CN205022862U - 带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器，所述带有倾转机构的动力装置包括固定桨距螺旋桨、发动机、发动机舱、滑流舵、机翼、倾转机翼、舵机，发动机安装于发动机舱内，固定桨距螺旋桨与发动机的输出轴连接，倾转机翼一端固定连接于发动机舱上，另一端可转动的连接于机翼上，滑流舵活动连接于倾转机翼上，舵机驱动滑流舵。固定翼飞行器包括机身和上述的带有倾转机构的动力装置。所述带有倾转机构的动力装置结构简单、成本低、可显著减少垂直起降状态机翼对螺旋桨气流产生的压差阻力损失、提高输出效率的带有倾转机构的动力装置。

Description

带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器领域，特别涉及一种带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器。

背景技术

垂直起降飞行器(VTOL)的准确定义是：能够以零速度起飞/着陆，具备悬停能力，并能以固定翼飞机的方式水平飞行。

在21世纪的航空领域中，垂直起降技术在固定翼飞行器上的应用越来越得到各个国家的重视，这类固定翼飞行器不同于传统的滑跑起降或弹射起飞的飞行器，它不需要专门的机场和跑道，也不需要复杂的弹射装置，只需要很小的平地就可以起飞和着陆，所以这类飞行器对起降环境要求很低，即使在野外的荒地也可以起飞和着陆，一般像直升飞机、气球等的飞行不在垂直起降技术的范围中考虑。

在历次战争中，人们感受到了在机场被敌方摧毁后，传统滑跑起降飞机的不足，垂直起降技术因此而诞生。冷战期间，人们担心出现核大战对机场造成破坏、常规飞机无法出动的局面，所以催生了固定翼飞机的垂直起降技术。

与传统飞机相比，垂直起降飞行器对跑道无依赖，且具有可悬停的优势；与传统直升机相比，垂直起降飞行器具有高得多的前飞速度，并具有更大的航程；正因为具备这些优点，垂直起降飞行器尤其适用于需要悬停或对起降场地有特殊要求的场合。

垂直起降飞机减少了对跑道的依赖，在战争中可以分散配置，便于灵活出击、转移和伪装隐蔽，不易被敌方发现，出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性，大大提高了飞机的战场生存率。另外，垂直起降技术也省去了昂贵的机场建设费用，无需驱鸟，还能在恶劣气象条件下起降，好处太多，降低了使用成本，所以固定翼飞行器的垂直起降技术成了航空发展的一个方向。

现今，典型的垂直起降飞行器是V-22鱼鹰式倾转旋翼机，其是由美国贝尔公司和波音公司联合设计制造的一款倾转旋翼机，也是一款中型运输机。它通过倾转机翼两端翼尖的两个直升机旋翼而实现旋翼在垂直和水平方向之间的转换，从而较完美地将直升机和固定翼飞机的特点融为一体。在垂直起降状态下，两个旋翼拉力方向垂直于地面，利用自动倾斜器保持机体纵向的姿态稳定。V-22鱼鹰既具有普通直升机垂直起降和空中悬停的能力，又具有涡轮螺旋桨飞机的高速巡航飞行的能力，是一种军民两用的高新技术产品。目前，V-22鱼鹰主要用于军事需求，并能赋予战场指挥官更多的选择和更大的灵活性。它不需要专门的机场和跑道，维修简单，生存力强，特别适用于进行特种作战，可大大提高军队人员投送，布防，解救人质，灾难救援等行动的速度。

然而，V-22鱼鹰采用了两个直升机旋翼，在垂直起降模式下，旋翼需要自动倾斜器来控制飞行器姿态的稳定，增加了控制的难度，并且桨叶采用周期变距装置，也增加了成本；且在垂直起降模式下，旋翼滑流正面吹在机翼翼面之上，造成很大的压差阻力损失，并迫使机翼增加结构强度，进而导致飞行器结构重量增加，降低了飞机的性能。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的之一在于提供一种可显著减少垂直起降状态机翼对螺旋桨气流产生的压差阻力损失、提高输出效率的带有倾转机构的动力装置。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种带有倾转机构的动力装置，包括固定桨距螺旋桨、发动机、发动机舱、滑流舵、机翼、倾转机翼、舵机，发动机安装于发动机舱内，固定桨距螺旋桨与发动机的输出轴连接，倾转机翼一端固定连接于发动机舱上，另一端可转动的连接于机翼上，滑流舵活动连接于倾转机翼上，舵机驱动所述滑流舵。

