一种垂直起降的飞行器制造技术

一种垂直起降的飞行器，机身右侧安装有一大一小、结构相同的两个右机翼部件，右机翼部件：由托架安装在机身右侧，由步进电机调节偏转角度，喷气发动机安装在与托架滑动配合的支撑座上，由另一步进电机调节偏转角度，且能随伺服电动缸的两根丝杆移动，从而调节与机翼之间距离。两个左机翼部件分别与两个右机翼部件结构相同左右对称设置。喷气发动机位于机翼与机身之间时，飞行器为垂直起飞或着陆状态，喷气发动机和机翼同步偏转

【技术实现步骤摘要】
一种垂直起降的飞行器


[0001]本技术属于垂直起降飞行器
，用于施工起重运输、应急运输、高空救灾、森林灭火等场合。

技术介绍

[0002]目前市场上的垂直起降飞行器（飞机）根据升力产生原理有两种类型：一种基于旋转翼原理，如直升机；另一种基于动量矩（火箭）原理，技术核心在于其尾喷管角度可调，巡航飞行时，尾喷气流大致沿着水平方向向后喷，垂直起降时，尾喷管向下转动至垂直位置，同时前部另一个喷气管打开，两个喷管同时向下喷出高速气流产生升力。这两个升力的合力克服飞机自重，使飞机可以垂直升空或落地。这两类飞行器技术和经济门槛都很高，不适合工程施工。现在市场上各式微型或小型多轴旋转翼无人机采用旋转翼，也属于垂直起降的飞行器，但是其自重和起重能力均太小，不在本技术讨论范围。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种垂直起降的飞行器，左右两侧设置机翼，机翼迎风面正前方设有喷气发动机。在起降模式下，右侧喷气发动机位于右侧机翼迎风面与机身右侧之间，发动机喷口正对着机翼迎风面。左侧机翼和喷气发动机按镜像布置。两侧发动机对称工作，使飞行器垂直起飞或着陆。在巡航模式下，通过控制右机翼部件中喷气发动机和机翼同步顺时针旋转90
°
，左机翼部件中喷气发动机和机翼同步逆时针旋转90
°
，使飞行器呈巡航状态。
[0004]本技术的目的是这样实现的：一种垂直起降的飞行器，封闭或开放式的机身右侧一前一后地安装有一大一小结构相同的两个右机翼部件，该右机翼部件结构为：托架以伸臂梁形式垂直于机身轴线方向固定在机身右侧，支架由两根竖向条连接在一根横向条两端组成；与机翼相固定的旋转轴从机翼左右端面伸出的两端可转动地架设在支架的两根竖向条上，旋转轴的一端连接第二步进电机，偏转步进电机安装在托架上，90
°
偏转轴下端沿竖向方向与偏转步进电机相连接，上端与支架的横向条底面中部相固联；支架的两根竖向条左部分别安装有一个电动伺服缸，喷气发动机固连接在该两个电动伺服缸向左横向伸出的两根丝杆的左部之间，喷气发动机固定在一根沿纵向布置的安装轴上，第一步进电机安装在能沿托架横向移动的支撑座上，安装第一步进电机的支撑座与螺母相固联,螺母旋接在丝杆上，第一步进电机的轴经联轴器连接在上述安装轴的一端上；左机翼部件分别与一大一小两个右机翼部件结构相同、且沿机身轴线左右对称设置。
[0005]所述偏转轴的另一端上还连接有一个与第二步进电机相同并通过同一控制系统同步控制的另一个步进电机；所述喷气发动机安装轴的另一端经联轴器连接有与第一步进电机相同的、二者通过同一控制系统同步控制的另一步进电机，该另一步进电机安装在能沿托架横向移动的另一支撑座上。
[0006]所述喷气发动机的喷气速度为超音速时，喷气发动机的尾喷管为变形的拉法尔
管：由两个大端向外的漏斗状旋转面组成，以喉部为界，前段仍为轴对称的漏斗状，即前段任一横截面呈圆形，后段变形为“压扁的漏斗”，其任意一处横截面的形状呈椭圆形，且椭圆的长轴平行于机翼前缘；所述喷气发动机喷气速度是亚音速时，喷气发动机的尾喷管前端横截面为圆形，尾端管出口端横截面为椭圆形，该椭圆形的长轴平行于机翼前缘；所述支撑座的底部安装有两个滚轮，滚轮的凹面卡合在托架的钢条上，二者形成滑动的配合关系。
[0007]所述支撑座的底部安装有两个滚轮，滚轮的凹面卡合在托架的钢条上，二者形成滑动的配合关系。
[0008]所述机翼上还设有缝翼和襟翼及扰流板（图中未画出）；所述机翼的迎风面正对喷气发动机喷口。缝翼和襟翼的主要作用是起降时增加升力。转弯控制本技术主要通过增加弯道外侧发动机的喷流量实现，也可在机翼上设扰流板增加转弯效率。
[0009]所述机身内还安装有信息收集模块，控制模块以及油箱或电池。
[0010]所述控制模块包括另一步进电机控制系统，偏转步进电机控制系统，伺服电机控制系统以及第二步进电机控制系统。
[0011]所述在垂直起飞或着陆状态下，偏转步进电机控制右机翼部件中喷气发动机位于机翼左侧迎风面和机身右侧之间，在巡航状态下，偏转步进电机控制右机翼部件中喷气发动机和机翼同步顺时针旋转90
