一种组合翼飞行器的制作方法

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种组合翼飞行器。

背景技术：

旋翼直升机比固定翼飞机具有更强的机动性，起飞和降落不需要跑道，可以垂直起降、低速飞行或悬停，适应在复杂的空间中飞行。一般的旋翼直升机旋翼悬臂长度大，承载能力小，飞行阻力大，且需要尾翼和复杂的桨距控制机构来控制飞行器的空中姿态和机动性，结构复杂、造价高。固定翼飞机的机翼高速飞行时能产生很大的升力，具有承载能力大、飞行效率高的特点，但存在不能短距起降的缺点。公知的纵列式双旋翼固定翼复合垂直起降飞行器(cn105923154b)在常规固定翼飞行器的机身先后设置旋翼来产生升力并利用两个矢量推进桨产生前行动力，克服了直升机和固定翼飞机的不足，达到了兼具直升机和固定翼飞机优点的目的。由于旋翼和推进桨需要单独驱动，驱动装置分散，传动系统和控制系统较复杂，控制灵敏性较差。

技术实现要素：

本发明为了克服现有旋翼飞行器旋翼控制机构复杂、旋翼悬臂长度大，承载能力小等不足，并发挥固定翼飞机的优点，提供一种组合翼飞行器，该飞行器具有传动机构简单、控制机构灵敏度高，兼具旋翼和固定翼飞行器的优点，能实现垂直起降、高效平飞、空中悬停、灵活转向等功能。

本发明提供的一种组合翼飞行器包括机身1、上喷嘴1b、下喷嘴1a、后气道1c、后阀芯2、旋翼、左平翼11a、右平翼11b、左侧立翼10a、右侧立翼10b、前立翼9、后立翼3、增压器5、动力分配器6、传动轴15、左阀芯17a、右阀芯17b、左气道16a、右气道16b、左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b及翼背喷嘴13；所述上喷嘴1b、下喷嘴1a及所述后阀芯2设置在所述机身1的尾部，所述上喷嘴1b及所述下喷嘴1a的轴线位于所述机身1的纵向对称面上，所述上喷嘴1b及所述下喷嘴1a通过所述后阀芯2与所述后气道1c连通，所述后阀芯2的转动能够控制所述上喷嘴1b和所述下喷嘴1a的喷射流量。

所述增压器5位于所述机身1上方，所述增压器5包括外壳5c及叶轮5d，所述外壳5c是圆环形轴对称结构，所述外壳5c的外圆周上设有轨道5a，所述叶轮5d为轴对称结构，叶片均布在所述叶轮5d的外圆周上，所述外壳5c的内表面与所述叶片的上、下端面间隙配合形成集气腔5b和压气道。

所述动力分配器6是轴对称结构，位于所述增压器5的中心部位，所述动力分配器6的轴线与所述增压器5的轴线重合并位于所述机身1的纵向对称面内，所述动力分配器6的底座6c与所述增压器5的外壳5c固定连接，所述动力分配器6的输出盘6b与所述叶轮5d固定连接以驱动所述叶轮5d转动，所述动力分配器6的输出轴6a与所述旋翼的翼架7固定连接以驱动所述旋翼转动，所述动力分配器6的输入轴、输出轴6a及所述输出盘6b的轴线重合，所述输出轴6a和所述输出盘6b输出反向的不等速转动。

所述旋翼位于增压器5的上方，所述旋翼由翼片4和翼架7固定连接构成轴对称结构，所述轴对称结构的轴线与所述动力分配器6输出轴6a的轴线重合，所述翼片4的回转半径大于所述翼架7的最大半径，所述翼架7与所述动力分配器6的所述输出轴6a固定连接，滚轮8与所述翼架7铰接，所述滚轮8能够相对于所述翼架7转动，所述滚轮8支撑在所述增压器5的所述轨道5a内，用于提高所述旋翼的承载能力。

所述左平翼11a与所述右平翼11b的断面结构相同，所述左平翼11a与所述右平翼11b对称固定在所述机身1的两侧并靠近所述机身1的上部构成飞行器的固定翼，在所述左平翼11a、所述右平翼11b上分别设置对称于所述机身1的所述左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b，在所述左平翼11a、所述右平翼11b上分别设置对称于所述机身1的所述翼背喷嘴13，所述左翼下喷嘴12a通过所述左阀芯17a与所述左气道16a连通，所述右翼下喷嘴12b通过所述右阀芯17b与所述右气道16b连通，两个结构相同的所述翼背喷嘴13分别通过左阀芯17a、右阀芯17b与左气道16a、右气道16b连通，转动左阀芯17a、右阀芯17b能够控制所述左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b及所述翼背喷嘴13的流量从而调节喷嘴的气动力，所述左翼下喷嘴12a及所述右翼下喷嘴12b产生向上的推力，所述翼背喷嘴13产生向前的推力。

