[實用新型]一種控制飛機俯仰、側翻、偏航的系統

有效

• 申請號: 201621135231.4
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN206278259U
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 陳春梅;瑞恩·邁克·蘭德
• 申請（專利權）人: 青島蘭道爾空氣動力工程有限公司
• 主分類號: B64C5/02
• 分類號: B64C5/02;B64C5/06;B64C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種控制飛機俯仰、側翻、偏航的系統，可應用于固定翼、飛行翼、翼身融合式飛機，具有低展弦比機翼的飛機，以及帶有同軸反轉螺旋推進器的飛機。

背景技術

從萊特兄弟時代，就已開始利用可轉動的控制面作為飛機的控制系統。最早的飛機上使用的升降舵和方向舵分別控制飛機的俯仰和偏航/側翻。這些飛機的側翻和轉向都很慢。翹曲機翼是由萊特兄弟發明的，首次實現了獨立的飛機三軸控制，并增加了側翻速率，減少了轉彎半徑。后來，格倫·柯蒂斯發明了飛機副翼aileron來控制側翻，與翹曲機翼相比，是一個有顯著的簡化和改良的偉大發明。

此后，又有人發明了升降穩定器stabilator，它是把水平穩定器的穩定功能和升降舵的俯仰控制功能結合的一個控制系統。然后又發明了升降副翼elevon，它結合了升降舵和副翼的功能，通常用于飛翼機和混合翼身設計中。該升降副翼利用對稱偏轉差異來實現獨立的俯仰和滾轉控制。類似的，垂直全動尾翼也被發明了，實現了垂直穩定器和方向舵的功能的結合。

一些固定翼垂直起降（VTOL）飛機被形容為X-翼機，其上有四個可移動的控制表面，本質上是兩個相鄰的V-機尾。這些機型可能有四個鉸接在固定穩定器上、可分別轉動的獨立控制面，類似于原始固定翼機的傳統方向舵和升降舵。

方向舵和垂直全動機尾傳統上不是作為一個有顯著貢獻的側翻控制，因為傳統上垂直尾翼比機翼短得多，過短的力矩臂導致無法進行有效的側翻控制。對于較新的機身設計，包括低展弦比固定翼垂直起降飛機，側翻慣量和抑制側翻的氣動阻力是非常低的，這樣使得垂直尾翼表面作為主要側翻控制成為可能，但這一技術從來沒有實踐過。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種能夠控制飛機俯仰、側翻、偏航的控制系統。

本實用新型的技術方案是：一種控制飛機俯仰、側翻、偏航的系統，其特征在于，包括升降舵（1）、垂直穩定器（3）和方向副翼（4），升降舵（1）的前邊鉸接在機翼后緣中部的凹口內，在該升降舵（1）的前部或全部以及機翼后緣設有沿飛機中線的細長的缺口（2），在該缺口（2）內設有與機翼固定連接、位于飛機對稱面內、并向飛機上方和下方延伸的垂直穩定器（3）；在該垂直穩定器（3）后邊的上部和下部分別鉸接一個方向副翼（4），在兩個方向副翼（4）之間留有升降舵（1）上下擺動的凹口。

所述的垂直穩定器（3）使用對稱翼型件，方向副翼（4）的與升降舵（1）相鄰的一邊為斜面或倒角（5），避免方向副翼（4）和升降舵（1）同時轉動時相互干擾。

所述的方向副翼（4）在未做偏轉動作時是垂直穩定器（3）的翼型的光滑連續延伸。

所述的升降舵（1）在未做偏轉動作時是飛機機翼的翼型的光滑連續延伸。

所述的垂直穩定器（3）采用厚翼型設計。

所述的垂直穩定器（3）包括在外部安裝的電氣元件。

所述的垂直穩定器（3）包括在內部嵌入安裝的電氣元件。

本實用新型的優點是：僅使用三個致動器便可以實現航空器的全部三軸控制。對于垂直起飛和著陸的飛翼和低展弦比的混合翼身的航空器，本實用新型尤其具有利用價值。垂直穩定器、升降舵和方向副翼的對稱布置把旋轉耦合降低至最小，從而實現航空器的簡單和平穩的動作控制。本實用新型位于航空器的中心線上的設計，能確保其充分利用航空推進器產生的滑流，在即使是低速飛行和懸停時，都能產生有效的空氣動力控制，同時降低與控制相關的風的敏感性，解決了與控制相關的風的敏感性之前是垂直起降固定翼航空器在低速飛行和懸停時存在一個嚴重問題。在本實用新型中，升降舵的偏轉控制航空器的俯仰動作，方向副翼的對稱偏轉控制航空器的偏航動作，其差分偏轉控制航空器的側翻動作。

附圖說明

圖1是本實用新型在低展弦比的固定翼飛機上未有偏轉狀態的立體結構示意圖；

圖2是本實用新型通過升降舵的偏轉來實現飛機的俯仰控制的結構示意圖；

圖3是本實用新型通過方向副翼的對稱偏轉來實現飛機的偏航控制的結構示意圖；

圖4是本實用新型通過方向副翼的差分偏轉來實現飛機的側翻控制的結構示意圖；

圖5是本實用新型通過這些操縱面的偏轉結合而實現飛機動作的聯合控制示意圖。

具體實施方式