新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，目的在于解決現(xiàn)有飛行器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等問(wèn)題。其包括機(jī)身、主機(jī)翼、設(shè)置在主機(jī)翼上的升降副翼、設(shè)置在機(jī)身前部的鴨翼、設(shè)置在機(jī)身后部的垂直尾翼、設(shè)置在機(jī)身下方的起落架、蓄電池、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)等。本發(fā)明采用涵道風(fēng)扇在垂直起降時(shí)提供升力并輔助平衡，同時(shí)采用發(fā)動(dòng)機(jī)作主推力并自主發(fā)電，有效利用油電互補(bǔ)，同時(shí)通過(guò)對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)燃油與電能混合使用的合理配置，實(shí)現(xiàn)垂直和短距離起降，降低飛行器的控制難度，有效解決現(xiàn)有垂直起降無(wú)人飛行器的控制困難與航程短矛盾的問(wèn)題。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)垂直短距離起降，具有飛行靈活平穩(wěn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域，尤其是一種新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器。

【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)由于成本低，安全性好，用途廣泛，無(wú)論在軍事、民用領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用潛力。在軍事方面，無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行低空偵查、通信、電子干擾和對(duì)地攻擊等；在民用方面，無(wú)人機(jī)可用于通信中繼、環(huán)境研究、自然災(zāi)害的監(jiān)視和救援等。因此，近年來(lái)無(wú)人機(jī)備受人們的關(guān)注和各國(guó)軍方的重視。
[0003]對(duì)于早期無(wú)人機(jī)而言，其續(xù)航時(shí)間短、飛行高度低，偵察監(jiān)視面積小，不能連續(xù)獲取信息，往往會(huì)造成情報(bào)“盲區(qū)”。而隨著研究的深入，無(wú)人機(jī)性能也在不斷地被改善。目前，國(guó)際上已有續(xù)航時(shí)間達(dá)24小時(shí)的掠奪者無(wú)人機(jī)，高空大負(fù)載長(zhǎng)航時(shí)的全球鷹無(wú)人機(jī)，高空長(zhǎng)航時(shí)隱身的暗星無(wú)人機(jī)等。從近年發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)人機(jī)有其廣闊的前景。
[0004]國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)主要有兩種飛行形式:旋翼飛行器和固定翼飛行器。其中，旋翼飛行器主要以多旋翼飛行器、直升機(jī)為主，這一類飛行器的主要特點(diǎn)是:能實(shí)現(xiàn)空中懸停，可原地起飛，對(duì)跑道要求低，飛行高度提升快，發(fā)射回收簡(jiǎn)單。然而，旋翼飛行器也存在載重量小、續(xù)航時(shí)間小、巡航速度低，機(jī)動(dòng)性小等缺點(diǎn)。固定翼飛行器具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)動(dòng)性較高的優(yōu)點(diǎn)，但主要以彈射起飛和彈傘降落形式回收。然而，這種回收方式存在較大的缺陷，如過(guò)程復(fù)雜、輔助設(shè)備多、回收精度低、再次起飛準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，特別是無(wú)法在艦船上使用。
[0005]隨著科技和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)的性能大幅度提升，新型固定翼垂直/短距起降無(wú)人飛行器已成為研究的發(fā)展熱點(diǎn)。
[0006]目前，現(xiàn)有能夠?qū)崿F(xiàn)垂直/短距起降功能的固定翼飛行器主要分為三種:旋翼傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)飛行器、矢量噴管系統(tǒng)飛行器、涵道風(fēng)扇系統(tǒng)飛行器等。
[0007]旋翼系統(tǒng)飛行器，其代表之一為美國(guó)魚(yú)鷹，主要缺點(diǎn)是:巡航速度低、且控制復(fù)雜。同時(shí)，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維護(hù)檢修工作量較大，使用成本也較高。受其自身結(jié)構(gòu)因素影響，抗風(fēng)能力較差，受天氣影響較大。
[0008]矢量噴管系統(tǒng)飛行器，其代表之一為英國(guó)鷂式，主要缺點(diǎn)是:載彈量小、起飛效率低(起降油耗大)、滯空時(shí)間短，且較難于控制。
[0009]涵道風(fēng)扇系統(tǒng)飛行器，其代表之一為美國(guó)F-35，為了滿足垂直起降要求，設(shè)計(jì)了升力風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)噴管下偏、調(diào)姿噴管的垂直起降動(dòng)力方案，升力風(fēng)扇由涵道、風(fēng)扇、D形噴管、聯(lián)軸器、動(dòng)作裝置和伺服系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。
