一種復(fù)合式垂直起降飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種垂直起降飛行器，尤其涉及一種復(fù)合式的垂直起降飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]S-72型復(fù)合式飛行器為西科斯基研制的“X翼”系統(tǒng)的復(fù)合式垂直起降試驗機，該飛行器使用了“旋翼/機翼”技術(shù)(Rotor/Wing，RW)?！癤翼”是作為“停轉(zhuǎn)旋翼”(stoppedrotor)系統(tǒng)的構(gòu)思，四片槳葉的主旋翼能用于像常規(guī)直升機一樣垂直飛行，一旦達到足夠的前飛速率后就在半空中停止轉(zhuǎn)動，作為像“X形狀”的固定翼飛行。此外，“X翼”采用了環(huán)流控制旋翼(circulat1n control rotor, CCR),依靠CCR旋翼從旋翼槳葉葉片后緣吹出高壓空氣，推動旋翼轉(zhuǎn)動。
[0003]波音公司研制的X-50A “蜻蜓”無人機是一種復(fù)合式垂直起降試驗機，這種復(fù)合式飛行器稱之為鴨式旋翼/機翼(Canard Rotor/Wing, CRff)飛行器，X-50A “蜻蜓”設(shè)計有類似直升機的寬旋翼，它在起飛時就像普通直升機一樣使用頂部旋翼，當(dāng)飛機平飛時，旋翼被鎖定在機身上，它就成為固定機翼，從而使飛機既具有直升機一樣的垂直起降和空中懸停能力，又能像固定翼飛機那樣高速巡航飛行，這種設(shè)計不僅融合了兩種不同種類飛機的飛行性能，提高了各自的飛行包線，而且還具有較低的信號特征值和很好的高速飛行生存性。X-50A “蜻蜓”無人機具有鴨式前翼和寬大的水平尾翼，機頂上有一字形的旋翼/機翼。在直升機模式狀態(tài)下，旋翼/機翼在噴氣翼尖的作用下旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生升力。一字形的旋翼/機翼相當(dāng)于雙葉旋翼，可以用蹺蹺板鉸鏈完成揮舞和領(lǐng)先-滯后動作，所以X-50A “蜻蜓”無人機對非對稱升力的補償還是常規(guī)的。X-50A “蜻蜓”無人機的動力裝置是一臺渦扇發(fā)動機，從壓縮機引出高壓氣流，通過管路輸送到旋翼/機翼的翼尖，驅(qū)動噴氣翼尖。由于噴氣翼尖不產(chǎn)生反扭力，X-50A “蜻蜓”無人機沒有尾槳。達到一定的平飛速度后，鴨式前翼和水平尾翼產(chǎn)生足夠的升力，旋翼/機翼鎖住，作為固定的機翼，飛機轉(zhuǎn)入固定翼狀態(tài)。
[0004]X-50A “蜻蜓”采用寬弦剛性槳轂可鎖定的兩用旋翼/機翼(stopped rotor).粗短寬厚的剛性旋轉(zhuǎn)機翼從根本上解決了很多細長的柔性旋翼槳葉難以解決的問題，但是和常規(guī)直升機相比，這些飛機的懸停和非常規(guī)機動性能受到一定損失。CRW飛行器最主要的技術(shù)問題是來自于升力產(chǎn)生機制轉(zhuǎn)換期間的飛行控制問題，容易造成控制交叉耦合；而且機身容易受到了嚴重的氣流擾動，在兩個方向的空速發(fā)生疊加而且機翼仍處于旋翼的旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)時，飛機會產(chǎn)生一個難以恢復(fù)的抬頭力矩，可以直接導(dǎo)致飛機失控。事實上，所有在升力產(chǎn)生機制中轉(zhuǎn)換的“旋翼/機翼”技術(shù)(Rotor/Wing，Rff)都有這個機制轉(zhuǎn)換期間的控制問題，機制轉(zhuǎn)換動輒幾十秒，快的也要10幾秒，轉(zhuǎn)換過快容易造成失控，同時機制轉(zhuǎn)換也有速度和高度的限制，不是隨時隨地想轉(zhuǎn)換就可以轉(zhuǎn)換的。在戰(zhàn)斗中，這個轉(zhuǎn)換時間和高度、速度的要求給戰(zhàn)術(shù)動作帶來很大的困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以更加平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換升力產(chǎn)生機制的復(fù)合式垂直起降飛行器。
