一种可变形的浮升一体垂直起降飞行器及飞行方法与流程

本发明涉及一种航空飞行器技术，尤其涉及的是一种可变形的浮升一体垂直起降飞行器及飞行方法。

背景技术：

垂直起降航空飞行器种类较多，主要有如下几类：

固定翼构型类：飞行器为常规固定翼类，起飞阶段飞行器垂直方向放置，在上升过程中通过飞行器舵面的控制，使飞行器逐步调整为平飞状态，动力系统由升力逐步转换为推力。

基于固定翼构型、动力可转向的无人机：在常规固定翼无人机的基础上，动力系统可在起飞阶段由水平调整至垂直方向提供升力，达到高度后调整为水平方向提供推力(升力由固定翼气动提供)。

基于固定翼构型、由旋翼提供升力：在常规固定翼无人机的基础上加装垂直方向的旋翼机构，在起飞阶段由旋翼提供升力，达到高度后旋翼停止，由常规水平方向的动力系统提供推力(升力由固定翼气动提供)。

目前已有的垂直起降航空飞行器基本都具有固定翼构型，通过机身控制、可倾转动力控制或旋翼提供垂直上升阶段的动力，在平飞阶段均为常规固定翼飞行器状态。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种可变形的浮升一体垂直起降飞行器及飞行方法，采用可变形的机身满足低阻力升降。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括飞行骨架和骨架调整机构；所述飞行骨架包括上骨架和下骨架，所述骨架调整机构分别设置于上骨架的顶部和下骨架的底部，所述上骨架和下骨架分别具有多个支撑骨，所述上骨架的支撑骨的底端和下骨架的支撑骨的顶端分别铰接在上骨架和下骨架之间的连接部上，所述骨架调整机构包括中心杆和多个调节骨，所述中心杆为长度可调式杆件，所述调节骨的一端铰接在对应的支撑骨上，另一端铰接在中心杆上，所述调节骨由中心杆长度调节带动对应支撑骨撑起和收拢。

所述中心杆由直线电机驱动调节长度。通过中心杆长度的变化实现支撑骨的收拢和撑起。

作为本发明的优选方式之一，所述飞行器的底部设有用于起落的起落架。

所述飞行器的侧边具有用于提供倾转动力的动力系统，所述动力系统连接在连接部上。可提供多角度、多方向的推力或升力，为飞行器的起飞、巡航及降落提供动力，可实现飞行器的稳定控制。

所述飞行骨架外包覆蒙皮。

所述飞行器的蒙皮内填充氦气。

采用软式膜结构蒙皮包裹可变形骨架，内部填充氦气，为飞行器提供一定的浮力，具有浮升一体的特性。

一种所述的可变形的浮升一体垂直起降飞行器的飞行方法，包括以下步骤：

(1)飞行器起飞状态，支撑骨收拢，整个飞行器为垂直飞艇姿态，动力系统推力垂直向上；

(2)接近飞行高度，支撑骨逐渐撑开，飞行器由飞艇姿态逐渐调整为飞碟姿态，到达飞行高度后，动力系统的推力为斜向上；

(3)下降时，支撑骨再逐渐收拢，飞行器由飞碟姿态逐渐调整为垂直飞艇姿态，动力系统推力垂直向上。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明基于可变形机身，在飞行各阶段实现飞行器的飞艇与飞碟形态切换以减少各飞行阶段的飞行阻力；基于可倾转动力，在飞行各阶段实现飞行器的垂直与水平方向力的调节与分配，实现飞行器的快速起降与水平飞行，可大幅减少起降场地的面积，降低对起降场地的要求。

附图说明

图1是本发明的飞行状态示意图；

图2是本发明的飞艇姿态的结构示意图；

图3是图2是俯视图；

图4是本发明飞碟姿态的结构示意图；

图5是图4的俯视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1～5所示，图1中ⅰ是浮升前地面系留示意图，ⅱ是起飞状态示意图，ⅲ是空中巡航状态示意图，ⅳ是返回状态示意图，ⅴ是降落后地面系留示意图。

本实施例的包括飞行骨架和骨架调整机构；所述飞行骨架包括上骨架3和下骨架4，所述骨架调整机构分别设置于上骨架3的顶部和下骨架4的底部，所述上骨架3和下骨架4分别具有多个支撑骨，所述上骨架3的支撑骨的底端和下骨架4的支撑骨的顶端分别铰接在上骨架3和下骨架4之间的连接部5上，所述骨架调整机构包括中心杆6和多个调节骨7，所述中心杆6为长度可调式杆件，所述调节骨7的一端铰接在对应的支撑骨上，另一端铰接在中心杆6上，所述调节骨7由中心杆6长度调节带动对应支撑骨撑起和收拢。

本实施例的中心杆6由直线电机驱动调节长度。通过中心杆6长度的变化实现支撑骨的收拢和撑起。

飞行器的底部设有用于起落的起落架1。飞行器的侧边具有用于提供倾转动力的动力系统2，所述动力系统2连接在连接部5上。可提供多角度、多方向的推力或升力，为飞行器的起飞、巡航及降落提供动力，可实现飞行器的稳定控制。

本实施例的飞行骨架外包覆蒙皮8，蒙皮8内填充氦气。采用软式膜结构蒙皮8包裹可变形骨架，内部填充氦气，软式膜结构蒙皮8具有弹性且恢复的特征，为飞行器提供一定的浮力，具有浮升一体的特性。

本实施例的飞行过程如下：

(1)飞行器起飞状态，支撑骨收拢，整个飞行器为垂直飞艇姿态，即飞行器的高度大于宽度，动力系统2推力垂直向上，这样可以减小在上升过程中的阻力；

(2)接近飞行高度，支撑骨逐渐撑开，飞行器由飞艇姿态逐渐调整为飞碟姿态，飞碟姿态为飞行器的高度小于宽度，到达飞行高度后，动力系统2的推力为斜向上，飞行器巡航过程中，飞行器为飞碟姿态，能够在空中水平巡航时减少阻力；

(3)下降时，支撑骨再逐渐收拢，飞行器由飞碟姿态逐渐调整为垂直飞艇姿态，动力系统2推力垂直向上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种可变形的浮升一体垂直起降飞行器及飞行方法，所述上骨架和下骨架分别具有多个支撑骨，所述上骨架的支撑骨的底端和下骨架的支撑骨的顶端分别铰接在上骨架和下骨架之间的连接部上，所述骨架调整机构包括中心杆和多个调节骨，所述中心杆为长度可调式杆件，所述调节骨的一端铰接在对应的支撑骨上，另一端铰接在中心杆上，所述调节骨由中心杆长度调节带动对应支撑骨撑起和收拢。本发明基于可变形机身，在飞行各阶段实现飞行器的飞艇与飞碟形态切换以减少各飞行阶段的飞行阻力；基于可倾转动力，在飞行各阶段实现飞行器的垂直与水平方向力的调节与分配，实现飞行器的快速起降与水平飞行。

技术研发人员：荣海春;徐忠新;刘传超;周星;谢奎
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十八研究所
技术研发日：2017.07.11
技术公布日：2017.10.24