专利名称：垂直起落轻型飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞行器，特别是一种能够垂直起落且快速飞行的垂直起落轻 型飞行器。
背景技术：
现有技术的轻型飞行器种类很多，例如美国康维尔公司的XFY-1和洛克 希德/〉司的XFV-1,二者采用相同的原理，以洛克希德<^司的XFV-1为例，它 在起飞时，整个飞行器保持竖直姿态，机头的螺旋桨转动产生高速气流，通 过飞机尾部的X形尾翼的作用，拉动飞机整体倾转，使飞机变为水平，此时 螺旋桨就只产生向前的拉力，机翼产生升力，这时整个飞机的操纵方式与普 通固定翼飞机无异，虽然XFY-1和XFV-1能垂直起落和高速飞行，但只能载 一名驾驶员，相对飞机体积太大，重量太重，太耗能源，经济性差，而且垂 直起落时，驾驶员只能躺着飞行，不便观察地面，操纵性差。
综上所述，现有轻型飞行器技术存在的不足是虽然能够垂直升降与快 速飞行，但经济性和操纵性差。
垂直升降与快速飞行，而且经济性和操纵性好的垂直起落轻型飞行器。
本发明是通过以下技术方案实现的，即一种垂直起落轻型飞行器，包 括驾驶抢、涵道风扇推进系统、涵道短翼、机翼、尾翼或鸭翼，其特征是
1) 、所述驾驶抢正面具有舱门，头部为观察窗，飞行器垂直起落时驾驶 抢为竖直向上姿态，驾驶员相应站立在驾驶艙内，飞行器水平飞行时驾驶舱 为水平向前姿态，驾驶员相应俯卧在驾驶抢内；
2) 、所述涵道风扇推进系统位于驾驶抢两侧，涵道风扇推进系统包括位 于涵道内的风扇，带动风扇旋转的发动机及发动机输，支撑涵道的涵道支柱， 其中风扇的旋转轴与驾驶艙的纵轴线平行；
3) 、所述机翼为位于驾驶舱中尾部两侧的双三角翼，该机翼穿过发动机 抢尾部并向外延伸一段在水平飞行时能产生足够升力的长度，驾l史抢与发动
机抢之间的一段机翼下端有襟翼，发动机抢之外的一段机翼下端有副翼，在 飞行器头部的背面具有鸭翼，在两侧发动机舱的尾部正背面都具有由垂直安
定面和方向舵组成的垂直尾翼；当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时， 双三角翼的襟翼向前角度偏转；飞行器达到水平姿态后襟翼复位；
或4)、所述机翼为位于驾驶抢中部两侧的梯形直机翼，机翼穿过发动机 舱并向外延伸一段在水平飞行时能产生足够升力的长度，驾驶抢尾部辐射安 装有由X形安定面和X形舵面构成的X形尾翼，当飞行器要由竖直起飞转换 为水平飞行时，X形尾翼上的X形舵面向前角度偏转；飞行器达到水平姿态后 X形舵面复位。
本发明由于上述结构而具有的优点是显而易见的能够垂直起落且 快速飞行，同时垂直状态与平飞状态之间相互转换非常平稳，并且经济性和 操纵性好。
附困说明
本发明上述结构可以通过附图给出的非限定性的实例进 一 步说明。
图l是本发明的鸭式布局正面结构示意图2是本发明的鸭式布局背面结构示意图3是图2局部剖视结构示意图4是本发明的鸭式布局座舱结构示意图5是本发明的鸭式布局平飞状态结构示意图6是本发明的鸭式布局前飞状态结构示意图7是本发明的鸭式布局后飞状态结构示意图8是本发明的鸭式布局左飞状态结构示意图9是本发明的鸭式布局右飞状态结构示意
图10是本发明的鸭式布局顺时针旋转状态结构示意图ll是本发明的鸭式布局逆时针旋转状态结构示意图12是本发明的鸭式布局飞行过程结构示意图13是本发明的常规布局正面结构示意图14是本发明的常规布局前飞结构示意图15是本发明的常规布局后飞结构示意图16是本发明的常规布局左飞结构示意图17是本发明的常规布局右飞结构示意图18是本发明的常规布局顺时针旋转状态结构示意图19是本发明的常规布局逆时针旋转状态结构示意图。 图中1、驾驶抢；2、舱门；3、观察窗；4A、双三角翼；4B、梯形直 机翼；5、襟翼；6、副翼；7、发动机抢；8、涵道；9、风扇；10、涵道支 柱；11、整流罩；12、垂直安定面；13、方向舵；14、緩冲器；15、支柱； 16、机轮；17、鸭翼；18、鸭翼连接件；19、涵道短翼；20、观察窗锁；21、 抢门锁；22、舱门铰链；23、降落伞抢；24、观察舱铰链；25、加油口；
