[發明專利]一種高速高效傾轉機翼無人飛行器

在審

• 申請號: 201711358420.7
• 申請日: 2017-12-17
• 公開（公告）號: CN107933909A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王一博;胡龍
• 申請（專利權）人: 北京天宇新超航空科技有限公司
• 主分類號: B64C27/26
• 分類號: B64C27/26;B64C27/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種傾轉機翼垂直起降飛行器，屬于航空產品技術領域。

背景技術

傾轉機翼無人飛行器兼具直升機的垂直起降能力和螺旋槳固定翼飛機的高速飛行性能，屬于垂直起降飛行器。傾轉機翼無人飛行器動力作用力方向可傾轉，具有廣泛的應用前景，主要應用包括物流、巡線、森林防火、環境監測等。雖然傾轉機翼無人飛行器能夠滿足一些特殊場景的應用需求，但實際應用中還存在垂飛旋翼效率低、平飛速度慢、垂飛航向控制性能差等問題。例如：1.現有傾轉機翼無人飛行器垂飛與平飛采用同一套動力系統，且多為定距螺旋槳，而實際上，多旋翼與固定翼飛行器旋翼無論從形態尺寸上還是機械機構上都存在顯著差異，這是由不同飛行狀態下螺旋槳的氣動條件不同所決定的，因此現有傾轉旋翼無人飛行器動力系統很難同時高效兼容垂飛和平飛狀態，且平飛速度較低；2.現有傾轉旋翼無人飛行器方案多采用多旋翼方式垂直起降，通過旋翼轉速或槳距控制實現飛行器航向控制，但在實際應用中機身機翼結構迎風面積大，旋翼反扭矩航向控制的控制力明顯不足，這導致該類飛行器垂飛時的抗風性較差。

發明內容

本發明提供了一種高速高效傾轉機翼無人飛行器方案，該飛行器布局具有更高的氣動效率和控制可靠性，在保證垂直起降的前提下，能夠實現高速高效飛行。

一種傾轉機翼無人飛行器包括：傾轉旋翼、傾轉翼面、尾涵道、固定尾翼、機身結構和起落架，且至少包括2個傾轉旋翼和傾轉翼面和1個尾涵道。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，所述傾轉旋翼與傾轉翼面可繞平行于翼展方向的旋轉軸共同傾轉。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，所述傾轉旋翼可兼顧飛行器垂飛與平飛旋翼效率。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，所述傾轉旋翼垂飛時為飛行器提供垂飛升力，前飛時為飛行器提供前飛拉力，垂飛與前飛采用同一套旋翼動力系統。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，傾轉翼面的機翼平面始終與傾轉旋翼下洗流平行，減小翼面對旋翼下洗流的遮擋面積。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，傾轉翼面上具有控制舵面，傾轉旋翼下洗流直接作用在控制舵面上。

根據上述技術方案之一所述的傾轉機翼無人飛行器，其特征在于，尾涵道為變推力矢量涵道，能夠為飛行器提供俯仰和航向控制力。

在一個更為具體的技術方案中，為了達到上述目的的本發明采用一種傾轉機翼無人飛行器，包括傾轉旋翼、傾轉翼面、尾涵道、固定尾翼、機身結構和起落架。從起飛到平飛需經歷垂直飛行狀態(垂飛狀態)、垂直轉平飛的過渡飛行狀態(過渡狀態)和轉平飛后的平直飛行狀態(平飛狀態)。采用的控制方法如下：在垂飛狀態時，傾轉旋翼和尾涵道為飛行器提供升力，通過改變左右旋翼槳距和尾涵道轉速，實現飛行器俯仰和滾轉控制，通過傾轉翼面和尾涵道舵面偏轉，實現飛行器航向控制。在過渡狀態時，傾轉翼面與傾轉旋翼共同傾轉，此時傾轉旋翼升力在前飛方向上的分量會驅動飛行器前飛，在垂直于前飛方向上的分量與傾轉翼面上產生的升力共同作用，為飛行器提供姿態控制力。在平飛狀態時，傾轉旋翼和傾轉翼面完全傾轉至與飛行方向平行，此時傾轉翼面提供主要升力，傾轉旋翼拉力驅動飛行器前飛，通過改變各傾轉翼面和尾翼上的舵面偏角實現對飛行器的姿態控制。

本發明帶來的有益效果：

(1)本發明飛行器傾轉旋翼采用了變距螺旋槳，兼顧垂飛狀態和平飛狀態的旋翼效率，可實現高速飛行，同時提高了飛行器續航時間。

(2)飛行器傾轉翼面位于傾轉旋翼下洗流區域，舵面效率較高。

(3)尾涵道為變推力矢量涵道，可實現飛行器垂飛時俯仰和偏航控制，提高了飛行器垂飛時的控制穩定性。

附圖說明

圖1是本發明傾轉機翼飛行器垂飛狀態示意圖；

圖2是本發明傾轉機翼飛行器平飛狀態示意圖；

圖3是本發明傾轉機翼飛行器平飛狀態俯視圖；

圖4是本發明一實施例垂飛狀態俯視圖；

圖5是本發明一實施例尾涵道與舵面相對位置示意圖；

圖1中：1.傾轉旋翼；2.傾轉翼面；21.傾轉翼面控制舵面；3.尾涵道；4.固定尾翼；4.1尾翼控制舵面；5.機身結構；6.起落架。

圖3中：1.傾轉旋翼；2.傾轉翼面；21.傾轉翼面控制舵面；3.尾涵道；4.固定尾翼；4.1尾翼控制舵面；5.機身結構；6.起落架。