一种结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器的制作方法

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体是一种结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器。

背景技术：

目前垂直起降的固定翼飞行器主要有两种形式：

1. 起降阶段采用升力风扇、旋翼、倾转机翼，或偏转喷口来提供升力和姿态控制，巡航阶段切换到水平推进器提供巡航推力，固定翼提供升力，气动操纵舵面、矢量推力或周期变距螺旋桨提供姿态控制。

2. 采用机尾着地的立式起降方案，让飞行器竖立起降，在空中通过气动操纵舵面、周期变距螺旋桨或差动推力控制飞行器转为平飞。

第一种形式的垂直起降的固定翼飞行器需要同时具备起降和巡航两套控制方法及其切换逻辑，研发难度大、成本高，工作可靠性难以保证。另外，由于同时需要具备起降和巡航两套不同的动力系统和控制机构，构造复杂，重量大，增加了飞行的能量消耗。

第二种形式的垂直起降的固定翼飞行器在起降和平飞之间转换需要整体前俯和后仰90°，用于载人会引起不适，也不能运输要求一面朝上的货物，搭载需要在起降和平飞阶段连续工作的数据收集设备会出现朝向问题。另外，由于这种形式的垂直起降的固定翼飞行器，在起降时迎风面积大，无法在风速大的情况下起降。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，包括固定翼和机身；所述机身上安装有悬吊臂，固定翼安装在悬吊臂的顶端；所述固定翼上设置有三个以上的动力旋翼，且其中至少一个动力旋翼的旋转轴线与其余动力旋翼的旋转轴线位于不同的平面，动力旋翼通过动力旋翼安装臂固定安装在固定翼上，动力旋翼安装臂上还设置有驱动动力旋翼转动的引擎；所述悬吊臂上还设置有垂直尾翼，垂直尾翼设置在悬吊臂的下端后侧，且位于机身的尾侧。

作为本实用新型进一步的方案：所述固定翼安装在悬吊臂的顶端尾部。

作为本实用新型再进一步的方案：所述固定翼上共设置有八个动力旋翼，且八个动力旋翼两两对称安装在固定翼上，八个动力旋翼的旋转轴线分别位于三个不同的水平面上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述动力旋翼安装臂的横截面为椭圆形。

作为本实用新型再进一步的方案：其中两个动力旋翼分别安装在固定翼的两个翼梢处。

作为本实用新型再进一步的方案：所述引擎为电动引擎或油动引擎。

作为本实用新型再进一步的方案：还包括雷达罩，雷达罩安装在悬吊臂上。

作为本实用新型再进一步的方案：还包括起落架，起落架安装在机身上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述固定翼转动安装在悬吊臂的顶端，所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括缓冲固定翼转动的转动阻尼器。

作为本实用新型再进一步的方案：移除悬吊臂，所述固定翼固定安装在机身上，且固定翼倾斜设置，起落架转动安装在机身上，所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括驱动起落架转动的驱动机构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型垂直起降飞行器能够实现垂直升降，降低了对起降场所的要求，在巡航过程中，通过固定翼产生的升力能够降低巡航状态的能量消耗，提高了飞行器的巡航距离及巡航时间；

2、本实用新型垂直起降飞行器不需要同时具备起降和巡航两套独立的控制方法及其切换逻辑，研发难度小，成本低，可靠性易于保证；

3、本实用新型垂直起降飞行器不需要额外的动力系统和控制机构，因此结构简单，重量低，维护方便，续航时间长；

4、本实用新型垂直起降飞行器在飞行过程中，机身始终处于与地面平行的状态，不会发生姿态改变，用于载人时能够做到平稳舒适，用于货运时，能够运输要求一面朝上的货物，搭载需要在起降和平飞阶段连续工作的数据收集设备也能够保证设备的朝向不变；

