CN111532426A - 一种v型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，公开了一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身、固定侧翼、V型尾翼和提供飞行器前进拉力的动力机构，两侧固定侧翼靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼，翼尖旋翼的旋转平面与所在的侧翼位于同一平面内；V型尾翼的两个翼段内对称设置有V尾旋翼，两个V尾旋翼的旋转平面与所在的V型尾翼翼段位于同一平面内。本发明采用四个旋翼分别内嵌于两侧机翼翼尖及V型尾翼的布局形式，该类飞行器的外形布局能在保证机体结构强度较高、动力充足前提下，提高多旋翼飞行器的抗风能力，减小阻力，并提高飞行速度。

Description

一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器。
背景技术
垂直起降固定翼飞行器是一类具备在简易狭小环境垂直起降的航空固定翼飞行器，具有起降简易、航时长、航程远等特点，是各国重点发展的航空装备之一。较常见的垂直起降无人机主要包括多旋翼复合式垂直起降飞行器、尾坐式垂直起降飞行器和倾转式垂直起降飞行器。
目前现有的多旋翼复合式垂直起降飞行器的多翼尖旋翼般外露且依靠多旋翼反扭进行航向操纵，存在飞行阻力较大、抗风能力较弱、方向稳定性较差等缺点；尾坐式垂直起降飞行器的机身在起降模式处于竖立状态、平飞模式则变为水平状态，存在重心较高、起降较困难、控制较复杂等问题；而倾转式垂直起降飞行器的倾转机构及控制***相对复杂、技术难度高。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，采用四个旋翼分别内嵌于两侧机翼翼尖及V型尾翼的布局形式，该类飞行器的外形布局能在保证机体结构强度较高、动力充足前提下，提高多旋翼飞行器的抗风能力，减小阻力及提高飞行速度。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身、固定侧翼、V型尾翼和提供飞行器前进拉力的动力机构，两侧固定侧翼靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼，翼尖旋翼的旋转平面与所在的固定侧翼位于同一平面内；V型尾翼的两个翼段内对称设置有V尾旋翼，两个V尾旋翼的旋转平面与所在的V型尾翼翼段位于同一平面内。
进一步地，两个翼尖旋翼分别内嵌于固定侧翼靠近翼尖的位置。
进一步地，动力机构为一个螺旋桨，动力机构位于机身的前端位置。
进一步地，动力机构为一个螺旋桨，动力机构位于机身的尾部。
进一步地，动力机构为设置于机身尾部的涡喷发动机或涡扇发动机。
进一步地，动力机构包括两个螺旋桨，两个螺旋桨分别对称设置于两侧固定侧翼迎风面前端位置。
进一步地，两个翼尖旋翼为两个倾转式旋翼，两个倾转式旋翼分别对称设置于两个固定侧翼尖端的外侧位置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)减小巡航时飞行阻力：两个固定侧翼翼尖翼尖旋翼+V型尾翼的V尾旋翼组成的垂直起降飞行器，其悬停动力或姿态辅助的布置形式能够显著减小飞行器的阻力，在保证相同推进效率情况下，由于多旋翼内嵌，固定翼飞行时阻力小、航时更长；
2)增强飞行器抗风能力：相比于依靠多旋翼反扭进行航向操纵的复合式垂起飞行器，两侧固定侧翼翼尖翼尖旋翼及V型尾翼的V尾旋翼采用内嵌方式，航向操纵仍采用V型尾翼的V尾旋翼拉力直接驱动的方式，能够显著提高飞行器的抗风能力；
3)垂起起降控制简单：该类布局悬停控制模式与复合式垂直起降方式类似，在飞行控制策略和控制律设计上难度较低；
4)兼容多种动力布置：飞行器采用两侧固定侧翼翼尖翼尖旋翼及V型尾翼的V尾旋翼的垂起布局形式，飞行器结构简单且不存在前拉后推动力的桨叶干涉问题，能兼容多种动力布局；
5)可适用高速构型：飞行器采用内嵌方式旋翼布局，无其他外露部件，迎风面积小，能适用于高速布局构型。
附图说明
图1为实施例1中V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器的结构示意图；
图2为图1中V型尾翼布局正视图；
图3为实施例2中螺旋桨安装于两侧机翼前端的V型尾翼多旋翼垂直起降布局示意图；
图4为实施例2中螺旋桨安装于机身尾部的V型尾翼多旋翼垂直起降布局示意图；
图5为实施例2中机身尾部增加涡扇发动机的V型尾翼多旋翼垂直起降布局示意图；
图6为实施例3中翼尖倾转式旋翼的V型尾翼多旋翼垂直起降布局示意图；
其中：1、机身；2、固定侧翼；3、螺旋桨；4、翼尖旋翼；5、V型尾翼；6、V尾旋翼；7、涡扇发动机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
参见图1和图2，一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身1、固定侧翼2、V型尾翼5和提供飞行器前进拉力的动力机构，两侧固定侧翼2靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼4，翼尖旋翼4的旋转平面与所在的固定侧翼2位于同一平面内；V型尾翼5的两个翼段内对称设置有V尾旋翼6，两个V尾旋翼6的旋转平面与所在的V型尾翼5翼段位于同一平面内。
