本發(fā)明涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油電混合的垂直起降固定翼飛機(jī)。

背景技術(shù)：

目前的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)有很多種類(lèi)，其中主要以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的為主。目前美國(guó)的“魚(yú)鷹”采用完全機(jī)械方法，所有的旋翼都采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。由于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度太慢、無(wú)法滿足飛機(jī)平衡所需要的旋翼快速升力調(diào)節(jié)，因此采用了變距技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)旋翼葉片的角度快速變距以實(shí)現(xiàn)升力的快速調(diào)節(jié)，但是該種技術(shù)導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、成本高、維護(hù)困難、可靠性低。對(duì)于近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電動(dòng)傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，所有的旋翼采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。通過(guò)電池供電、利用電動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度快的特性，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)各個(gè)旋翼的升力，以滿足飛機(jī)平衡所需的旋翼的快速升力調(diào)節(jié)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠，但是由于目前電池儲(chǔ)能的限制，這種飛機(jī)的航程和飛行的時(shí)間都非常短，實(shí)用價(jià)值很低。

市場(chǎng)上還設(shè)計(jì)了一種將多旋翼和固定翼飛機(jī)組合在一起、將燃油發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)組合在一起的飛機(jī)。這類(lèi)飛機(jī)在垂直起降時(shí)，所有的旋翼都旋轉(zhuǎn)向上產(chǎn)生垂直向上升力，利用電機(jī)快速調(diào)節(jié)特性保持平衡，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)旋翼產(chǎn)生升力，旋翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但該種飛機(jī)不是徹底的傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，其在垂直起降或懸停的時(shí)候，所有旋翼都工作，然而在飛機(jī)平飛的時(shí)候只有一部分旋翼旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轱w機(jī)提供動(dòng)力。很顯然這類(lèi)飛機(jī)是冗余系統(tǒng)，動(dòng)力利用率低，在水平飛行過(guò)程中，部分旋翼不提供飛行的動(dòng)力，同時(shí)增加了飛行阻力、增大了飛機(jī)的載荷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種油電混合的垂直起降固定翼飛機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)力系統(tǒng)利用率低、平穩(wěn)性差、續(xù)航能力低的問(wèn)題。

本發(fā)明的一種油電混合的垂直起降固定翼飛機(jī)，包括機(jī)身、對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述機(jī)身兩側(cè)的機(jī)翼和設(shè)置在所述機(jī)身尾端的尾翼，還包括設(shè)置在所述機(jī)翼上的至少兩個(gè)旋翼單元，所述的至少兩個(gè)旋翼單元包括至少一個(gè)第一旋翼單元和至少一個(gè)第二旋翼單元，所述第一旋翼單元包括關(guān)于所述機(jī)身軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一對(duì)第一旋翼組件，所述第二旋翼單元包括關(guān)于所述機(jī)身軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一對(duì)第二旋翼組件，所述第一旋翼組件包括旋轉(zhuǎn)速度可調(diào)節(jié)的電動(dòng)機(jī)和由其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一旋翼，所述第二旋翼組件包括采用固定旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)和由其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二旋翼，所述第一旋翼組件和所述第二旋翼組件分別設(shè)置在所述機(jī)翼端部，所述第一旋翼組件和所述第二旋翼組件采用非對(duì)稱(chēng)控制技術(shù)設(shè)置方式形成一個(gè)三支點(diǎn)或四支點(diǎn)的慣性幾何平面。

進(jìn)一步地，每個(gè)所述電動(dòng)機(jī)的推力分別調(diào)節(jié)，以形成多個(gè)變量推力支點(diǎn)，每個(gè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)采用固定推力，以等效形成單點(diǎn)定量推力支點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述固定翼飛機(jī)還包括用于監(jiān)控所述電動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力控制電路，所述動(dòng)力控制電路包括微處理器、與所述微處理器耦合的各所述電動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力單元，以建立各所述電動(dòng)機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的邏輯關(guān)系數(shù)學(xué)模型。

進(jìn)一步地，所述第一旋翼組件和所第二旋翼組件在平行于所述機(jī)身軸線的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0-90°。

進(jìn)一步地，所述固定翼飛機(jī)包括兩個(gè)旋翼單元，其中一個(gè)所述機(jī)翼上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元，另一個(gè)所述機(jī)翼上設(shè)置有一個(gè)所述第二旋翼單元。

進(jìn)一步地，所述固定翼飛機(jī)包括三個(gè)旋翼單元，其中一個(gè)所述機(jī)翼上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元和一個(gè)所述第二旋翼單元，所述第一旋翼單元和所述第二旋翼單元上下平行設(shè)置，另一個(gè)所述機(jī)翼上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元或第二旋翼單元。