[0010]因此，目前迫切需要一種新的飛行器，以有效解決上述問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器。本發(fā)明采用涵道風(fēng)扇在垂直起降時(shí)提供升力并輔助平衡，同時(shí)采用發(fā)動(dòng)機(jī)作主推力并自主發(fā)電，有效利用油電互補(bǔ)，同時(shí)通過(guò)對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)燃油與電能混合使用的合理配置，實(shí)現(xiàn)垂直和短距離起降，降低飛行器的控制難度，有效解決現(xiàn)有垂直起降無(wú)人飛行器的控制困難與航程短矛盾的問(wèn)題。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)垂直和短距離起降，具有飛行靈活平穩(wěn)、適用范圍廣、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，包括機(jī)身、設(shè)置在機(jī)身上的主機(jī)翼、設(shè)置在主機(jī)翼上的升降副翼、設(shè)置在機(jī)身前部的鴨翼、設(shè)置在機(jī)身后部的垂直尾翼、設(shè)置在機(jī)身下方的起落架、油箱、蓄電池、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)；
[0014]所述主機(jī)翼呈三角形，所述升降副翼、鴨翼、垂直尾翼分別對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身的中心線兩側(cè)，所述機(jī)身上設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，所述主機(jī)翼兩側(cè)的翼梢上分別對(duì)稱設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，所述電動(dòng)涵道風(fēng)扇正下方設(shè)置有導(dǎo)向舵面，所述電動(dòng)涵道風(fēng)扇呈正三角形非共面分布，所述機(jī)身上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置低于主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置；
[0015]所述機(jī)身呈U型，所述機(jī)身采用升力體機(jī)頭，所述機(jī)身的中部固定設(shè)置有傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)位于電動(dòng)涵道風(fēng)扇的幾何中心，所述發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置有發(fā)電系統(tǒng)；
[0016]所述油箱、蓄電池分別設(shè)置在機(jī)身內(nèi)，所述發(fā)電系統(tǒng)與電源管理系統(tǒng)相連，所述電源管理系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)、蓄電池、電動(dòng)涵道風(fēng)扇相連。
[0017]所述發(fā)動(dòng)機(jī)為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種。
[0018]所述機(jī)身上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置與主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置之間的相對(duì)高度差，為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)直徑的1.5-3倍。
[0019]所述起落架為避震起落架，所述起落架為三支。
[0020]所述油箱為軟囊油箱。
[0021]針對(duì)前述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器。該飛行器包括機(jī)身、設(shè)置在機(jī)身上的主機(jī)翼、設(shè)置在主機(jī)翼上的升降副翼、設(shè)置在機(jī)身前部的鴨翼、設(shè)置在機(jī)身后部的垂直尾翼、設(shè)置在機(jī)身下方的起落架、油箱、蓄電池、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)。
[0022]主機(jī)翼呈三角形，升降副翼、鴨翼、垂直尾翼分別對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身的中心線兩側(cè)，機(jī)身的機(jī)頭上設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，主機(jī)翼兩側(cè)的翼梢上分別對(duì)稱設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，電動(dòng)涵道風(fēng)扇正下方設(shè)置有導(dǎo)向舵面，三組電動(dòng)涵道風(fēng)扇之間呈正三角形非共面布置，機(jī)頭上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置低于主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置，高度差優(yōu)選為1.5-3倍發(fā)動(dòng)機(jī)直徑，以渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)為例，高度差優(yōu)選為1.5-3倍渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)直徑，保證渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的正常進(jìn)氣的同時(shí)，有效保證飛行器的平穩(wěn)性。