在本实施例中，两个固定侧翼2翼尖的翼尖旋翼4加V型尾翼5的V尾旋翼6组成的垂直起降飞行器，其悬停动力或姿态辅助的布置形式能够显著减小飞行器的阻力；在保证相同推进效率情况下，翼尖旋翼4及V尾旋翼6的旋转平面分别与所在的翼段位于同一平面内，巡航时固定翼飞行时阻力小、航时更长；该类布局悬停控制模式与复合式垂直起降方式类似，在飞行控制策略和控制律设计上难度较低，但相比于依靠多旋翼反扭进行航向操纵的复合式垂起飞行器，两侧固定侧翼2翼尖翼尖旋翼4及V型尾翼5的V尾旋翼6采用内嵌方式，航向操纵仍采用V型尾翼5的V尾旋翼6拉力直接驱动的方式，能够显著提高飞行器的抗风能力。
本实施例中，两个翼尖旋翼4分别内嵌于固定侧翼2靠近翼尖的位置，实现多旋翼的内嵌。动力机构为一个螺旋桨3，动力机构位于机身1的前端位置，为飞行器的航向飞行提供前进的拉力。
实施例2：
参见图3、图4或图5，一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身1、固定侧翼2、V型尾翼5和提供飞行器前进拉力的动力机构，两侧固定侧翼2靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼4，翼尖旋翼4的旋转平面与所在的固定侧翼2位于同一平面内；V型尾翼5的两个翼段内对称设置有V尾旋翼6，两个V尾旋翼6的旋转平面与所在的V型尾翼5翼段位于同一平面内。
飞行器采用两侧固定侧翼2翼尖翼尖旋翼4及V型尾翼5的V尾旋翼6的垂起布局形式，飞行器结构简单且不存在前拉后推动力的桨叶干涉问题，能兼容多种动力布局；因此，本发明不仅限于实施例1中V型尾翼5多旋翼垂直起降布局方案，还包含采用不同方式螺旋桨3推进或机尾带涡喷/涡扇布局方式。例如：
动力机构包括两个螺旋桨3，两个螺旋桨3分别对称设置于两侧固定侧翼2迎风面前端位置，如图3所示；螺旋桨3也可安装在机身1尾部，如图4所示；此外，动力机构还可以为设置于机身1尾部的涡喷发动机或涡扇发动机7以提供前进推力，形成机身1尾部涡喷发动机或涡扇发动机7的V型尾翼5多旋翼垂直起降布局，如图5所示为涡扇发动机7在机身1尾部的气动布局示意图。
本实施例中的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
实施例3：
参见图6，一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身1、固定侧翼2、V型尾翼5和提供飞行器前进拉力的动力机构，两侧固定侧翼2靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼4，翼尖旋翼4的旋转平面与所在的固定侧翼2位于同一平面内；V型尾翼5的两个翼段内对称设置有V尾旋翼6，两个V尾旋翼6的旋转平面与所在的V型尾翼5翼段位于同一平面内。
在本实施例中，两个翼尖旋翼4为两个倾转式旋翼，两个倾转式旋翼分别对称设置于两个固定侧翼2尖端的外侧位置，形成倾转旋翼飞行器，倾转旋翼飞行器是在类似固定翼飞行器机翼的两翼尖处，各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转***组件，当飞行器垂直起飞和着陆时，旋翼轴垂直于地面，呈横列式直升机飞行状态，并可在空中悬停、前后飞行和侧飞。在倾转旋翼飞行器起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前倾转90°角，呈水平状态，倾转式旋翼直接作为动力机构为飞行器提供前进的拉力，此时倾转旋翼飞行器能像固定翼飞行器那样以较高的速度作远程飞行。它既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮发动机飞行器的高速巡航飞行的能力，还可以省去机身1前端、尾部或侧端的其他动力机构，减小飞行器重量，有利于进一步增加续航能力。
本实施例中的其他部分与实施例1相同，这里就不再赘述。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，包括机身(1)、固定侧翼(2)、V型尾翼(5)和提供飞行器前进拉力的动力机构，其特征在于：两侧所述固定侧翼(2)靠近尖端的位置对称设置有翼尖旋翼(4)，所述翼尖旋翼(4)的旋转平面与所在的固定侧翼(2)位于同一平面内；所述V型尾翼(5)的两个翼段内对称设置有V尾旋翼(6)，两个所述V尾旋翼(6)的旋转平面与所在的V型尾翼(5)翼段位于同一平面内。
2.根据权利要求1所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：两个所述翼尖旋翼(4)分别内嵌于所述固定侧翼(2)靠近翼尖的位置。
3.根据权利要求2所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述动力机构为一个螺旋桨(3)，所述动力机构位于所述机身(1)的前端位置。
4.根据权利要求2所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述动力机构为一个螺旋桨(3)，所述动力机构位于所述机身(1)的尾部。
5.根据权利要求2所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述动力机构为设置于机身(1)尾部的涡喷发动机或涡扇发动机(7)。
6.根据权利要求2所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：所述动力机构包括两个螺旋桨(3)，两个螺旋桨(3)分别对称设置于两侧所述固定侧翼(2)迎风面前端位置。
7.根据权利要求1所述的一种V型尾翼多旋翼垂直起降布局的飞行器，其特征在于：两个所述翼尖旋翼(4)为两个倾转式旋翼，两个所述倾转式旋翼分别对称设置于两个固定侧翼(2)尖端的外侧位置。
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