4，进一步提高俯仰力矩。片状结构的鳍翼板4可以在航空器垂直起降或悬停阶段自由浮动以顺应气流自然下反，避免遮挡下洗气流；鳍翼的大面积鳍翼板可以利用大面积翼面在低速飞行中产生足够空气动力控制航空器的航行姿态。鳍翼的鳍翼板采用大面积钢性薄壁结构，其轮廓线为流线型，其表面为连续平面，保证气流的连续、平滑运动。

本航空器采用鳍翼巧妙的位置和相互的配合，放大了控制力矩，保证了航空器在无动力紧急迫降时，可以通过人力操控转动鳍翼2施加一定的控制，调整着陆姿态，提高无动力迫降的安全性和成功率。当操作前后两个鳍翼2同向倾斜时，可实现航空器在悬停状态下的前后移动的控制。悬停状态下，旋翼产生下洗气流；当前后鳍翼2均同向前倾时，片状机身航空器1向后移动；当前后鳍翼2均同向后倾时，片状机身航空器1向前移动。在片状机身航空器1水平飞行时，鳍翼2可对机身进行垂直微调，达到精准控制的效果。

实施例2：如图1-2所示，本在腹部安装鳍翼的片状机身航空器包括片状机身航空器1和安装于其片状机身腹部的鳍翼2；鳍翼2有鳍翼轴3与鳍翼板4，鳍翼4使用大面积鳍翼板，鳍翼板4对称设置在鳍翼轴3两侧，鳍翼轴与机身平面垂直、与鳍翼板同处一个平面，翼轴安装于鳍翼板的一侧不对称布置。片状机身的高宽比为10、长宽比为3。片状机身腹部安装鳍翼（远离片状机身航空器重心安装鳍）以后，可大幅提高俯仰力矩，加大对航空器的俯仰控制力，由此很好地解决片状机身航空器俯仰操控困难的问题。在所述片状机身航空器腹部分别安装前、后两组鳍翼2，每组鳍翼以机身中轴为轴水平对称设置两个鳍翼，组间鳍翼设置常规同步机构，保证其同步转动。前后位置的鳍翼2反向倾斜，有效提高俯仰力矩。鳍翼2可以鳍翼轴为轴心旋转，采用常规控制和动力机构，自动控制其旋转或锁止，让鳍翼2避免遮挡迎面气流、下洗气流和上升气流，完全满足片状机身航空器对于鳍翼2必须兼容道路行驶、垂直起降和水平飞行三种工况的要求；前、后鳍翼2可以锁定后完全同步反向转动以获得最大俯仰力矩，也可以分别转动以完成各种微调控制。

鳍翼2常规折叠式结构，工作时其鳍翼板4的翼面不与片状机身同处于一个平面，而是与片状机身的平面垂直相交，从而可以形成俯仰力矩，不工作时则可以直接收合进入片状机身平面，不影响飞行器的正常航行。鳍翼2使用大面积片状结构鳍翼板4，进一步提高俯仰力矩。片状结构的鳍翼板4可以在航空器垂直起降或悬停阶段自由浮动以顺应气流自然下反，避免遮挡下洗气流；鳍翼的大面积鳍翼板可以利用大面积翼面在低速飞行中产生足够空气动力控制航空器的航行姿态。鳍翼的鳍翼板采用大面积钢性薄壁结构，其轮廓线为流线型，其表面为飞机翼型的连续气动曲面平面，保证气流的连续、平滑运动。

上面结合附图对本实用新型的技术内容作了说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下对本实用新型的技术内容做出各种变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。