一种垂直起降飞行器布局结构的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器技术领域，更具体地讲，涉及一种垂直起降飞行器布局结构。


背景技术：

2.现有的飞行器要实现垂直升降，一般是通过提供多个垂直升力的旋翼实现，在旋翼旋转过程中使飞行器垂直上升或下降。如果飞行器需要前进飞行时，要么通过姿态倾斜，使升力分量提供前进动力，类似直升机的原理；要么还需要提供专用的前进动力装置实现水平飞行。这两种平飞方式，第一种的平飞推进仅靠垂直旋翼提供升力和推力，效率较低；而第二种的平飞方式需要在飞行器上分别设置升降和推进旋翼动力装置，势必会加大飞行器自身的重量，由于诸多外部结构的影响，还提高了飞行器在飞行过程中的阻力，增加飞行器在飞行过程中的能耗。旋翼一般分为类似直升机桨叶的较大尺寸桨叶和较小尺寸的涵道风扇，而利用涵道风扇类的垂起飞行器，平飞过程多采用倾转涵道至水平方向来降低巡航阻力，但倾转涵道类飞行器的一直无法较好解决垂起和巡航的控制问题，或者为解决控制与配平问题，造成结构重量过大，机身尺寸较长等缺点。
3.因此，现有垂直起降的飞行器总体设计并不完善，在具体应用过程中由于自身的布局形式会造成极大的前进阻力，推进效率也极低，为了提高飞行器的飞行效率，同时提高飞行性能，需要对飞行器的总体布局进行优化改进，故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种垂直起降飞行器布局结构；旨在对飞行器的动力布局进行优化，使飞行器在飞行过程中能够更加平稳，在平飞过程中的阻力更小，提高飞行器的飞行性能，增加使用的便捷性。
5.本实用新型解决技术问题所采用的解决方案是：
6.一种垂直起降飞行器布局结构，包括机身、安装在机身上的盒式机翼、以及安装在机身尾部的平尾组件、以及与平尾远离机身一端转动连接且绕平尾轴向倾转转的涵道风扇。
7.在一些可能的实施方式中，为了增加盒式机翼的弯曲刚度，减少了局部弯矩载荷，有利于减小结构重量；增加盒式机翼的扭转刚度，除了前掠翼易于气动弹性失稳的弱点；
8.所述盒式机翼包括一对沿机身轴向对称设置的机翼；
9.所述机翼包括一端分别与机身连接且另外一端相互连接的前翼和后翼、安装在前翼和后翼连接处上方的螺旋桨。
10.在一些可能的实施方式中，
11.所述前翼上设置有全动舵面；
12.所述全动舵面包括位于螺旋桨正下方的多功能舵、以及设置在多功能舵与机身之
间的升降舵。
13.在一些可能的实施方式中，
14.所述多功能舵的前缘设置有与前翼转动连接的转轴，所述转轴沿盒式机翼的长方向设置。
15.在一些可能的实施方式中，
16.所述前翼和后翼通过前掠端板相互连接且形成盒式结构；
17.所述螺旋桨安装在前掠端板的上方。
18.在一些可能的实施方式中，
19.两组所述后翼呈前掠翼形式安装在机身的两侧；所述后翼为下单翼；在所述后翼的后缘上设置有襟翼。
20.在一些可能的实施方式中，
21.所述后翼的面积大于前翼的面积。
22.在一些可能的实施方式中，
23.所述螺旋桨的叶片为两组。
24.在一些可能的实施方式中，
25.所述平尾组件包括两组沿机身轴向对称设置的全动平尾；所述涵道风扇两组且与全动平尾一一对应设置。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
27.本实用新型通过设置多功能舵，来实现机身左右两侧的差动偏转，提供增强的横航向控制能力，在起降阶段能够有效的实现控制偏航，在平飞阶段能够有效的实现控制滚转；本实用新型中的多功能舵在起降阶段位于螺旋桨滑流影响区域，舵面效率较高，多功能舵转向顺气流方向可避免对螺旋桨升力的不利影响；
28.本实用新型通过盒式机翼与后翼的连接形成闭合传力结构，增加了弯曲刚度，减少了局部弯矩载荷，有利于减小结构重量；增加了扭转刚度，消除了前掠翼易于气动弹性失稳的弱点；
29.本实用新型通过控制涵道风扇的倾转，在垂直阶段具有悬停效率高、力效高、尺寸较小的优点，便于飞行器的布置；平飞时涵道风扇倾转到垂直方向，巡航阻力较低，且涵道平飞时推重比高，飞行速度快；
30.本实用新型结构简单、实用性强。
附图说明
31.图1为本实用新型的结构示意图；
32.图2为本实用新型起降状态的结构示意图；
33.图3为本实用新型中多功能舵起降阶段、过渡阶段、平飞阶段的转动状态示意图；
34.其中：1、机身；2、升降舵；3、多功能舵；4、前掠端板；5、后翼；6、涵道风扇；7、平尾；8、襟翼；9、螺旋桨。
具体实施方式
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固
