一种倾转旋翼飞行器及其控制方法技术

本发明专利技术属于飞行器设计技术领域，涉及一种倾转旋翼飞行器及其控制方法；包括机身、机翼、平尾、垂尾和可倾转共轴双旋翼系统；本发明专利技术采用可倾转共轴双旋翼减小了旋翼桨盘面积，使倾转旋翼能最大限度地布置于机翼内侧，并将两台发动机布置机身中部，以上措施减小了倾转质量，降低了对机翼翼根结构强度的要求，有利于减轻结构重量；同时，发动机布置于机身中部避免了翼尖短舱布内置发动机带来的发动机排尾气易烧蚀甲板或跑道的问题；采用可折叠共轴双旋翼满足了飞行器在不同飞行状态下的功率需求，更容易实现不同飞行状态下的功率匹配；机翼采用大展弦比设计，提高了飞行器巡航升阻比，航程远；采用可折叠机翼设计满足了舰上等有限空间停放要求。有限空间停放要求。有限空间停放要求。

【技术实现步骤摘要】
一种倾转旋翼飞行器及其控制方法


[0001]本专利技术属于飞行器设计
，涉及一种倾转旋翼飞行器及其控制方法。

技术介绍

[0002]倾转旋翼飞行器具有可垂直起降、飞行速度快、航程远等优点，尤其适用于军舰、海岛等需要垂直起降的场合。目前，世界上多个国家在开展垂直起降飞行器的技术研究工作。
[0003]传统的倾转旋翼飞行器存在以下技术问题：1)、旋翼系统设计需要兼顾垂直起降和高速平飞两种状态，垂直起降状态需要较大的桨盘直径和发动机功率，平飞状态需要较小的桨盘直径和发动机功率，两者在设计上难以兼顾。2)、发动机置于机翼两端，发动机和旋翼整体倾转，倾转质量大，对机翼翼根结构强度提出了很高的要求，同时发动机排出的尾气易烧蚀甲板或跑道。3)、存在机翼展弦比小，升阻比较低的问题。4)、目前多数倾转旋翼飞行器机翼无法折叠，无法满足舰上等有限空间内的停放要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种倾转旋翼飞行器及其控制方法，本专利技术采用可倾转共轴双旋翼减小了旋翼桨盘面积，使倾转旋翼能最大限度地布置于机翼内侧，并将两台发动机布置机身中部，以上措施减小了倾转质量，降低了对机翼翼根结构强度的要求，有利于减轻结构重量；同时，发动机布置于机身中部避免了翼尖短舱布内置发动机带来的发动机排尾气易烧蚀甲板或跑道的问题；采用可折叠共轴双旋翼满足了飞行器在不同飞行状态下的功率需求，更容易实现不同飞行状态下的功率匹配；机翼采用大展弦比设计，提高了飞行器巡航升阻比，航程远；采用可折叠机翼设计满足了舰上等有限空间停放要求。
[0005]本专利技术的技术方案：本专利技术一方面设计了一种倾转旋翼飞行器，包括机身、机翼、平尾、垂尾和可倾转共轴双旋翼系统；所述机翼包括固连于机身的内段机翼和可倾转外段机翼；内段机翼布置有折叠机构使机翼可向内折叠；内段机翼外侧与外段机翼内侧处布置有倾转机构；外段机翼内侧布置可倾转共轴双旋翼系统，可倾转共轴双旋翼系统和外段机翼可在倾转机构的作用下同步倾转；共轴双旋翼中的大旋翼可折叠收放；机身内中部布置有两台涡轴发动机，并通过动力转换装置将动力传给机翼两侧的共轴双旋翼；所述机身尾部设置有平尾和垂尾。
[0006]进一步的，所述机翼采用大展弦比上单翼布局，具有小的前掠角和上反角，飞行器停放状态下机翼可在折叠机构的带动下向内折叠。
[0007]进一步的，所述内段机翼布置有折叠机构与倾转机构；外段机翼布置有倾转机构、共轴双旋翼系统与副翼。
[0008]进一步的，所述共轴双旋翼系统安装于外段机翼内侧，包括在大旋翼、小旋翼(螺旋桨)、倾转短舱和旋翼控制机构；旋翼控制机构位于倾转短舱内，可以控制双旋翼的工作
状态。
[0009]进一步的，所述共轴双旋翼系统可在倾转机构的带动下随外段机翼同步倾转；在垂直起降状态下两侧机翼上的大旋翼与小旋翼(螺旋桨)共同工作为飞行器提供升力；平飞时大旋翼折叠，小旋翼(螺旋桨)为飞行器提供前飞拉力。
[0010]进一步的，所述动力转换装置包括传动轴、减速器、离合装置等部件。
[0011]进一步的，发动机产生的动力通过传动轴、减速器与离合装置传递给共轴双旋翼；传动轴在机翼折叠时可断开，在机翼展开时可重新连接从而为旋翼提供动力。
[0012]进一步的，平尾布置有升降舵；垂尾布置有方向舵。
[0013]本专利技术另一方面还提出了一种倾转旋翼飞行器的控制方法，用于控制如上所述的倾转旋翼飞行器，具体控制过程包括：
[0014]1).当飞行器停放时，机翼可为展开状态或折叠状态；机翼进行折叠时，传动轴在折叠轴处脱开，机翼外段在折叠机构的带动下向内折叠70度；飞行器起飞前，机翼外段在折叠机构的带动下向外展开至工作状态，折叠轴处脱开的传动轴重新连接；
[0015]2).当飞行器垂直起飞时，外段机翼为展开状态，共轴双旋翼中的大旋翼展开，双旋翼随机翼整体倾转至竖直状态，两台涡轴发动机通过传动轴、减速器、离合器等机构为共轴双旋翼提供动力，共轴双旋翼工作为飞行器提供垂直起降所需拉力；
[0016]3).飞行器由垂直起飞模式切换为过渡模式(倾转状态)时，双旋翼提供拉力并随机翼同步倾转，逐步切换至平飞模式；
[0017]4).当飞行器水平飞行速度达到一定要求时，机翼两侧的大旋翼通过离合器与动力轴脱开并向后折叠；
