[發明專利]一種梯形布局串列式傾轉機翼飛行器及其傾轉機構

有效

• 申請號: 201710718343.5
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107600403B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 桑曉慶;韓慶;邵金石;秦琪;韋煒;程文杰;李堯
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C27/22
• 分類號: B64C27/22;B64C3/38;B64C29/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種梯形布局串列式傾轉機翼飛行器及其傾轉機構，采用串列式機翼布局、梯形動力系統布置、多舵面及電動動力系統差動組合控制，使得該飛行器集垂直起降功能和高速懸停性能優勢于一體，兼顧固定翼飛行器的長航時、遠航程和直升機的懸停與垂直起降的特點。其通過傾轉機翼式布局，完成垂直起降及空中固定翼模式巡航，降低了對起降場地的要求，提高了巡航效率；梯形動力系統布置可提高螺旋槳的效率；機翼機身根部融合設計，機翼傾轉段與機身段融合式翼根相連旋轉，提高機翼安裝定位精度；機翼多舵面設置，使得在垂直起降時機翼上的舵面利用旋翼尾流產生舵效，參與垂直起降狀態的姿態控制，減少了垂尾舵面，提高結構效率。

技術領域

本發明涉及航空飛行器領域，具體地說，涉及一種梯形布局串列式傾轉機翼飛行器及其傾轉機構。

背景技術

現有飛行器中，固定翼飛行器可以高速巡航但需要借助跑道滑跑起降；直升機可以垂直起降、空中懸停，但巡航性能和裝載性能較差，航程航時難以提高。而垂直起降(VTOL)飛行器作為可垂直起降、空中懸停和長航程、長航時巡航的飛行器彰顯其應用價值。

目前常見的垂直起降飛行器大多數是傾轉旋翼飛行器。傾轉旋翼飛行器機翼和翼尖安裝的旋翼之間氣流干擾作用較強，且垂直起降時旋翼氣流受到機翼阻擋、舵面無舵效、電機差動控制效率低；平飛時若想提高平飛效率，現有手段多為提高飛機展弦比，但固定翼飛行器受尺寸和結構限制，展弦比的提高程度有限。相比而言串列式布局有著結構和氣動的優勢，傾轉機翼式布局又可避免傾轉旋翼遇到的問題。

發明專利CN106516080A中,具有一種氣動布局以及傾轉機構的傾轉機翼飛行器及機翼是否松脫的檢測方法，其采用前后動力裝置錯開布置的傾轉機翼式布局，但其存在以下不足:1.傾轉機翼與機身在翼根處直接傾轉，機翼機身無過渡段造成機翼機身間的氣流干擾；2.雖然采用前后動力裝置錯開布置的布局，但是旋翼間的氣流干擾對旋翼間距的要求還受到機翼展長的限制，其并未考慮到動力裝置間距要求；3.專利中未考慮到舵面作用，傾轉機翼不同于傾轉旋翼及多旋翼飛行器，在垂直起降時豎起的機翼對于姿態控制是大阻力板，單靠電機差動控制姿態，效果很差。

在發明專利CN205440867U中公開了“一種可傾轉機翼飛機”，其采用串列式四邊形動力裝置布置傾轉機翼布局，但其前后動力裝置四邊形布置，造成后機翼上的動力裝置處在前動力裝置尾流影響區域，降低了后動力裝置效率；其采用雙垂直舵面布置，缺乏垂直安定面，造成飛行器的橫向穩定性差；傾轉機翼與機身在翼根處直接傾轉，機翼機身無過渡段造成機翼機身間的氣流干擾。

在文獻“串列翼氣動特性及干擾分析”(桑曉慶、韓慶、韋煒等人)中就串列翼飛行器的氣動性能及設計要點進行了研究，并在此基礎上于論文“AerodynamicCharacteristics Research into Quad Tilt Wing of the VTOL Aircraft”中就串列式傾轉機翼垂直起降飛行器的垂直起降模態、平飛模態及機翼傾轉過程進行了研究分析，最終給出了減少前后機翼及前后旋翼系統干擾并提高飛行效率的設計方法及參數。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種梯形布局串列式傾轉機翼飛行器及其傾轉機構；其采用串列式機翼布局、梯形動力系統布置、多舵面及電動動力系統差動組合控制，使得該飛行器集垂直起降功能和高速懸停性能優勢于一體，兼顧固定翼飛行器的長航時、遠航程、低噪音和直升機的懸停與垂直起降的特點。