機(jī)身呈U型結(jié)構(gòu)，機(jī)身采用升力體機(jī)頭，機(jī)頭設(shè)計(jì)為升力體與機(jī)身融合，機(jī)身的中部固定設(shè)置有傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)位于電動(dòng)涵道風(fēng)扇三角形布置的幾何中心，發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置有發(fā)電系統(tǒng)。油箱、蓄電池分別設(shè)置在機(jī)身內(nèi)，發(fā)電系統(tǒng)與電源管理系統(tǒng)相連，電源管理系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)、蓄電池、電動(dòng)涵道風(fēng)扇相連。發(fā)動(dòng)機(jī)為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種。進(jìn)一步，起落架為避震起落架，起落架為三支，油箱為軟囊油箱。
[0023]本發(fā)明中，升降副翼以混控模式控制，搭配前端鴨翼，得到更加有效的俯仰配平效果，實(shí)現(xiàn)大機(jī)動(dòng)飛行；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)上配置安裝有高速發(fā)電模塊，可持續(xù)向外輸出電能，電源管理系統(tǒng)將電能同步并入向涵道風(fēng)扇和控制系統(tǒng)供電，或者給蓄電池充電；發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口軸線與飛機(jī)重心重合，電動(dòng)涵道風(fēng)扇呈等邊三角形布置且飛行器的重心位于三角形形心；同時(shí)，通過(guò)航空燃油與電能的混合搭配，利用油電互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)垂直和短距離起降；電動(dòng)涵道風(fēng)扇的相對(duì)高度差設(shè)計(jì)，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常進(jìn)氣。
[0024]本發(fā)明的飛行器分為垂直起降階段和平飛階段。其中，以三個(gè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇控制平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)轉(zhuǎn)作主推力，實(shí)現(xiàn)垂直起降階段。三個(gè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇水平運(yùn)轉(zhuǎn)，以各相應(yīng)舵面控制飛行，實(shí)現(xiàn)平飛階段。
[0025]本發(fā)明中，采用三角形分布的三個(gè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇，以電動(dòng)涵道風(fēng)扇導(dǎo)向舵面來(lái)抵消電動(dòng)涵道風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，以及電動(dòng)涵道風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反扭力和控制偏航，俯仰和滾轉(zhuǎn)依靠三個(gè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇的不同轉(zhuǎn)速配合完成。飛行器在垂直升起至安全高度后，加速水平移動(dòng)；達(dá)到水平移動(dòng)的最低速度后，關(guān)閉電動(dòng)涵道風(fēng)扇，傾轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，過(guò)渡至平飛階段。
[0026]本發(fā)明中，三軸形式與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)布局更合理，燃油和電能混合使用，能實(shí)現(xiàn)能效合理配置，可實(shí)現(xiàn)垂直和短距離起降，具有飛行靈活平穩(wěn)、適用范圍廣、成本低廉的特點(diǎn)。
[0027]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0028]1、可靜止垂直起飛和降落
[0029]本發(fā)明的飛行器可以垂直起飛和降落，縮小了飛行場(chǎng)地面積:該飛行器可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的傾轉(zhuǎn)，完成動(dòng)力方向的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明將垂直方向的動(dòng)力傾轉(zhuǎn)為水平方向上的動(dòng)力，代替了矢量噴管的作用，降低了飛機(jī)整體造價(jià)，減輕了飛機(jī)的自重，增加了飛機(jī)的載重量。本發(fā)明的垂直起降功能，可以讓飛機(jī)完成在軍艦甲板上或地面狀況復(fù)雜的環(huán)境下的起飛和降落，增加了飛機(jī)的應(yīng)用范圍。