所述前立翼9和所述后立翼3位于机身1的纵向对称面上，所述前立翼9和所述后立翼3的上端与所述增压器5的所述外壳5c固定连接，而所述前立翼9和所述后立翼3的下端与所述机身1的上部固定连接，所述后立翼3与所述机身1连接后形成从所述增压器5的所述集气腔5b至所述后阀芯2的所述后气道1c。

所述左侧立翼10a及所述右侧立翼10b的上端与所述增压器5的所述外壳5c固定连接，所述左侧立翼10a及所述右侧立翼10b的下端分别与所述左平翼11a及所述右平翼11b的上部固定连接，所述左侧立翼10a及所述右侧立翼10b对称设置在所述机身1的两侧形成两个结构对称于所述机身1的所述左气道16a及所述右气道16b，所述左气道16a及所述右气道16b连通所述增压器5的所述集气腔5b和所述左阀芯17a及所述右阀芯17b。

所述传动轴15是一种万向接轴，所述传动轴15连接所述动力分配器6的输入轴和发动机的输出轴。

所述增压器5外壳5c的外形是铁饼形的，能够减小飞行时的阻力，位于外壳5c外圆周的轨道5a是环形闭合的，轨道5a的上、下轨面平行且间距大于滚轮8的直径，外壳5c中心部分是空心的，构成增压器5的进气口。

所述翼架7是轴对称结构，所述翼片4设有螺旋角，所述翼片4转动时产生主升力，所述翼片4与所述滚轮8的数量n相同，n≥3，所述滚轮8的轴线与所述翼架7的回转轴线垂直。所述的前立翼9、后立翼3和左侧立翼10a及所述右侧立翼10b是断面为椭圆形的空心管，空心管的长轴平行于机身1的纵轴线。

发动机通过传动轴15经动力分配器6驱动叶轮5d和旋翼不等速反向转动，旋翼产生主拉力，而叶轮5d产生的高速气流汇聚到集气腔5b，经后气道1c、左气道16a及右气道16b分别分流到机身1尾部的喷嘴(上喷嘴1a和下喷嘴1b)和固定翼中部的喷嘴(左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b和翼背喷嘴13)形成喷射气动力，舵机驱动后阀芯2转动可控制机身尾部喷嘴的气动力方向和大小，舵机驱动阀芯17转动可控制固定翼中部喷嘴的气动力方向和大小，从而实现飞行器俯仰、横滚、转向等姿态控制；垂直升降时，喷嘴的气动力和主拉力方向一致，能平稳控制升降；平飞时固定翼产生升力，翼背喷嘴13产生向前的气动力，有利于提高飞行效率。进一步减小动力分配器6对旋翼的输出，而增加翼背喷嘴13的气动力可实现更高飞行效率。

旋翼、增压器5和动力分配器6同轴设计，轴向尺寸小，结构紧凑，适应环境能力强；旋翼由滚轮8支承在环形的轨道5a上，它的翼片4转动半径大、线速度高而悬臂小，能产生更大的升力，旋翼的承载能力较大。

对于所有控制喷嘴流量的阀芯(后阀芯2和左阀芯17a、右阀芯17b)，工作负载稳定且较小，传动机构转动惯量小，因此，所述喷嘴的气动力大小和方向调节灵敏，反应快，操作轻便。

机身1上方的旋翼和叶轮5d等运动构件的轴对称性，转动件的离心力自平衡，旋翼和叶轮4的气动力偶矩也相互平衡以及高速旋翼的陀螺效应，飞行器整体具有自动保持空间姿态稳定的能力。所有立翼(前立翼9、后立翼3和左侧立翼10a、右侧立翼10b)的表面形成扁平的椭圆外形和增压器外壳5c表面呈飞碟形都有利于减小飞行阻力并提高升力。

本发明具有以下优点：

1、旋翼、增压器和动力分配器同轴设计，轴向尺寸小，结构紧凑，适应环境能力强；旋翼由滚轮支承在环形轨道上，它的翼片转动半径大、线速度高而悬臂小，能产生更大的升力，旋翼的承载能力较大。

