一种救援飞行器的制作方法

本发明涉及飞机设计技术领域，更具体的说是涉及一种救援飞行器。

背景技术：

由于航空救援具有响应速度快、机动能力强、救援范围广、救援效果好等优点，因此在灾害救援过程中发挥着至关重要的作用。

一般用于救援的飞行器主要是直升机，大而长的旋翼外置，根本无法在一些狭小、复杂的空间实施救援任务，并且为减少动力损耗，达到长时间续航能力，飞行器本体只能携带少量急救物资。

因此，如何提供一种能够在狭小空间进行救援且续航时间长的飞行器是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种救援飞行器，解决了现有直升飞机由于旋翼较长的特点无法在狭小空间实施救援的问题，且达到了续航时间长的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种救援飞行器，包括：机体、多个涵道升力装置、多个姿态喷流器、尾推发动机、水平尾翼、垂直尾翼、飞控设备舱、救援收纳舱和太阳能板；

多个所述涵道升力装置内置于所述机体航向方向两侧；

多个所述姿态喷流器成对内置于所述机体展向方向两侧；

所述机体尾端安装有相互垂直的所述水平尾翼和所述垂直尾翼，其中，所述水平尾翼按照所述机体展向方向布置，所述垂直尾翼安装于所述水平尾翼两端，所述垂直尾翼上安装有所述尾推发动机；

所述飞控设备舱和所述救援收纳舱并列设置在所述机体的中间位置，所述太阳能板设置在所述飞控设备舱和所述救援收纳舱顶部；

所述飞控设备舱设置有锂电池、超级电容和控制系统，所述太阳能板与所述锂电池连接，所述锂电池与所述超级电容连接，所述超级电容连接所述控制系统和所述涵道升力装置。

进一步，所述涵道升力装置为两个，包括风扇、推进器和涵道，所述风扇和所述推进器沿所述机体的垂向方向布置，且均设置在所述涵道内，其中，所述推进器位于所述风扇的下方，所述推进器与所述超级电容连接，所述推进器提供动力，带动所述风扇旋转。

进一步，还包括升降舵，所述升降舵安装在所述水平尾翼。

进一步，还包括方向舵，所述方向舵安装在所述垂直尾翼上。

进一步，所述尾推发动机设置为两个，分别安装于所述垂直尾翼上且均位于远离所述水平尾翼的一侧。

进一步，还包括多个起落架，所述起落架设置在所述机体底部。

进一步，所述起落架为四个，对称安装于所述机体展向方向两侧。

进一步，所述救援收纳舱上设置有舱门，所述舱门设置在远离所述飞控设备舱一侧。

进一步，所述机体上安装有格栅，所述格栅位于所述姿态喷流器垂直方向上，所述格栅用于排出所述姿态喷流器产生的气流。

进一步，所述飞控设备舱还设置有接收机和生命探测仪，所述接收机和所述生命探测仪均与所述控制系统连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种救援飞行器，不仅具有垂直起降能力，且相对于传统的直升机来说，涵道升力装置设置在机体内部，不占用机体外部空间，缩小了飞行器的体积，小巧的机身使得它可以在任何地方执行援救任务，且锂电池不仅可以通过外接电源进行充电，太阳能板也可以实时将太阳能转换成电能储存在锂电池中，并通过超级电容为涵道升力装置提供充足的能源，解决了现有发动机动力不足的缺点，达到了长续航要求，且环保性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的的一种救援飞行器的主视图；

图2附图为本发明提供的一种救援飞行器的俯视图；

图3附图为本发明提供的一种救援飞行器中飞控设备舱和救援收纳舱内部示意图。

其中，各部件表示：

1、机体，2、涵道升力装置，21、风扇，22、推进器，23、涵道，3、姿态喷流器，4、尾推发动机，5、水平尾翼，51、升降舵，6、垂直尾翼，61、方向舵，7、飞控设备舱，71、控制系统，72、锂电池，73、超级电容，74、接收机，75、生命探测仪，8、救援收纳舱，9、太阳能板，10、起落架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种救援飞行器，参考附图1-3，包括机体1、多个涵道升力装置2、多个姿态喷流器3、尾推发动机4、水平尾翼5、垂直尾翼6、飞控设备舱7、救援收纳舱8和太阳能板9；多个涵道升力装置2内置于机体1航向方向两侧；多个姿态喷流器3成对内置于机体1展向方向两侧；

机体1尾端安装有相互垂直的水平尾翼5和垂直尾翼6，其中，水平尾翼5按照机1展向方向布置，垂直尾翼6安装于水平尾翼5两端，垂直尾翼6上安装有尾推发动机4；

飞控设备舱7和救援收纳舱8并列设置在机体1的中间位置，太阳能板9设置在飞控设备舱7和救援收纳舱8顶部；

飞控设备舱7设置有锂电池72、超级电容73和控制系统71，太阳能板9与锂电池72连接，锂电池72与超级电容73连接，超级电容73连接控制系统71和涵道升力装置2。

