垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛行設(shè)備及其控制方法，尤其涉及一種垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直起降飛機(jī)可以使飛行器脫離跑道的束縛，特別是在大規(guī)模戰(zhàn)爭條件下，機(jī)場和航空母艦都很容易遭到毀滅性打擊，從而使固定翼飛機(jī)失去起降的場所。另外垂直起降飛機(jī)的部署和投放可以非常隱蔽和及時(shí)，使得軍力的投送具有突然性，有利于完成預(yù)期的任務(wù)。
[0003]傳統(tǒng)的直升機(jī)雖然具有垂直起降能力，但它的升限不高，需要較大推重比，飛行噪音也很大。另外，其巨大的外露旋翼使其很難在城市及叢林等復(fù)雜地況環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜的機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)任務(wù)，特別是其旋翼機(jī)構(gòu)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，帶來氣動(dòng)問題與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題耦合產(chǎn)生的異常復(fù)雜的氣彈問題，并且受飛行環(huán)境的影響較大，因此可靠性和維護(hù)性較差。如果能夠把普通固定翼飛機(jī)和直升機(jī)二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，形成一種既能垂直起降，又具有較高機(jī)動(dòng)性，結(jié)構(gòu)簡單可靠，滿足相關(guān)推重比的要求，沒有嚴(yán)格升降限制的航空器，那么其軍用價(jià)值將大大增強(qiáng)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)201310557048.8，提供了一種飛行器，其包括主體，還包括:兩個(gè)提升裝置，設(shè)置在所述主體上，所述兩個(gè)提升裝置在所述主體的前進(jìn)方向上間隔設(shè)置。同時(shí)，各所述提升裝置包括:轉(zhuǎn)軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述主體上；多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片，所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片彼此間隔地固定在所述轉(zhuǎn)軸的外周面上。
[0005]并且，所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片的數(shù)量為偶數(shù)，所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片沿所述轉(zhuǎn)軸的周向均勻設(shè)置。各所述提升裝置還包括:水平限位部，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上，所述水平限位部設(shè)置在所述主體上。各所述提升裝置還包括:軸承，設(shè)置在所述水平限位部與所述轉(zhuǎn)軸之間。所述兩個(gè)提升裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。各所述提升裝置還包括:導(dǎo)風(fēng)筒，具有相對(duì)的兩個(gè)敞開端，所述多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在所述導(dǎo)風(fēng)筒的內(nèi)部。所述旋轉(zhuǎn)葉片為兩個(gè)，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片沿相反方向延伸，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片固定在連接塊上，所述連接塊具有穿設(shè)所述轉(zhuǎn)軸的通孔，所述連接塊固定在所述轉(zhuǎn)軸上。還包括:雙軸伸異步電動(dòng)機(jī)，具有第一驅(qū)動(dòng)軸和第二驅(qū)動(dòng)軸，所述兩個(gè)提升裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸與所述第一驅(qū)動(dòng)軸和所述第二驅(qū)動(dòng)軸一一對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)連接。再者，各所述提升裝置為涵道風(fēng)扇。
[0006]由此，其實(shí)現(xiàn)的主要目的在于:在主體上設(shè)置有兩個(gè)間隔的提升裝置，能夠通過控制，提升裝置對(duì)主體的提升力來達(dá)到飛行器的前進(jìn)或后退。用兩個(gè)提升裝置代替現(xiàn)有技術(shù)的配重來實(shí)現(xiàn)飛行器的前進(jìn)或后退，操作簡單，提升裝置對(duì)主體提供的是升力，避免了主體的翻滾現(xiàn)象。但是，并沒有解決氣彈問題與噪音問題。
[0007]還有一現(xiàn)有技術(shù)201410030256.7，其提供了一種多軸飛行器，包括支架以及安裝于所述支架上的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括:一電機(jī)；多個(gè)旋翼，所述電機(jī)通過同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)旋翼同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪。同時(shí)，所述同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括可被所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，所述多個(gè)旋翼對(duì)稱分布于所述主軸的兩側(cè)，所述主軸和每個(gè)旋翼之間分別連接有第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述主軸和電機(jī)之間連接有第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0008]其實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)是，設(shè)置有一個(gè)電機(jī)，并通過該電機(jī)驅(qū)動(dòng)所有的旋翼同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于僅設(shè)置一個(gè)電機(jī)，成本低，重量輕；而且相對(duì)于多個(gè)電機(jī)，一個(gè)電機(jī)所產(chǎn)生的高頻振動(dòng)對(duì)航拍清晰度的影響得到較大的削弱；另外，通過一個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)所有旋翼進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，各旋翼同步性幾乎完全一致。但是，其無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高速飛行，且攜帶物品能力差，無法實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0009]有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備及其控制方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備及其控制方法。
[0011]本發(fā)明的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，包括有機(jī)身，其中:所述機(jī)身的前端與后端均分布有若干升力發(fā)動(dòng)機(jī)組成的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組，所述各個(gè)升力發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口截面為圓形，且截面形狀大小一致，所述位于前端的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組包括有一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)組成，所述位于后端的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組包括有二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)組成，所述三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作端上方均構(gòu)成涵道，位于所述三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道處設(shè)置有一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，位于所述四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的道處設(shè)置有二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，所述三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)各自的進(jìn)風(fēng)口區(qū)域之間設(shè)置有重疊區(qū)域，所述四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)各自的進(jìn)風(fēng)口區(qū)域之間也設(shè)置有重疊區(qū)域，所述機(jī)身上設(shè)置有推進(jìn)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，所述機(jī)身上設(shè)置有供能裝置，所述供能裝置的供能端口與一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸電端口相連。