其中，所述滑流舵轴连接或铰链连接于倾转机翼端部，并位于远离所述固定桨距螺旋桨的一端。

其中，还包括转轴，转轴一端可转动的连接于机翼上，另一端固定连接于倾转机翼上。

其中，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨直径的35％-55％。

其中，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨直径的40％-50％。

其中，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨直径的40％-45％。

其中，所述机翼包括主机翼和襟翼，襟翼活动连接于主机翼的一侧，主机翼可转动连接于倾转机翼上。

其中，所述固定连接为焊接、铆接。

本实用新型的另一目的在于提供一种固定翼飞行器，包括机身和上述的带有倾转机构的动力装置，带有倾转机构的动力装置对称设置于机身两侧，且机翼水平设置。

其中，所述带有倾转机构的动力装置数量为两个。

本实用新型所述的一种带有倾转机构的动力装置及固定翼飞行器具有以下优点和有益效果：

1、本实用新型所述带有倾转机构的动力装置，采用固定桨距螺旋桨，并设计了滑流舵的安装位置，去掉了配置复杂的自动倾斜器和周期变距装置，结构简单，利用固定桨距螺旋桨滑流来控制机体的稳定，显著降低了飞行器控制***的复杂度和技术难度，同时也减少了成本；且在垂直起降状态下，由于固定桨距螺旋桨产生向下的风全部在倾转机翼的范围内，不会再在机翼的位置出现向下的风，从而使得机翼只承受固定桨距螺旋桨产生向上的拉力，而不用再去承受风向下产生的阻力，显著减少了机翼对固定桨距螺旋桨气流产生的阻力损耗，从而使得固定桨距螺旋桨产生的风全部被利用，提高了固定桨距螺旋桨功率的输出效率；

2、当飞行器在垂直起降时，固定桨距螺旋桨产生的向下运动的气流到达滑流舵的位置时，滑流舵在舵机的作用下前后偏转，通过控制滑流舵的偏转角度，控制飞行器的俯仰运动，并使得俯仰运动稳定；在发动机倾转的过程中，通过左右两个发动机的转速来改变两侧螺旋桨拉力，以控制飞机滚转的运动，并使其滚转运动稳定。通过左右两个倾转机构转动的差动来控制飞机偏航方向的运动，并使其偏航运动稳定；当飞行器平飞时，滑流舵可以代替副翼，通过差动使气流偏转，产生飞机的滚转力矩，控制飞机的滚转运动；

3、本实用新型所述带有倾转机构的动力装置，进一步通过调控固定桨距螺旋桨直径与机翼长度的比例，进而大大减小了固定桨距螺旋桨的尺寸，进一步减少了制造成本；

4、本实用新型所述的固定翼飞行器，当其为垂直起降的固定翼飞行器时，可大大减小该种机型固定桨距螺旋桨的尺寸，不用配置复杂的自动倾斜器和周期变距装置，降低了倾转旋翼机的技术难度，提高了***可靠性，减少了制造成本，为倾转旋翼机走向民用市场奠定了基础，使得垂直起降固定翼无人机在巡管线与测绘等作业中发挥更大的作用，当其为短距起降固定翼飞行器时，还可显著减小起降滑跑的距离。