[0018]5).当飞行器水平高速平飞时，由两侧的小旋翼(螺旋桨)提供前飞所需拉力，为飞行器提供速度，使机翼产生向上的升力；
[0019]6).在平衡状态下，单侧共轴双旋翼转向相同；左右两侧旋翼转速相同，转向相反，相互抵消各自产生的反扭矩；
[0020]7).飞行器在固定翼模式下，通过外段机翼上的副翼实现横侧向操纵，通过平尾上的方向舵实现俯仰操纵，通过垂尾上的方向舵实现航向操纵；
[0021]8).飞行器降落时，在平飞状态下逐步减速，大旋翼展开工作，随后外侧机翼与旋翼倾转，双旋翼共同为飞机降落提供相应拉力，逐步完成模式转换并降落。
[0022]本专利技术的有益效果：与传统的倾转旋翼机相比较，本专利技术采用可倾转共轴双旋翼减小了旋翼桨盘面积，使倾转旋翼能最大限度地布置于机翼内侧，并将发动机布置机身中部，以上措施减小了倾转质量，降低了对机翼翼根结构强度的要求，有利于减轻结构重量；发动机布置于机身中部避免了翼尖短舱布内置发动机带来的发动机排尾气易烧蚀甲板或跑道的问题；采用可折叠共轴双旋翼满足了飞行器不同飞行状态下的功率需求，更容易实现不同飞行状态下的功率匹配；机翼采用大展弦比设计，提高了飞行器巡航升阻比，航程远；采用可折叠机翼设计满足了舰上等有限空间停放要求。
附图说明
[0023]图1为本专利技术总体布局示意图；
[0024]图2为停放折叠状态示意图；
[0025]图3为垂直起降状态示意图；
[0026]图4为平飞状态示意图；
[0027]图5为折叠机构示意图；
[0028]图6为倾转机构示意图；
[0029]图7为旋翼控制机构示意图；
[0030]其中，1
‑
机身，2
‑
外段机翼，3
‑
副翼，4
‑
内段机翼，5
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平尾安定面，6
‑
升降舵，7
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垂尾安定面，8
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方向舵，9
‑
大旋翼，10
‑
小旋翼(螺旋桨)，11
‑
倾转短舱，12
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发动机进气道，13
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主起落架，14
‑
前起落架，15
‑
机翼，16
‑
传动轴，17
‑
折叠机构，18
‑
倾转机构，19
‑
旋翼控制机构。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倾转旋翼飞行器，其特征在于，包括机身、机翼、平尾、垂尾和可倾转共轴双旋翼系统；所述机翼包括固连于机身的内段机翼和可倾转外段机翼；内段机翼布置有折叠机构使机翼可向内折叠；内段机翼外侧与外段机翼内侧处布置有倾转机构；外段机翼内侧布置可倾转共轴双旋翼系统，可倾转共轴双旋翼系统和外段机翼可在倾转机构的作用下同步倾转；共轴双旋翼中的大旋翼可折叠收放；机身内中部布置有两台涡轴发动机，并通过动力转换装置将动力传给机翼两侧的共轴双旋翼；所述机身尾部设置有平尾和垂尾。2.如权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼采用大展弦比上单翼布局，具有小的前掠角和上反角，飞行器停放状态下机翼可在折叠机构的带动下向内折叠。3.如权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，所述内段机翼布置有折叠机构与倾转机构；外段机翼布置有倾转机构、共轴双旋翼系统与副翼。4.如权利要求3所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，所述共轴双旋翼系统安装于外段机翼内侧，包括在大旋翼、小旋翼、倾转短舱和旋翼控制机构；旋翼控制机构位于倾转短舱内，可控制双旋翼的工作状态。5.如权利要求4所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，所述共轴双旋翼系统可在倾转机构的带动下随外段机翼同步倾转；在垂直起降状态下两侧机翼上的大旋翼与小旋翼共同工作为飞行器提供升力；平飞时大旋翼折叠，小旋翼为飞行器提供前飞拉力。6.如权利要求1所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，所述动力转换装置包括传动轴、减速器、离合装置。7.如权利要求6所述的倾转旋翼飞行器，其特征在于，发动机产生的动力通过传动轴、减速器与离合装置传递给共轴双旋翼；传动轴在机翼折...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨传广，杜航，刘喆，张富强，唐虎生，吕泉江，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：