26、 把手；27、离合器；28、过渡轴；29、万向节；30、传动轴；31、齿轮 副；32、圓锥齿轮；33、风扇轴；34、发动机；35、驾驶杆；36、腰部固定 带；37、腿部固定带；38、踏板；39、高度调节杆；40、登机梯；41、 X型安 定面；42、 X型舵面。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进 一 步说明
实施例一，参见附图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11和12中鸭 式布局的垂直起落轻型飞行器，包括驾驶舱l、涵道风扇推进系统、涵道短翼 19、机翼、垂直尾翼及鸭翼17，其特征是所述驾驶抢1正面具有抢门2， 头部为观察窗3，飞行器垂直起落时驾驶抢l为竖直向上姿态，驾驶员相应站 立在驾驶舱内，飞行器水平飞行时驾驶抢为水平向前姿态，驾驶员相应俯卧 在驾l史抢内；所述涵道风扇推进系统位于驾驶舱1两侧，涵道风扇推进系统 包括位于涵道8内的风扇9，带动风扇旋转的发动机34及发动机抢7，支撑涵 道的涵道支柱10，其中风扇9的旋转轴33与驾驶抢的纵轴线平行；所述机翼 为位于驾驶抢l中尾部两侧的双三角翼4A,该机翼穿过发动机餘7尾部并向 外延伸一段在水平飞行时能产生足够升力的长度，驾驶艙与发动机舱之间的 一段机翼下端有襟翼5，发动机抢之外的一段机翼下端有副翼6，在飞行器头 部的背面具有鸭翼17,在两侧发动机抢的尾部正背面都具有由垂直安定面12 和方向舵13组成的垂直尾翼；当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，双 三角翼4A的襟翼5向前角度偏转，飞行器达到水平姿态后襟翼5复位。
上述鸭式布局垂直起落轻型飞行器中，所述涵道风扇推进系统通过涵道 短翼19安装在驾驶舱1的两侧；安装在驾马史抢1两侧的涵道风扇推进系统的 风扇9的旋转轴33之间具有安全同步机构，所述安全同步机构中间是离合器
27, 离合器两边对称的布置有过渡轴28和万向节29，该万向节向外有传动轴 30,所述传动轴穿过涵道短翼19和涵道支柱10，通过齿轮副31与风扇轴33 上的圆锥齿轮32啮合，以使当一侧发动机因故障停止工作时，另一侧正在工
作的发动机能通过安全同步机构进行动力的同步传递；所述垂直安定面12末
端有緩冲器14，支柱15和机轮16,由四个垂直安定面12上的机轮16稳定 的支撑起飞行器；所述鸭翼17通过鸭翼连接件18安装在涵道8背面的外壁； 在驾驶舦1头部的背面具有降落伞艙23;所述发动机34为活塞式发动机或涡 轮螺旋桨发动机；所述风扇9为可变螺距螺旋桨或固定螺距螺旋桨。
上述结构中的驾驶舱1的内部底端设置有登#几梯40;登机梯40两侧具有 高度调节杆39及高度调节杆39之上的踏板38;根据人体结构在驾驶舱1内 壁依次向上设置有腿部固定带37、腰部固定带36和驾驶杆35以及设置在发 动机舱7中的发动机34;风扇轴的轴端具有整流罩11;在驾驶抢1的背面中 部设置有加油口 25;加油口 25稍下的位置具有把手26;舱门2由抢门铰链 22与舱门锁21实现其开关；观察窗3由观察窗铰链24和观察窗锁20实现其 开关。
上述结构是这样工作的——驾驶者通过登机梯40进入驾驶抢1内后，脚 站在踏板38上通过高度调节杆39将其手、腰和大腿分别调节至驾驶杆35、 腰部固定带36和腿部固定带37位置，由腰部固定带36和腿部固定带37将 身体固定在驾驶抢1内。