[發明專利]一種機翼后折式陸空兩用運載器

有效

• 申請號: 201711212768.5
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108146169B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 張京娟;高家欣
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B60F5/02
• 分類號: B60F5/02;B64C3/56
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;盧紀

1.一種機翼后折式陸空兩用運載器，其特征在于：包括車身、機翼、尾翼、動力系統、安全保障設備和能源系統，其中：

車身包括車體結構、車門、設備艙門、車輪、涵道和涵道電機固定桿，其中，車門和設備艙門分別與車體結構鉸接，涵道位于車體結構尾部，涵道電機固定桿與車體結構固定連接；

機翼為一對位于車身重心兩側的可折疊機翼，包括內段機翼、外段機翼和機翼折疊機構，其中，外段機翼與內段機翼旋轉連接，內段機翼與車體結構固定連接，由機翼折疊機構作用于外段機翼實現可折疊機翼的展開與折疊；

尾翼包括垂尾、平尾及其收放機構，其中，垂尾與車體結構固定連接，平尾與車體結構鉸接，由其收放機構控制平尾收起與展開；

動力系統包括螺旋槳電機、可收放螺旋槳、傾轉電機、涵道螺旋槳和輪轂電機，其中，可收放螺旋槳包括可收放螺旋槳葉片、可收放螺旋槳槳轂、可收放螺旋槳伸縮桿，可收放螺旋槳葉片與可收放螺旋槳槳轂鉸接，由收放螺旋槳伸縮桿控制可收放螺旋槳葉片的展開與收起；可收放螺旋槳固定連接在螺旋槳電機上；傾轉電機固定連接在機翼頂端，左右兩個螺旋槳電機分別與傾轉電機的轉軸固定連接，由傾轉電機控制其旋轉；一個螺旋槳電機連同涵道螺旋槳固定安裝在車身尾部涵道內，涵道螺旋槳的軸線垂直于車身縱向軸線，用于起飛動力補充和整機姿態控制；輪轂電機固定安裝在車體結構尾部，通過傳動軸與車輪固定連接，控制車輪轉速；

安全保障設備包含整機降落傘包、抗沖擊座椅和安全氣囊，其中，固定安裝在車體結構頂部，避免遇到緊急情況時有設備遮擋，抗沖擊座椅和安全氣囊固定安裝在車體結構內，用于保護駕駛員安全；

能源系統包括動力電池組和電池管理系統，其中，電池管理系統固定安裝在車身的設備艙內，動力電池組固定安裝且方便拆卸，通過線纜提供給動力系統所需能源；

車輪數量為三個且采用前三點式布局，車輪半包圍于車身中，可乘坐一人；

機翼采用上單翼布局和外段機翼折疊方式，折疊時外段機翼先向上旋轉再向后折疊并鎖定，折疊后可在陸地正常行駛及停放；

動力系統中的可收放螺旋槳和涵道螺旋槳采用的是三葉槳；

飛行過程中通過左右螺旋槳電機的傾轉、差動傾轉和轉速差來控制陸空兩用運載器姿態，不設置升降舵和方向舵機構，有利于結構減重；

所述的機翼后折式陸空兩用運載器的陸行—飛行狀態轉換過程如下：

首先，陸空兩用運載器在地面靜止狀態下展開機翼和尾翼并鎖定，其中，平尾在其收放機構的作用下繞連接軸向下旋轉90度并鎖定；外段機翼在機翼折疊機構的作用下先繞連接軸向車頭方向旋轉90度進行展開；完成后，外段機翼在機翼折疊機構的作用下繞連接軸向下旋轉90度進行展開；待完成展開后機翼鎖定以保證整體剛度，隨后，展開可收放螺旋槳，其中，可收放螺旋槳葉片在可收放螺旋槳伸縮桿的作用下繞連接軸旋轉90度展開并鎖定，左右傾轉電機帶動螺旋槳驅動電機向后旋轉90度，使得螺旋槳平面與地面平行；螺旋槳電機驅動可收放螺旋槳和涵道螺旋槳高速轉動，通過控制三個螺旋槳電機實現平穩垂直起飛，其中，通過控制左右螺旋槳電機傾轉產生抬頭和低頭力矩，或借助涵道內螺旋槳電機的轉速變化完成俯仰控制；通過左右螺旋槳電機的轉數差，給出滾轉力矩；通過左右螺旋槳電機的差動傾轉，給出轉向力矩；待到達一定高度后，左右傾轉電機帶動螺旋槳電機向前進方向緩慢傾轉直至與前進方向重合，過程中可收放螺旋槳的拉力由垂直向上逐漸變為水平向前，陸空兩用運載器開始向前加速，機翼開始提供升力，可收放螺旋槳提供的升力逐漸由機翼提供的升力替代，整個過程完成后陸空兩用運載器進入飛行模式；

所述的機翼后折式陸空兩用運載器由飛行—陸行的狀態轉換與陸行—飛行的狀態轉換順序完全相反，轉換過程如下：

首先，待到達目的地附近，左右傾轉電機帶動螺旋槳電機相對機翼開始向后旋轉直至垂直，過程中可收放螺旋槳的拉力由水平向前逐漸變為垂直向上，機翼提供的升力逐漸減小，機翼提供的升力逐漸由可收放螺旋槳提供的升力替代，陸空兩用運載器開始減速直至懸停于目的地上空；整個過程完成后螺旋槳電機驅動可收放螺旋槳和涵道螺旋槳轉速逐漸減小，陸空兩用運載器開始平穩下降直至著陸；然后，左右傾轉電機帶動螺旋槳驅動電機向前旋轉，使得螺旋槳平面與地面垂直；可收放螺旋槳解鎖，可收放螺旋槳葉片在可收放螺旋槳伸縮桿的作用下收起直至緊貼螺旋槳電機后鎖定；機翼及平尾解鎖并折疊，其中，外段機翼在機翼折疊機構的作用下繞連接軸向上旋轉90度進行折疊，然后，外段機翼在機翼折疊機構的作用下繞連接軸向后旋轉90度進行折疊；待折疊完成后機翼貼緊車身并鎖定以保證陸地行駛安全；平尾在其收放機構的作用下繞連接軸向上旋轉90度貼緊車身和機翼并鎖定，整個過程完成后陸空兩用運載器進入陸行模式，可在陸地正常行駛及停放。