[发明专利]一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局

权利要求书

1.一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：包括机头、机身、机尾和呈下单翼布局的机翼，其中，所述机身包括机身前段、机身中段和机身后段，所述机身中段包括上半部分的中心体和下半部分的机舱，所述中心体截面向机尾方向收缩，使整个无人机呈现流线型；

所述机舱内安装有进气装置、涵道风扇和排气装置，所述机头两侧平滑过渡至机身中段，进气装置后侧唇口与所述机身平滑连接，引导气流沿机身进入所述进气装置内，涵道风扇位于中心体下方且沿机身流向布置。

2.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述中心体与进气装置共同形成三维效应实现平飞时进气，其中，在中心体两侧安装进气导叶配合进气装置实现高效进气。

3.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述涵道风扇与水平呈10度角安装在机舱内，其中，风扇压比为π，空气绝热指数k，气体常数g,空气密度ρ，流量为m，进气压力为Pin，排气压力为Pout，排气速度为V，排气膨胀到大气压P；排气马赫数推力等于最大起飞重力，由F＝m*V，得出流量，由风扇面积A＝π*d*d/4和流量m＝ρ*V*A，得出风扇直径；由转速公式Rpm＝V*60/(π*d)获得转速。

4.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述进气装置的进口过渡到圆形出口设有变截面的内通道和唇口，气流经唇口约束进入所述内通道内，其中，进口截面设有沿机身方向上的5度角。

5.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述排气装置安装在机舱的后半段，包括过渡段、排气进口、排气出口和导叶，其中，排气装置设有从风扇圆形出口过渡到排气口的过渡段，过渡段的高度为0.3-0.5倍风扇直径，其中，排气口与机身轴线呈14度角，排气可调角度随排气装置安装角度设置，以实现矢量推力；排气进口设置法兰盘用于将其安装在涵道风扇出口，其形状与涵道风扇出口形状一样；排气出口用于安装导叶，其形状为长方形，按排气面积计算其边长，导叶用于改变排气角度，且导叶可调角度按照排气装置安装角设定；

其中，流量公式排气装置的总压恢复系为δ_e，且平飞时的δ_e2比垂直起降时的δ_e1小，风扇出口面积为A_f，风扇出口流量函数为q(M_af)，排气出口面积为A_e，排气出口流量函数为q(M_ae)，推出排气面积A_e＝A_fq(M_af)/(q(M_ae))，将平飞和垂直起降时的气体状态参数代入排气面积计算公式获得垂直起降时A_e1，δ_e1；平飞时A_e2，δ_e2。

6.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述机翼设有20度后掠角和3-5度上反角，布置在飞机重心位置处。

7.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述机身后段从机身中段过渡到机尾，其下半部分配和进气装置后端的唇口使得机身中段到机尾形成流线型，使得无人机的总体飞行阻力低，流场均匀。

8.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述机舱底部在重心以后开始以14度角向上翘，直至机身尾部，确保所述排气装置具有一定的安装角。

9.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述机身后段用来安装涵道风扇的驱动核心机。

10.根据权利要求1所述的一种新型垂直起降固定翼无人机气动布局，其特征在于：所述尾翼包含水平尾翼和垂直尾翼，安装于机尾。