°
。
[0012]左侧机翼和喷气发动机动作与右侧对称。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0014]垂直起降飞行器优点：可以垂直起降，因此不需要建造机场；可以悬停、变速巡航；智能控制系统可自主确定飞行路径、避让障碍物；高精度搬运，可将载荷一次就位，省去二次搬运，提高工地效率。
[0015]垂直起降飞行器缺点：为节省能源，动力系统要求制造精度高，因此制作难度大；采用喷气发动机为动力时，对机翼材料的耐温性能要求较高；在工地使用时，要求现场有一定的回转空地，并对工地人员进行额外的安全培训。
附图说明
[0016]图1是本技术飞行器俯视图（未示出机身左侧的一大一小两个左机翼部件，粗虚框表示机翼模块顺时针旋转90
°
的位置，代表巡航状态。虚箭头表示喷气发动机喷流方向）。
[0017]图2是图1所述右机翼部件中喷气发动机与机翼的示意图。
[0018]图3是图2沿A
‑
A线的剖面图（未示出机翼与发动机连接系统）。
[0019]图4是机翼升力和飞行器自重示意图。
[0020]图5是飞行器巡航状态示意图。
[0021]图6（未示出第一步进电机的支撑座与托架的滑动配合结构，未示出偏转步进电机的安装在托架上的机座）是图1所示虚线圆部的立体图。
[0022]图7a图7b分别为现有亚音速喷气管的主视图和左视图。
[0023]图7c图7d（亚音速喷气管从前端口（圆形）平滑过渡至喷气口（椭圆形））分别为本技术亚音速喷气管的主视图和左视图。
[0024]图8a图8b分别为现有超音速喷气管的主视图和左视图。
[0025]图8c图8d分别为本技术超音速喷气管的主视图和左视图。
具体实施方式
[0026]图1图2图3图5示出，一种垂直起降的飞行器，封闭或开放式的机身1右侧一前一后地安装有一大一小结构相同的两个右机翼部件，该右机翼部件结构为：托架2以伸臂梁形式垂直于机身轴线方向固定在机身1左侧，支架18由两根竖向条连接在一根横向条两端组成；与机翼相固定的旋转轴从机翼左右端面伸出的两端可转动地架设在支架的两根竖向条上，旋转轴的一端连接第二步进电机14，偏转步进电机15安装在托架2上，90
°
偏转轴4下端沿竖向方向与偏转步进电机15相连接，上端与支架的横向条底面中部相固联；支架18的两根竖向条左部分别安装有一个电动伺服缸13，喷气发动机5固连接在该两个电动伺服缸13向左横向伸出的两根丝杆13a的左部之间，喷气发动机固定在一根沿纵向布置的安装轴上，第一步进电机12安装在能沿托架横向移动的支撑座上，安装第一步进电机的支撑座与螺母想固联，螺母旋接在丝杆上，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直起降的飞行器，其特征在于，封闭或开放式的机身（1）右侧一前一后地安装有一大一小结构相同的两个右机翼部件，该右机翼部件结构为：托架（2）以伸臂梁形式垂直于机身轴线方向固定在机身（1）左侧，支架（18）由两根竖向条连接在一根横向条两端组成；与机翼相固定的旋转轴从机翼左右端面伸出的两端可转动地架设在支架的两根竖向条上，旋转轴的一端连接第二步进电机（14），偏转步进电机（15）安装在托架（2）上，90
°
偏转轴（4）下端沿竖向方向与偏转步进电机（15）相连接，上端与支架的横向条底面中部相固联；支架（18）的两根竖向条左部分别安装有一个电动伺服缸（13），喷气发动机（5）固连接在该两个电动伺服缸（13）向左横向伸出的两根丝杆的左部之间，喷气发动机固定在一根沿纵向布置的安装轴上，第一步进电机（12）安装在能沿托架横向移动的支撑座上，安装第一步进电机的支撑座与螺母相固联，螺母旋接在丝杆上，第一步进电机的轴经联轴器连接在上述安装轴的一端上；左机翼部件分别与一大一小两个右机翼部件结构相同、且沿机身轴线左右对称设置。2.根据权利要求1所述一种垂直起降的飞行器，其特征在于，所述偏转轴的另一端上还连接有一个与第二步进电机（14）相同并通过同一控制系统同步控制的另一个步进电机；所述喷气发动机安装轴的另一端经联轴器连接有与第一步进电机（12）相同的、二者通过同一控制系统同步控制的另一步进电机，该另一步进电机安装在能沿托架横向移动的另一支撑座上。3.根据权利要求1所述一种垂直起降的飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艾森，李志，王帅，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：