進(jìn)一步地，所述固定翼飛機(jī)包括四個(gè)旋翼單元，兩所述機(jī)翼上各分別設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元和一個(gè)所述第二旋翼單元，所述第一旋翼單元和所述第二旋翼單元上下平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述電動(dòng)機(jī)與所述微處理器之間設(shè)置有用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器，所述調(diào)速器包括場(chǎng)效應(yīng)管。

進(jìn)一步地，所述第一旋翼的直徑與所述機(jī)翼長(zhǎng)度之比為0.1-0.6，所述第二旋翼與所述機(jī)翼長(zhǎng)度之比為0.1-0.6。

進(jìn)一步地，所述機(jī)身和機(jī)翼的材料為玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、鈑金材料、輕木材料中的一種或多種組合。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)設(shè)置有第一旋翼組件和第二旋翼組件，包括電動(dòng)機(jī)和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)采用固定的轉(zhuǎn)速，在垂直起降時(shí)，主要通過(guò)大功率燃油發(fā)動(dòng)機(jī)及其所帶旋翼產(chǎn)生的推力提供升力，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速變換推力實(shí)現(xiàn)平衡控制，在平飛狀態(tài)時(shí)，主要通過(guò)大功率燃油發(fā)動(dòng)機(jī)及其所帶旋翼產(chǎn)生的推力提供飛機(jī)向前的速度，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速變換推力實(shí)現(xiàn)飛機(jī)整體的姿態(tài)控制；

2、通過(guò)第一旋翼和所述第二旋翼采用非對(duì)稱(chēng)的設(shè)置方式，形成一個(gè)三支點(diǎn)或四支點(diǎn)的慣性幾何平面，保證飛機(jī)的穩(wěn)定控制；

3、通過(guò)油電混合的方式，將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)有機(jī)地配合使用，一方面利用電動(dòng)機(jī)響應(yīng)范圍大，克服了起降過(guò)程到平飛過(guò)程推力大范圍變化的適應(yīng)問(wèn)題，另一方面利用電動(dòng)機(jī)響應(yīng)范圍大和動(dòng)力動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的穩(wěn)定控制，利用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)長(zhǎng)續(xù)航。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明圖1的力學(xué)等效示意圖；

圖3是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明圖3的力學(xué)等效示意圖；

圖5是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

以上附圖中：1、機(jī)身；2、機(jī)翼；3、尾翼；4、第一旋翼組件；5、第二旋翼組件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

結(jié)合圖1至圖5所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種油電混合的垂直起降固定翼飛機(jī)，包括機(jī)身1、對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述機(jī)身1兩側(cè)的機(jī)翼2和設(shè)置在所述機(jī)身1尾端的尾翼3。所述機(jī)身1和機(jī)翼2的材料為玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、鈑金材料、輕木材料中的一種或多種組合，采用這些材質(zhì)能夠較好的減輕重量，大大減少的油耗和排放，降低了運(yùn)營(yíng)成本，且具有極強(qiáng)的抗疲勞和抗腐蝕能力，延長(zhǎng)使用壽命。

所述油電混合的垂直起降固定翼飛機(jī)還包括設(shè)置在所述機(jī)翼2上的至少兩個(gè)旋翼單元，所述的至少兩個(gè)旋翼單元包括至少一個(gè)第一旋翼單元和至少一個(gè)第二旋翼單元。所述第一旋翼單元包括關(guān)于所述機(jī)身1軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一對(duì)第一旋翼組件4，所述第二旋翼單元包括關(guān)于所述機(jī)身1軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置的一對(duì)第二旋翼組件5。所述第一旋翼組件4包括旋轉(zhuǎn)速度可調(diào)節(jié)的電動(dòng)機(jī)和由其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一旋翼，每個(gè)所述電動(dòng)機(jī)的推力分別調(diào)節(jié)，以形成多個(gè)變量推力支點(diǎn)。所述第二旋翼組件5包括采用固定旋轉(zhuǎn)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)和由其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二旋翼，每個(gè)所述發(fā)動(dòng)機(jī)為燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括燃油引擎，采用固定推力，以等效形成單點(diǎn)定量推力支點(diǎn)。通過(guò)油電混合的方式，將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)有機(jī)地配合使用，一方面利用電動(dòng)機(jī)響應(yīng)范圍大，克服了起降過(guò)程到平飛過(guò)程推力大范圍變化的適應(yīng)問(wèn)題，另一方面利用電動(dòng)機(jī)響應(yīng)范圍大和動(dòng)力動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的穩(wěn)定控制，利用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力強(qiáng)勁，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)長(zhǎng)續(xù)航。所述第一旋翼組件4和所述第二旋翼組件5分別設(shè)置在所述機(jī)翼2端部，在飛機(jī)垂直起飛時(shí)，所述第一旋翼組件4和所第二旋翼組件5在平行于所述機(jī)身1軸線的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在垂直起飛至平飛過(guò)程中，第一旋翼組件4和第二旋翼組件5轉(zhuǎn)過(guò)的角度為90°。所述第一旋翼的直徑與所述機(jī)翼2長(zhǎng)度之比為0.1-0.6，所述第二旋翼與所述機(jī)翼2長(zhǎng)度之比為0.1-0.6。通過(guò)設(shè)置有第一旋翼組件4和第二旋翼組件5，包括電動(dòng)機(jī)和燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)采用固定的轉(zhuǎn)速，在平飛狀態(tài)時(shí)，主要通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速變換推力實(shí)現(xiàn)飛機(jī)整體的平衡控制，在垂直起降時(shí)，主要通過(guò)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的大功率推力穩(wěn)定飛行。

