一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器的制作方法

本发明涉及电动垂直起降飞行器领域，具体而言，涉及一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器。

背景技术：

1、在现有技术中，evtol，全称为electric vertical take-off and landing，中文名为电动垂直起降飞行器，其是一种新型、使用纯电能源，且具备垂直起降功能的飞行器。evtol具有垂直起降、智能操作、快捷机动、低成本、低噪音、零排放、易维护、高安全等特点，与传统飞行器相比，在安全性、智能性、经济性和环保性方面优势显著，可使人和货物以无缝、经济的方式在城市低空快速流动与灵活作业，能高效开发城市低空空域资源。当飞行器采用垂直起降的设计时，可以满足在城市狭小空间内进行起降的需求，其广泛的应用将构建起城市立体交通网络，实现对地面交通的有效补充，极大的缓解目前城市日益严重的拥堵问题，是一种面向未来城市空中交通(uam)场景、更符合未来城市综合立体交通系统的飞行器形态。

2、然而，现有的evtol整机构型仅仅考虑了垂直起降的功能，存在航程短、动力要求高，耗电量大的问题；此外，现有的evtol整机构型无法实现短距起降模式。因此，亟需一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，一方面在无跑道的情况下，可采用垂直起降模式，充分发挥垂直起降的作用；在有跑道的情况，可充分利用跑道，采用短距起降模式，实现比垂直起降更大的起飞重力、更低的耗电量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

2、一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，所述装置包括：

3、机身，在所述机身的前部设置有前翼，在所述前翼的两侧翼尖均设置有第一倾转短舱，在所述机身的中部设置有主翼，在所述主翼的两侧翼尖均设置有第二倾转短舱，在所述机身的后部设置有尾翼，所述尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，在所述水平尾翼的两侧翼尖均设置有第三倾转短舱，在所述第一倾转短舱、所述第二倾转短舱以及所述第三倾转短舱中均设置有旋翼和短舱小翼，在所述短舱小翼的尾端均设置有滑流舵面；

4、短距起降动作：以飞行器整体重心为坐标原点，沿机身水平轴线指向机头轴系为x轴xb，沿机身水平轴线指向机翼右侧轴系为y轴yb，垂直于xy平面竖直向下为z轴zb,倾转短舱指向方向向量为所述与所述xy平面夹角为tθ，根据预设起降距离在短距起降阶段内飞行器的六个倾转短舱满足tθ∈(0°，90°)；当飞行器准备起飞时，旋翼开始旋转，产生向下向后的气流，对飞行器产生向上向前的短距起降升力。

5、优选地，以机头的正视方向为基准方向，其中，前翼右侧翼尖处的第一倾转短舱中设置有1号旋翼，前翼左侧翼尖处的第一倾转短舱中设置有6号旋翼；

6、主翼右侧翼尖处的第二倾转短舱中设置有2号旋翼，主翼左侧翼尖处的第二倾转短舱中设置有5号旋翼；

7、水平尾翼右侧翼尖处的第三倾转短舱中设置有3号旋翼，水平尾翼左侧翼尖处的第三倾转短舱中设置有4号旋翼；

8、在飞行器旋翼旋转方向中，1号旋翼、3号旋翼以及5号旋翼为顺时针旋转，2号旋翼、4号旋翼以及6号旋翼为逆时针旋转。

9、优选地，以飞行器整体重心为坐标原点，前翼的升力重心至坐标原点的水平距离为第一距离，主翼的升力重心至坐标原点的水平距离为第二距离，水平尾翼的升力重心至坐标原点的水平距离为第三距离，所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离满足预设平衡模型，所述预设平衡模型用于飞行器进行抗失速。

10、优选地，垂直起降动作：飞行器的六个倾转短舱均为竖直状态，当飞行器准备起飞时，旋翼产生向下的气流，飞行器产生向上的垂直起降升力，当所述垂直起降升力大于飞行器重量后，飞行器开始上升；当飞行器准备降落时，旋翼产生向下的气流，飞行器产生向上的垂直起降升力，当所述垂直起降升力小于飞行器重量后，飞行器开始降落；在垂直起降动作内，飞行器绕zb轴的偏航力矩由滑流舵面产生。

11、优选地，水平巡航动作：飞行器的六个倾转短舱均为水平状态，旋翼转动产生平飞所需推力。

12、优选地，在所述主翼的翼尖上设置有副翼，在所述垂直尾翼的后侧设置有方向舵面，在所述水平尾翼的后缘设置有升降舵。

13、优选地，所述前翼的设置高度为第一高度，所述主翼的设置高度为第二高度，所述水平尾翼的设置高度为第三高度，所述第三高度大于所述第二高度，所述第二高度大于所述第一高度；

14、所述前翼上设置有上反角；

15、所述主翼的机翼根部设置有上反角，主翼的外段平直，主翼整体设置有前掠角；

16、所述垂直尾翼和所述水平尾翼为t字型布局，且尾翼根部设置有上反角，水平尾翼设置有前掠角。

17、优选地，所述前翼的两侧翼尖均设置有第一安装部，所述第一倾转短舱上设置有第一预设部，所述第一预设部与所述第一安装部对应连接；

18、所述主翼的两侧翼尖均设置有第二安装部，所述第二倾转短舱中设置有第二预设部，所述第二预设部与所述第二安装部对应连接，其中所述第二预设部和所述第一预设部位置不同；