涵道升力装置2为两个，包括风扇21、推进器22和涵道23，风扇21和推进器22沿机体1的垂向方向布置，且均设置在涵道23内，推进器22与超级电容连接，推进器22提供动力，带动风扇21旋转。

本发明能源供应原理为：救援飞行器待命时，外部电源对锂电池72进行充电，太阳能板9将太阳能转换为电能储存在锂电池72中；救援飞行器工作时，锂电池72将储存的电能传递给超级电容73，超级电容73将电能输送给控制系统71和涵道升力装置2等用电装置，以供给它们正常工作。

本发明不仅具有垂直起降能力，且相对于传统的直升机来说，小巧的机身使得它几乎可以在任何地方执行援救任务，具有快速高效、灵活多用途、受地理空间限制少等优势；并且，当控制系统接收到救援指示后，控制系统71发出救援命令，救援飞行器进入工作状态，此时锂电池72放电给超级电容73，超级电容73持续供电给控制系统71与涵道升力装置2，达到了长续航要求，解决了汽油作为升力能源导致污染环境、动力不足、续航时间较短的问题。

为进一步优化上述技术方案，还包括升降舵51，升降舵51安装在水平尾翼5，用于调整飞行器升降。

为进一步优化上述技术方案，还包括方向舵61，方向舵61安装在垂直尾翼6上，用于调整飞行器转向。

为进一步优化上述技术方案，尾推发动机4设置为两个，分别安装于垂直尾翼6上且远离水平尾翼5的一侧。

为进一步优化上述技术方案，还包括多个起落架10，起落架10设置在机体1底部。

为进一步优化上述技术方案，救援收纳舱8上设置有舱门，舱门设置在远离飞控设备舱7一侧，方便人员进出救援收纳舱。

为进一步优化上述技术方案，机体1上安装有格栅，格栅用于排出姿态喷流器3产生的气流。

为进一步优化上述技术方案，飞控设备舱7还设置有接收机74和生命探测仪75，接收机74和生命探测仪75均与控制系统71连接，其中，生命探测仪75用于探测地面生命体，接收机74用于接收生命体发出的生命信号。

实施例1：本实施例的救援飞行器，外形酷似跑车，包括机体1、涵道升力装置2、姿态喷流器3、尾推发动机4、水平尾翼5、垂直尾翼6、飞控设备舱7、救援收纳舱8、太阳能板9和起落架10。

机体1垂向方向上安装有多个用于着陆的起落架10，本实施例优选四个，对称安装于机体1展向方向两侧，每侧安装两个，并且都位于机体1垂向方向的同一侧，见图1所示。现规定机体1安装有起落架10的一侧为机体1的下方向，反方向为上方向。

多个涵道升力装置2分别内置于机体1航向方向的两侧，本实施例的涵道升力装置2包含风扇21、推进器22和涵道23，数量选为两个，其中，风扇21与推进器22沿机体1的垂向布置，风扇21位于推进器22的上方，推进器22提供动力，带动风扇21旋转，产生升力，进而飞行器垂直起飞。

多个姿态喷流器3成对内置于机体1展向方向两侧，用于调整飞行姿态，本实施例优选四个，即能满足飞行需求。在机体1上还安装有格栅，格栅的安装位置位于姿态喷流器3的垂直方向上，用于排出姿态喷流器3产生的气流。

机体1航向方向机尾端安装有相互垂直的水平尾翼5和垂直尾翼6，其中，水平尾翼5选择一个，按照机体1展向方向布置，垂直尾翼6选择两个，垂直安装于水平尾翼5两端，水平尾翼5、垂直尾翼6与机体1航向机尾端连成一体。在垂直尾翼6远离水平尾翼5一侧安装有尾推发动机4，尾推发动机4为两个，即每一个垂直尾翼6上都安有一个尾推发动机4，尾推发动机4提供推力，用于本发明的救援飞行器的高速飞行。

在水平尾翼5上还安装有升降舵51，升降舵51为可俯仰摆动的壁板，并且位于水平尾翼5远离机身1一端，一方面保证飞行器具有俯仰稳定性，另一方面用于高速飞行时飞行器的俯仰操纵，见图2所示。在垂直尾翼6上还安装有方向舵61，方向舵61为可航向摆动的壁板，并且位于垂直尾翼6远离机身1一端，一方面保证飞行器具有航向稳定性，另一方面用于高速飞行时飞行器的航向操纵，见图1所示。

