一种高速倾转四旋翼飞行器及其驱动方法与流程

本发明涉及飞行器设计，涉及一种高速倾转四旋翼飞行器及其驱动方法。

背景技术：

1、倾转双旋翼飞行器经过多年发展，已经日渐成熟，但仍面临诸如气动特性复杂，可靠性低，低速操控品质差等难题。近年来出现的倾转多旋翼飞行器设计概念，为电动或多台发动机技术路线，电动方案面临受电机功率重量比的限制难以适用于大型平台的问题，多发方案面临成本上升及可靠性低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高速倾转四旋翼飞行器及其驱动方法，用以解决现有技术存在的问题。

2、为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

3、一种高速倾转四旋翼飞行器，包括机翼，纵梁以及动力舱；动力舱布置在机身中部上方，机翼布置在动力舱的两侧；在动力舱两侧的机翼上沿机身纵向各布置一个纵梁，每个纵梁的端部通过枢轴安装一个旋翼，枢轴能带动旋翼相对于纵梁转动；两台发动机并排安装在中机身顶部的动力舱内，发动机的输出轴与主减速器的输入级连接；主减速器的输出级提供的扭矩最终用于驱动所述旋翼。

4、进一步地，所述飞行器的传动系统包括主减速器、中减速器、末端减速器、一级传动轴、二级传动轴，其中：

5、主减速器安装在动力舱内，主减速器左右两侧的输出级分别连接一个一级传动轴，在每个纵梁内部布置有一个中减速器，中减速器的输入级位于侧面，与一级传动轴连接；中减速器的输出级位于两端，分别通过一根二级传动轴与纵梁两端的末端减速器连接；末端减速器安装在纵梁端部的枢轴上，可以绕纵梁端部的枢轴进行旋转；末端减速器用于驱动旋翼。

6、进一步地，一级传动轴安装在机翼前缘内部。

7、进一步地，二级传动轴沿纵梁布置。

8、进一步地，所述飞行器采用双发、上单翼、v形尾翼、可收放前三点式起落架的总体布局。

9、一种高速倾转四旋翼飞行器的驱动方法，包括：

10、发动机先将扭矩传递给主减速器，再由主减速器将扭矩通过一级传动轴分给两侧纵梁中的中减速器，中减速器通过二级传动轴驱动末端减速器，末端减速器驱动旋翼做功。

11、进一步地，飞行器垂直起降模式到固定翼模式的切换：

12、飞行器垂直拉起至预定高度悬停，驾驶员向前推动驾驶杆，位于航向前的2个末端减速器绕纵梁端部的枢轴向前偏转，位于航向后的2个末端减速器绕纵梁端部的枢轴向后偏转，旋翼拉力产生向前分量，飞行器获得向前的加速度，机翼升力逐渐增加，当翼面产生的升力足够平衡重力时，末端减速器旋转至水平状态并锁定，至此完成了垂直起降模式与固定翼模式的切换。

13、进一步地，飞行器固定翼模式到垂直起降模式的切换：

14、飞行器处于平飞状态时，驾驶员向后推动驾驶杆，位于航向前的2个末端减速器绕纵梁端部的枢轴向上偏转，位于航向后的2个末端减速器绕纵梁端部的枢轴向下偏转，旋翼拉力向前的分量逐渐减小，飞行器前飞速度逐渐减小，机翼升力逐渐消失，末端减速器旋转至竖直状态并锁定，飞行器的升力完全由旋翼提供，至此完成了固定翼模式到垂直起降模式的切换。

15、与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

16、1.更少的发动机数量。与以往的倾转四旋翼直升机相比减少50％发动机数量，这将大大减小采购、维护成本。

17、2.更简单的飞控系统，更强的悬停性能，更高的可靠性。与传统倾转旋翼机相比四旋翼的布局减小了旋翼直径，避免了机翼对下洗流的遮挡，改善了悬停状态下的操稳性能，四旋翼可以使得悬停状态下对直升机更容易控制。

18、3.更低的振动、噪声水平。将发动机布置在机身的布局，增大了旋翼与发动机的安装距离，缓解了这两个振动源的耦合。

19、4.重量及成本优势。相较其他新型直升机，冰域直升机在各种飞行状态下几乎不存在无效的载荷，所需的技术也不存在目前的技术储备难以突破的情况。

20、5.优越的燃油经济性，更大的航程航时。在固定翼模式巡航状态，可以单台发动机驱动四个螺旋桨。

技术特征：

1.一种高速倾转四旋翼飞行器，其特征在于，包括机翼(1)，纵梁(2)以及动力舱(3)；动力舱(3)布置在机身中部上方，机翼(1)布置在动力舱(3)的两侧；在动力舱两侧的机翼(1)上沿机身纵向各布置一个纵梁(2)，每个纵梁(2)的端部通过枢轴(10)安装一个旋翼(11)，枢轴(11)能带动旋翼(11)相对于纵梁(2)转动；两台发动机(4)并排安装在中机身顶部的动力舱(3)内，发动机(4)的输出轴与主减速器(5)的输入级连接；主减速器(5)的输出级提供的扭矩最终用于驱动所述旋翼(11)。

2.根据权利要求1所述的高速倾转四旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器的传动系统包括主减速器(5)、中减速器(6)、末端减速器(7)、一级传动轴(8)、二级传动轴(9)，其中：

3.根据权利要求2所述的高速倾转四旋翼飞行器，其特征在于，一级传动轴(8)安装在机翼(1)前缘内部。

4.根据权利要求2所述的高速倾转四旋翼飞行器，其特征在于，二级传动轴(9)沿纵梁(2)布置。

5.根据权利要求1所述的高速倾转四旋翼飞行器，其特征在于，所述飞行器采用双发、上单翼、v形尾翼、可收放前三点式起落架的总体布局。

6.一种高速倾转四旋翼飞行器的驱动方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的高速倾转四旋翼飞行器的驱动方法，其特征在于，飞行器垂直起降模式到固定翼模式的切换：

8.根据权利要求6所述的高速倾转四旋翼飞行器的驱动方法，其特征在于，飞行器固定翼模式到垂直起降模式的切换：

技术总结
本发明公开了一种高速倾转四旋翼飞行器，包括机翼，纵梁以及动力舱；动力舱布置在机身中部上方，机翼布置在动力舱的两侧；在动力舱两侧的机翼上沿机身纵向各布置一个纵梁，每个纵梁的端部通过枢轴安装一个旋翼，枢轴能带动旋翼相对于纵梁转动；两台发动机并排安装在中机身顶部的动力舱内，发动机的输出轴与主减速器的输入级连接；主减速器的输出级提供的扭矩最终用于驱动所述旋翼。相比于现有技术，本发明具有更少的发动机数量、更简单的飞控系统、更低的振动、噪声水平，并具有重量及成本优势、优越的燃油经济性，更大的航程航时。

技术研发人员：秦鹏,高珊,王垒,鹿文宝,王雪松
受保护的技术使用者：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6