一种可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器制造技术

技术编号：40122265 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-23 20:50

本发明专利技术属于载人飞行器技术领域。本发明专利技术提供一种可垂直起降的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器，可以解决现有中低空载人飞行器安全性、能耗、航程、停放条件等方面的诸多问题。本飞行器采用上部为可转动折叠机翼而下部为座舱带可倾转多旋翼的结构，起降阶段利用多旋翼提供的竖直方向的升力垂直起降，飞行过程中倾转旋翼向前推动飞行器并利用上部张开的机翼产生的升力进行飞行，这样的结构使得飞行器的安全性能大幅提高，同时可降低旋翼的能耗相应增大航程，且由于机翼可折叠，使飞行器停放时的占地面积及停放空间大为缩小，可达到高安全性、低能耗长航时、任意场地起降和方便停放的效果。本发明专利技术所述飞行器适用于中低空域载人飞行。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种载人飞行器；尤其是可垂直起降的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器。

技术介绍

1、在当前的飞行器
，概略分为两类载人飞行器：一类为旋翼型飞行器，在已投入实用的旋翼载人飞行器一般是大型的单轴直升机或者美国军用鱼鹰v-22倾转旋翼两轴直升机可以实现垂直起降载人飞行，由于无人机技术的出现，有人完全模仿四旋翼无人机设计出相似的旋翼加座舱形式的简单载人飞行器尚未投入商用；另一类飞行器为机翼型飞行器（本专利技术所谓之机翼是指固定翼），机翼型飞行器如通常采用发动机推动机翼的民航客机或战斗机；上述的两类飞行器在载人飞行时各自存在如下的主要缺点和不足，包括但不限于：

2、1. 旋翼型飞行器载人安全性不足，主要体现在旋翼失效的情况下飞行器极易失去足够的升力或失控而掉落，造成人员的严重伤害，此问题是旋翼直升飞行器的主要缺陷；

3、2. 旋翼型飞行器的能耗较之机翼型飞行器更大，由于旋翼必须持续不断地旋转提供升力以保持飞行器的正常飞行，且不能利用机翼产生的升力，导致其比同样重量的机翼型飞行器飞行时间短进而航程有明显差距，旋翼型飞行器的飞行时间受到极大限制；

4、3. 机翼型飞行器虽然有利用机翼升力达到长航程飞行的优势，但是其绝大多数需要长距离的起降跑道，使其只能固定在机场或者一些特殊的场地起降，不能任意场地垂直起降；

5、4. 机翼型飞行器的翼展尺寸较大，所需停放空间很大，给该类飞行器的停放造成很大困难，同时拆卸和装配困难，等等。

技术实现思路

1、为解决上述飞行器的缺点和问题，本专利技术提供一种可垂直起降的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器（以下简称本飞行器）及其实现方法，达成如下的效果：本飞行器可载人，飞行器采用上部为机翼而下部为座舱带可倾转多旋翼的结构，起降阶段利用多旋翼提供的竖直方向的升力垂直起降，飞行过程中倾转旋翼向前推动飞行器并利用上部张开的机翼产生的升力进行飞行，这样机翼在上座舱在下的结构使得飞行器的安全性能大幅提高，同时可相对大幅降低旋翼的能耗，且本专利技术的机翼可折叠，使飞行器的占地面积及停放空间大为缩小，便于其停放，不需拆卸装配，达到高安全性、低能耗长航时、任意场地起降的目的；本飞行器实用性巨大，可以达成人类在中低空域自由飞行的梦想。

2、为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：

3、一种可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器，主要包括机翼、座舱、旋翼、连接件（如连接杆和控制连杆等）、脚架、控制系统和动力系统等；

4、所述飞行器结构为：

5、飞行器整体结构为一上面是机翼下面是座舱带可倾转旋翼的结构；详细结构为：位于飞行器顶部的机翼整体为一固定翼，该机翼在非飞行状态下其左右两侧部分可折叠下垂，形成∩形结构，起飞或飞行时折叠下垂的机翼左右分别上扬水平展开恢复成正常的机翼状态；机翼上有三个吊点，一个前吊点和两个后吊点，三个吊点通过连接件（包括前吊杆、后吊杆和控制连杆如控制竖杆、控制横连杆以及控制横杆等）与位于机翼下面一定距离的座舱相连接，前吊点连接前、后吊杆，两个后吊点连接控制连杆，通过控制连杆可以实现对机翼的俯仰和侧向横滚的操控；座舱上一定位置水平地朝前后分别伸出一根梁（分别称为前伸梁和后伸梁），在前、后伸梁的远端以套筒形式分别连接一根与其垂直的水平横梁（称为前横梁和后横梁），这样的套筒设计使前、后横梁可以在套筒内转动，进而带动横梁上的旋翼可以倾转一定角度，使旋翼从竖直朝上推动飞行器变为水平朝前推动飞行器，前、后伸梁及前、后横梁形成一个工字形，而座舱位于工字形的中部；多个旋翼安装在前、后横梁上，并在工字形前后左右四个角上呈水平对称分布，旋翼通过工字形的梁与座舱相连，旋翼数量可以是四旋翼也可以是八旋翼或者其他需要的数量；座舱下方两侧连接脚架或接地装置；控制系统包括机翼控制硬件系统（包括控制竖杆、控制横连杆、控制横杆以及操纵杆等）和旋翼控制硬件系统以及它们相应的软件系统；座舱内或者座舱外紧靠舱壁适当位置装有用于向旋翼提供动力的电池或油箱等动力系统设备。