用舱门锁21将舱门2紧锁，用观察窗锁20将观察 窗3锁紧，通过观察窗观察，垂直起飞时，驾驶者站立在驾驶抢l里，启动 发动机34，涵道风扇9的高速气流向下吹出后，克服飞行器重力，将飞行器 拉离地面；当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，双三角翼4A的襟翼5 向前角度偏转，流经的涵道风扇9的高速气流使机翼产生向后的力矩，使得 飞行器绕横轴向前倾转，相应涵道风扇也向前倾转，升力中产生的一部分向 后的分力使飞行器向前移动，，随着飞行器前倾的角度越来越大，飞行器向前 的移动也越来越快，逐渐机翼和鸭翼将产生升力，加强这种趋势，飞行器所 受的重力将从涵道风扇完全转移到机翼和鸭翼上来承担，飞行器实现高速水 平飞行，(这时驾驶员俯卧着驾驶)，同时襟翼5复位，水平飞行后，飞行器 由机翼和垂直尾翼操纵；飞行过程如附图12中A---E所示；降落过程与起飞 过程相逆。当飞行器在垂直状态需要向后飞行时，将襟翼5向后偏转，流经 的涵道风扇9的高速气流将使机翼产生向前的力矩，使得飞行器绕横轴向后 倾转，相应涵道风扇也向后倾转，升力中产生的一部分向前的分力使飞行器 向后移动。当飞行器在垂直状态需要向左飞行时，将方向舵13向左偏转，流 经的涵道风扇9的高速气流将使垂直尾翼产生向右的力矩，使得飞行器绕立 轴向左倾转，相应涵道风扇也向左倾转，升力中产生的一部分向右的分力使 飞行器向左移动。当飞行器在垂直状态需要向右飞行时，将方向舵13向右偏
转，流经的涵道风扇9的高速气流将使垂直尾翼产生向左的力矩，使得飞行 器绕立轴向右倾转，相应涵道风扇也向右倾转，升力中产生的一部分向左的 分力使飞行器向右移动。当飞行器在垂直状态需要顺时针旋转飞行时，将左 边机翼的副翼向后偏转，将右边机翼的副翼向前偏转，流经的涵道风扇9的 高速气流将使左边机翼产生向前的力矩，使右边机翼产生向后的力矩，两边 机翼的共同作用将使飞行器绕纵轴顺时针旋转飞行。当飞行器在垂直状态需 要逆时针旋转飞行时，将左边机翼的副翼向前偏转，将右边机翼的副翼向后 偏转，流经的涵道风扇9的高速气流将使左边机翼产生向后的力矩，使右边 机翼产生向前的力矩，两边机翼的共同作用将使飞行器绕纵轴逆时针旋转飞 行。在地面停放时，由人握住把手26通过机轮在地面的滚动移动飞行器。
实施例二，参见附图13、 14、 15、 16、 17、 18和19中的常规布局的垂 直起落轻型飞行器，包括驾驶抢1、涵道风扇推进系统、涵道短翼19、机翼 及尾翼，其特征是所述驾驶抢l正面具有舱门2,头部为观察窗3，飞行器 垂直起落时驾驶抢1为竖直向上姿态，驾驶员相应站立在驾驶抢内，飞行器 水平飞行时驾驶抢为水平向前姿态，驾驶员相应俯卧在驾驶抢内；所述涵道 风扇推进系统位于驾驶抢1两侧，涵道风扇推进系统包括位于涵道8内的风 扇9，带动风扇旋转的发动机34及发动机艙7,支撑涵道的涵道支柱10，其中 风扇9的旋转轴33与驾驶抢的纵轴线平行；所述机翼为位于驾驶艙1中部两 侧的梯形直机翼4B,机翼穿过发动机舱7并向外延伸一段在水平飞行时能产 生足够升力的长度，驾驶舱尾部辐射安装有由X形安定面41和X形舵面42 构成的X形尾翼，当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，X形尾翼上的X 形舵面42向前角度偏转；飞行器达到水平姿态后X形舵面42复位。
上述常规布局垂直起落轻型飞行器中，所述涵道风扇推进系统通过涵道 短翼19安装在驾马史舱1的两侧；安装在驾马史抢1两侧的涵道风扇推进系统的 风扇9的旋转轴33之间具有安全同步机构，所述安全同步机构中间是离合器 27，离合器两边对称的布置有过渡轴28和万向节29,该万向节向外有传动轴 30，所述传动轴穿过涵道短翼19和涵道支柱10，通过齿4仑副31与风扇轴33 上的圆锥齿轮32啮合，以使当一侧发动机因故障停止工作时，另一侧正在工 作的发动机能通过安全同步机构进4亍动力的同步传递；所述X形安定面41末 端有緩沖器14，支柱15和机轮16，由X形安定面41上的机轮16支撑起飞 行器；在驾驶舱l头部的背面具有降落伞抢23;所述发动机34为活塞式发动 机或涡轮螺旋桨发动机；所述风扇9为可变螺距螺旋桨或固定螺距螺旋桨。
上述结构中的驾驶抢1的内部底端设置有登机梯40;登机梯40两侧具有
