专利名称：一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机。
背景技术：
随着航空航天科技的发展，航空技术发展日新月异，尤其代表先进航空技术的是能够实现固定翼与垂直起降两重飞行模式的飞机，与现有固定翼飞机相比，固定翼和垂直起降的飞机几乎不需要跑道，这样使得此类 飞机适用性和通用性更好，它还兼具了固定翼飞机飞行效率高，航程远的优点；垂直起降的航空器由于其升力和前进的动力完全靠发动机或电机的螺旋桨旋转产生，其推重比往往要求大于1，而固定翼和垂直起降的飞机克服了上述缺点，使得飞行效率大为提高，航程更远，还兼具了垂直起降飞行器机动灵活的优点；这类飞机尤其具有代表性的是倾斜旋转翼飞机(美军“鱼鹰”倾斜旋翼机)，中航庆安集团公司YY-I短距/垂直起降无人机以及以色列航宇工业公司生产的垂直起降倾转旋翼无人机“黑豹”，“鱼鹰”是基于两轴的飞行器，对飞行控制的要求非常高，“鱼鹰”的频繁出事使的大家寻求更易于操纵和安全的设计；YY-1短距/垂直起降无人机和倾转旋翼无人机“黑豹”是基于三轴的飞行器，易于操纵，安全性好，但在做固定翼飞行时，尾部螺旋桨不能提供向前拉力；它在飞机的后部设有一螺旋桨，用于控制飞行方向，提高固定翼飞行模式下的飞机机动性能；随着经济社会发展以及军事技术革新的需要，更加先进的固定翼和垂直起降的飞机不断涌现。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机，它具有结构简单，控制方便，机动灵活的优点。本发明是这样来实现的，一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机，它包括飞机结构与飞机控制连接方式，所述飞机结构包括前倾斜旋转动力舱、机翼、左副翼、左尾撑杆、左垂尾、平尾、升降舵、舵机、右垂尾、右尾撑杆、右副翼、机身、后倾斜旋转动力舱，前倾斜旋转动力舱还包括电机、固定旋转轴、电机固定盒、拉杆、舵机和摇臂，后倾斜旋转动力舱还包括电机、前支撑侧板、舵机I、舵机II、摇臂、拉杆、后支撑侧板、旋转圆杆、方形叉、轴、方形扁头连接块、支撑杆和销杆，其特征在于机身连接在机翼中部，关于机身对称的两侧机翼上均连接有一前倾斜旋转动力舱，机身后部设有后倾斜旋转动力舱，机翼还连有左副翼和右副翼，左尾撑杆和右尾撑杆关于机身对称连接，其一端均连接在机翼上，左尾撑杆的另一端连接左垂尾、平尾和升降舵，右尾撑杆的另一端连接右垂尾、平尾和升降舵，平尾上设有舵机；前倾斜旋转动力舱中的舵机通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接电机固定盒，电机固定盒的中部设有固定旋转轴，电机固定盒固定连接电机；后倾斜旋转动力舱中前支撑侧板连接舵机I和旋转圆杆，舵机I通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接销杆，销杆连接在旋转圆杆，旋转圆杆穿过后支撑侧板连接方形扁头连接块，方形扁头连接块上连接有舵机II，舵机II通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接方形叉，方形叉与方形扁头连接块通过轴活动连接，方形叉连接支撑杆的一端，支撑杆的另一端连接电机；后倾斜旋转动力舱中的舵机I和舵机II分别控制电机在竖直方向上的两个空间夹角为直角的旋转运动；所述的飞机控制连接方式为(I)升降舵导线连接方式用Y导线，一端接接收机升降控制通道，另一端接三轴飞控板的升降控制通道，最后一端接平尾上的舵机；(2)方向舵导线连接方式将舵机I与三轴飞控板控制尾舵机的输出通道相连，接收机的方向舵控制通道与三轴飞控板的方向舵控制通道相连；(3)电机油门导线连接方式将接收机的油门控制通道与三轴飞控板的油门控制通道相连，三个电机分别与三片电调相连，三片电调的信号线分别与三轴飞控板的三个油门输出通道相连；(4)副翼导线连接方式首先，用Y导线A将机翼上的控制左右两侧副翼的两舵机线连接起来，最后一端接在另一根Y导线B的一端，Y导线B的另一端连接三轴飞控板的副翼控制通道，最后一端连接接收机的副翼控制通道；(5)前倾斜旋转动力 舱中的两舵机分别与Y导线的两端相连，Y导线的最后一端连接另一根Y导线C的一端，Y导线C的另一端连接舵机II，Y导线C的最后一端与接收机的襟翼通道相连；通过上述连接导线，可使遥控器在控制三轴飞控板的同时又能控制固定翼的舵面；而通过旋转飞机遥控器上的襟翼控制旋钮，可以改变三个电机的方向，实现三轴模式与固定翼模式的切换。本发明的技术效果是本发明能够实现垂直起降和固定翼双重飞行模式，起飞不需要跑道，三台电动螺旋桨提供升力、牵引力和控制方向的动力，尤其是后部的一台电动螺旋桨在垂直起降模式下不仅提供升力，还为飞机机动提供动力，在固定翼飞行模式下，也可以为飞机提供牵引力和机动的动力，这样极大地提高了飞机的机动性和飞行速度，这对提高飞机战争中的生存率意义重大，同时本发明基于常规的三轴控制板，控制方式方便可靠，适合大批量生产。