在机体1内的两个涵道升力装置2之间还安装有飞控设备舱7和救援收纳舱8，飞控设备舱7和救援收纳舱8选择沿机体1展向方向并排布置。飞控设备舱7内安装有控制系统71、接收机74、生命探测仪75、油箱、锂电池72和超级电容73，控制系统71用于操纵救援飞行器、对地面状况进行探查和获取救援飞行器各部件的状况等，生命探测仪75用于探查地面生命体，接收机74用于接收生命体发出的生命信号，油箱为救援飞行器提供燃油，锂电池72不仅可以通过外接电源进行充电，太阳能板9也可以实时将太阳能转换成电能储存在锂电池72中，并通过超级电容73为推进器22提供充足的能源。救援收纳舱8内安装有座椅、躺椅、多功能医疗设备，座椅和躺椅用来放置伤员，多功能医疗设备用来对伤员进行紧急救治，其中，为了伤员快速登机，将救援收纳舱8的舱门开在远离飞控设备舱7一侧，方便进入，见图3所示。

救援飞行器的悬停、垂向运动、水平转动、展向远动、偏航运动和俯仰运动等是由两个涵道升力装置2、尾推发动机4、四个姿态喷流器3、水平尾翼5和垂直尾翼6综合控制来实现。

悬停是该飞行器最基本的飞行状态，也是最基本的运动形式之一。当两个风扇21桨叶按相反方向等速转动时，升力的合力与飞行器重力相互平衡，此时飞行器就可以保持悬停状态。同时为了增加稳定性，还可以利用四个姿态喷流器3向下喷气进行辅助控制。

该救援飞行器的垂向运动比较容易控制。当同时增加风扇21桨叶转速时，此时升力的合力大于飞行器重力，飞行器就会向上运动。当同时减小风扇21桨叶转速时，此时升力的合力小于飞行器重力，飞行器就会向下运动。同样为了增加稳定性，还可以利用四个姿态喷流器3向下喷气进行辅助控制。

水平转动是借助于风扇21桨叶产生的扭力来实现的。在风扇21转动过程中，由于空气的阻力作用形成扭力。扭力的大小与转速有关，当前后两个风扇21转速相同但转向相反时，飞行器不会转动；当增大飞行器机头处的风扇21转速时，此时飞行器前后两端的扭力不能相互抵消，便产生一个绕机体1垂向（铅垂z轴）的力矩使飞行器水平转动。此时为了保证力的平衡，需要机头处的两个喷流器向上喷气，产生一个向下的力使得飞行器在重力方向上的合力为零，抵消飞机抬头或低头倾向。反之增大另一个风扇21转速则向相反方向转动。

悬停状态下，飞行器受力平衡。当靠机体1同一侧的两个姿态喷流器3向下喷气时，飞行器会产生一个向上的力，该力绕机体1航向方向产生一个力矩使得飞行器机体1倾斜，并产生水平方向的分力，使飞行器展向向另一侧运动，即远离启动了姿态喷流器3的一侧；当靠机体1同一侧的两个姿态喷流器3向上喷气时，飞行器会产生一个向下的力，该力绕机体1航向方向产生一个力矩使得飞行器机体1倾斜，并产生水平方向的分力，使飞行器展向向靠近启动了姿态喷流器3的一侧运动。

偏航控制分为高速和低速两种情况，低速飞行时由于垂直尾翼6效率较低，此时飞行器的偏航主要靠两台尾推发动机4的推力差来实现。当增加一侧尾推发动机4推力时，此时在质心处产生一个绕机体1垂向（铅垂z轴）的力矩，飞行器向另一侧偏航，即远离启动了尾推发动机4的一侧，当减少一侧尾推发动机4推力时，此时飞行器向靠近启动了尾推发动机4的一侧；高速飞行时，垂直尾翼6上的方向舵61效率较高，为节省燃油，偏航主要靠偏转垂直尾翼6上的方向舵61来实现。同时两个垂直尾翼6设计保证了该飞行器具有航向稳定性。

该飞行器的俯仰控制也分为低速和高速两种情况。低速状态下水平尾翼5效率较低，俯仰控制主要靠姿态喷流器3喷流来实现，与展向控制类似。飞行器处于平衡状态时，当机体1航向机尾处的两个姿态喷流器3向下喷气时，飞行器会产生一个向上的力，该力在机体质心处产生一个绕机体1展向的力矩（展向轴y）使得飞行器低头，并产生水平方向的分力，使飞行器向前运动。反之机头处的两个姿态喷流器3向下喷气时则抬头向后运动。高速飞行时，为节省燃油，俯仰主要靠偏转水平尾翼5上的升降舵51来实现。同时平尾的作用还保证了该飞行器具有俯仰稳定性。

由于本发明的救援飞行器涵道升力装置设置在机体内部，不占用机体外部空间，缩小了飞行器的体积，并且可实现垂直起降、低空飞行等飞行情况，可实现在狭小空间中救援抢险等任务。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。