[0030]2、本發(fā)明能避免對(duì)新型飛控的長(zhǎng)期研發(fā)
[0031]本發(fā)明避免了對(duì)新型飛控的開(kāi)發(fā)，降低了研發(fā)成本:本發(fā)明采用固定翼飛控和多軸飛行器飛控相結(jié)合的形式，由于兩種飛控的研發(fā)已經(jīng)非常成熟，直接采用兩種飛控相結(jié)合形式，可以大大降低研發(fā)成本，并且增加飛機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明在水平飛行的時(shí)候，使用固定翼飛控，可以提高飛行的穩(wěn)定性；在垂直起飛和降落的時(shí)候，采用多軸飛控，可以讓飛行器進(jìn)行穩(wěn)定的起飛和降落。并且，本發(fā)明中的固定翼飛控和多軸飛控并不沖突，只要關(guān)掉電動(dòng)涵道風(fēng)扇，多軸飛控就不再對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生影響。
[0032]3、本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的電源供給
[0033]本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)上配置安裝有高速發(fā)電模塊，可持續(xù)向外輸出電能。電源管理系統(tǒng)將電能同步并入向涵道風(fēng)扇和控制系統(tǒng)供電，或者向控制系統(tǒng)供電和給蓄電池充電。
[0034]4、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)空中懸停、低速巡航和高速飛行
[0035]本發(fā)明的飛行器可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的方式改變主推力的方向，主推力方向可鎖定為水平向前角度0°、30°、45°、60°、90° UOO0。發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向?yàn)樗浇嵌?°到90°時(shí)，可以提供克服飛行器自重的升力或部分升力，實(shí)現(xiàn)高速到低速巡航。發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向?yàn)樗浇嵌?0°到100°時(shí)，可以提供克服飛行器自重的升力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減速飛行。這些對(duì)于定點(diǎn)偵查和反潛提供了有力的保障，可以用于地面攻擊和高速偵查。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0037]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖2是圖1的俯視圖。
[0039]圖3是本發(fā)明的電路系統(tǒng)控制圖。
[0040]圖4是本發(fā)明的飛行器的飛行過(guò)程實(shí)現(xiàn)圖。
[0041]圖中標(biāo)記:1為機(jī)身，2為主機(jī)翼,3為升降副翼，4為鴨翼,5為垂直尾翼,6為起落架，7為油箱,8為蓄電池,9為控制系統(tǒng),10為電源管理系統(tǒng),11為電動(dòng)涵道風(fēng)扇，12為導(dǎo)向舵面，13為傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，14為發(fā)動(dòng)機(jī)，15為發(fā)電系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0042]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0043]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0044]實(shí)施例1
[0045]如圖所示，本實(shí)施例的無(wú)人飛行器，包括機(jī)身、設(shè)置在機(jī)身上的主機(jī)翼、設(shè)置在主機(jī)翼上的升降副翼、設(shè)置在機(jī)身前部的鴨翼、設(shè)置在機(jī)身后部的垂直尾翼、設(shè)置在機(jī)身下方的起落架、油箱、蓄電池、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)。
[0046]主機(jī)翼呈三角形，升降副翼、鴨翼、垂直尾翼分別對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身的中心線兩側(cè)，機(jī)身的機(jī)頭上設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，主機(jī)翼兩側(cè)的翼梢上分別對(duì)稱設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，電動(dòng)涵道風(fēng)扇正下方設(shè)置有導(dǎo)向舵面，三組電動(dòng)涵道風(fēng)扇之間呈正三角形非共面布置。