結(jié)合圖1所示，所述固定翼飛機(jī)包括兩個(gè)旋翼單元，其中一個(gè)所述機(jī)翼2上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元，另一個(gè)所述機(jī)翼2上設(shè)置有一個(gè)所述第二旋翼單元。所述第一旋翼單元的第一旋翼組件4等效形成兩個(gè)變量推力支點(diǎn)，所述第二旋翼單元的第二旋翼組件5等效形成一個(gè)定量推力支點(diǎn)。在幾何上三個(gè)推力支點(diǎn)可決定一個(gè)平面，當(dāng)這個(gè)平面的一個(gè)支點(diǎn)固定、通過(guò)另外兩個(gè)支點(diǎn)可以任意調(diào)節(jié)該平面的法向量從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的平衡控制。具體方式為：第二旋翼單元的兩個(gè)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)采用固定旋轉(zhuǎn)速度，第一旋翼單元的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)可根據(jù)飛行需要分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以改變推力大小，用以調(diào)節(jié)飛機(jī)的俯仰、水平兩個(gè)軸向上的平衡，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在起飛過(guò)程中的平衡控制、保證飛機(jī)平穩(wěn)起飛或降落。結(jié)合圖2所示，圖2為圖1的力學(xué)等效示意圖。

結(jié)合圖3所示，所述固定翼飛機(jī)包括三個(gè)旋翼單元，其中一個(gè)所述機(jī)翼2上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元和一個(gè)所述第二旋翼單元，第一旋翼單元的第一旋翼組件4和第二旋翼單元的第二旋翼組件5相結(jié)合，等效形成兩個(gè)變量推力支點(diǎn)。所述第一旋翼單元和所述第二旋翼單元上下平行設(shè)置(第一旋翼單元的第一旋翼轉(zhuǎn)過(guò)的平面和第二旋翼單元的第二旋翼轉(zhuǎn)過(guò)的平面相對(duì)于機(jī)身1軸線平行)，另一個(gè)所述機(jī)翼2上設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元，第一旋翼單元的第一旋翼組件4形成兩個(gè)變量推力支點(diǎn)。由于各旋翼組件相對(duì)于機(jī)身1軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩機(jī)翼2上的各旋翼單元等效形成的直線相互平行，四個(gè)變量推力支點(diǎn)形成一四支點(diǎn)的慣性幾何平面。四個(gè)電動(dòng)機(jī)可根據(jù)飛行需要分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以改變推力大小，用于調(diào)節(jié)飛機(jī)三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸線上的航向、俯仰和翻滾。結(jié)合圖4所示，圖4為圖3的力學(xué)等效示意圖。

結(jié)合圖5所示，所述固定翼飛機(jī)包括四個(gè)旋翼單元，兩所述機(jī)翼2上各分別設(shè)置有一個(gè)所述第一旋翼單元和一個(gè)所述第二旋翼單元，所述第一旋翼單元和所述第二旋翼單元上下平行設(shè)置(第一旋翼單元的第一旋翼轉(zhuǎn)過(guò)的平面和第二旋翼單元的第二旋翼轉(zhuǎn)過(guò)的平面相對(duì)于機(jī)身1軸線平行)。兩機(jī)翼2上的第一旋翼單元的第一旋翼組件4和第二旋翼單元的第二旋翼組件5分別相結(jié)合，等效形成四個(gè)變量推力支點(diǎn)。由于各旋翼組件相對(duì)于機(jī)身1軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩機(jī)翼2上的各旋翼單元等效形成的直線相互平行，四個(gè)變量推力支點(diǎn)形成一四支點(diǎn)的慣性幾何平面。

所述固定翼飛機(jī)還包括用于監(jiān)控所述電動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力控制電路，所述動(dòng)力控制電路包括微處理器、與所述微處理器耦合的各所述電動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力單元，以建立各所述電動(dòng)機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的邏輯關(guān)系數(shù)學(xué)模型。所述電動(dòng)機(jī)與所述微處理器之間設(shè)置有用于檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器，所述調(diào)速器包括場(chǎng)效應(yīng)管。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。