一种旋翼-固定翼转换式变体飞行器

专利2025-05-23  36


本发明涉及飞行器,特别是涉及一种旋翼/固定翼转换式旋翼-固定翼转换式变体飞行器。


背景技术:

1、飞行器执行一次完整的任务通常会涉及到四种运动状态:空中巡航、水下航行、入水以及出水。飞行器总体布局方案较多,大体可分为固定翼类和旋翼类。国内外对固定翼类飞行器的研究工作起步较早,但基于固定翼类飞行器构型通常会有烈度较大的介质过渡策略,其过程将伴随巨大的冲击。

2、由于现代的飞行器普遍采用单一式固定/旋翼气动布局,对于耦合式布局极少进行研究。人们通常针对某种特定的飞行任务将设计点设计在该飞行条件下,或者对多种飞行条件下的气动性能做出妥协而取折中的设计。当飞行器遇到恶劣的飞行环境时,需要通过使操纵面做出很大的偏移而使飞机保持稳定,这样就无法在多种飞行条件下均达到最优气动特性,从而限制了前飞速度的提升,甚至超过固定操纵面的偏移量上限而无法使飞行器保持稳定。大部分研究者因结构简单、实现容易、成本低廉等优势选择了多旋翼布局,并通过不同的构型设计来规避水空跨越过程中的难点(飞行器主要缺点:1.操纵难,介质过渡时稳定性差;2.最大飞行速度受到限制;3.无法满足飞行任务要求)。但是,在水空跨越过程中,多相流干扰、地面/水面效应等严重影响了旋翼性能。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种旋翼-固定翼转换式变体飞行器,能够提高飞行器总体性能,实现了固定翼构型布局和旋翼构型布局的耦合,能够实现多姿态控制和多方式介质过渡。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、本发明提供一种旋翼-固定翼转换式变体飞行器,包括:机体,所述机体的尾部设置有尾推螺旋桨;以及设置在所述机体上的至少两个变体翼结构,各所述变体翼结构分别包括至少两个变体翼,各所述变体翼结构均能够围绕所述机体的中心线转动,所述变体翼的倾转角度能够调节,所述变体翼包括变体翼本体和至少一个后缘襟翼,所述后缘襟翼位于所述变体翼本体的尾部,所述后缘襟翼能够相对所述变体翼本体转动;所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器能够呈固定翼构型布局或旋翼构型布局。

4、优选地,各所述变体翼结构的至少两个所述变体翼围绕所述机体的中心线均布。

5、优选地,所述变体翼结构通过变体转动装置与所述机体的中心轴连接,所述变体转动装置能够驱动所述变体翼结构围绕所述机体的中心线转动。

6、优选地,各所述变体翼的倾转角度通过倾转转动装置围绕所述变体翼的倾转安装轴转动,实现各所述变体翼的倾转角度的调节。

7、优选地,所述后缘襟翼通过后缘襟翼转动装置实现相对于所述变体翼本体的转动。

8、优选地,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈固定翼构型布局时,相邻的所述变体翼结构的夹角为0°或n为各所述变体翼结构中的所述变体翼的个数。

9、优选地,各所述变体翼结构中的所述变体翼为两个,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈固定翼构型布局时,相邻的所述变体翼结构的夹角为0°或90°。

10、优选地,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈旋翼构型布局时,当所述尾推螺旋桨正旋时,正旋的所述变体翼结构产生的扭矩和所述尾推螺旋桨正旋产生的扭矩之和为总正旋扭矩,所述总正旋扭矩与反旋的所述变体翼结构产生的扭矩之和为零;

11、当所述尾推螺旋桨反旋时,反旋的所述变体翼结构产生的扭矩和所述尾推螺旋桨反旋产生的扭矩之和为总反旋扭矩,所述反旋扭矩与正旋的所述变体翼结构产生的扭矩之和为零。

12、优选地,所述变体翼的倾转角度范围为-10°-100°。

13、优选地,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器在悬停飞行时,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈旋翼构型布局,通过所述变体翼的所述后缘襟翼的偏动实现机动飞行;

14、所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器由悬停飞行向前飞飞行过度的过程中,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器由旋翼构型布局转变为固定翼构型布局;

15、所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器在前飞飞行时,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈固定翼构型布局,通过所述尾推螺旋桨旋转提供前行动力,通过所述变体翼的后缘襟翼控制姿态运动和全机配平。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

17、本发明提供的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,通过变体翼结构实现旋翼构型布局与固定翼构型布局的转换,实现旋翼悬停飞行模式与高速固定翼前飞飞行模式,能够根据飞行环境变化和飞行任务需求实现自适应,采用变体翼和尾推螺旋桨以及后缘襟翼变体装置进行相互耦合实现高速飞行和大机动控制。本发明结构新颖、简单,成本低,具有优异的机动性和灵敏性以及鲁棒性,能够适应复杂多变的外界环境并满足各种飞行任务需求,极具应用前景和战略价值。



技术特征:

1.一种旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:各所述变体翼结构的至少两个所述变体翼围绕所述机体的中心线均布。

3.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述变体翼结构通过变体转动装置与所述机体的中心轴连接,所述变体转动装置能够驱动所述变体翼结构围绕所述机体的中心线转动。

4.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:各所述变体翼的倾转角度通过倾转转动装置围绕所述变体翼的倾转安装轴转动,实现各所述变体翼的倾转角度的调节。

5.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述后缘襟翼通过后缘襟翼转动装置实现相对于所述变体翼本体的转动。

6.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈固定翼构型布局时,相邻的所述变体翼结构的夹角为0°或n为各所述变体翼结构中的所述变体翼的个数。

7.根据权利要求6所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:各所述变体翼结构中的所述变体翼为两个,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈固定翼构型布局时,相邻的所述变体翼结构的夹角为0°或90°。

8.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈旋翼构型布局时,当所述尾推螺旋桨正旋时,正旋的所述变体翼结构产生的扭矩和所述尾推螺旋桨正旋产生的扭矩之和为总正旋扭矩,所述总正旋扭矩与反旋的所述变体翼结构产生的扭矩之和为零;

9.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述变体翼的倾转角度范围为-10°-100°。

10.根据权利要求1所述的旋翼-固定翼转换式变体飞行器,其特征在于:所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器在悬停飞行时,所述旋翼-固定翼转换式变体飞行器呈旋翼构型布局,通过所述变体翼的所述后缘襟翼的偏动实现机动飞行;


技术总结
本发明公开了一种旋翼‑固定翼转换式变体飞行器,涉及飞行器技术领域,包括:机体和设置在所述机体上的至少两个变体翼结构,所述机体的尾部设置有尾推螺旋桨,各所述变体翼结构分别包括至少两个变体翼,各所述变体翼结构均能够围绕所述机体的中心线转动,所述变体翼的倾转角度能够调节,所述变体翼包括变体翼本体和至少一个后缘襟翼,所述后缘襟翼位于所述变体翼本体的尾部,所述后缘襟翼能够相对所述变体翼本体转动,所述旋翼‑固定翼转换式变体飞行器能够呈固定翼构型布局或旋翼构型布局。本发明能够提高飞行器总体性能,实现了固定翼构型布局和旋翼构型布局的耦合,能够实现多姿态控制和多方式介质过渡。

技术研发人员:张夏阳,李伟,高陈诚,梅挺节,罗彬
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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