2、起降时旋翼的拉力和喷嘴的气动力联合作用有利于提高起降性能，平飞时固定翼产生的升力和喷嘴的推力联合作用有利于提高飞行速度和飞行效率；旋翼和叶轮的转动方向相反，理论上可抵消两者的气动力偶矩，有利于控制偏航性能。

3、飞行姿态控制完全决定于喷嘴的气动力而飞行速度无关，有利于复杂环境下的飞行操作；舵机直接驱动阀芯转动可改变喷嘴的气动力，飞行姿态控制机构简单且机械惯性小，控制力矩小，机动性控制灵敏。

附图说明：

图1是本发明组合翼飞行器的主视结构示意图；

图2是图1中的k向视图。

图中：1：机身；1a：下喷嘴；1b：上喷嘴；1c：后气道；2：后阀芯；3：后立翼；4：翼片；5：增压器；5a：轨道；5b：集气腔；5c：外壳；5d：叶轮；6：动力分配器；6a：输出轴；6b：输出盘；6c：底座；7：翼架；8：滚轮；9：前立翼；10a：左侧立翼；10b：右侧立翼；11a：左平翼；11b：右平翼；12a：左翼下喷嘴；12b：右翼下喷嘴；13：翼背喷嘴；14：螺钉；15：传动轴；16a：左气道；16b：右气道；17a：左阀芯；17b：右阀芯；18：起落架。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

图1是组合翼飞行器构造的主视图。4个结构相同的翼片4通过联接螺钉与翼架7连接形成旋翼，动力分配器6的输出轴6a通过螺钉14与翼架7固定连接驱动旋翼绕输出轴6a的轴线转动；4个滚轮8与翼架7铰接，均匀分布在翼片4的下方，滚轮8的外圆面与增压器5的轨道5a接触以承受翼片产生的拉力；前立翼9、后立翼3、左侧立翼10a及右侧立翼10b的上端都与增压器5的外壳5c焊接，前立翼9和后立翼3的下端与机身1的上部固定连接以传递旋翼的拉力，左侧立翼10a及右侧立翼10b的下端与固定翼的上部固定连接以辅助传递旋翼的拉力。机身1尾部的纵向对称面上设置上喷嘴1b、下喷嘴1a和后阀芯3，上喷嘴1b和下喷嘴1a经过后阀芯3由后气道1c连通增压器5的集气腔5b，舵机驱动后阀芯3转动可控制上喷嘴1b和下喷嘴1a产生向下的气动力f1或向上的气动力f2，f1和f2对飞行器质心的力矩可以实现飞行器的俯仰控制。左平翼11a及右平翼11b的结构类似一般飞机的固定翼，对称布置在机身1两侧的上部并与机身1固定连接，左平翼11a及右平翼11b的翼展中部设置对称于机身的左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b和翼背喷嘴13，左翼下喷嘴12a、右翼下喷嘴12b和翼背喷嘴13分别产生向上的气动力f21和向前的气动力f31，向上的气动力与旋翼的拉力联合作用可以控制飞行器平稳升降，向前的气动力可提高平飞时的飞行速度，同时机身两侧向前的气动力不等可产生偏航力矩以控制飞行器的航向。

图2是组合翼飞行器的k向视图。翼片4和翼架7固定连接构成的旋翼位于增压器5的上方，动力分配器6位于增压器5的中心，动力分配器6的底座6c和增压器5的外壳5c通过螺栓固定连接，动力分配器6的输出轴6a通过螺钉14与翼架7固定连接以驱动翼架7转动，与翼架7铰接的滚轮8支承在增压器外壳5c的轨道5a上，形成翼片的回转半径大而悬臂长度小、旋翼的拉力大和承载能力高的特点。动力分配器6的输出盘6c与增压器5的叶轮5d通过螺栓固定连接驱动叶轮高速转动，叶轮产生的高速气体集聚在环形的集气腔5b内并通过机身1两侧的气道16进入左平翼11a及右平翼11b上的左阀芯17a及右阀芯17b，舵机驱动阀芯转动可控制各喷嘴产生的气动力。图示中机身两侧的左翼下喷嘴12a及右翼下喷嘴12b向下喷射气体产生向上的气动力f21和f22，改变机身两侧的向上气动力大小可控制飞行器的滚转。左侧立翼10a及右侧立翼10b固定连接增压器的外壳和固定翼并构成结构相同的左气道16a及右气道16b，传动轴15连接发动机输出轴和动力分配器的输入轴，传递机舱内的发动机功率至机身外的动力分配器。机身1下部的起落架18有助于飞行器的降落停放。