图I为本发明的结构示意图。图2为本发明的前倾斜旋转动力舱结构示意图。图3为本发明的后倾斜旋转动力舱结构示意图。在图中，I、前倾斜旋转动力舱 2、机翼 3、左副翼 4、左尾撑杆5、左垂尾 6、平尾 7、升降舵8、舵机 9、右垂尾 10、右尾撑杆11、右副翼12、机身13、后倾斜旋转动力舱 14、电机15、固定旋转轴16、电机固定盒 17、拉杆 18、摇臂19、前支撑侧板 20、舵机I 21、舵机II 22、后支撑侧板 23、旋转圆杆 24、方形叉25、轴26、方形扁头连接块27、支撑杆 28、销杆。
具体实施例方式如图1、2、3所示，本发明是这样来实现的，它包括飞机结构与飞机控制连接方式，所述飞机结构包括前倾斜旋转动力舱I、机翼2、左副翼3、左尾撑杆4、左垂尾5、平尾6、升降舵7、舵机8、右垂尾9、右尾撑杆10、右副翼11、机身12、后倾斜旋转动力舱13，前倾斜旋转动力舱I还包括电机14、固定旋转轴15、电机固定盒16、拉杆17、舵机8和摇臂18，后倾斜旋转动力舱13还包括电机14、前支撑侧板19、舵机I 20、舵机II 21、摇臂18、拉杆17、后支撑侧板22、旋转圆杆23、方形叉24、轴25、方形扁头连接块26、支撑杆27和销杆28，机身12连接在机翼2中部，关于机身12对称的两侧机翼2上均连接有一前倾斜旋转动力舱1，机身12后部设有后倾斜旋转动力舱13，机翼2还连有左副翼3和右副翼11，左尾撑杆4和右尾撑杆10关于机身12对称连接，其一端均连接在机翼2上，左尾撑杆4的另一端连接左垂尾5、平尾6和升降舵7，右尾撑杆10的另一端连接右垂尾9、平尾6和升降舵7，平尾6上设有舵机8 ;前倾斜旋转动力舱I中的舵机8通过摇臂18 连接拉杆17的一端，拉杆17的另一端连接电机固定盒16,电机固定盒16的中部设有固定旋转轴15,电机固定盒16固定连接电机14 ;后倾斜旋转动力舱13中前支撑侧板19连接舵机I 20和旋转圆杆23，舵机I 20通过摇臂18连接拉杆17的一端，拉杆17的另一端连接销杆28，销杆28连接在旋转圆杆23，旋转圆杆23穿过后支撑侧板22连接方形扁头连接块26，方形扁头连接块26上连接有舵机1121，舵机II 21通过摇臂18连接拉杆17的一端，拉杆17的另一端连接方形叉24，方形叉24与方形扁头连接块26通过轴25活动连接，方形叉24连接支撑杆27的一端，支撑杆27的另一端连接电机14 ;所述的飞机控制连接方式为(1)升降舵导线连接方式用Y导线，一端接接收机升降控制通道，另一端接三轴飞控板的升降控制通道，最后一端接平尾6上的舵机8 ; (2)方向舵导线连接方式将舵机I 20与三轴飞控板控制尾舵机的输出通道相连，接收机的方向舵控制通道与三轴飞控板的方向舵控制通道相连；(3)电机油门导线连接方式将接收机的油门控制通道与三轴飞控板的油门控制通道相连，三个电机分别与三片电调相连，三片电调的信号线分别与三轴飞控板的三个油门输出通道相连；(4)副翼导线连接方式首先，用Y导线A将机翼2上的控制左副翼3、右副翼11的两舵机线连接起来，最后一端接在另一根Y导线B的一端，Y导线B的另一端连接三轴飞控板的副翼控制通道，最后一端连接接收机的副翼控制通道；(5)前倾斜旋转动力舱I中的两舵机8分别与Y导线的两端相连，Y导线的最后一端连接另一根Y导线C的一端，Y导线C的另一端连接舵机II 21，Y导线C的最后一端与接收机的襟翼通道相连；通过上述连接导线，可使遥控器在控制三轴飞控板的同时又能控制固定翼的舵面；而通过旋转飞机遥控器上的襟翼控制旋钮，可以改变三个电机的方向，实现三轴模式与固定翼模式的切换。