[0047]本本實(shí)施采用的機(jī)身呈U型結(jié)構(gòu)，機(jī)身采用升力體機(jī)頭，機(jī)頭設(shè)計(jì)為升力體與機(jī)身融合，機(jī)身的中部固定設(shè)置有傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)位于電動(dòng)涵道風(fēng)扇三角形布置的幾何中心，發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置有發(fā)電系統(tǒng)。本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。機(jī)頭上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置低于主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置，高度差優(yōu)選為1.5-3倍渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)直徑。油箱、蓄電池分別設(shè)置在機(jī)身內(nèi)，發(fā)電系統(tǒng)與電源管理系統(tǒng)相連，電源管理系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)、蓄電池、電動(dòng)涵道風(fēng)扇相連。發(fā)動(dòng)機(jī)為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種。起落架采用三支避震起落架，均布于機(jī)身下方，油箱為軟囊油箱。
[0048]本實(shí)施例的布置采用為正三角形布置，配備可旋轉(zhuǎn)渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的垂直起降。三組電動(dòng)涵道風(fēng)扇分別位于機(jī)身的機(jī)頭位置和主機(jī)翼兩側(cè)的翼梢上，呈正三角形布置，在無(wú)人機(jī)的垂直起飛階段、垂直降落階段、空中懸停階段輔助平衡無(wú)人機(jī)。
[0049]電動(dòng)涵道風(fēng)扇正下方設(shè)置有導(dǎo)向舵面，負(fù)責(zé)調(diào)整無(wú)人機(jī)的偏航和抵消由電動(dòng)涵道風(fēng)扇和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反向扭力。三組電動(dòng)涵道風(fēng)扇之間呈正三角形非共面布置，發(fā)動(dòng)機(jī)位于電動(dòng)涵道風(fēng)扇的幾何中心，以保證不影響電動(dòng)涵道風(fēng)扇的輔助平衡。在傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以隨不同飛行狀態(tài)相對(duì)于主體機(jī)身做傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)做傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)俯仰不平衡，本發(fā)明在主體機(jī)身前端兩側(cè)布置鴨翼，同時(shí)升降副翼搭配調(diào)節(jié)，以保證無(wú)人機(jī)在飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，俯仰平衡和大機(jī)動(dòng)飛行時(shí)的俯仰配平。主機(jī)翼呈三角形，在無(wú)人機(jī)平飛的狀態(tài)下，可完全以固定翼形式高速飛行。本發(fā)明的機(jī)身長(zhǎng)度較為大，因此采用雙垂直尾翼布局，垂直尾翼負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)的偏航飛行，以保證無(wú)人機(jī)的縱向穩(wěn)定，同時(shí)避開(kāi)渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流。本發(fā)明的機(jī)身采用升力體機(jī)頭，升力體結(jié)構(gòu)與機(jī)身融合為一體，有效保證水平飛行時(shí)的升力需求和平衡。本實(shí)施例的油箱優(yōu)選為軟囊油箱，機(jī)身重裝載軟囊油箱，使得機(jī)身有最大化的載油空間，保證長(zhǎng)時(shí)間的飛行。
[0050]本實(shí)施例無(wú)人飛行器的飛行過(guò)程主要分為三個(gè)飛行階段:起飛階段(A階段)、飛行階段(B階段)、降落階段(C階段)。起飛階段分為兩種形式:滑跑起飛、垂直起飛。飛行階段分為兩種形式:機(jī)動(dòng)飛行、空中懸停。降落階段分為兩種形式:滑行降落、垂直降落。
[0051]無(wú)人機(jī)的電路系統(tǒng)為燃油發(fā)電向電路系統(tǒng)補(bǔ)給形式。在水平巡航飛行時(shí)，電動(dòng)涵道風(fēng)扇停止工作，發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，由電源管理系統(tǒng)將電能分配到控制系統(tǒng)的控制電路上以及向蓄電池進(jìn)行充電。在垂直飛行時(shí)，電動(dòng)涵道風(fēng)扇工作，發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，由電源管理系統(tǒng)將電能和蓄電池電能組合控制電路和電動(dòng)涵道風(fēng)扇供電。
[0052]滑跑起飛、機(jī)動(dòng)飛行、滑行降落與普通固定翼飛機(jī)的控制形式和原理相同。
