基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空飛行器，特別涉及一種可懸停式升力體飛行器?；谧冑|(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其技術(shù)方案是，它包括：升力體機(jī)身(1)，與所述升力體機(jī)身(1)連接的兩個(gè)前機(jī)翼(41)、兩個(gè)后機(jī)翼(42)采用翼身融合式串列翼布局，所述飛行器還包括：變質(zhì)心機(jī)構(gòu)(2)、矢量推力機(jī)構(gòu)(3)以及機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)(4)；本發(fā)明解決了固定翼飛行器的起降性能和多姿態(tài)飛行性能的問題，并且實(shí)現(xiàn)了固定翼飛行器的垂直/短距起降、推力矢量以及可以在狹小空間內(nèi)飛行的功能。
【專利說明】基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空飛行器，特別涉及一種可懸停式升力體飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在世界航空領(lǐng)域，飛行器主要分為兩種:固定翼飛行器和旋翼飛行器。由于這兩種飛行器自身單一且固定的布局，其在各個(gè)方面仍有很大的局限性。常規(guī)固定翼飛行器需要滑跑起降，在起降方式上存在很大的局限性，并且對(duì)跑道質(zhì)量(長度，寬度，硬度，平整度，材料，保養(yǎng)程度等)有嚴(yán)格的要求。旋翼飛行器雖然能夠降低對(duì)跑道質(zhì)量的要求，但其飛行方式使得其飛行速度較低，航程短，有效載荷低。因此，垂直/短距起降固定翼飛行器應(yīng)運(yùn)而生，但這類飛行器的機(jī)翼尺寸較大，在空中懸停時(shí)需要占用較大的空間，無法在狹小空間內(nèi)懸停飛行。另一類傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器雖然能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)垂直起降和高速巡航，但同時(shí)也存在嚴(yán)重缺陷，例如美軍的V-22“魚鷹”，要保證其位于翼尖的大功率、大負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳同步轉(zhuǎn)動(dòng)，在操縱與控制上是相當(dāng)困難的。為了克服這些“品質(zhì)”上的缺陷，“魚鷹”不得不采取許多復(fù)雜的、非常規(guī)的技術(shù)措施，從而使全機(jī)的重量、性能和生產(chǎn)成本都受到影響。此外可以垂直/短距起降的固定翼飛行器在起飛、巡航等不同姿態(tài)飛行時(shí)其氣動(dòng)性能是不同的，氣動(dòng)中心和質(zhì)心距離的不規(guī)則變換使得飛行器的穩(wěn)定性下降，使其不能兼顧不同姿態(tài)的飛行任務(wù)。因此如何有效地提高固定翼飛行器的起降性能和多姿態(tài)飛行性能成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:為解決固定翼飛行器的起降性能和多姿態(tài)飛行性能的問題，實(shí)現(xiàn)固定翼飛行器的垂直/短距起降、推力矢量以及可以在狹小空間內(nèi)飛行的功能，提出一種基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，它包括:升力體機(jī)身，與升力體機(jī)身連接的兩個(gè)前機(jī)翼、兩個(gè)后機(jī)翼采用翼身融合式串列翼布局，飛行器還包括:變質(zhì)心機(jī)構(gòu)、矢量推力機(jī)構(gòu)以及機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)；
[0005]變質(zhì)心機(jī)構(gòu)安裝在升力體機(jī)身內(nèi)部，它包括:質(zhì)量塊以及滑道；質(zhì)量塊嵌入滑道中，并沿升力體機(jī)身軸線方向移動(dòng)；
[0006]矢量推力機(jī)構(gòu)包括:升力風(fēng)扇、上艙門、下艙門以及矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)；升力體機(jī)身前部設(shè)有垂向的升力風(fēng)扇氣道，升力風(fēng)扇安裝于升力風(fēng)扇氣道內(nèi)，并在升力風(fēng)扇氣道的進(jìn)氣口處設(shè)有上艙門，在升力風(fēng)扇氣道的出氣口處設(shè)有下艙門；矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量有兩個(gè)，對(duì)稱的安裝在升力體機(jī)身尾部兩側(cè)，矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)的矢量噴口露出升力體機(jī)身外，并以垂直于升力體機(jī)身軸線的旋轉(zhuǎn)軸為軸旋轉(zhuǎn)；矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣道，分別為:側(cè)部進(jìn)氣道以及背部進(jìn)氣道；
[0007]機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)包括:前機(jī)翼翻折裝置以及后機(jī)翼翻折裝置；前機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)兩個(gè)前機(jī)翼水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，后機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)兩個(gè)后機(jī)翼上下翻折運(yùn)動(dòng)。[0008]本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明可以垂直起降、懸停和低速游弋，并且可以滿足各種飛行狀態(tài)對(duì)飛行器穩(wěn)定性的要求；
