[发明专利]一种在旋翼和固定翼之间布局可变的飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种在旋翼和固定翼之间布局可变的飞行器。

背景技术

在传统领域，垂直起降飞行器分为两种，第一种是直升机，由顶部的旋翼产生升力实现 垂直起降。直升机巡航时，则改变旋翼的拉力方向在空中机动；第二种是垂直起降飞机(VTOL)， 该类飞机通过改变发动机推力方向(例如推力朝前变为朝下)来垂直起降，平飞时由机翼产 生升力，与固定翼飞机相同。

第一种直升机的巡航速度较低，且在同样的发动机功率下，载荷比固定翼飞机要小。

第二种垂直起降飞机(VTOL)，代表飞机为“鹞”式战斗机(HarrierJet)和鱼鹰V-22 倾转旋翼机。这两者为了实现垂直起降，在结构和效率上都做出了一些牺牲。在垂直起降阶 段，机翼基本不发挥作用，成为了无用的载荷，对飞行器来说造成了额外的负担，导致了较 高的耗油率。虽然这种飞行器的推进器经过特殊设计，可以兼顾垂直起降的要求，但是导致 了飞行器在固定翼飞行阶段，推进效率的相对降低。

除此之外，直升机和固定翼的控制方式也有较大区别。

固定翼飞机依靠舵面的上下偏转，产生控制力。并且由于舵面距离飞机重心有一定的距 离，就对飞行器产生了一个力矩，以此控制飞行姿态。

直升机的控制方式比较复杂。直升机静态悬停时，旋翼迎角的变化称为总距：当迎角为 0°时，旋翼不产生升力；迎角大于或小于0°时，旋翼产生的升力与迎角成正比，与旋翼绕 轴3旋转转速的平方成正比。

飞行器机动飞行时，旋翼的迎角变化称为旋翼的周期变距：假设飞行器向前飞行，旋翼 旋转到与飞行方向平行时，两片旋翼的迎角相等，产生的升力也相等；当旋翼继续旋转90° 时，旋翼与飞行方向垂直，前行桨叶(与飞行方向相同的桨叶)迎角取得极小值，产生的升 力也较小；后行桨叶(与飞行方向相反的桨叶)迎角取得极大值，产生的升力也较大。

直升机向前机动时，在旋翼旋转的整个过程中，桨叶的迎角在极小值与极大值之间按照 正弦曲线的规律不断变化，这样就在飞行器上产生了一个横滚轴上的偏转力矩，该偏转力矩 在陀螺效应下，延后90°作用在飞行器上，控制两片旋翼所在的旋转平面(桨盘平面)产生 的升力沿俯仰轴向前倾斜，构造出一个向前的分量，从而使飞行器向前飞行。

飞行器向其他方向机动时，控制方法也类似。

除此以外，使用后缘操纵舵面的上下偏转来代替旋翼迎角的变化，也可以实现对桨盘平 面的控制，相当于改变旋翼的弯度以改变升力系数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种在旋翼和固定 翼之间布局可变的飞行器，能够在飞行全过程，包括起飞阶段、降落阶段和巡航阶段中，任 意在旋翼和固定翼之间改变布局。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种在旋翼和固定翼之间布局可变的飞行器，包含机身、两侧机翼、两根机翼轴、驱动 模块和传动模块；

所述机翼为后缘设有操纵舵面的上下对称的对称翼型，机翼上设置推力装置，且推力装 置的推力线位于机翼的对称面内；

所述两侧机翼分别通过一根机翼轴与所述机身相连；

所述机翼轴一端与机翼或机身固定相连，另一端通过传动模块和驱动模块相连；

所述驱动模块用于输出扭力给所述传动模块；

所述传动模块用于根据受到的扭力带动机翼轴转动，使得机翼和机身之间相对转动，进 而使得飞行器在旋翼和固定翼之间改变布局。

作为本发明一种在旋翼和固定翼之间布局可变的飞行器进一步的优化方案，所述驱动模 块包含一个舵机，所述传动模块包含第一至第三锥齿轮；

所述舵机固定设置在机身内，其输出轴与所述第一锥齿轮固定相连；

所述第二锥齿轮、第三锥齿轮分别和两根机翼轴的一端固定相连；

所述两根机翼轴的另一端分别和其对应的机翼固定相连；

所述第一锥齿轮同时和第二锥齿轮、第三锥齿轮啮合。

作为本发明一种在旋翼和固定翼之间布局可变的飞行器进一步的优化方案，所述驱动模 块包含两个舵机，所述传动模块包含两个联轴器；

所述两个舵机分别设置在两个机翼内；

所述两个机翼轴一端和机身固定相连，另一端均通过一个联轴器与其对应机翼内的舵机 的输出端相连。