基于雙飛控系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)式垂直起降飛機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種雙飛控系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)式垂直起降飛機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]固定翼飛行器具有飛行效率高、速度快、距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本與使用費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)，但固定翼飛行器也有自身不可避免的缺陷，即在起飛和降落時(shí)需要滑跑或者利用特殊的發(fā)射回收裝置。特別對于小型固定翼無人機(jī)而言，由于城市高樓林立，對僅能進(jìn)行滑跑起飛及降落的常規(guī)小型固定翼無人機(jī)的局限性很大。
[0003]多旋翼飛行器具有垂直起降能力，能夠使用城市中的空地完成起飛和降落，且能輕松在樓宇間穿梭，因此對城市空域的適應(yīng)性更好。但多旋翼飛行器直接和動力系統(tǒng)相連的旋翼的效率遠(yuǎn)不如固定翼飛機(jī)的機(jī)翼，因此功耗大。又因其前進(jìn)速度主要靠旋翼槳盤通過傾斜盤的傾斜產(chǎn)生的分力提供，同時(shí)前進(jìn)飛行的阻力也較固定翼飛機(jī)大的多。其飛行速度，距離和續(xù)航時(shí)間都不如固定翼飛機(jī)。為此，航空領(lǐng)域的技術(shù)人員一直在找尋能兼有固定翼飛機(jī)和多旋翼飛機(jī)性能、優(yōu)點(diǎn)于一身的飛行器。
[0004]目前普遍應(yīng)用的垂直起降+固定翼方案主要為傾轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)式。該方案將升力發(fā)動機(jī)和巡航發(fā)動機(jī)合二為一，通過機(jī)械變軸結(jié)構(gòu)，在飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)傾轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)，使發(fā)動機(jī)的推力方向繞機(jī)身橫軸轉(zhuǎn)動，而機(jī)身在飛行中基本保持水平。但是，傾轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)對發(fā)動機(jī)在飛機(jī)上的位置帶來很大的限制，不光機(jī)翼、發(fā)動機(jī)的位置必須和飛機(jī)的重心一致，一旦部分升力發(fā)動機(jī)故障或瞬時(shí)出力不足，非對稱升力容易引起災(zāi)難性的事故。再則，發(fā)動機(jī)本身十分沉重，傾轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)談何容易。因此現(xiàn)有方案具有推力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)或動力裝置復(fù)雜、附件質(zhì)量大的缺點(diǎn)，不利于飛行器的輕小型化和飛行效率的提高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本實(shí)用新型提供了一種可以降低飛行器的復(fù)雜程度，兼顧多旋翼垂直起降與固定翼高速巡航的特點(diǎn)，而且能在兩種飛行模式之間能自由轉(zhuǎn)換，而且結(jié)構(gòu)簡單、操控靈活、性能可靠的基于雙飛控系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)式垂直起降飛機(jī)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于雙飛控系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)式垂直起降飛機(jī)，包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)和飛控系統(tǒng)；
[0008]飛機(jī)結(jié)構(gòu)，為常規(guī)結(jié)構(gòu)、飛翼結(jié)構(gòu)或V尾結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身、布置在機(jī)身上的固定翼以及安裝在固定翼上的舵機(jī)系統(tǒng)；所述機(jī)身周側(cè)或固定翼上連接有多臺發(fā)動機(jī)；所述發(fā)動機(jī)為內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、噴氣式發(fā)動機(jī)或火箭式發(fā)動機(jī)；
[0009]飛控系統(tǒng)，安裝于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，包括多旋翼飛控系統(tǒng)和固定翼飛控系統(tǒng)，所述多旋翼飛控系統(tǒng)的多個(gè)輸出通道分別連接各發(fā)動機(jī)，所述固定翼飛控系統(tǒng)的輸出通道包括多個(gè)舵機(jī)控制通道和一個(gè)油門控制通道，所述舵機(jī)控制通道分別連接各舵機(jī)，所述油門控制通道連接各發(fā)動機(jī)；所述多旋翼飛控系統(tǒng)和固定翼飛控系統(tǒng)均與手動控制模塊、電源和GPS模塊相連接，所述固定翼飛控系統(tǒng)與空速計(jì)相連接；所述GPS模塊連接計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)和手動控制模塊通過通斷開關(guān)連接并控制所述多旋翼飛控系統(tǒng)和固定翼飛控系統(tǒng)的輸出通道的開啟和關(guān)斷。
[0010]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述多旋翼飛控系統(tǒng)和固定翼飛控系統(tǒng)相對獨(dú)立，或者整合在同一個(gè)飛控系統(tǒng)內(nèi)。
[0011]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述發(fā)動機(jī)的型號相同，數(shù)量為三臺以上，且所有發(fā)動機(jī)的在垂直方向上的共同重心與飛機(jī)機(jī)身及固定翼結(jié)構(gòu)的重心重合。
[0012]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述各臺發(fā)動機(jī)的尾部分別安裝有支撐桿。