[0009](2)本發(fā)明在飛行器前端的機(jī)身內(nèi)部安裝升力風(fēng)扇，與后部矢量推力裝置共同形成三點(diǎn)式動(dòng)力布局，為飛行器提供穩(wěn)定的升力。所述矢量推力機(jī)構(gòu)無外置螺旋槳，使飛行器能夠在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)垂直/短距起降，并且能夠?qū)崿F(xiàn)空中低速游弋以及懸停以及空中的高效矢量機(jī)動(dòng)；
[0010](3)本發(fā)明中的變質(zhì)心機(jī)構(gòu)能夠在不同飛行狀態(tài)下改變質(zhì)心位置，為飛行器提升飛行性能及穩(wěn)定性，使飛行器具備多姿態(tài)飛行能力；
[0011](4)本發(fā)明中的翼機(jī)旋轉(zhuǎn)折疊系統(tǒng)為可以將機(jī)翼通過折疊機(jī)構(gòu)在不同需求下折疊的系統(tǒng)，從而減小飛行器的存儲(chǔ)空間，方便運(yùn)輸及投放，并可使飛行器在狹小空間內(nèi)游弋巡航。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的軸測圖；
[0013]圖2為本發(fā)明中矢量推力機(jī)構(gòu)的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明中前機(jī)翼呈收藏狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本發(fā)明中后機(jī)翼打開-收藏狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]其中:1-升力體機(jī)身、2-變質(zhì)心機(jī)構(gòu)、3-矢量推力機(jī)構(gòu)、4-機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)、21-質(zhì)量塊、22-滑道、31-升力風(fēng)扇、32-上部艙門滑道、33-升力風(fēng)扇上部艙門、34-升力風(fēng)扇氣道進(jìn)氣口、35-升力風(fēng)扇氣道、36-升力風(fēng)扇氣道出氣口、37-升力風(fēng)扇下部艙門、38-背部進(jìn)氣道、39-側(cè)部進(jìn)氣道、310-矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)、311-矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)矢量噴口、312-矢量噴口旋轉(zhuǎn)軸、41-前機(jī)翼、42-后機(jī)翼。
【具體實(shí)施方式】:
[0018]參見附圖1、3，基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，它包括:升力體機(jī)身1，與升力體機(jī)身I連接的兩個(gè)前機(jī)翼41、兩個(gè)后機(jī)翼42采用翼身融合式串列翼布局，飛行器還包括:變質(zhì)心機(jī)構(gòu)2、矢量推力機(jī)構(gòu)3以及機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)4 ；
[0019]升力體機(jī)身I為一種飛行時(shí)可以為飛行器整體提供升力的機(jī)身，這樣可以有效的減小機(jī)翼面積，并使飛行器仍然具有優(yōu)越的空中巡航能力；
[0020]兩個(gè)前機(jī)翼41、兩個(gè)后機(jī)翼42采用翼身融合式串列翼布局即為:前機(jī)翼41、機(jī)翼42兩兩分列前后并共同分擔(dān)升力的氣動(dòng)布局；這種布局可以使機(jī)翼的翼展減小，讓飛行器更加小巧靈活；
[0021]變質(zhì)心機(jī)構(gòu)2安裝在升力體機(jī)身I內(nèi)部，它包括:質(zhì)量塊21以及滑道22 ;質(zhì)量塊21嵌入滑道22中，并沿升力體機(jī)身I軸線方向移動(dòng)；
[0022]參見附圖2，矢量推力機(jī)構(gòu)3為飛行器提供垂直/短距起降的動(dòng)力和飛行時(shí)矢量機(jī)動(dòng)的動(dòng)力，它包括:升力風(fēng)扇31、上艙門33、下艙門37以及矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)310 ;升力體機(jī)身I前部設(shè)有垂向的升力風(fēng)扇氣道35,升力風(fēng)扇31安裝于升力風(fēng)扇氣道35內(nèi)，并在升力風(fēng)扇氣道35的進(jìn)氣口 34處設(shè)有上艙門33，在升力風(fēng)扇氣道35的出氣口 37處設(shè)有下艙門36 ;矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)310數(shù)量有兩個(gè)，對(duì)稱的安裝在升力體機(jī)身I尾部兩側(cè)，矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)310的矢量噴口 311露出升力體機(jī)身I外，并以垂直于升力體機(jī)身I軸線的旋轉(zhuǎn)軸312為軸旋轉(zhuǎn)；矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)310設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣道，分別為:側(cè)部進(jìn)氣道39以及背部進(jìn)氣道38 ;前后共三個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)形成三點(diǎn)式動(dòng)力布局，為飛行器提供垂直/短距起降和巡航時(shí)的推力，升力風(fēng)扇31可產(chǎn)生向下的推力F1，矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)310可產(chǎn)生沿矢量噴口方向的推力F20通過變質(zhì)心機(jī)構(gòu)2控制質(zhì)量塊21的移動(dòng)來調(diào)節(jié)飛行器之心位置，可以更好的分配升力風(fēng)扇31和矢量發(fā)動(dòng)機(jī)310的推力配比，從而實(shí)現(xiàn)垂直/短距起降或者懸停和超低速巡航；
