[發明專利]帶操作舵面的傾轉機身式混合多態飛行器

在審

• 申請號: 201410740257.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105000174A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 王明才;王紅雨;劉伶;陳世明;王迎春;刁其卓
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

技術領域

本發明涉及一種多態飛行器，具體地，涉及一種帶操作舵面的傾轉機身式混合多態飛行器，機身、電機、螺旋槳相對固定，機身整體傾轉。

背景技術

傳統的固定翼飛行器對起降場地有限制，大部份固定翼機都需要機場升降，需要有較長的跑道供起降，對起降的條件要求比較苛刻。

傳統的多旋翼飛行器的依靠多個旋翼產生的力來克服重力并提供前進的動力。在水平前飛的過程中，多個旋翼產生的力只有一部分用來提供前進的動力，其余的力要提供向上的升力以克服重力保持高度，所以功耗大，效率低，續航能力不足。

傳統的傾轉旋翼飛行器采用的是相對于機身可旋轉的動力裝置，比如安裝的機翼上的可旋轉短艙、可旋轉的旋翼吊架等。這些設計對于載人飛行器有一定的優勢，但是對于無人機，機身的傾轉并不影響其性能。此外，相對于機身可旋轉的動力裝置通常需要更多的維護和更加復雜的機械結構，而后者通常會限制維護和安全檢查。再者，這些設計中基本采用的是無操作舵面的固定翼，這樣的設計不僅增加了旋翼電機的控制難度，而且耗能較大，因為在實現俯仰、橫滾、調整航向角等動作時，旋翼電機頻繁改變轉速，其耗能一般大于舵機的耗能。

如專利公布號為102627146A的中國發明，該發明提供一種具有固定發動機布置的傾轉旋翼飛行器，其系統包括用于傾轉旋翼飛行器的發動機和吊架結構，其中，發動機相對于飛行器的機翼部分固定，而吊架是可旋轉的。吊架支撐具有多個旋翼葉片的旋翼槳載。吊架的旋轉允許飛行器選擇性地在直升機模式、飛機模式及其組合模式下飛行。

又如專利公布號為103072688A的中國發明，該發明名稱為“可傾轉四旋翼飛行器”，其公開了一種可傾轉四旋翼飛行器，包括機身，機身的前端對稱安裝有第一、第二固定機翼，機身的后端對稱安裝有第二、第四固定機翼，其中，第一、第二、第二、第四固定機翼的端部分別對應安裝有第一、第二、第二、第四旋翼轉向裝置，第一、第二、第二、第四旋翼轉向裝置上各安裝有一套旋翼。本發明通過在四個固定機翼土安裝攜帶有旋翼的旋翼轉向裝置，當旋翼轉向裝置傾轉時，帶動旋翼轉動，進而實現了飛行器的水平前飛與垂直升降飛行模式的轉換:此外，由于旋翼轉向裝置工作可靠性高，旋翼的空間位置布置合理，使得飛行器巡航升力大，飛行平穩，機械結構簡單，工作可靠性提高。

以上現有技術一個是采用的可旋轉吊架，另一個是采用的旋翼轉向裝置，雖然旋轉或傾轉的部位不一樣，但是思路卻差不多，即維持機身不傾轉，將動力裝置旋轉，使動力裝置產生的力的方向在近似垂直方向與近似水平方向之間傾轉，這種思路在英國的鷂式戰機、美國的F35B戰機上都有體現；這些設計一般都要求復雜的機械結構，更多的零件，對這些機械結構和零件的保養要求也更高，其可靠性必然降低，維護難度與成本必然增加。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種帶操作舵面的傾轉機身式混合多態飛行器，機械結構簡單，既能垂直起降和定點懸停，又可以高速遠距離巡航，并能在這兩種飛行狀態自由切換。

為實現上述目的，本發明提供一種帶操作舵面的傾轉機身式混合多態飛行器，所述飛行器包括機身，所述機身包括平行對稱放置的兩固定機翼及中間的支撐架，兩固定機翼上共安裝有四套旋翼；兩固定機翼上安裝有操作舵面，通過舵機控制舵面的旋轉，實現俯仰、橫滾、調整航向角動作。

所述第一、第二固定機翼在中部對稱的位置上各安裝兩套電機，電機上安裝螺旋槳。

所述相鄰螺旋槳的旋轉方向相反。

所述第一、第二固定機翼上安裝有操作舵面的副翼。

本發明多態飛行器在垂直起降或定點懸停的飛行狀態時，四個旋翼組成的平面近似水平；多態飛行器在巡航飛行狀態時，四個電機組成的平面與水平面近似垂直；多態飛行器處于過渡狀態時，機身處于傾轉狀態，四個電機組成的平面與水平面有夾角。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明提供的傾轉機身式混合多態飛行器，通過在兩個固定機翼上安裝旋翼，當處于垂直升降定點懸停、過渡飛行狀態時，利用飛行控制系統程控制四個旋翼電機的轉速差，實現飛行姿態的控制；當處于巡航飛行狀態時，固定機翼可以提供升力，四個旋翼電機的轉速基本相同，利用飛行控制系統程控制四個舵機，使操作舵面旋轉，實現俯仰、橫滾、調整航向角等動作，使得多態飛行器效率高，續航能力出色，機械結構簡單，工作可靠性提高。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：