19、所述水平尾翼的两侧翼尖均设置有第三安装部，所述第三倾转短舱中设置有第三预设部，所述第三预设部与所述第三安装部对应连接。

20、优选地，所述第三预设部与所述第二预设部位置相同。

21、优选地，当所述第一倾转短舱、所述第二倾转短舱以及所述第三倾转短舱的长度相等时，所述第一预设部对应的长度为第一预设值，所述第二预设部对应的长度为第二预设值，所述第三预设部对应的长度为第三预设值；

22、其中所述第一预设值大于所述第二预设值，所述第二预设值等于所述第三预设值。

23、本发明的有益效果是：

24、本飞行器采用了三翼面旋翼耦合气动布局，即飞行器的机翼布局形式为前翼、主翼以及水平尾翼的组合构型，在每一个翼面的翼尖处组合有一组旋翼，每个旋翼通过设置特定的旋翼旋转方向，实现与机翼空气动力学耦合效果，具有优良的抗失速特性。本飞行器传力简洁、无多余杆设计，在无跑道的情况下，可采用垂直起降模式，充分发挥垂直起降的作用；在有跑道的情况，可充分利用跑道，采用短距起降模式，由于本飞行器采用六旋翼分布式电推进、三翼面旋翼耦合抗失速气动布局以及滑流舵面的结构设计，因此能够实现比垂直起降更大的起飞重力、更低的耗电量。

25、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分需从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。

技术特征：

1.一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，以机头的正视方向为基准方向，其中，前翼(11)右侧翼尖处的第一倾转短舱(21)中设置有1号旋翼，前翼(11)左侧翼尖处的第一倾转短舱(21)中设置有6号旋翼；

3.根据权利要求2所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，以飞行器整体重心为坐标原点，前翼(11)的升力重心至坐标原点的水平距离为第一距离，主翼(12)的升力重心至坐标原点的水平距离为第二距离，水平尾翼(132)的升力重心至坐标原点的水平距离为第三距离，所述第一距离、所述第二距离以及所述第三距离满足预设平衡模型，所述预设平衡模型用于飞行器进行抗失速。

4.根据权利要求1所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，垂直起降动作：飞行器的六个倾转短舱均为竖直状态，当飞行器准备起飞时，旋翼(31)产生向下的气流，飞行器产生向上的垂直起降升力，当所述垂直起降升力大于飞行器重量后，飞行器开始上升；当飞行器准备降落时，旋翼(31)产生向下的气流，飞行器产生向上的垂直起降升力，当所述垂直起降升力小于飞行器重量后，飞行器开始降落；在垂直起降动作内，飞行器绕zb轴的偏航力矩由滑流舵面(33)产生。

5.根据权利要求1所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，水平巡航动作：飞行器的六个倾转短舱均为水平状态，旋翼(31)转动产生平飞所需推力。

6.根据权利要求1所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，在所述主翼(12)的翼尖上设置有副翼(120)，在所述垂直尾翼(131)的后侧设置有方向舵面(133)，在所述水平尾翼(132)的后缘设置有升降舵(134)。

7.根据权利要求1所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，所述前翼(11)的设置高度为第一高度，所述主翼(12)的设置高度为第二高度，所述水平尾翼(132)的设置高度为第三高度，所述第三高度大于所述第二高度，所述第二高度大于所述第一高度；

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，所述前翼(11)的两侧翼尖均设置有第一安装部，所述第一倾转短舱(21)上设置有第一预设部(51)，所述第一预设部(51)与所述第一安装部对应连接；

9.根据权利要求8所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，所述第三预设部(53)与所述第二预设部(52)位置相同。

10.根据权利要求9所述的一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，其特征在于，当所述第一倾转短舱(21)、所述第二倾转短舱(22)以及所述第三倾转短舱(23)的长度相等时，所述第一预设部(51)对应的长度为第一预设值，所述第二预设部(52)对应的长度为第二预设值，所述第三预设部(53)对应的长度为第三预设值；

技术总结
本发明提供了一种电动三翼面倾转旋翼垂直短距起降飞行器，涉及电动垂直起降飞行器领域。本飞行器包括：机身，机身的前部设置有前翼，在前翼的两侧翼尖均设置有第一倾转短舱，机身的中部设置有主翼，在主翼的两侧翼尖均设置有第二倾转短舱，机身的后部设置有尾翼，尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，在水平尾翼的两侧翼尖均设置有第三倾转短舱；短距起降动作：根据预设起降距离在短距起降阶段内飞行器的六个倾转短舱发生倾转；当飞行器准备起飞时，旋翼开始旋转，产生作用气流，对飞行器产生短距起降升力。本飞行器在无跑道的情况下，可采用垂直起降模式；在有跑道的情况，采用短距起降模式，实现比垂直起降更大的起飞重力、更低的耗电量。

技术研发人员：白志亮,张炜,王斌,崔天昱
受保护的技术使用者：长沙华羽先翔航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10