6、进一步，所述飞行器包括机翼，机翼整体为一个左右对称的固定翼，机翼两侧部分可折叠，包括：机翼中间部分大略水平位于座舱的正上方，其余两侧的部分机翼设计成可分别转动折叠下垂，在非飞行状态下机翼的中间部分和两侧折叠下垂部分形成类似∩形结构以减小占地面积，在飞行状态时两侧下垂部分分别转动张开上扬至基本水平，与中间部分一起形成一个正常的整体固定翼的形状以便飞行；

7、所述机翼的几何形状可以如下面设计中的任何一种：

8、一、机翼中间为长方形，翼两侧转动下垂或上扬的部分为梯形或三角形；

9、二、机翼总体为长方形，翼两侧部分也为长方形直接转动下垂或者上扬；

10、三、机翼是前尖后平的前部三角形或梯形与后部长方形或梯形的结合体，翼两侧部分可以转动下垂或上扬；

11、机翼的几何形状优选为上述第一种设计，也可以为其他合适的形状；

12、所述机翼可以是硬翼也可以是软翼，可以采用各种满足强度要求的材料制作。

13、进一步，所述飞行器包括座舱，座舱为承载驾驶人员和乘坐人员的封闭或半封闭箱式结构或框式结构；其还包括布置其中的控制系统、还有提供动力的电池组或者燃油箱，座舱处于飞行器的重要位置，其同时与飞行器其他部件如机翼、多旋翼、脚架等相连接。

14、进一步，所述飞行器的机翼与座舱的连接方式：

15、座舱位于机翼下面一定距离处，它们之间通过连接件（包括多种连接杆以及多种控制连杆等）相连接，具体连接方式为：

16、机翼与座舱的连接方式一：

17、机翼朝地一侧设置有三个吊点，一是机翼前吊点，位于机翼中心线上靠前部的位置，另外两个吊点为后吊点，分别位于机翼后部非下垂部分的左右两侧对称的适当位置；从座舱前端的左右两边分别朝后上斜伸出一根连接杆（称为前吊杆），从座舱后端的左右两边分别斜向前上伸出一根连接杆（称为后吊杆），四根吊杆汇合在一处与机翼的前吊点连接在一起，四根吊杆的上端连接前吊点而下端分别与座舱的四角相连，这样的结构设计使其可以承受大部飞行器的重量，并设计成机翼的前吊点在飞行器俯仰方向和侧向翻滚（又称横滚）方向可以转动，这样可以实现对机翼的操纵；每个后吊点连接一根竖向的控制连杆（称为控制竖杆），两根控制竖杆的下端分别与一根水平横杆（称为控制横连杆）的两端相连，控制横连杆的中间点同一根与其水平垂直的横杆（称为控制横杆）以套筒的型式垂直相连，控制横杆是一根前后方向的连接杆，其中部被固定在位于座舱顶部的控制横杆固定点上，控制横杆的前端头再与伸入座舱的操纵杆相连，控制横杆与控制横杆固定点被设计成控制横杆在前后左右两个方向上可以转动的结构；上述设计使得机翼后部与后吊点相连接的部件在实现控制功能的同时也可以承受部分机体重量；为了更好控制飞行器，控制横杆固定点的位置还可以被设计成固定在更高的位置而不仅在座舱顶部；

18、连接方式一中机翼的控制方式：操作人员在座舱中通过对操纵杆的前后推本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器；其特征在于：包括机翼、座舱、旋翼、连接件（如连接杆和控制连杆等）、脚架、控制系统和动力系统等；所述飞行器可载人，飞行器采用上部为机翼而下部为座舱带可倾转多旋翼的结构；基本原理为：起降阶段利用多旋翼提供的竖直方向的升力垂直起降，飞行过程中倾转旋翼向前推动飞行器并利用上部张开的机翼产生的升力进行飞行，这样机翼在上座舱在下的结构使得飞行器的安全性能大幅提高，同时可相对大幅降低旋翼的能耗，且本专利技术的机翼可折叠，使飞行器停放时的占地面积及停放空间大为缩小，便于其停放，不需拆卸装配，可达到高安全性、低能耗长航时、任意场地起降的效果。

3.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器包括机翼，其特征在于：所述机翼整体为一个左右对称的固定翼，机翼两侧部分可折叠，包括：机翼中间部分大略水平位于座舱的正上方，其余两侧的部分机翼设计成可分别转动折叠下垂，在非飞行状态下机翼的中间部分和两侧折叠下垂部分形成类似∩形结构以减小占地面积，在飞行状态时两侧下垂部分分别转动张开上扬至基本水平，与中间部分一起形成一个正常的整体固定翼形状以便飞行；

