[发明专利]一种可垂直起降固定翼单人飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种单人飞行器，尤其是一种可太阳能充电的具有垂直起降和水平飞行功能的固定翼单人飞行器。

 

背景技术

单人像鸟一样自由飞行是人类几千年来的梦想。现有的可以垂直起降的轻型单人飞行器有头顶共轴式双旋翼方案、头顶单旋翼方案（如墨西哥的Libelula 背包式直升机系统）、喷气背包、火箭背带（如新西兰的“马丁喷气背包”）等，这些方案的共有优点是垂直起降，但共有的主要缺陷是没有固定机翼，无法实现远距离平飞，航时和航程都很短，而且飞行成本高、操纵复杂、安全性差。现有的可以水平飞行的轻型单人飞行器如动力滑翔伞和动力三角翼飞机等，都无法垂直起降，且需要由经过专门训练的运动员或操纵熟练的飞行爱好者才能使用。因此以上两类轻型单人飞行器都难以大规模普及。

在中国专利号为CN1203167A，申请号为97112823.5，名称为《载人垂直起降飞行器》的专利中公开了一种载人垂直起降飞行器，它是根据美军的V-22垂直起降飞机垂直起降时发动机提升力必须作用在横向重心上，提出利用滑轨主动改变驾驶员重心和飞行器重心二者的相对位置，使得整个系统（驾驶员和飞行器）的竖向重心与横向重心实现转换过渡，从而使飞行器的空中姿态可在垂直起降和水平飞行之间转换过渡。但这种方法最大的缺陷在于驾驶员重心和飞行器重心的相对位置不固定，当在飞行中利用滑轨来回滑动调整二者相对重心位置时，引发的重心不稳容易使整个系统头重脚轻，有可能导致头朝下飞行并撞向地面。也就是说，滑轨滑动调整重心位置不是一个易收敛于稳定的控制过程，具有较大的危险性，而且滑轨结构较复杂，重量大。

在申请号为200810070233.3，公开号为CN101353084A，名称为《垂直起落轻型飞行器》的发明中，以及申请号为200910168948.7，公开号为CN 101927825，名称为《单人飞行器》的发明中公布了两种同类的单人飞行器，也可垂直起降和水平飞行，但是二者的状态转换是利用发动机驱动涵道风扇旋转产生动力，吹在机翼和尾翼上产生力矩，以此控制垂直起降和水平飞行的转换，这是一种被动式状态转换，状态转换不灵活。

另外，以上公开号为CN 101927825和CN101353084A的专利中，飞行器的机翼面积过小，水平飞行时无法产生足够的升力来承载整个系统重量。

 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种固定翼单人飞行器，可安全方便的实现垂直起降和水平飞行状态转换，同时解决使用太阳能作为动力能源的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

利用一部尾部发动机来实现垂直起降与水平飞行之间的状态转换过渡。一种可垂直起降固定翼单人飞行器，包括机翼、水平尾翼、垂直尾翼、主发动机、电池、安全背带、飞行控制器，其特征在于，机翼和机身的一端相连接，机身的另一端安装有一部尾部发动机，用于垂直起降与水平飞行之间的状态转换过渡，当飞行器从垂直状态向水平状态转换时，尾部发动机驱动尾部螺旋桨旋转以产生一个与机身垂直的侧力，推动飞行器由垂直状态向水平飞行状态转换，当飞行器状态转换为水平状态后，尾部发动机旋转至水平状态，这时尾部螺旋桨提供一个水平向后的推力，起尾部推进作用；当从水平状态向垂直状态转换时，执行逆过程。当采用左、右动力布局时，主发动机为两部，分别以飞行器纵轴对称安装在左、右机翼上，一部发动机正转，一部发动机反转，以相互抵消扭矩；当采用共轴式螺旋桨布局时，主发动机安装在飞行器纵轴中心线上。主发动机和尾部发动机可以是电动机、内燃机、涡轮发动机、喷气式发动机，还可以是其他形式的发动机，还可以是喷气储气罐。主螺旋桨和尾部螺旋桨为可变距螺旋桨，主螺旋桨可以通过变距来改变拉力大小；尾部螺旋桨可以通过变距来改变推力大小或方向，也可以通过正反转改变推力方向。

飞行器上还装有一对扶臂，飞行控制器安装在扶臂上，类似于摩托车车把上的控制器，这样驾驶员手扶扶臂时，自然手握飞行控制器。机身是可伸缩机身，在飞行状态时，机身伸长，以增大尾部发动机、垂直尾翼、水平尾翼对飞行器重心的作用力臂，提高飞行时的可操纵性和安定性。

机翼、水平尾翼、垂直尾翼、主发动机的螺旋桨桨叶、尾部发动机的桨叶，都可以折叠，方便存放、运输和修理等。主螺旋桨和尾部螺旋桨可用网罩罩住，或采用涵道结构，以提高安全性。

主发动机和尾部发动机可以是电动机、内燃机、涡轮发动机、喷气式发动机，还可以是其他形式的发动机，还可以是喷气储气罐。