高度调节杆39及高度调节杆39之上的踏板38;根据人体结构在驾驶抢1内 壁依次向上设置有腿部固定带37、腰部固定带36和驾驶杆35以及设置在发 动机抢7中的发动机34;风扇轴的轴端具有整流罩11;在驾驶抢l的背面中 部设置有加油口 25;加油口 25稍下的位置具有把手26;舱门2由舱门铰链 22与舱门锁21实现其开关；观察窗3由观察窗铰链24和观察窗锁20实现其 开关。
上述结构是这样工作的——驾驶者通过登机梯40进入驾驶抢1内后，脚 站在踏板38上通过高度调节杆39将其手、腰和大腿分别调节至驾驶杆35、 腰部固定带36和腿部固定带37位置，由腰部固定带36和腿部固定带37将 身体固定在驾驶舱1内。用舱门锁21将抢门2紧锁，用观察窗锁20将观察 窗3锁紧，通过观察窗观察，垂直起飞时，驾驶者站立在驾驶抢l里，启动 发动机34，涵道风扇9的高速气流向下吹出后，克服飞行器重力，将飞行器 拉离地面；当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，X形尾翼上X形舵面向 前角度偏转，流经的涵道风扇9的高速气流使X形尾翼产生向后的力矩，使 得飞行器绕横轴向前倾转，相应涵道风扇也向前倾转，升力中产生的一部分 向后的分力使飞行器向前移动，随着飞行器前倾的角度越来越大，飞行器向 前的移动也越来越快，逐渐机翼将产生升力，加强这种趋势，飞行器所受的 重力将从涵道风扇完全转移到机翼上来承担，飞行器实现高速水平飞行，(这 时驾驶员俯卧着驾驶)，同时X形舵面42复位，水平飞行后，飞行器由X形 尾翼搡纵；飞行过程与实施例一相似；降落过程与起飞过程相逆。当飞行器 在垂直状态需要向后飞行时，使X形尾翼上的X形舵面向后角度偏转，流经 的涵道风扇9的高速气流将使X形尾翼产生向前的力矩，使得飞行器绕横轴 向后倾转，相应涵道风扇也向后倾转，升力中产生的一部分向前的分力使飞 行器向后移动。当飞行器在垂直状态需要向左飞行时，将X形尾翼上的X形 舵面向左角度偏转，流经的涵道风扇9的高速气流将使X形尾翼产生向右的 力矩，使得飞行器绕立轴向左倾转，相应涵道风扇也向左倾转，升力中产生 的一部分向右的分力使飞行器向左移动。当飞行器在垂直状态需要向右飞行 时，将X形尾翼上的X形舵面向右偏转，流经的涵道风扇9的高速气流将使X 形尾翼产生向左的力矩，使得飞行器绕立轴向右倾转，相应涵道风扇也向右 倾转，升力中产生的一部分向左的分力使飞行器向右移动。当飞行器在垂直 状态需要顺时针旋转飞行时，将X形尾翼上的X形舵面依次逆时针偏转，流 经的涵道风扇9的高速气流将使X形尾翼产生顺时针旋转的力矩，从而使飞 行器绕纵轴顺时针旋转飞行。当飞行器在垂直状态需要逆时针旋转飞行时，
将X形尾翼上的X形舵面依次顺时针偏转，流经的涵道风扇9的高速气流将 使X形尾翼产生逆时针旋转的力矩，从而使飞行器绕纵轴逆时针旋转飞行。 在地面停放时，由人握住把手26通过机轮在地面的滚动移动飞行器。 本发明可以作为单人或多人飞行器，也可以作为无人飞行器使用。 综上所述，本发明实现了既垂直起落和快速飞行，而且经济性和操纵性好。
权利要求
1、一种垂直起落轻型飞行器，包括驾驶舱(1)、涵道风扇推进系统、涵道短翼(19)、机翼、尾翼或鸭翼(17)，其特征是1)、所述驾驶舱(1)正面具有舱门(2)，头部为观察窗(3)，飞行器垂直起落时驾驶舱(1)为竖直向上姿态，驾驶员相应站立在驾驶舱内，飞行器水平飞行时驾驶舱为水平向前姿态，驾驶员相应俯卧在驾驶舱内；2)、所述涵道风扇推进系统位于驾驶舱(1)两侧，涵道风扇推进系统包括位于涵道(8)内的风扇(9)，带动风扇旋转的发动机(34)及发动机舱(7)，支撑涵道的涵道支柱(10)，其中风扇(9)的旋转轴(33)与驾驶舱的纵轴线平行；3)、所述机翼为位于驾驶舱(1)中尾部两侧的双三角翼(4A)，该机翼穿过发动机舱(7)尾部并向外延伸一段在水平飞行时能产生足够升力的长度，驾驶舱与发动机舱之间的一段机翼下端有襟翼(5)，发动机舱之外的一段机翼下端有副翼(6)，在飞行器头部的背面具有鸭翼(17)，在两侧发动机舱