附图说明

图1为实施例1所述的带有倾转机构的动力装置的结构示意图；

图2为飞行器处于垂直起降状态时的结构示意图；

图3为飞行器处于水平平飞状态时的结构示意图。

附图标记说明：

102、固定桨距螺旋桨，104、发动机舱；106、滑流舵，108、倾转机翼；

202、主机翼；204、襟翼。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

本实施例所述的一种带有倾转机构的动力装置(如图1所示)，包括固定桨距螺旋桨102、发动机(图中未画出)、发动机舱104、滑流舵106、主机翼202、襟翼204、倾转机翼108、舵机(未画出)，发动机安装于发动机舱104内，固定桨距螺旋桨102与发动机的输出轴连接，倾转机翼108一端焊接于发动机舱104上，另一端轴转动的连接于主机翼202上，滑流舵106铰接于倾转机翼108端部，并位于远离所述固定桨距螺旋桨102的一端，舵机驱动滑流舵，襟翼204铰链连接于主机翼202的一侧，主机翼202轴转动连接于倾转机翼108上。滑流舵106在舵机的作用下，可前后偏转，对固定桨距螺旋桨102气流进行倒流，从而产生对飞行器的控制力和控制力矩。

在具体实施例中，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨102直径的35％-55％。

优选的，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨102直径的40％-50％。

更优选的，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨102直径的40％-45％。

所述带有倾转机构的动力装置还包括转轴(转轴未画出)，倾转机翼108一端焊接于发动机舱104上，另一端通过转轴的连接于主机翼202上，转轴的一端可转动连接在主机翼202上。

实施例2

本实施例所述的固定翼飞行器，包括机身和两个带有倾转机构的动力装置，带有倾转机构的动力装置对称设置于机身两侧，且机翼水平设置(如图2或图3所示)，其中，动力倾转机构的具体结构参见实施例2。

当飞机处于垂直起降状态时(如图2所示)，发动机轴线与水平面垂直，两个螺旋桨向上提供升力，滑流舵106通过同步的前后偏转控制飞机的俯仰运动，并使得俯仰运动稳定。在发动机倾转的过程中，通过两个发动机的转速控制改变两侧螺旋桨的拉力，以控制飞机滚转运动，并使滚转运动稳定，同时通过左右两个倾转机构转动的差劲来控制飞机偏航方向的运动，并使其偏航运动稳定。

当发动机转到水平位置(如图3所示)，向前平飞时，滑流舵106可以代替副翼，通过差动使气流偏转，产生飞机的滚转力矩，控制飞机的滚转运动。

本实施例所述的固定翼飞行器，采用了如实施例1所述的倾转机构，在实现固定翼飞机能够稳定地保持垂直起降的悬停状态同时，能够使飞机的发动机在向前飞状态请准过程中保持飞机姿态稳定，并使得飞机最终能够能够进入固定翼平飞的状态。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润色，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种带有倾转机构的动力装置，其特征在于，包括固定桨距螺旋桨、发动机、发动机舱、滑流舵、机翼、倾转机翼、舵机，发动机安装于发动机舱内，固定桨距螺旋桨与发动机的输出轴连接，倾转机翼一端固定连接于发动机舱上，另一端可转动的连接于机翼上，滑流舵活动连接于倾转机翼上，舵机驱动所述滑流舵。

2.根据权利要求1所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，所述滑流舵轴连接或铰链连接于倾转机翼端部，并位于远离所述固定桨距螺旋桨的一端。

3.根据权利要求2所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，还包括转轴，转轴一端可转动的连接于机翼上，另一端固定连接于倾转机翼上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，所述机翼的长度为固定桨距螺旋桨直径的35％-55％。

5.根据权利要求1-3任一项所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，所述机翼包括主机翼和襟翼，襟翼活动连接于主机翼的一侧，主机翼可转动连接于倾转机翼上。

6.根据权利要求5所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，所述襟翼铰接于主机翼的一侧。

7.根据权利要求1所述的带有倾转机构的动力装置，其特征在于，所述固定连接为焊接、铆接。

8.一种固定翼飞行器，其特征在于，包括机身和权利要求1-7任一项所述的带有倾转机构的动力装置，带有倾转机构的动力装置对称设置于机身两侧，且机翼水平设置。

9.根据权利要求8所述的固定翼飞行器，其特征在于，所述带有倾转机构的动力装置数量为两个。