一种飞行器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种飞行器，包括两个平行且并排设置的第一机翼和第二机翼、分别固定在第一机翼的两端和第二机翼的两端的垂直起降模块以及用于连接第一机翼和第二机翼的连接模块；第一机翼的弦长和第二机翼的弦长在第一机翼和第二机翼的相等翼展距离处相等，第一机翼和第二机翼的间距不短于翼根处的弦长；垂直起降模块用于为飞行器提供动力，同时使飞行器在起飞或着陆时呈直立状态。本实用新型专利技术消除了常规复合翼存在的“死重”不足，气动效率高，可以实现吨级大载重垂直起降；同时俯仰、滚转、航向和高度四个通道上的操纵力矩在垂直起降、平飞和转换时充足，使飞行器飞行稳定，抗风性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器


[0001]本技术属于航空
，具体涉及一种复合双机翼垂直起降飞行器。

技术介绍

[0002]在飞机发展初期，发动机功率低、重量大，建造机体的材料大多是木材和蒙布。为解决升空问题，需要较大面积的机翼以便在低速条件下产生足够的升力。同时早期飞机由于多采用木质结构，机翼强度不够，采用一副大面积机翼容易折断，故设计师将一副大机翼拆分为两副较小的机翼，安装在机身的上下两层，使机翼总面积较大从而减小了翼载荷，进一步减小对材料的要求。
[0003]垂直起降无人机能够垂直起飞和降落，不需要机场和跑道等特殊的起飞场地，可以在任何地点起降执行任务，在电力巡检、环保监控、物流运输等众多领域有广泛的应用需求。但是常规的直升机方式控制复杂，飞行时间和航程不理想，特别是复杂的气动机构和控制方法导致其事故率很高；倾转旋翼机部分改善了直升机的固有缺点，相比直升机，其飞行时间和航程有了较大的提高，但倾转旋翼机在垂直起飞转平飞阶段升力和推力耦合且常常无法满足控制需要，特别是有外界风扰或执行扰动比较大的任务时这种缺点常导致失事事故发生；近年来发展起来一类新型的复合翼垂直起降固定翼无人机，它在垂直起降时利用多个旋翼提供升力和控制力矩，然后在固定翼螺旋桨的推动下转为固定翼平飞模式，相比直升机和倾转旋翼机控制简单、飞行稳定，但垂直起降和平飞由两套动力系统独立工作，这样造成“死重”过大，严重限制了该类无人机的技术能力。
[0004]如申请号为201811618297.2的专利申请给出了一种启动、发电一体的垂直起降无人机，通过机体前部设置有螺旋桨推进发动机、机体两侧机翼分别安装控制机体垂直升降的电动垂直旋翼桨来实现垂直起降和平飞，另外，电机为驱动、发电一体，提高无人机性能。但该方案除了有常规复合翼的“死重”缺点，其机体两侧的垂直旋翼在平飞阶段做发电时旋翼360度旋转范围内由于平飞时的前飞速度造成前行桨叶和后行桨叶的气动力大幅度周期变化，影响发电性能。
[0005]如申请号为202011133841.1的专利申请给出了一种三旋翼尾座式垂直起降无人机，通过设置两个翼尖旋翼和一个矢量旋翼形成三旋翼，三旋翼和舵面实现垂飞模式、平飞模式、垂飞到平飞过渡模式和平飞到垂飞过渡模式这四种无人机的飞行模式。该方案在垂飞阶段矢量旋翼旋转平面和翼尖旋翼旋转平面不在一个平面且距离较远，因此姿态控制能力弱，另外在平飞阶段仅靠副翼控制俯仰通道的控制能力也不足。
[0006]如申请号为202011182422.7的专利申请给出了一种四发双旋臂垂直起降无人机及其飞行控制方法，通过在两侧机翼前缘各设置一组含两个螺旋桨的旋翼臂，在飞行过程中旋转90度，垂直起降，降低了对起飞或回收场地的要求。该方案在垂直与平飞转换过程中旋翼臂运动带来很大的陀螺力矩和扰动力矩，增加了垂直与平飞转换过程失效风险。另外，垂直起降阶段旋翼臂的两个螺旋桨对内襟副翼和外襟副翼上的气动影响不一致且时变，增加了垂直起降阶段的控制难度。
[0007]如申请号为202011368543.0的专利申请给出了一种舵控式垂直起降无人机及其起降控制方法，通过在机体细长尾部布置对称水平尾翼和上垂尾、下垂尾以及起落支杆，并在主翼后缘根部和翼梢分别安装一对固定的主动力螺旋桨、一对副动力螺旋桨以及其对应独立电机，来实现垂直起降和平飞。该方案在垂直起降阶段多个气动舵面受外界风力影响导致控制稳定性降低，另外，其主动力螺旋桨和副动力螺旋桨在垂直起飞阶段对质心的转动力臂很小而导致操纵力矩微弱，这进一步降低了垂直起降阶段的稳定性。
[0008]如申请号为201720455823.2的专利申请给出了一种高机动主动捕获式反无人机系统，通过安装在机身前部的捕捉框内的捕网对入侵无人机进行抓捕。但该方案中无人机只有两个机翼，没有副翼、平尾和垂尾，在水平飞行时的控制稳定性不好，极易坠机；另外在垂直起降阶段采用常规旋翼差动方式控制俯仰、滚转和航向三个通道上的姿态，每个螺旋桨的转速大小和方向对在机翼上产生复杂的气动力矩成为了姿态的内扰力，造成垂直起降阶段控制稳定性不好。

