[發明專利]一種垂直或短距起降固定翼飛行器

在審

• 申請號: 201610019308.X
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105460215A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 沈旭初;歐陽瑋
• 申請（專利權）人: 綿陽空天科技有限公司
• 主分類號: B64C29/00
• 分類號: B64C29/00;B64C27/28;B64C3/36
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

技術領域

本發明涉及飛行器領域，尤其是涉及一種垂直或短距起降固定翼飛行器。

背景技術

垂直/短距起降固定翼飛機相比直升機，具有飛行速度快，飛行時間長，油耗低的優點，相比固定翼飛機，具有起降方便，殼空中懸停，無需大機場和長的滑行跑道的優點。因而這種技術一直受到極大的關注，從上世紀40年代開始，航空界就一直開展這種技術研究，但是直到目前為止，量產的飛機僅有魚鷹、鷂式飛機、雅克141、F35等能夠實現垂直/短距起降，水平飛行。這些飛機采用垂直起降方式時，需要的升力和功率特別大，因而使得動力系統具有很大的重量，從而大幅降低了飛機的航程、有效載荷和航時。技術驗證機方面，航空界發研究過XV-3、X-22A、XC-124A、CL-84、“伏托爾”76等43種不同的型號的這類飛機，但大都以失敗告終，只有美國貝爾直升機公司成功地研制出了XV-3，XV-15，并在XV-15的基礎上成功地研制出軍用型“魚鷹”及民用型BA609傾轉旋翼機。經過漫長的探索研究之后，傾轉旋翼機終于真正地投入了實際應用。鷂式飛機、雅克141、F35等采用的渦輪噴氣發動機動力轉向及高升力涵道風扇方案，其能量效率太低，導致飛機的有效載荷太小，油耗太大，并不適合用作運輸機使用，也不適合民用飛機使用。

現有的v22魚鷹采用的左右并列可傾轉雙旋翼技術，v22通過在主翼的翼稍安裝兩個可以傾轉90度的旋翼來提供起飛時的升力和控制力矩，在平飛時，逐漸將朝上的槳盤向前傾轉，產生向前的拉力，使得飛機加速，在達到一定的速度后，主翼已經可以產生足夠的升力，這是升力槳盤朝前，提供牽引力，推動飛機前進，尾翼提供控制力矩，保持飛機平衡和操控。

該技術有著以下缺點：

垂直起飛時，機翼仍然保持水平，槳盤有一部分面積與機翼重疊，使得槳盤升力被抵消一部分，降低了槳的效率，增大了功耗；

發動機和動力系統安裝在機翼翼稍，形成了一個梢部載荷和重量很大的懸臂梁結構，使得結構非常容易發生震動，這也是v22前期的技術驗證機失敗的主要原因，要降低震動，就必須增強結構，這樣就會大大增加結構重量，同時限制主翼的展弦比；

主翼氣動效率，也就是升阻比較低。由于布局方式的限制，這種方案的主翼展弦比都比較小，也就使得整機升阻比較小，這樣會增大油耗，降低航程，所以這類飛機的航程雖然比直升機大，但還是遠小于同級別的常規布局飛機

這類飛機在采用滑行起飛方式時，由于槳葉太長，螺旋槳無法完全放到水平位置，這樣會限制其滑跑方式下的最大起飛重量；

該飛機在采用短距滑跑起飛時，若起飛速度太低，則可能因尾翼無法提供足夠舵效而無法起飛，這樣制約了其采用短距起飛模式下，最小起飛距離和離地速度。

現有的CanadairCL-84Dynavert傾轉旋翼機，這種飛機采用的方案為：兩臺發動機裝在機翼的中部，與機翼固定連接，旋轉機構裝在機身與機翼連接處，機翼連同發動機一起旋轉0-90°，同時在尾部加裝一個朝上的升力旋翼，以便在垂直起飛或者降落時，提供控制力矩。垂直起飛時，機翼直接旋轉90°，主升力風扇啟動拉升飛機，同時尾部的升力風扇提供控制力矩，保持飛機平衡。升空后，主機翼連同螺旋槳一起轉向水平方向，飛機轉入水平飛行模式。

該技術有著以下缺點：

整個機翼連同動力系統一起轉動，還要保持結構穩定，這會使得轉向機構的重量大幅增加，這樣就會大大增加飛機結構重量；

主翼連同動力系統一起傾轉，使得飛機所受的氣動力和力矩在這個過程中變化非常復雜，同時飛機的重心也在大幅變化，導致飛機的控制非常困難；

這類飛機在采用滑行起飛方式時，由于槳葉太長，螺旋槳無法完全放到水平位置，這樣會限制其滑跑方式下的最大起飛重量；

該飛機在采用短距滑跑起飛時，若起飛速度太低，則可能因尾翼無法提供足夠舵效而無法起飛，這樣制約了其采用短距起飛模式下，最小起飛距離和離地速度。

尾部垂直方向的螺旋槳，只在起降過程中發生作用，在轉入平飛后，導致整機氣動效率降低，影響飛機的航程及航時。

現有的BELLX-22A傾轉旋翼機，采用前后排列的雙翼布局，在前翼和后翼的翼梢都裝有一個涵道風扇，總共四個涵道風扇。每個涵道風扇的尾部還裝有一個舵面，用于提供控制力矩和曾升。通過翼稍的4個可以傾轉90度的旋翼來提供起飛時的升力和控制力矩，在平飛時，逐漸將朝上的槳盤向前傾轉，產生向前的拉力，使得飛機加速，在達到一定的速度后，機翼已經可以產生足夠的升力，這是升力槳盤朝前，提供牽引力，推動飛機前進，尾翼提供控制力矩，保持飛機平衡和操控。