[實(shí)用新型]基于雙涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)的可折疊式固定翼垂直起降無人飛行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720539703.0
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN207208447U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴海龍;程子歡
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B64C1/00
• 分類號: B64C1/00;B64C3/56;B64C11/00;B64C29/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)的可折疊式固定翼垂直起降無人飛行器。

背景技術(shù)

垂直起降飛行器一直都是航空工程研究的熱點(diǎn)，近年來，由于材料、能源、動力和控制技術(shù)的進(jìn)步，許多先進(jìn)的方案被應(yīng)用于垂直起降飛行器上。目前主要的幾類可實(shí)現(xiàn)艦載垂直起降飛行器構(gòu)型設(shè)計(jì)主要有：傾轉(zhuǎn)動力機(jī)構(gòu)(含傾轉(zhuǎn)翼等)、輔助垂直升力和尾座式結(jié)構(gòu)。

(1)傾轉(zhuǎn)旋翼是目前最為典型的一種垂直起降方案，通過旋轉(zhuǎn)旋翼軸使其兼具直升機(jī)旋翼和固定翼螺旋槳的功能，最典型的飛機(jī)是美國的V-22“魚鷹”。然而，傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)往往要承受動力旋轉(zhuǎn)槳/翼產(chǎn)生的陀螺交變力矩等不利因素產(chǎn)生損傷，而且在低速和過渡過程中傾轉(zhuǎn)翼面難以達(dá)到穩(wěn)定的氣動效果，目前實(shí)用過程中出現(xiàn)了大量的事故甚至經(jīng)常墜毀(V-22魚鷹墜毀的報道時有發(fā)生)，同時轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)利用率低，在巡航飛行時成為了不必要的負(fù)載，影響了整機(jī)飛行性能。

(2)另一種可行的方案是采用輔助垂直升力系統(tǒng)，在傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)上加裝垂直方向上的旋翼或動力風(fēng)扇，依靠垂直方向上直接產(chǎn)生旋翼拉力來垂直起降和控制姿態(tài)。固定翼與四旋翼復(fù)合型飛機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計(jì)和控制，近年來成為了一熱點(diǎn)。美國Latitude Engineering LLC.公司是目前世界復(fù)合四旋翼技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先者。其HQ-20復(fù)合無人機(jī)全機(jī)重量11kg，可以裝載0.9kg載荷。最大巡航速度達(dá)到約74km/h，最大續(xù)航時間15小時。輔助垂直升力系統(tǒng)固定翼飛行器，其兩套動力系統(tǒng)在垂直起降和水平飛行模態(tài)中各自單獨(dú)啟用，造成了整機(jī)動力裝置效率低下從而影響飛行器的飛行時間/距離/機(jī)動性等作戰(zhàn)性能，同時暴露的旋翼也在平飛時有較大的氣動阻力，難以實(shí)現(xiàn)高速巡航飛行。

(3)尾座式垂直起降飛行器是區(qū)別于傾轉(zhuǎn)旋翼的另一種垂直起降方案，與傾轉(zhuǎn)旋翼不同，尾座式飛行器旋翼一般不可傾轉(zhuǎn)，而是直接使用螺旋槳動力垂直起降，在空中依靠飛行控制系統(tǒng)變化飛行姿態(tài)達(dá)到垂直起降與巡航飛行的轉(zhuǎn)換。采用尾座式的垂直起降飛行器能有效克服冗余動力/傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶來的性能下降，在垂直起降和水平飛行時均能最大限度地利用機(jī)載系統(tǒng)。其缺點(diǎn)在于飛行狀態(tài)過渡過程控制困難，受風(fēng)擾動較大。另外，其動力系統(tǒng)由于需要達(dá)到至少1以上的全機(jī)推重比，槳盤半徑較大，轉(zhuǎn)速較高，平飛時氣動阻力大，難以達(dá)到較高的巡航速度。同時飛翼結(jié)構(gòu)在垂直起降和過渡過程中有較大的迎風(fēng)面積，受陣風(fēng)干擾大。

現(xiàn)有的垂直起降飛行器構(gòu)型大都面臨著起降過程中操作翼面氣動作用小因而易受不穩(wěn)定氣流影響，暴露在外的大尺寸的旋轉(zhuǎn)翼同樣也會受到陣風(fēng)的作用(同時機(jī)頭安裝往往影響電子艙通訊與傳感設(shè)備)；傾轉(zhuǎn)動力機(jī)構(gòu)復(fù)雜易損控制穩(wěn)定性差，輔助冗余動力效率低不適合大載荷長航程設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基于雙涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)的可折疊式固定翼垂直起降無人飛行器。

本實(shí)用新型的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種基于雙涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)的可折疊式固定翼垂直起降無人飛行器，所述飛行器包括機(jī)身、可折疊式機(jī)翼3、涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)7、可伸縮式起落架9，所述機(jī)身分為機(jī)頭1、前機(jī)身2、中機(jī)身5與后機(jī)身6，所述涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)7采用橫列式布局對稱分布于所述后機(jī)身6兩側(cè)，所述可折疊式機(jī)翼3采用上單翼布局，并通過機(jī)翼折疊軸4固定于所述中機(jī)身5前部，所述可伸縮式起落架9置于所述后機(jī)身6前部，飛行器采用無尾式布局，飛機(jī)重心位于前機(jī)身2后部、中機(jī)身5之前，涵道與機(jī)翼之間采用特定位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)組合優(yōu)化。

進(jìn)一步地，所述機(jī)頭1為電子艙，用于內(nèi)置多種傳感器和光電設(shè)備；所述前機(jī)身2為主負(fù)載艙，用于搭載主要能源和載荷；所述中機(jī)身5為次負(fù)載艙，用于搭載航電系統(tǒng)、次要能源、機(jī)翼折疊軸4的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、可伸縮式起落架9的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述后機(jī)身6的前部置有可伸縮式起落架，中部兩側(cè)對稱安置所述涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)7，后部為錐形整流體。

進(jìn)一步地，所述可折疊式機(jī)翼3采用可折疊式構(gòu)型，機(jī)翼為二段式折疊翼，可沿縱向軸線向機(jī)腹折疊36°～180°，機(jī)翼后緣靠近翼梢處安置有副翼8。

進(jìn)一步地，所述雙涵道風(fēng)扇動力系統(tǒng)7采用橫列式、尾推布局對稱分布于所述后機(jī)身6兩側(cè)，其數(shù)量為2，其旋轉(zhuǎn)軸位于機(jī)翼下表面以下。