技术实现思路

[0009]本技术为了解决现有垂直起降技术的缺陷，提出了一种垂直起降无人机，可以垂直起降和水平巡航，还可以空中悬停和慢速平飞，且平飞时不存在常规固定翼的失速缺点，操纵灵活、巡航效率高、升阻比大。为实现上述目的，本技术采用以下具体技术方案：
[0010]一种飞行器，包括两个平行且并排设置的第一机翼和第二机翼、分别固定在第一机翼的两端和第二机翼的两端的垂直起降模块以及用于连接第一机翼和第二机翼的连接模块；
[0011]第一机翼的弦长和第二机翼的弦长在第一机翼和第二机翼的相等翼展距离处相等，第一机翼和第二机翼的间距不短于翼根处的弦长；
[0012]垂直起降模块用于为飞行器提供动力，同时使飞行器在起飞或着陆时呈直立状态。
[0013]优选地，第一机翼和第二机翼均呈后掠翼布局，第一机翼的后掠角和第二机翼的后掠角的范围均为5
‑
70
°
。
[0014]优选地，连接模块为两个，第一连接模块和第二连接模块对称布置在第一机翼和第二机翼的中间。
[0015]优选地，第一机翼和/或第二机翼为高升力翼型机翼。
[0016]优选地，第一机翼包括相同且对称设置的第一左机翼和第一右机翼，第一左机翼和第一右机翼具有相同的第一上反角或第一下反角；
[0017]第二机翼包括相同且对称设置的第二左机翼和第二右机翼，第二左机翼和第二右机翼具有相同的第二上反角或第二下反角；
[0018]第一上反角、第一下反角、第二上反角和第二下反角的范围均为0
‑
45
°
。
[0019]优选地，垂直起降模块为四个，垂直起降模块包括电机座舱、垂直安定支脚、螺旋桨和电机；
[0020]四个电机座舱分别对称安装在第一左机翼、第一右机翼、第二左机翼、第二右机翼的翼尖前缘处；
[0021]四个垂直安定支脚分别安装在四个电机座舱的后端，用于使飞行器在起飞或着陆时呈直立状态；
[0022]四个电机分别安装在四个电机座舱的前端，四个电机上分别至少连接一组螺旋桨，用于驱动各自连接的螺旋桨旋转。
[0023]优选地，四个垂直安定支脚均为对称翼型。
[0024]优选地，安装在第一左机翼的一端的第一垂直安定支脚与安装在第一右机翼的一端的第二垂直安定支脚关于飞行器的对称面对称；
[0025]安装在第二左机翼的一端的第三垂直安定支脚与安装在第二右机翼的一端的第四垂直安定支脚关于飞行器的对称面对称。
[0026]优选地，电机为油机或电动发电一体机。
[0027]优选地，四组螺旋桨的旋转轴线均与第一机翼和第二机翼的弦线平行或与第一机翼和第二机翼的弦线的夹角相同。
[0028]优选地，夹角的范围为0
‑
30
°
。
[0029]优选地，连接在第一左机翼上的第一组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行器，其特征在于，包括两个平行且并排设置的第一机翼和第二机翼、分别固定在所述第一机翼的两端和所述第二机翼的两端的垂直起降模块以及用于连接所述第一机翼和所述第二机翼的连接模块；所述第一机翼的弦长和所述第二机翼的弦长在所述第一机翼和所述第二机翼的相等翼展距离处相等，所述第一机翼和所述第二机翼的间距不短于翼根处的弦长；所述垂直起降模块用于为所述飞行器提供动力，同时使所述飞行器在起飞或着陆时呈直立状态。2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和所述第二机翼均呈后掠翼布局，所述第一机翼的后掠角和所述第二机翼的后掠角的范围均为5
‑
70
°
。3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述连接模块为两个，第一连接模块和第二连接模块对称布置在所述第一机翼和所述第二机翼的中间。4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼和/或所述第二机翼为高升力翼型机翼。5.根据权利要求1至4任一项所述的飞行器，其特征在于，所述第一机翼包括相同且对称设置的第一左机翼和第一右机翼，所述第一左机翼和所述第一右机翼具有相同的第一上反角或第一下反角；所述第二机翼包括相同且对称设置的第二左机翼和第二右机翼，所述第二左机翼和所述第二右机翼具有相同的第二上反角或第二下反角；所述第一上反角、所述第一下反角、所述第二上反角和所述第二下反角的范围均为0
‑
45
°
。6.根据权利要求5所述的飞行器，其特征在于，所述垂直起降模块为四个，所述垂直起降模块包括电机座舱、垂直安定支脚、螺旋桨和电机；四个所述电机座舱分别对称安装在所述第一左机翼、所述第一右机翼、所述第二左机翼、所述第二右机翼的翼尖前缘处；四个所述垂直安定支脚分别安装在四个所述电机座舱的后端，用于使所述飞行器在起飞或着陆时呈直立状态；四个所述电机分别安装在四个所述电机座舱的前端，四个所述电机上分别至少连接一组所述螺旋桨，用于驱动各自连接的所述螺旋桨旋转。7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，四个所述垂直安定支脚均为对称翼型。8.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于，安装在所述第一左机翼的一端的第一垂直安定支脚与安装在所述第一右机翼的一端的第二垂直安...

【专利技术属性】
技术研发人员：白越，裴信彪，乔正，李传政，续志军，贾平，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：新型
国别省市：