4.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器包括机翼与座舱的连接方式，其特征在于：座舱位于机翼下面一定距离处，它们之间通过连接件（包括多种连接杆以及多种控制连杆等）相连接，具体连接方式为：

5.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器包括多旋翼，其特征在于：单个旋翼包含螺旋桨及其驱动装置如电机或汽油发动机以及其固定基座，且所述多旋翼的安装及其与座舱的连接方式如下：在座舱的前后端中间位置分别朝座舱前方和后方水平伸出一根连接杆称为前梁和后梁（也可以同时伸出两根或多根前梁和后梁），前后梁一端固定在座舱上，远离座舱的端头为一个垂直于前后梁且水平方向中空的套筒，套筒中套有一根垂直于前后梁的水平方向的连接杆，前后套筒中的连接杆分别称作前横梁和后横梁，套筒位于前后横梁的中间位置，单独一根横梁与单独一根前后梁呈T型连接且横梁通过套筒可以转动，前后梁与前后横梁整体呈工字型连接，前后横梁左右两端对称地连接并固定多旋翼，所有旋翼的安装位置水平高度一般都是相同的，前后横梁左右端头的旋翼数量一般为四旋翼（四个端头各一个旋翼）或者八旋翼（每个端头两个旋翼即上下部位各一个旋翼），也可以根据需要增加或减少旋翼数量；通过套筒结构转动横梁使安装在横梁端头的多旋翼的轴线可转动一定角度，飞行器起降时，多旋翼的轴线方向为竖直方向，提供向下的推力；正常飞行时，横梁在套筒中旋转90度，多旋翼轴线方向变为水平，可以提供向后的推力；

6.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器包括座舱，其特征在于：所述座舱为承载驾驶人员和乘坐人员的封闭或半封闭箱式结构或框式结构；内设飞行器的控制机构和座椅，供驾驶人员操纵和乘客乘坐；其下部或后部空间有电池或者油箱等动力设备，座舱同时与飞行器其他部件如机翼、多旋翼、脚架等相连接。

7.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器包括脚架，其特征在于：所述脚架由管状结构组成，位于座舱左右或前后两侧的下面（以左右两侧为例说明）；座...

【技术特征摘要】

1.一种可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器；其特征在于：包括机翼、座舱、旋翼、连接件（如连接杆和控制连杆等）、脚架、控制系统和动力系统等；所述飞行器可载人，飞行器采用上部为机翼而下部为座舱带可倾转多旋翼的结构；基本原理为：起降阶段利用多旋翼提供的竖直方向的升力垂直起降，飞行过程中倾转旋翼向前推动飞行器并利用上部张开的机翼产生的升力进行飞行，这样机翼在上座舱在下的结构使得飞行器的安全性能大幅提高，同时可相对大幅降低旋翼的能耗，且本发明的机翼可折叠，使飞行器停放时的占地面积及停放空间大为缩小，便于其停放，不需拆卸装配，可达到高安全性、低能耗长航时、任意场地起降的效果。

2.如权利要求1所述的可折叠机翼的倾转旋翼载人飞行器，其特征在于：飞行器整体结构为一上面是机翼下面是座舱带旋翼的结构；详细结构为：位于飞行器顶部的机翼整体为一固定翼，该机翼在非飞行状态下其左右两侧部分可折叠下垂，形成∩形结构，起飞或飞行时折叠下垂的机翼左右分别上扬水平展开恢复成正常的机翼状态；机翼上有三个吊点，一个前吊点和两个后吊点，三个吊点通过连接件（包括前吊杆、后吊杆和控制连杆如控制竖杆、控制横连杆以及控制横杆等）与位于机翼下面一定距离的座舱相连接，前吊点连接前、后吊杆，两个后吊点连接控制连杆，通过控制连杆可以实现对机翼的俯仰和侧向横滚的操控；座舱上一定位置水平地朝前后分别伸出一根梁（分别称为前伸梁和后伸梁），在前、后伸梁的远端以套筒形式分别连接一根与其垂直的水平横梁（称为前横梁和后横梁），这样的套筒设计使前、后横梁可以在套筒内转动，进而带动横梁上的旋翼可以倾转一定角度，使旋翼从竖直朝上推动飞行器变为水平朝前推动飞行器，前、后伸梁及前、后横梁形成一个工字形，而座舱位于工字形的中部；多个旋翼安装在前、后横梁上，并在工字形前后左右四个角上呈水平对称分布，旋翼通过工字形的梁与座舱相连，旋翼数量可以是四旋翼也可以是八旋翼或者其他需要的数量；座舱下方两侧连接脚架或接地装置；控制系统包括机翼控制硬件系统（包括控制竖杆、控制横连杆、控制横杆以及操纵杆等）和旋翼控制硬件系统以及它们相应的软件系统；座舱内或者座舱外紧靠舱壁适当位置装有用于向旋翼提供动力的电池或油箱等动力系统设备。

4.如权利要求1所述的可折叠机翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大志，
申请(专利权)人：陈大志，
类型：发明
国别省市：

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