定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本技术所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本技术实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面对本实用新型进行详细说明。
37.如图1、图2、图3所示：
38.一种垂直起降飞行器布局结构，包括机身1、安装在机身1上的盒式机翼、以及安装在机身1尾部的平尾7组件、以及与平尾7远离机身1一端转动连接且绕平尾7轴向倾转转的涵道风扇6。
39.在平飞时，飞行器由机身1尾部的涵道风扇6提供水平推力，并通过涵道风扇6左右推力差提供方向控制能力，通过升降舵2和全动平尾7提供俯仰动态配平能力；在起降状态时涵道风扇6提供升力。
40.涵道风扇6在垂直阶段具有悬停效率高、力效高、尺寸较小的优点，便于飞行器的布置；平飞时涵道倾转到垂直方向，巡航阻力较低，且涵道平飞时推重比高，飞行速度快；
41.在一些可能的实施方式中，为了增加盒式机翼的弯曲刚度，减少了局部弯矩载荷，有利于减小结构重量；增加盒式机翼的扭转刚度，除了前掠翼易于气动弹性失稳的弱点；
42.所述盒式机翼包括一对沿机身1轴向对称设置的机翼；
43.所述机翼包括一端分别与机身1连接且另外一端相互连接的前翼和后翼5、安装在前翼和后翼5连接处上方的螺旋桨9。
44.在一些可能的实施方式中，
45.所述前翼上设置有全动舵面；
46.所述全动舵面包括位于螺旋桨9正下方的多功能舵3、以及设置在多功能舵3与机身1之间的升降舵2。
47.在一些可能的实施方式中，
48.所述多功能舵3的前缘设置有与前翼转动连接的转轴，所述转轴沿前翼的长方向设置。
49.在一些可能的实施方式中，
50.所述前翼和后翼5通过前掠端板4相互连接且形成盒式结构；前翼与后翼5连接处的前掠端板4起到翼梢小翼作用，可提高飞行器巡航状态的气动效率；
51.所述螺旋桨9安装在前掠端板4的上方。
52.在一些可能的实施方式中，
53.两组所述后翼5呈前掠翼形式安装在机身1的两侧；所述后翼5为下单翼；在所述后翼5的后缘上设置有襟翼8。
54.在一些可能的实施方式中，
55.所述后翼5的面积大于前翼的面积。
56.在一些可能的实施方式中，为了使得在螺旋桨9停转时，减小阻力；
57.所述螺旋桨9的叶片为两组，两组叶片共线，螺旋桨停转时，两组叶片的长方向将沿顺流向设置。
58.优选的，停转时，两组叶片将固定到顺流向位置且其轴线连线将在与顺流向平行的一条直线上，以减小阻力；
59.螺旋桨9对气流有加速作用，螺旋桨9的桨盘后方气流动能大，对于桨盘下方区域命名为螺旋桨滑流作用区域；
60.多功能舵3位于螺旋桨滑流作用区域，如图3所示，起降阶段控制多功能舵3的后缘向下偏转；
61.在过渡阶段，多功能舵3的后缘逐渐向靠近升降舵2的一侧偏转，使其保持与桨盘后方气流方向基本一致，通过控制机身1两侧的多功能舵3左右差动偏转，提供增强横航向控制能力，起降阶段主要控制偏航，平飞阶段主要控制滚转；升降舵与现有升降舵的功能一致，一般情况下其处于水平方向。
62.多功能舵3在起降阶段位于螺旋桨滑流作用区域，螺旋桨滑流作用区域速压大，舵面效率高；多功能舵3转向顺气流方向可避免对螺旋桨9升力的不利影响；
63.在一些可能的实施方式中，
64.所述平尾7组件包括两组沿机身1轴向对称设置的全动平尾7；所述涵道风扇6两组且与全动平尾7一一对应设置。
65.涵道风扇6位于机身1的尾部，还将增大平飞时纵向稳定性，有效的减少平尾7面积，同时增大横向稳定性，可取消垂尾，有利于减重；
66.可沿平尾7轴向倾转的涵道风扇6兼作垂直起降升力装置和推进装置的功能，减少了动力的配置需求，提高了系统效率。
67.如图1所示，本实用新型在垂直起降阶段，涵道风扇6倾转至垂直位置，机身1尾部的两台涵道风扇6和前翼上的两组螺旋桨9共同产生升力，使飞行器垂起垂落、空中悬停；
68.在垂起和悬停阶段，通过控制螺旋桨9和涵道风扇6左右升力差，可控制飞行器滚转姿态，实现侧飞或抗侧风能力；
69.在垂起与平飞转换阶段，涵道风扇6逐步向水平位置倾转，产生水平推力，使飞行器水平加速，随着速度提升，飞行器的翼面产生升力，所需涵道和螺旋桨9的升力需求减小，后部涵道的倾转角度逐步增大，前翼上的螺旋桨9升力逐步减小，直到飞行器速度达到最小平飞速度，涵道风扇6完全倾转到水平方向(如图1所示)，机翼上的螺旋桨9关闭停转，其叶片的长方向将沿顺流向固定。
70.本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。