本发明基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机在三轴飞控板的控制下，起飞状态可以是固定翼或者垂直起降，当为固定翼模式时，前倾斜旋转动力舱I和后倾斜旋转动力舱13中的电机14在舵机8、舵机I 20和舵机II 21的调控下处于水平方向，此时三电机14均产生水平方向的牵引力，使得飞机加速快，缩短起飞跑道长度，并且在需要机动时，可以随时控制舵机I 20和舵机II 21，进而改变后倾斜旋转动力舱13中的电机14所产生的力作用方向，使得在固定翼飞行模式下，飞机的机动性大为提高；尤其需要强调的是，本发明突出的特点是，当由垂直起降飞行模式向固定翼飞行模式转变过程中，三台电机14可以同时提供向前的牵引力，使得飞行效率大为提高，而且后倾斜旋转动力舱13中的电机14可以随时改变作用力方向，为飞机提供更好的机动性能。
权利要求
1.一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机，它包括飞机结构与飞机控制连接方式，所述飞机结构包括前倾斜旋转动力舱、机翼、左副翼、左尾撑杆、左垂尾、平尾、升降舵、舵机、右垂尾、右尾撑杆、右副翼、机身、后倾斜旋转动力舱，前倾斜旋转动力舱还包括电机、固定旋转轴、电机固定盒、拉杆、舵机和摇臂，后倾斜旋转动力舱还包括电机、前支撑侧板、舵机I、舵机II、摇臂、拉杆、后支撑侧板、旋转圆杆、方形叉、轴、方形扁头连接块、支撑杆和销杆，其特征在于机身连接在机翼中部，关于机身对称的两侧机翼上均连接有一前倾斜旋转动力舱，机身后部设有后倾斜旋转动力舱，机翼还连有左副翼和右副翼，左尾撑杆和右尾撑杆关于机身对称连接，其一端均连接在机翼上，左尾撑杆的另一端连接左垂尾、平尾和升降舵，右尾撑杆的另一端连接右垂尾、平尾和升降舵，平尾上设有舵机；前倾斜旋转动力舱中的舵机通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接电机固定盒，电机固定盒的中部设有固定旋转轴，电机固定盒固定连接电机；后倾斜旋转动力舱中前支撑侧板连接舵机I和旋转圆杆，舵机I通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接销杆，销杆连接在旋转圆杆，旋转圆杆穿过后支撑侧板连接方形扁头连接块，方形扁头连接块上连接有舵机II，舵机II通过摇臂连接拉杆的一端，拉杆的另一端连接方形叉，方形叉与方形扁头连接块通过轴活动连接，方形叉连接支撑杆的一端，支撑杆的另一端连接电机。
2.如权利要求I所述的一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机，其特征在于所述的飞机控制连接方式为(I)升降舵导线连接方式用Y导线，一端接接收机升降控制通道，另一端接三轴飞控板的升降控制通道，最后一端接平尾上的舵机；(2)方向舵导线连接方式将舵机I与三轴飞控板控制尾舵机的输出通道相连，接收机的方向舵控制通道与三轴飞控板的方向舵控制通道相连；(3)电机油门导线连接方式将接收机的油门控制通道与三轴飞控板的油门控制通道相连，三个电机分别与三片电调相连，三片电调的信号线分别与三轴飞控板的三个油门输出通道相连；(4)副翼导线连接方式首先，用Y导线A将机翼上的控制左右两侧副翼的两舵机线连接起来，最后一端接在另一根Y导线B的一端，Y导线B的另一端连接三轴飞控板的副翼控制通道，最后一端连接接收机的副翼控制通道；(5)前倾斜旋转动力舱中的两舵机分别与Y导线的两端相连，Y导线的最后一端连接另一根Y导线C的一端，Y导线C的另一端连接舵机II，Y导线C的最后一端与接收机的襟翼通道相连。
全文摘要
一种基于三轴飞控板实现固定翼和垂直起降的飞机，它包括飞机结构与飞机控制连接方式，飞机结构的特征是飞机机翼两侧对称各设有一个前倾斜旋转动力舱，机身的后部设有一个后倾斜旋转动力舱，飞机控制连接方式的特点是基于简单的三轴飞控板的创新性的连接方式，使得三轴飞控板就能控制飞机完成固定翼和垂直起降飞行；本发明能够实现垂直起降和固定翼双重飞行模式，飞机的机动性好和飞行效率高，这对提高飞机战争中的生存率意义重大，同时本发明基于常规的三轴控制板，控制方式方便可靠，适合大批量生产。
文档编号B64C9/00GK102765477SQ201210282360
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者何国毅, 余欢, 吴伟, 崔士阳, 张进, 祝玉玮, 陈雷 申请人:南昌航空大学