[0006]為解決上述的技術(shù)問題，本實用新型一種復(fù)合式的垂直起降飛行器包括機身、可以切換為旋翼狀態(tài)或固定翼狀態(tài)的旋翼/機翼、用于鎖定旋翼/機翼的鎖定裝置；其中，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括用于姿態(tài)控制的調(diào)姿噴嘴、高壓空氣導(dǎo)管、用于產(chǎn)生高壓空氣的發(fā)動機，調(diào)姿噴嘴與高壓空氣導(dǎo)管連接，高壓空氣導(dǎo)管用于輸送發(fā)動機所產(chǎn)生的高壓空氣；調(diào)姿噴嘴的方向設(shè)置為使調(diào)姿噴嘴可以產(chǎn)生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；至少有兩個調(diào)姿噴嘴分別置于飛行器的左部及右部作為滾轉(zhuǎn)調(diào)姿裝置，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括俯仰調(diào)姿裝置。
[0007]這樣的好處是，通過設(shè)置有獨立于旋翼/機翼(Rotor/Wing，RW)的調(diào)姿噴嘴，使升力產(chǎn)生機制轉(zhuǎn)換期間的飛行控制更加穩(wěn)定，獨立于旋翼/機翼的調(diào)姿噴嘴不會造成飛行控制交叉耦合的問題；調(diào)姿噴嘴用作滾轉(zhuǎn)姿態(tài)的控制可以使飛行器在升力產(chǎn)生機制轉(zhuǎn)換期間不會發(fā)生機身翻滾而導(dǎo)致失速的情況，可以保持機身的水平狀態(tài)，使飛行器可以更加安全、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換到固定翼模式或直升機模式。
[0008]作為本實用新型一種復(fù)合式的垂直起降飛行器的進一步改進，俯仰調(diào)姿裝置為至少有一個置于飛行器的前部或后部的調(diào)姿噴嘴。這樣的好處是，通過設(shè)置有獨立于旋翼/機翼(Rotor/Wing，RW)的調(diào)姿噴嘴，使升力產(chǎn)生機制轉(zhuǎn)換期間的飛行控制更加穩(wěn)定，獨立于旋翼/機翼的調(diào)姿噴嘴不會造成飛行控制交叉耦合的問題；調(diào)姿噴嘴用作俯仰姿態(tài)的控制可以使飛行器擺脫自動傾斜器等復(fù)雜的調(diào)姿裝置，使俯仰調(diào)姿的效率大大提高，從而使飛行器可以更加安全、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換到固定翼模式或直升機模式。
[0009]作為本實用新型一種復(fù)合式的垂直起降飛行器的進一步改進，調(diào)姿噴嘴還可以置于該復(fù)合式垂直起降飛行器的端部。這樣的好處是，調(diào)姿噴嘴設(shè)置在遠離飛行器重心的端部，這樣可以提高調(diào)姿噴嘴姿態(tài)控制的效率。
[0010]作為以上本實用新型復(fù)合式的垂直起降飛行器的一種改進，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括固定機翼；兩個用作滾轉(zhuǎn)調(diào)姿裝置的調(diào)姿噴嘴分別置于固定機翼的左半翼及右半翼。作為更進一步改進，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括水平尾翼，還包括兩個調(diào)姿噴嘴分別置于水平尾翼的左部及右部，可以用作俯仰調(diào)姿裝置。固定機翼可以連接在大體機身的中段，也可以連接在飛行器重心附近。這種常規(guī)的布局可以使飛行器在固定翼的飛行狀態(tài)下更為穩(wěn)定。
[0011]作為本實用新型一種復(fù)合式的垂直起降飛行器的另一種改進，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括鴨式前翼、水平尾翼，鴨式前翼包括左前翼、右前翼，水平尾翼包括左尾翼、右尾翼；有4個調(diào)姿噴嘴分別置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼；調(diào)姿噴嘴兼作滾轉(zhuǎn)與俯仰調(diào)姿裝置。作為更進一步改進，調(diào)姿噴嘴可以分別置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼的大體梢部處。這樣的好處是，鴨式布局可以把旋翼/機翼和鴨式前翼、水平尾翼等固定機翼的位置錯開，鴨式前翼、水平尾翼不會遮擋旋翼/機翼的下洗氣流，提高的旋翼/機翼的效率。調(diào)姿噴嘴分別置于左前翼、右前翼、左尾翼、右尾翼的大體梢部處的好處是提高的調(diào)姿噴嘴姿態(tài)控制的效率。
