[發明專利]一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器及其控制方法

在審

• 申請號: 202111478704.6
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114148516A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 黎軍;曾麗芳;邵雪明;劉鎏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B64C29/00
• 分類號: B64C29/00;B64C17/00;B64C27/52;B64C5/02;B64C5/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，包括機身(3)、第一機翼(1)、第二機翼(7)、客艙門、第一平尾(17)、第二平尾(8)、垂直尾翼(12)、第一涵道(16)、第二涵道(10)和第三涵道(20)；

所述飛行器以上單翼布局對稱設有第一機翼(1)和第二機翼(7)，以單垂尾布局設有垂直尾翼(12)，以低平尾布局對稱設有第一平尾(17)和第二平尾(8)，中部側面設有用于乘客進出的客艙門；所述第一機翼(1)和第二機翼(7)上分別設有用于滾轉操縱的第一副翼(2)和第二副翼(6)，垂直尾翼(12)上設有用于航向操縱的方向舵(13)；所述第一平尾(17)和第二平尾(8)上分別設有用于俯仰操縱的第一升降舵(14)和第二升降舵(11)，外端部分別固定連接有第一涵道(16)和第二涵道(10)，第一涵道(16)中設有第一螺旋槳(15)，第二涵道(10)中設有第二螺旋槳(9)；所述第一平尾(17)內部設有能實現第一平尾(17)和第一涵道(16)同步傾轉的第一主梁，第二平尾(8)內部設有能實現第二平尾(8)和第二涵道(10)同步傾轉的第二主梁，通過調節第一涵道(16)和第二涵道(10)的傾轉方向能使第一螺旋槳(15)和第二螺旋槳(9)產生向前的推力或向上的升力；所述機身(3)頭部上方軸線處開設配備涵道艙門(4)的第三涵道(20)，第三涵道(20)中設有第三螺旋槳(19)，第三螺旋槳(19)能產生向上的升力。

2.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述第一機翼(1)和第二機翼(7)均為向外弦向長度逐漸縮小的梯形機翼結構，翼型均為NACA64-212，前緣后掠角均為15°。

3.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述第一涵道(16)、第二涵道(10)和第三涵道(20)呈等腰三角形分布，第一涵道(16)和第二涵道(10)對稱分布于機身(3)兩側，第三涵道(20)處于機身(3)頭部中軸線處。

4.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述第一涵道(16)和第二涵道(10)的傾轉范圍為0～90°。

5.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述第一螺旋槳(15)、第二螺旋槳(9)和第三螺旋槳(19)均為共軸反轉螺旋槳，每副槳葉數量為4片；當所述第一螺旋槳(15)、第二螺旋槳(9)和第三螺旋槳(19)產生向上的升力時，三者的軸向均豎直，且每組共軸反轉螺旋槳中，位于上方的螺旋槳能逆時針旋轉，位于下方的螺旋槳能順時針旋轉。

6.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述第一平尾(17)、第二平尾(8)和垂直尾翼(12)均采用NACA0012對稱翼型。

7.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述機身(3)的腹部下方沿軸線方向設有第一起落架組(21)和第二起落架組(22)，第一起落架組(21)和第二起落架組(22)均包括沿軸線對稱設置的兩個起落架，在垂直起降時用于緩沖與支撐機身(3)。

8.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述客艙門包括第一艙門(18)和第二艙門(5)，第一艙門(18)和第二艙門(5)分別對稱設于機身(3)的中部兩側。

9.根據權利要求1所述的一種分布式傾轉涵道垂直起降飛行器，其特征在于，所述涵道艙門(4)關閉時能與機身(3)呈一體式光順結構，以減小飛行時的阻力。

10.一種根據權利要求1～9任一所述分布式傾轉涵道垂直起降飛行器的控制方法，其特征在于，具體如下：

通過調控第一主梁和第二主梁，令第一平尾(17)和第二平尾(8)與機身(3)水平面之間成90°夾角、第一涵道(16)和第二涵道(10)與地面垂直，開啟涵道艙門(4)，第一螺旋槳(15)、第二螺旋槳(9)和第三螺旋槳(19)共同產生向上的升力，使飛行器處于垂直起降或懸停狀態；同時，可通過分別控制第一螺旋槳(15)、第二螺旋槳(9)和第三螺旋槳(19)的轉速，以調節飛行器的重心位置，適應不同的運載情況；

通過調控第一主梁和第二主梁，令第一平尾(17)和第二平尾(8)與機身(3)水平面之間成0°夾角、第一涵道(16)和第二涵道(10)與地面平行，關閉涵道艙門(4)，第一螺旋槳(15)和第二螺旋槳(9)共同產生前飛的推力，第一機翼(1)和第二機翼(7)產生升力，使飛行器處于前飛狀態；在飛行過程中，可通過控制第一副翼(2)和第二副翼(6)實現飛行器的滾轉操縱，通過控制方向舵(13)實現飛行器的航向操縱，通過控制第一升降舵(14)和第二升降舵(11)實現飛行器的俯仰操縱。