[0023]參見附圖4、5，機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)4包括:前機(jī)翼翻折裝置以及后機(jī)翼翻折裝置；前機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)兩個(gè)前機(jī)翼41水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，后機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)兩個(gè)后機(jī)翼42上下翻折運(yùn)動(dòng)；前機(jī)翼41以A、B點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，收合在升力體機(jī)身I下部；后機(jī)翼42在鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度范圍為0°?165°。后機(jī)翼42旋轉(zhuǎn)165°后重疊貼覆在升力體機(jī)身I上部；前機(jī)翼41和后機(jī)翼42由折疊狀態(tài)到展開狀態(tài)的過程與上述過程原理相同，運(yùn)動(dòng)過程相反。
[0024]上述方案中的質(zhì)量塊21可以由電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)，也可以由電機(jī)-絲杠驅(qū)動(dòng)。
[0025]上述方案中的前機(jī)翼翻折裝置可以為兩個(gè)舵機(jī)，兩個(gè)舵機(jī)分別與兩個(gè)前機(jī)翼41連接；也可以為
[0026]上述方案中的后機(jī)翼翻折裝置可以包括:連接軸、螺母以及電機(jī)-絲杠；連接軸與后機(jī)翼42的旋轉(zhuǎn)軸以及螺母連接，螺母套接在絲杠上。
[0027]較優(yōu)的，可將上述方案中所述的飛行器設(shè)計(jì)為串列翼V尾氣動(dòng)布局，V尾的豎直方向投影面積為飛行器提供橫向靜穩(wěn)定性，去除垂直安定面，使浸潤面積減小，降低阻力。
[0028]本發(fā)明共有4種飛行狀態(tài)，起飛、懸?；虺退傺埠?、正常巡航、降落。不同飛行狀態(tài)下各個(gè)系統(tǒng)相互配的工作過程如下表所示。
[0029]
【權(quán)利要求】
1.基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，它包括:升力體機(jī)身(1)，與所述升力體機(jī)身(I)連接的兩個(gè)前機(jī)翼(41)、兩個(gè)后機(jī)翼(42)采用翼身融合式串列翼布局，其特征是，所述飛行器還包括:變質(zhì)心機(jī)構(gòu)(2)、矢量推力機(jī)構(gòu)(3)以及機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)(4)； 所述變質(zhì)心機(jī)構(gòu)(2)安裝在所述升力體機(jī)身(I)內(nèi)部，它包括:質(zhì)量塊(21)以及滑道(22);所述質(zhì)量塊(21)嵌入滑道(22)中，并沿所述升力體機(jī)身(I)軸線方向移動(dòng)； 所述矢量推力機(jī)構(gòu)(3)包括:升力風(fēng)扇(31)、上艙門(33)、下艙門(37)以及矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)(310);所述升力體機(jī)身(I)前部設(shè)有垂向的升力風(fēng)扇氣道(35)，所述升力風(fēng)扇(31)安裝于所述升力風(fēng)扇氣道(35)內(nèi)，并在所述升力風(fēng)扇氣道(35)的進(jìn)氣口(34)處設(shè)有所述上艙門(33)，在所述升力風(fēng)扇氣道(35)的出氣口(37)處設(shè)有所述下艙門(36);所述矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)(310)數(shù)量有兩個(gè)，對(duì)稱的安裝在所述升力體機(jī)身(I)尾部兩側(cè)，所述矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)(310)的矢量噴口(311)露出所述升力體機(jī)身(I)外，并以垂直于所述升力體機(jī)身(I)軸線的旋轉(zhuǎn)軸(312)為軸旋轉(zhuǎn)；所述矢量推力發(fā)動(dòng)機(jī)(310)設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣道，分別為:側(cè)部進(jìn)氣道(39)以及背部進(jìn)氣道(38)； 所述機(jī)翼旋轉(zhuǎn)折疊機(jī)構(gòu)(4)包括:前機(jī)翼翻折裝置以及后機(jī)翼翻折裝置；所述前機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)兩個(gè)所述前機(jī)翼(41)水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述后機(jī)翼翻折裝置帶動(dòng)所述兩個(gè)后機(jī)翼(42)上下翻折運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其特征在于，所述質(zhì)量塊(21)由電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其特征在于，所述質(zhì)量塊(21)由電機(jī)-絲杠驅(qū)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其特征在于，所述前機(jī)翼翻折裝置為兩個(gè)舵機(jī)，兩個(gè)所述舵機(jī)分別與所述兩個(gè)所述前機(jī)翼(41)連接。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其特征在于，所述后機(jī)翼翻折裝置包括:連接軸、螺母以及電機(jī)-絲杠；所述連接軸與所述后機(jī)翼(42)的旋轉(zhuǎn)軸以及所述螺母連接，所述螺母套接在絲杠上。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于變質(zhì)心技術(shù)的可懸停式折疊機(jī)翼升力體飛行器，其特征在于，所述飛行器采用串列翼V尾氣動(dòng)布局。
【文檔編號(hào)】B64C29/00GK103963959SQ201410199232
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】唐勝景, 陳天悅, 李震, 周小陳, 劉真暢, 李博 申請人:北京理工大學(xué)