[0013]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述飛機(jī)為常規(guī)結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身，機(jī)身中部布置有機(jī)翼，機(jī)身尾部布置有水平尾翼和垂直尾翼；所述機(jī)翼的后緣安裝有可動的副翼，所述水平尾翼的后緣安裝有可動的升降舵，所述垂直尾翼的后緣安裝有可動的方向舵；所述機(jī)身周側(cè)通過多個(gè)連接桿連接有多臺發(fā)動機(jī)，各臺發(fā)動機(jī)的尾部分別安裝有支撐桿。
[0014]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述飛機(jī)為飛翼結(jié)構(gòu)，包括機(jī)身，機(jī)身左右側(cè)布置有一對水平翼，機(jī)身上下側(cè)布置有一對垂直翼，且所述水平翼的翼展長度大于所述垂直翼的翼展長度；所述水平翼的后緣安裝有由升降舵和副翼組合而成的可動的升降副翼，所述垂直翼的后緣安裝有可動的方向舵，所述水平翼、垂直翼上分別安裝有發(fā)動機(jī)，各臺發(fā)動機(jī)的尾部分別安裝有支撐桿。
[0015]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是:
[0016]本實(shí)用新型兼有固定翼飛機(jī)和多旋翼飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，能夠在兩種飛行模式之間自由切換，即能夠以多旋翼方式垂直起降，又能夠以固定翼方式高速巡航。沒有特殊的機(jī)械變軸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)，操控靈活，成本低廉。
[0017]本實(shí)用新型采用雙飛控系統(tǒng)，兩種飛控系統(tǒng)都是成熟技術(shù)，相比于在重新開發(fā)一套實(shí)現(xiàn)固定翼飛機(jī)又實(shí)現(xiàn)多旋翼飛機(jī)的控制的新的飛控系統(tǒng)，有利于降低開發(fā)成本和研制風(fēng)險(xiǎn)。雙飛控系統(tǒng)控制原理上更加方便，不需要復(fù)雜的機(jī)械變軸結(jié)構(gòu)，也不會影響機(jī)內(nèi)載荷和設(shè)備的布置。
[0018]本實(shí)用新型不僅適用于無人機(jī)，而且適用于載人機(jī)，并可廣泛應(yīng)用于民航和軍事等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的立體圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的主視圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的俯視圖。
[0022]圖4是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的左視圖。
[0023]圖5是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的立體圖。
[0024]圖6是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的主視圖。
[0025]圖7是本實(shí)用新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)施例二的俯視圖。
[0026]圖8是本實(shí)用新型飛控系統(tǒng)的原理圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:1-1.機(jī)身；1-2.機(jī)翼；1-3.水平尾翼；1_4.垂直尾翼；1_5.副翼；
1-6.升降舵；1-7.方向舵；1-8.連接桿；1-9.發(fā)動機(jī)；1-10.螺旋槳；1-11.支撐桿；2-1.機(jī)身；2-2.水平翼；2-3.垂直翼；2-4.升降副翼；2-5.方向舵；2_6.發(fā)動機(jī)；2_7.螺旋槳；2-8.支撐桿；1.多旋翼飛控系統(tǒng)；2.固定翼飛控系統(tǒng)；3.發(fā)動機(jī)；4.舵機(jī)系統(tǒng)；5.電源；6.GPS模塊；7.空速計(jì)；8.計(jì)算機(jī)；9.通斷開關(guān)；10.手動控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0029]【實(shí)施例一】
[0030]圖1、圖2、圖3、圖4所示的是本實(shí)用新型在常規(guī)結(jié)構(gòu)飛機(jī)上的實(shí)施例。如圖1至圖4所不，該實(shí)施例中，飛機(jī)結(jié)構(gòu)包括機(jī)身1-1，機(jī)身1-1中部布置有一對機(jī)翼2-2，機(jī)身1-1尾部布置有一對水平尾翼1-3和一個(gè)垂直尾翼1-4。機(jī)翼2-2的后緣分別安裝有可動的副翼1-5。水平尾翼1-3的后緣分別安裝有可動的升降舵1-6。垂直尾翼1-4的后緣安裝有可動的方向舵1-7。機(jī)身1-1上通過4根連接桿1-8分別連接4臺型號相同的發(fā)動機(jī)1-9，發(fā)動機(jī)1-9上安裝有螺旋槳1-10，發(fā)動機(jī)1-9和螺旋槳1-10組成旋翼，發(fā)動機(jī)1-9的尾部安裝有支撐桿1-11，支撐桿1-11的作用是在座地時(shí)保持飛機(jī)平穩(wěn)。
[0031]【實(shí)施例二】
[0032]圖5、圖6、圖7所示的是本實(shí)用新型在飛翼結(jié)構(gòu)飛機(jī)上的實(shí)施例。如圖5至圖7所示，該實(shí)施例中，飛機(jī)結(jié)構(gòu)包括機(jī)身2-1，機(jī)身2-1左右側(cè)布置有一對水平翼2-2，機(jī)身2-1上下側(cè)布置有一對垂直翼2-3，并且水平翼2-2的翼展長度大于垂直翼2-3的翼展長度。水平翼2-2的后緣分別安裝有兼有升降舵和副翼功能的可動的升降副翼2-4。垂直翼2-3的后緣分別安裝有可動的方向舵2-5。水平翼2-2、垂直翼2-3的翼梢均分別安裝有型號相同的發(fā)動機(jī)2-6，發(fā)動機(jī)2-6上安裝有螺旋槳2-7，發(fā)動機(jī)2-6和螺旋槳2_7組成旋翼，發(fā)動機(jī)
2-6的尾部安裝有支撐桿2-8，支撐桿2-8的作用是在座地時(shí)保持飛機(jī)平穩(wěn)。
[0033]注:上述兩個(gè)實(shí)施例附圖中所示出的發(fā)動機(jī)的類型、數(shù)量和安裝位置僅為參考，并非對本實(shí)用新型的限定。例如對于發(fā)動機(jī)的安裝位置來說，既可以安裝在翼梢，也可以安裝在翼中部。
[0034]圖8是本實(shí)用新型的飛控系統(tǒng)示意圖