5、本实用新型垂直起降飞行器通过控制固定翼和动力旋翼的朝向，能够在风速较大的情况下实现垂直起降。

附图说明

图1为结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器的立体结构示意图。

图2为结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器的主视结构示意图。

图3为结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器的侧视结构示意图。

图4为结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器在起飞、爬升、巡航、下降、着陆过程的示意图。

图5为结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器在面向迎风方向垂直降落的示意图。

图中：1-固定翼、2-机身、3-垂直尾翼、4-动力旋翼、5-动力旋翼安装臂、6-雷达罩、7-悬吊臂、8-起落架、9-引擎；图5中υ1标出的箭头表示风向，以υ2标出的箭头表示该垂直起降飞行器的下降方向。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1～5，本实用新型实施例中，一种结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，包括固定翼1和机身2；所述机身2上安装有悬吊臂7，固定翼1转动安装在悬吊臂7的顶端，固定翼1在悬吊臂7顶端的具体位置不加限制，本实施例中，优选的，所述固定翼1安装在悬吊臂7的顶端尾部，所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括缓冲固定翼1转动的转动阻尼器，转动阻尼器的主要作用是减轻悬吊在下方的机身2的晃动；所述固定翼1上设置有动力旋翼4，动力旋翼4通过动力旋翼安装臂5固定安装在固定翼1上，动力旋翼安装臂5上还设置有驱动动力旋翼4转动的引擎9，引擎9转动时带动动力旋翼4转动，从而产生作用力，本实施例中，优选的，所述引擎9为电动引擎或油动引擎，具体可根据实际需求进行选择，所述固定翼1上设置有三个以上的动力旋翼4，且其中至少一个动力旋翼4的旋转轴线与其余动力旋翼4的旋转轴线位于不同的平面，如此设置，才能够通过多个动力旋翼4之间产生的差动推力和差动转矩实现该垂直起降飞行器的姿态调整，本实施例中，优选的，所述固定翼1上共设置有八个动力旋翼4，且八个动力旋翼4两两对称安装在固定翼1上，八个动力旋翼4的旋转轴线分别位于三个不同的水平面上，其中两个动力旋翼4分别安装在固定翼1的两个翼梢处，如此设置，这两个动力旋翼4减少固定翼1翼尖涡流的不良影响，所述动力旋翼安装臂5的横截面为椭圆形，能够作为该垂直起降飞行器的垂直翼面，另外，由于固定翼1安装在悬吊臂7的顶端尾部，即固定翼1位于机身2的尾侧，因此使动力旋翼安装臂5位于该垂直起降飞行器的尾部，动力旋翼安装臂5能够起到垂直尾翼的安定作用，提高了该垂直起降飞行器飞行的平稳性；所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括起落架8，起落架8安装在机身2上，将起落架8安装在不随固定翼1转动的机身2上，无论固定翼1的角度如何变化，起落架8均能够与地面保持水平，方便起降；所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括雷达罩6，雷达罩6安装在悬吊臂7上；所述悬吊臂7上还设置有垂直尾翼3，垂直尾翼3设置在悬吊臂7的下端后侧，且位于机身2的尾侧，垂直尾翼3能够进一步提高该垂直起降飞行器飞行的平稳性。

本实用新型的工作原理是：所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，在垂直起飞时，引擎9运转，带动动力旋翼4转动，通过所有动力旋翼4之间的差动推力，带动固定翼1绕悬吊臂7的顶端转动，从而调整固定翼1与机身2之间的相对角度，进而调整动力旋翼4的朝向，使动力旋翼4正对上方，动力旋翼4转动，产生向上作用力，带动该垂直起降飞行器的机身2逐渐上升，起落架8离开地面，在该垂直起降飞行器上升过程中，通过所有动力旋翼4之间的差动推力，带动固定翼1绕悬吊臂7的顶端转动，从而逐渐调整固定翼1和动力旋翼4的朝向，在此过程中，固定翼1与气流形成一定的迎角，提供一定的升力，降低了动力旋翼4所需的推力，从而降低能量消耗，另外，在固定翼1处于大迎角的情况下，对称安装在固定翼1上的多个动力旋翼4用于产生包裹住整个固定翼1的气流，从而提高翼面的空气流速，增加升力并防止失速，当该垂直起降飞行器上升至巡航高度时，固定翼1和动力旋翼4均已转动至水平状态，此时固定翼1与气流形成合适的迎角，通过固定翼1上下翼面之间的气压差，使固定翼1能够提供足够的升力，维持该垂直起降飞行器的巡航飞行，动力旋翼4仅仅提供水平推力。通过多个动力旋翼4之间产生的差动推力和差动转矩实现该垂直起降飞行器的姿态调整。安装在固定翼1的翼梢处的动力旋翼4能够起到翼梢小翼的作用，减少固定翼1翼尖涡流的不良影响。由于动力旋翼安装臂5位于该垂直起降飞行器的尾部，动力旋翼安装臂5能够起到垂直尾翼的安定作用，提高了该垂直起降飞行器巡航飞行时的平稳性。垂直尾翼3能够进一步提高该垂直起降飞行器巡航飞行时的平稳性。上述过程的逆过程，就能够实现垂直起降飞行器的平稳降落。

在风速较大的情况下，该垂直起降飞行器在起飞时，机身2的头部朝向迎风的方向，引擎9运转，带动动力旋翼4转动，并控制固定翼1和动力旋翼4向前倾斜至合适的迎角，然后提高动力旋翼4的推力，就能够实现该垂直起降飞行器相对于地面的垂直起飞。另外，在风速较大的情况下，该垂直起降飞行器在降落时，机身2的头部朝向迎风的方向，并控制固定翼1和动力旋翼4向前倾斜至合适的迎角，调整动力旋翼4的差动推力，就能够实现该垂直起降飞行器相对于地面的垂直降落。

本实用新型垂直起降飞行器能够实现垂直升降，降低了对起降场所的要求，在巡航过程中，通过固定翼产生的升力能够降低巡航状态的能量消耗，提高了飞行器的巡航距离及巡航时间；本实用新型垂直起降飞行器不需要同时具备起降和巡航两套独立的控制方法及其切换逻辑，研发难度小，成本低，可靠性易于保证；本实用新型垂直起降飞行器不需要额外的动力系统和控制机构，因此结构简单，重量低，维护方便，续航时间长；本实用新型垂直起降飞行器在飞行过程中，机身2始终处于与地面平行的状态，不会发生姿态改变，用于载人时能够做到平稳舒适，用于货运时，能够运输要求一面朝上的货物，搭载需要在起降和平飞阶段连续工作的数据收集设备也能够保证设备的朝向不变；本实用新型垂直起降飞行器通过控制固定翼1和动力旋翼4的朝向，能够在风速较大的情况下实现垂直起降。

实施例2

请参照实施例1，本实施例中，移除悬吊臂7，所述固定翼1固定安装在机身2上，且固定翼1倾斜设置，通过固定翼1的初始迎角，能够在一定程度上降低该飞行器巡航状态下的能量消耗，所述起落架8转动安装在机身2上，所述结构简单且运行平稳的垂直起降飞行器，还包括驱动起落架8转动的驱动机构。本实施例与实施例1相比，虽然性能不如实施例1，但结构更加简单。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。