一种复合式垂直起降飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种垂直起降飞行器，尤其涉及一种复合式的垂直起降飞行器。
【背景技术】
[0002]S-72型复合式飞行器为西科斯基研制的“X翼”系统的复合式垂直起降试验机，该飞行器使用了“旋翼/机翼”技术(Rotor/Wing，RW)。“X翼”是作为“停转旋翼”(stoppedrotor)系统的构思，四片桨叶的主旋翼能用于像常规直升机一样垂直飞行，一旦达到足够的前飞速率后就在半空中停止转动，作为像“X形状”的固定翼飞行。此外，“X翼”采用了环流控制旋翼(circulat1n control rotor, CCR),依靠CCR旋翼从旋翼桨叶叶片后缘吹出高压空气，推动旋翼转动。
[0003]波音公司研制的X-50A “蜻蜓”无人机是一种复合式垂直起降试验机，这种复合式飞行器称之为鸭式旋翼/机翼(Canard Rotor/Wing, CRff)飞行器，X-50A “蜻蜓”设计有类似直升机的宽旋翼，它在起飞时就像普通直升机一样使用顶部旋翼，当飞机平飞时，旋翼被锁定在机身上，它就成为固定机翼，从而使飞机既具有直升机一样的垂直起降和空中悬停能力，又能像固定翼飞机那样高速巡航飞行，这种设计不仅融合了两种不同种类飞机的飞行性能，提高了各自的飞行包线，而且还具有较低的信号特征值和很好的高速飞行生存性。X-50A “蜻蜓”无人机具有鸭式前翼和宽大的水平尾翼，机顶上有一字形的旋翼/机翼。在直升机模式状态下，旋翼/机翼在喷气翼尖的作用下旋转，产生升力。一字形的旋翼/机翼相当于双叶旋翼，可以用跷跷板铰链完成挥舞和领先-滞后动作，所以X-50A “蜻蜓”无人机对非对称升力的补偿还是常规的。X-50A “蜻蜓”无人机的动力装置是一台涡扇发动机，从压缩机引出高压气流，通过管路输送到旋翼/机翼的翼尖，驱动喷气翼尖。由于喷气翼尖不产生反扭力，X-50A “蜻蜓”无人机没有尾桨。达到一定的平飞速度后，鸭式前翼和水平尾翼产生足够的升力，旋翼/机翼锁住，作为固定的机翼，飞机转入固定翼状态。
[0004]X-50A “蜻蜓”采用宽弦刚性桨毂可锁定的两用旋翼/机翼(stopped rotor).粗短宽厚的刚性旋转机翼从根本上解决了很多细长的柔性旋翼桨叶难以解决的问题，但是和常规直升机相比，这些飞机的悬停和非常规机动性能受到一定损失。CRW飞行器最主要的技术问题是来自于升力产生机制转换期间的飞行控制问题，容易造成控制交叉耦合；而且机身容易受到了严重的气流扰动，在两个方向的空速发生叠加而且机翼仍处于旋翼的旋转工作状态时，飞机会产生一个难以恢复的抬头力矩，可以直接导致飞机失控。事实上，所有在升力产生机制中转换的“旋翼/机翼”技术(Rotor/Wing，Rff)都有这个机制转换期间的控制问题，机制转换动辄几十秒，快的也要10几秒，转换过快容易造成失控，同时机制转换也有速度和高度的限制，不是随时随地想转换就可以转换的。在战斗中，这个转换时间和高度、速度的要求给战术动作带来很大的困扰。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以更加平稳地转换升力产生机制的复合式垂直起降飞行器。
[0006]为解决上述的技术问题，本实用新型一种复合式的垂直起降飞行器包括机身、可以切换为旋翼状态或固定翼状态的旋翼/机翼、用于锁定旋翼/机翼的锁定装置；其中，该复合式垂直起降飞行器还包括用于姿态控制的调姿喷嘴、高压空气导管、用于产生高压空气的发动机，调姿喷嘴与高压空气导管连接，高压空气导管用于输送发动机所产生的高压空气；调姿喷嘴的方向设置为使调姿喷嘴可以产生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；至少有两个调姿喷嘴分别置于飞行器的左部及右部作为滚转调姿装置，该复合式垂直起降飞行器还包括俯仰调姿装置。
[0007]这样的好处是，通过设置有独立于旋翼/机翼(Rotor/Wing，RW)的调姿喷嘴，使升力产生机制转换期间的飞行控制更加稳定，独立于旋翼/机翼的调姿喷嘴不会造成飞行控制交叉耦合的问题；调姿喷嘴用作滚转姿态的控制可以使飞行器在升力产生机制转换期间不会发生机身翻滚而导致失速的情况，可以保持机身的水平状态，使飞行器可以更加安全、平稳地转换到固定翼模式或直升机模式。
[0008]作为本实用新型一种复合式的垂直起降飞行器的进一步改进，俯仰调姿装置为至少有一个置于飞行器的前部或后部的调姿喷嘴。这样的好处是，通过设置有独立于旋翼/机翼(Rotor/Wing，RW)的调姿喷嘴，使升力产生机制转换期间的飞行控制更加稳定，独立于旋翼/机翼的调姿喷嘴不会造成飞行控制交叉耦合的问题；调姿喷嘴用作俯仰姿态的控制可以使飞行器摆脱自动倾斜器等复杂的调姿装置，使俯仰调姿的效率大大提高，从而使飞行器可以更加安全、平稳地转换到固定翼模式或直升机模式。