的尾部正背面都具有由垂直安定面(12)和方向舵(13)组成的垂直尾翼；当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，双三角翼(4A)的襟翼(5)向前角度偏转；飞行器达到水平姿态后襟翼(5)复位；或4)、所述机翼为位于驾驶舱(1)中部两侧的梯形直机翼(4B)，机翼穿过发动机舱(7)并向外延伸一段在水平飞行时能产生足够升力的长度，驾驶舱尾部辐射安装有由X形安定面(41)和X形舵面(42)构成的X形尾翼，当飞行器要由竖直起飞转换为水平飞行时，X形尾翼上的X形舵面(42)向前角度偏转；飞行器达到水平姿态后X形舵面(42)复位。
2、 根据权利要求l所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述涵道风 扇推进系统通过涵道短翼(19 )安装在驾驶抢(1)的两侧。
3、 根据权利要求l所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是安装在驾驶 枪(1)两侧的涵道风扇推进系统的风扇(9)的旋转轴(33)之间具有安全 同步机构，所述安全同步机构中间是离合器(27),离合器两边对称的布置有 过渡轴(28)和万向节(29),该万向节向外有传动轴(30)，所述传动轴穿 过涵道短翼(19 )和涵道支柱(10 ),通过齿轮副(31)与风扇轴(33 )上的 圆锥齿轮(32 )啮合，以使当一侧发动机因故障停止工作时，另一侧正在工作 的发动机能通过安全同步机构进行动力的同步传递。
4、 根据权利要求1所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述垂直安 定面(12 )末端有緩冲器(14 )，支柱(15 )和机轮(16 )，由四个垂直安定 面(12 )上的机轮(16 )稳定的支撑起飞行器。
5、 根据权利要求l所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述X形安 定面(41)末端有緩冲器(14 )，支柱(15 )和机轮(16 )，由X形安定面(") 上的机轮(16)支撑起飞行器。
6、 根据权利要求1所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述鸭翼(17 ) 通过鸭翼连接件(18)安装在涵道(8)背面的外壁。
7、 根据权利要求1所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是在驾驶舱(1 ) 头部的背面具有降落伞抢(23)。
8、 根据权利要求l所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述发动机 (34)为活塞式发动机或涡轮螺旋桨发动机。
9、 根据权利要求1所述的垂直起落轻型飞行器，其特征是所述风扇(9 ) 为可变螺距螺旋桨或固定螺距螺旋桨。
全文摘要
一种垂直起落轻型飞行器，包括驾驶舱、涵道风扇推进系统、涵道短翼、机翼、尾翼或鸭翼，其中驾驶舱正面具有舱门，头部为观察窗，飞行器垂直起落时驾驶舱为竖直向上姿态，驾驶员相应站立在驾驶舱内，飞行器水平飞行时驾驶舱为水平向前姿态，驾驶员相应俯卧在驾驶舱内；所述涵道风扇推进系统通过涵道短翼安装在驾驶舱两侧，涵道风扇推进系统包括位于涵道内的风扇，带动风扇旋转的发动机及发动机舱，支撑涵道的涵道支柱，其中风扇的旋转轴与驾驶舱的纵轴线平行。风扇产生的高速气流使飞行器垂直飞离地面，由机翼、或X型尾翼控制垂直和水平飞行的转换。本发明由于所述结构，实现了垂直起落和快速飞行，而且经济性和操纵性好。
文档编号B64C1/00GK101353084SQ20081007023
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月5日 优先权日2008年9月5日
发明者川 龙 申请人:川 龙