[0012]作為以上各個實施例的進一步改進，調(diào)姿噴嘴還設(shè)置有傾斜裝置，傾斜裝置使調(diào)姿噴嘴所噴出的氣流可以朝該復(fù)合式垂直起降飛行器的左、右方傾斜。作為更進一步改進，調(diào)姿噴嘴還可以設(shè)置為可以在產(chǎn)生水平推力的位置與產(chǎn)生垂直推力的位置之間進行傾轉(zhuǎn)，復(fù)合式垂直起降飛行器還包括使調(diào)姿噴嘴傾轉(zhuǎn)的傾轉(zhuǎn)裝置。通過左右傾斜調(diào)姿噴嘴所產(chǎn)生的氣流，使調(diào)姿噴嘴可以產(chǎn)生垂直推力與左右水平推力的矢量分量，可以利用同時左或右傾斜各個調(diào)姿噴嘴所產(chǎn)生的氣流從而進行橫向飛行，還可以利用左或右傾斜調(diào)姿噴嘴所產(chǎn)生的氣流進行或增強滾轉(zhuǎn)控制。調(diào)姿噴嘴設(shè)置為可以在產(chǎn)生水平推力的位置與產(chǎn)生垂直推力的位置之間進行傾轉(zhuǎn)的好處使可以使調(diào)姿噴嘴在產(chǎn)生垂直推力的同時產(chǎn)生縱向水平推力的矢量分量，可以通過前后傾轉(zhuǎn)調(diào)姿噴嘴進行或增強俯仰控制，還可以通過同時前后傾轉(zhuǎn)各個調(diào)姿噴嘴，進行縱向水平飛行。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0014]圖1是本實用新型一種復(fù)合式垂直起降飛行器的調(diào)姿噴嘴連接示意圖。
[0015]圖2是本實用新型一種復(fù)合式垂直起降飛行器的一種實施例示意圖。
[0016]圖3是本實用新型一種復(fù)合式垂直起降飛行器的另一種實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示本實用新型一種復(fù)合式垂直起降飛行器的調(diào)姿噴嘴連接示意圖，本實用新型一種復(fù)合式垂直起降飛行器包括機身2、可以切換為旋翼狀態(tài)或固定翼狀態(tài)的旋翼/機翼1、用于鎖定旋翼/機翼I的鎖定裝置；其中，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括用于姿態(tài)控制的調(diào)姿噴嘴3、高壓空氣導(dǎo)管4、用于產(chǎn)生高壓空氣的發(fā)動機8，調(diào)姿噴嘴3與高壓空氣導(dǎo)管4連接，高壓空氣導(dǎo)管4用于輸送發(fā)動機所產(chǎn)生的高壓空氣；調(diào)姿噴嘴3的方向設(shè)置為使調(diào)姿噴嘴3可以產(chǎn)生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；至少有兩個調(diào)姿噴嘴3分別置于飛行器的左部及右部作為滾轉(zhuǎn)調(diào)姿裝置，該復(fù)合式垂直起降飛行器還包括俯仰調(diào)姿裝置。俯仰調(diào)姿裝置可以為至少一個置于飛行器的前部或后部的調(diào)姿噴嘴3。調(diào)姿噴嘴3的方向可以設(shè)置為使調(diào)姿噴嘴3可以產(chǎn)生垂直推力或垂直推力的矢量分量的方向；當(dāng)然，利用調(diào)姿噴嘴3產(chǎn)生反升力也可以對飛行姿態(tài)進行控制，但是調(diào)姿噴嘴3產(chǎn)生反升力會令飛行器損失一部分升力，所以應(yīng)該以調(diào)姿噴嘴3設(shè)置的方向可以使調(diào)姿噴嘴3產(chǎn)生升力或升力的矢量分量的方向為優(yōu)選。調(diào)姿噴嘴3還可以設(shè)置有控制閥門，控制閥門與伺服作動裝置連接，伺服作動裝置用于對控制閥門進行控制。
[0018]當(dāng)然，也可以利用其它裝置來作為俯仰調(diào)姿裝置，例如直升機的自動傾斜器。自動傾斜器可以由兩個主要零件組成:一個