[0012]進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述重疊區(qū)域面積比為5%至 70%。
[0013]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述機(jī)身上設(shè)置有對(duì)稱分布的升力機(jī)翼。
[0014]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述升力機(jī)翼為可折疊式機(jī)翼，或是，為充氣式機(jī)翼。
[0015]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述機(jī)身下方和/或是內(nèi)部設(shè)置有載荷艙，所述載荷艙與機(jī)身采用卡扣連接。
[0016]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，載荷艙包括機(jī)械臂、滅火設(shè)備、空投設(shè)備中的一種或是多種結(jié)合。
[0017]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)置有遠(yuǎn)程控制裝置，所述遠(yuǎn)程控制裝置的控制端口與一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的被控端口相連。
[0018]更進(jìn)一步地，上述的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，其中，所述機(jī)身內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置上連接有高度儀、水平儀、陀螺儀、數(shù)傳電臺(tái)、圖傳設(shè)備中的一種或是多種。
[0019]垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備控制方法，其中:處于垂直起降/懸停模態(tài)時(shí)，一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的槳葉逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的槳葉順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；升力機(jī)翼收納在機(jī)身內(nèi)部；處于高速平飛模態(tài)時(shí)，升力機(jī)翼打開，推進(jìn)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作，為飛行平臺(tái)提供向前的推進(jìn)力。
[0020]借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、通過升力發(fā)動(dòng)機(jī)組提供垂直起降/懸停模態(tài)下飛行設(shè)備的升力，利用升力發(fā)動(dòng)機(jī)組內(nèi)部四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速差異，提供飛行平臺(tái)在該模態(tài)下的偏航、橫滾和俯仰的操作力矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行平臺(tái)的有效控制。
[0022]2、前后部發(fā)動(dòng)機(jī)重疊的布局，最大限度的壓縮了飛行設(shè)備寬度上占據(jù)的空間，使飛行設(shè)備能夠在狹窄的空間內(nèi)靈活飛行，三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了涵道的外形，又使飛行設(shè)備獲得了額外的涵道升力增益。
[0023]3、可以有效地勝任兩種飛行模態(tài)下的工作要求，既能夠低速懸停、垂直起降又能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的高速平飛。
[0024]4、升力機(jī)翼在垂直起降/懸停模態(tài)下折疊在機(jī)身內(nèi)部，使飛行器在低速飛行時(shí)，操作更加靈巧，特別在軍事應(yīng)用領(lǐng)域降低了目標(biāo)的尺寸尺度，提高了飛行器的使用安全性。
[0025]上述說明僅是本發(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，并可依照說明書的內(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)說明如后。
【附圖說明】
[0026]圖1是垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中各附圖標(biāo)記的含義如下。
[0028]I 一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)2三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)
[0029]3機(jī)身4載荷艙
[0030]5推進(jìn)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)6四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)
[0031]7 二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)8升力機(jī)翼
【具體實(shí)施方式】
[0032]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)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0033]如圖1所示的垂直起降式雙模態(tài)空中飛行設(shè)備，包括有機(jī)身3，其與眾不同之處在于:為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的飛行效果，提供必要的垂直空間升降動(dòng)力，機(jī)身3的前端與后端均分布有若干升力發(fā)動(dòng)機(jī)組成的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組。考慮到氣流控制的穩(wěn)定，各個(gè)升力發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口截面為圓形，且截面形狀大小一致。具體來說，為了能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的飛行路徑，且滿足機(jī)身3的前后動(dòng)力輸出相互配合，位于前端的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組包括有一號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)1、三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)2組成，位于后端的升力發(fā)動(dòng)機(jī)組包括有二號(hào)風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)7、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)6組成。
[0034]結(jié)合實(shí)際的飛行需要來看，為了能夠擁有穩(wěn)定的提供上升推力的驅(qū)動(dòng)空間，三號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)2、四號(hào)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)6的工作端上方均構(gòu)成涵道。并且，位于三號(hào)涵