[0009]作为本实用新型一种复合式的垂直起降飞行器的进一步改进，调姿喷嘴还可以置于该复合式垂直起降飞行器的端部。这样的好处是，调姿喷嘴设置在远离飞行器重心的端部，这样可以提高调姿喷嘴姿态控制的效率。
[0010]作为以上本实用新型复合式的垂直起降飞行器的一种改进，该复合式垂直起降飞行器还包括固定机翼；两个用作滚转调姿装置的调姿喷嘴分别置于固定机翼的左半翼及右半翼。作为更进一步改进，该复合式垂直起降飞行器还包括水平尾翼，还包括两个调姿喷嘴分别置于水平尾翼的左部及右部，可以用作俯仰调姿装置。固定机翼可以连接在大体机身的中段，也可以连接在飞行器重心附近。这种常规的布局可以使飞行器在固定翼的飞行状态下更为稳定。
[0011]作为本实用新型一种复合式的垂直起降飞行器的另一种改进，该复合式垂直起降飞行器还包括鸭式前翼、水平尾翼，鸭式前翼包括左前翼、右前翼，水平尾翼包括左尾翼、右尾翼；有4个调姿喷嘴分别置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼；调姿喷嘴兼作滚转与俯仰调姿装置。作为更进一步改进，调姿喷嘴可以分别置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼的大体梢部处。这样的好处是，鸭式布局可以把旋翼/机翼和鸭式前翼、水平尾翼等固定机翼的位置错开，鸭式前翼、水平尾翼不会遮挡旋翼/机翼的下洗气流，提高的旋翼/机翼的效率。调姿喷嘴分别置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼的大体梢部处的好处是提高的调姿喷嘴姿态控制的效率。
[0012]作为以上各个实施例的进一步改进，调姿喷嘴还设置有倾斜装置，倾斜装置使调姿喷嘴所喷出的气流可以朝该复合式垂直起降飞行器的左、右方倾斜。作为更进一步改进，调姿喷嘴还可以设置为可以在产生水平推力的位置与产生垂直推力的位置之间进行倾转，复合式垂直起降飞行器还包括使调姿喷嘴倾转的倾转装置。通过左右倾斜调姿喷嘴所产生的气流，使调姿喷嘴可以产生垂直推力与左右水平推力的矢量分量，可以利用同时左或右倾斜各个调姿喷嘴所产生的气流从而进行横向飞行，还可以利用左或右倾斜调姿喷嘴所产生的气流进行或增强滚转控制。调姿喷嘴设置为可以在产生水平推力的位置与产生垂直推力的位置之间进行倾转的好处使可以使调姿喷嘴在产生垂直推力的同时产生纵向水平推力的矢量分量，可以通过前后倾转调姿喷嘴进行或增强俯仰控制，还可以通过同时前后倾转各个调姿喷嘴，进行纵向水平飞行。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0014]图1是本实用新型一种复合式垂直起降飞行器的调姿喷嘴连接示意图。
[0015]图2是本实用新型一种复合式垂直起降飞行器的一种实施例示意图。
[0016]图3是本实用新型一种复合式垂直起降飞行器的另一种实施例示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示本实用新型一种复合式垂直起降飞行器的调姿喷嘴连接示意图，本实用新型一种复合式垂直起降飞行器包括机身2、可以切换为旋翼状态或固定翼状态的旋翼/机翼1、用于锁定旋翼/机翼I的锁定装置；其中，该复合式垂直起降飞行器还包括用于姿态控制的调姿喷嘴3、高压空气导管4、用于产生高压空气的发动机8，调姿喷嘴3与高压空气导管4连接，高压空气导管4用于输送发动机所产生的高压空气；调姿喷嘴3的方向设置为使调姿喷嘴3可以产生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；至少有两个调姿喷嘴3分别置于飞行器的左部及右部作为滚转调姿装置，该复合式垂直起降飞行器还包括俯仰调姿装置。俯仰调姿装置可以为至少一个置于飞行器的前部或后部的调姿喷嘴3。调姿喷嘴3的方向可以设置为使调姿喷嘴3可以产生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；当然，利用调姿喷嘴3产生反升力也可以对飞行姿态进行控制，但是调姿喷嘴3产生反升力会令飞行器损失一部分升力，所以应该以调姿喷嘴3设置的方向可以使调姿喷嘴3产生升力或升力的矢量分量的方向为优选。调姿喷嘴3还可以设置有控制阀门，控制阀门与伺服作动装置连接，伺服作动装置用于对控制阀门进行控制。
[0018]当然，也可以利用其它装置来作为俯仰调姿装置，例如直升机的自动倾斜器。自动倾斜器可以由两个主要零件组成:一个