[0053]本實(shí)施例無(wú)人飛行器垂直起飛至安全高度，控制三臺(tái)電動(dòng)涵道風(fēng)扇使得無(wú)人機(jī)加速水平移動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，飛控以多軸飛行器的控制方式控制無(wú)人飛行器水平移動(dòng)；達(dá)到設(shè)定安全飛行速度I時(shí)，開(kāi)始傾轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)完成傾轉(zhuǎn)后，達(dá)到設(shè)定安全飛行速度II時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)涵道風(fēng)扇，同時(shí)飛控切換至固定翼控制模式，以固定翼飛機(jī)的控制方式控制無(wú)人機(jī)飛行，此時(shí)無(wú)人機(jī)完成整個(gè)起飛至平飛的轉(zhuǎn)換過(guò)程。無(wú)人機(jī)在平飛階段向降落階段轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始向垂直方向傾轉(zhuǎn)，同時(shí)調(diào)整升降副翼的控制，整體改變機(jī)翼的彎度，增加機(jī)翼的升力，無(wú)人飛行器開(kāi)始減速飛行，達(dá)到設(shè)定安全飛行速度III時(shí)，開(kāi)啟電動(dòng)涵道風(fēng)扇，當(dāng)渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)完全完成傾轉(zhuǎn)后，達(dá)到設(shè)定安全飛行速度IV時(shí)，轉(zhuǎn)換飛控，飛控以多軸飛行器的控制方式控制無(wú)人機(jī)，達(dá)到穩(wěn)定懸停狀態(tài)，此時(shí)無(wú)人機(jī)既可以繼續(xù)空中懸停，也可安全準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)垂直降落。
[0054]本實(shí)施例無(wú)人飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)也可以是油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳形式，其基礎(chǔ)和原理是不變的，都是混合動(dòng)力新布局可垂直起降無(wú)人飛行器。
[0055]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，其特征在于，包括機(jī)身、設(shè)置在機(jī)身上的主機(jī)翼、設(shè)置在主機(jī)翼上的升降副翼、設(shè)置在機(jī)身前部的鴨翼、設(shè)置在機(jī)身后部的垂直尾翼、設(shè)置在機(jī)身下方的起落架、油箱、蓄電池、控制系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)； 所述主機(jī)翼呈三角形，所述升降副翼、鴨翼、垂直尾翼分別對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身的中心線兩偵牝所述機(jī)身上設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，所述主機(jī)翼兩側(cè)的翼梢上分別對(duì)稱設(shè)置有電動(dòng)涵道風(fēng)扇，所述電動(dòng)涵道風(fēng)扇正下方設(shè)置有導(dǎo)向舵面，所述電動(dòng)涵道風(fēng)扇呈正三角形非共面分布，所述機(jī)身上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置低于主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置； 所述機(jī)身呈U型，所述機(jī)身采用升力體機(jī)頭，所述機(jī)身的中部固定設(shè)置有傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述傾斜旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)位于電動(dòng)涵道風(fēng)扇的幾何中心，所述發(fā)動(dòng)機(jī)上設(shè)置有發(fā)電系統(tǒng)； 所述油箱、蓄電池分別設(shè)置在機(jī)身內(nèi)，所述發(fā)電系統(tǒng)與電源管理系統(tǒng)相連，所述電源管理系統(tǒng)分別與控制系統(tǒng)、蓄電池、電動(dòng)涵道風(fēng)扇相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、油動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，其特征在于，所述機(jī)身上的電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置與主機(jī)翼兩側(cè)電動(dòng)涵道風(fēng)扇所在水平面的位置之間的相對(duì)高度差，為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)直徑的1.5-3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，其特征在于，所述起落架為避震起落架，所述起落架為三支。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型混合動(dòng)力垂直短距起降無(wú)人飛行器，其特征在于，所述油箱為軟囊油箱。
【文檔編號(hào)】B64D33/00GK104290907SQ201410545432
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】宋丹路, 謝福林, 張哲 , 孟春潮, 錢大興, 宋岳干 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)