[發明專利]一種安裝擺線槳的飛翼布局飛行器

無效

• 申請號: 201210019773.5
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102556335A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 胡峪;唐繼偉;宋筆鋒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C3/38
• 分類號: B64C3/38;B64D35/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于航空飛行器技術領域，具體為一種安裝擺線槳的飛翼布局飛行器。

背景技術

傳統的常規飛行器機身基本不產生升力，升力基本靠機翼提供。而飛翼布局的飛行器絕大部分面積的機體都能產生升力，因此在同等推力的條件下，飛翼布局能允許更大的載重量。在給定航程、載重量的條件下，飛翼布局所需要的推力小，油耗低，成本下降。飛翼在重量、制造成本、氣動性能方面和外觀方面都顯示了極大的優越性。因此，設計高性能的飛翼飛行器一直是很多飛機設計師的不懈追求。

由Garreau等人申請的美國專利US7,753,309B2公開了一種可進行垂直起降的飛翼飛機。在該專利中，機身在飛機重心之前并與左、右兩個機翼靠近前緣的部分相連，而左右兩個機翼安裝在沿機身對稱面的重心位置。在機身對稱面重心附近有兩根軸，它們的軸線與機身軸線垂直，豎直安裝。一對螺旋槳分別豎直安裝在兩根軸的兩端，軸轂的軸線與該軸軸線重合，一個螺旋槳在機翼的上面，另一個螺旋槳在機翼的下面。利用一個控制機構，可分別控制兩個螺旋槳傾轉，產生升力或推力，從而使得飛機可以進行垂直起降或前飛。該專利中描述的兩個螺旋槳需要一個較為復雜的控制才能控制傾轉，這大大降低了該飛翼飛機的可靠性。另外，該飛機起降時，由于安裝在機翼下表面的螺旋槳靠近地面，會造成強烈的氣流干擾，使得該飛機起降時極不穩定，因此這個方案的實施難度非常高。

由李大勇等人申請的專利CN200420031478.2講述的是一種飛翼飛行器。該飛行器分為主翼、腿翼和臂翼，是一種通過人體與飛翼結合，用人的自身力量作為動力，以撲翼方式并借助上身氣流而實現飛行的飛行器。飛行時，飛行者俯臥于主翼上方，雙腿扇動腿翼，由此產生推力和升力，并借助上升氣流實現飛行。該飛行器與目前已有的可真正進行飛行的飛行器比較，雖然具有更好的方向可控性；利用上升氣流可以飛得更高、更遠、更自如；結構簡單、體小輕便等優點；但是由于該飛行器要借助于人力撲動飛翼，這對于人體能量提出了挑戰；借助上升氣流，對自然環境也就具有極高的要求，一般需要到高處才能獲得所需氣流；而人自身在空中飛行也是極具危險的。因此，該方案實現起來也非常不容易，很難得到工程應用。

擺線槳，亦稱直翼推進器，是一種能夠提供瞬間可變全向矢量推力的推進裝置，它具有效率高、矢量推力變化快和噪音極低等特點。馬里蘭大學Jarugumilli?T.，BenedictM.等人在49屆AIAA宇航科學大會上發表了一篇擺線槳的文章。他們做了一系列的系統性實驗，列舉了大量的擺線槳測力試驗數據，對擺線槳的葉片翼型，俯仰控制角和葉片數等參數進行了研究。他們發現，在相同槳盤面積下，擺線槳比傳統的旋翼或者螺旋槳的效率要高很多(幾乎高出一倍)。他們得到的關于擺線槳參數的結論有助于對擺線槳槳葉或者機構進行優化設計。詳情見Jarugumilli?T.，Benedict?M.and?Chopra，“Experimental?Optimization?and?Performance?Analysis?of?a?MAV?Scale?Cycloidal?Rotor”，AIAA?2011-821。

由Jammes和Michael?McNabb申請的美國專利US7,219,854B2公開了一種安裝擺線槳的飛行器。該發明的目的是提供一種利用地面效應來增大飛機的升阻比的飛行器方案。飛機采用的是雙頭雙機身結構，這樣可有效擴大展弦比，充分利用地面效應。機身里面充有輕于空氣的氣體，可以產生上浮力。在機身頂部，安裝一個常規的推進系統。在兩個機身之間，分別在靠近機頭處和靠近垂尾頂部處各安裝一個擺線槳裝置。兩個擺線槳轉軸都與飛機對稱面垂直。軸的兩端分別與安裝在兩個機身和垂尾內部的控制機構連接，每個葉片可以繞著自身的葉片軸單獨轉動。通過控制機構的調節，起飛時兩個擺線槳轉動可以產生向上的拉力為飛機提供較大一部分升力；在前飛過程中，推力主要由安裝在機身背部的常規推進系統提供，而擺線槳不再轉動，由于擺線槳分別安裝在飛機的重心前后，擺線槳葉片產生的升力主要用來對飛機進行縱向穩定性控制。該專利中，擺線槳橫跨兩個機身的安裝方式使得其轉動時產生的波動力矩對飛機機身，特別是對垂尾帶來很高的結構要求；并且需要很復雜的控制機構才能完成飛行過程中擺線槳葉片的單獨控制，這大大降低了它的實用性和可靠性。