CN207045727U - 一种飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞行器，包括相对而设，结构相同的上层固定翼、下层固定翼；连接安装于上层固定翼和下层固定翼之间的主机身；安装于主机身中的尾翼；以及安装于上层固定翼和下层固定翼上，为飞机提供飞行动力的旋螺翼。其中，在上层固定翼的左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在上层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼；在下层固定翼左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在下层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼。本实用新型的飞行器采用的是“双层固定翼+八旋螺翼”的混合翼布局形式，使得飞行器能够实现垂直起降，升空后在能够平稳逐渐地倾转机身平飞，转变为固定翼飞行。

Description

一种飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器领域，特别涉及一种八旋螺翼结合双层固定翼垂直起降的飞机。

背景技术

尽管目前民用无人机的发展势头凶猛，市场需求广大，但也遇到巨大的颈瓶。无人机在专业领域的应用“痛点”：起降空域较小且需求长航时的项目，固定翼无人机无法起降，直升机或多旋螺翼简单，起降方便，但是速度慢、航时太短，满足不了航时需求，抗风能力也低，无人机“用不了”；直升机，起降虽然方便，但是价格贵，而且结构复杂，成本相对较高，而多旋螺翼无人机同样质量稍微好一点时则偏贵，无人机“用不起”；无人机买回家了，发现无人机结构复杂，操作繁琐，怎么使用都“用不好”，想要培养一个高素质的飞手也困难重重；固定翼无人机，航时长、速度快，但是起降不方便，导致用户同样“用不好”。唯有打造出航时长、垂直起降、结构简单、操作简单、价格便宜的无人机，兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋螺翼无人机垂直起降飞行灵活的功能，满足用户的需求，才能真正解决行业级无人机的“痛点”。

但实现垂直起降很容易不是想象中那么简单，历史上无数天才大开脑洞，设计出很多方案。其中最为出名如图1所示的是美国V-22“鱼鹰”战机，其起降解决办法是倾转旋螺翼，起飞时旋螺翼垂直向上，升空后旋螺翼慢慢扭转向前方，变形为固定翼。无疑这是一种非常先进而巧妙的垂直起降固定翼模式，但是也正是因为太先进而巧妙，所以昂贵而复杂，使用中的问题也不少。“鱼鹰”在研制之路就无比坎坷，即使量产后仍然事故不断，尤其在垂直转平飞的过渡中容易摔，让美军飞行员经常“出师未捷身先死”。

而另外一种有名的解决方案就是“1+1型”，如图2所示，把固定翼飞机上简单叠加一套垂直升力***，简单粗暴有效。比如所示的中国1968年的“四号任务”，最后确定的方案就是这个：将歼-6战机上装四个升力风扇。这样起降时候是四旋螺翼，平飞时候是歼击机。现在国内外有许多家无人机企业在研发使用类似的***。这是一种相对稳妥的方案，一方面不需要复杂的矢量喷管或是倾转旋螺翼技术；一方面垂直转平飞的切换过程中容易保持垂直升力。但是缺点也很明显：沉！平飞时也要带着沉重的垂直升力组件，即浪费重量，又增大阻力。对飞行性能会有很大影响。

因此，非常需要一种以简单可靠的方式克服以上各类型方案缺陷的新型飞机。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种结构简单，可实现垂直起降的飞行器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种飞行器，包括相对而设的上层固定翼、下层固定翼；连接安装于上层固定翼和下层固定翼之间的主机身；安装于主机身中的尾翼；以及安装于上层固定翼和下层固定翼上，为飞机提供飞行动力的旋螺翼；其中，在上层固定翼的左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在上层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼；在下层固定翼左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在下层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼。

在所述上层固定翼的左翼面的下表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼，在上层固定翼的右翼面的下表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼；在下层固定翼左翼面的上表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼，在下层固定翼的右翼面的上表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼。

所述旋螺翼的轴向与主机身的方向相平行。

所述上层固定翼、下层固定翼以及尾翼均通过螺丝钉可拆卸地安装于主机身中。

所述尾翼作为底座使得飞行器竖起安放在平地上。

所述尾翼采用X型或者十字型或者双垂直型。

在所述主机身中还安装有飞控板，飞控板上设置有信号收发单元、传感器单元、控制器；其中，所述传感器单元获得飞行姿态和位置参数，并将所获得参数传送至控制器中，控制器根据其获得参数来控制旋螺翼的桨叶的旋转速度。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的飞行器采用的是“双层固定翼+八旋螺翼”的混合翼布局形式，使得飞行器能够实现垂直起降，升空后在能够平稳逐渐地倾转机身平飞，转变为固定翼飞行；双层固定翼结合八旋螺翼的混合翼布局形式，结构简单，气动效率高，以简单可靠的方式解决了固定翼无人机垂直起降的难题，兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋螺翼无人机垂直起降的功能。该垂直起降旋转翼固定翼一体化飞行器不需要跑道和起降空域的特点，轻松完成垂直起降、飞行状态转换、巡航等飞行阶段，保证它能在山区、丘陵、丛林等复杂地形和建筑物密集的区域顺利作业，极大扩展了无人机应用范围，是行业级无人机的理想选择。双层固定翼的使用，增加了机翼总面积，提高升力，让飞机在较低速的情况仍可平飞，无需切换至耗能的旋螺翼飞行。本实用新型的飞行器由八个动力旋螺翼提供定点悬浮时的悬浮力和巡航时的推进力；飞行姿态的控制也是由八个动力旋螺翼完成。

附图说明

图1为倾转旋螺翼型飞机结构示意图；

图2“1+1型”飞机结构示意图；

图3为根据本实用新型实施例提供的飞行器的俯视示图；

图4根据本实用新型实施例提供的飞行器仰视示图；

图5根据本实用新型实施例提供的飞行器前视示图；

图6根据本实用新型实施例提供的飞行器后视示图；

图7根据本实用新型实施例提供的飞行器侧视示图；

图8根据本实用新型实施例提供的飞行器的固定翼拆卸示意图；

图9根据本实用新型实施例提供的飞行器的尾翼安装示意图；

图中：1、旋螺翼；2、上层固定翼；3、下层固定翼；4、主机身；5、尾翼；6、螺丝钉；11、桨叶。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。所给出的仅仅是根据本实用新型的思想的较佳实施方式，本领域技术人员可以想到能够实现本实用新型的其他方式。本文中出现的方位术语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”是相对于巡航时飞机机身而言的。

图3是根据本实用新型的一种较佳实施方式提供的飞行器俯视示意图，图4是图3所示飞行器的仰视示意图。如图3和图4所示，根据本实用新型的较佳实施方式的飞行器具有高度对称的外形，背部和腹部相似，左右也对称。其八个旋螺翼1以对称的方式布置在双层固定翼之间，其中，在上层固定翼2的下表面安装有四个旋螺翼1，在上层固定翼2的左翼面以及右翼面的中部的前后边缘均安装有一对旋螺翼1；在下层固定翼3的上表面安装四个旋螺翼1，在下层固定翼3的左翼面以及右翼面的中部的前后边缘均安装有一对旋螺翼1；也就是说，在上层固定翼2、下层固定翼3的前后成一对的旋螺翼1的轴向重合，即推进的矢向重合。旋螺翼1成对安置，还可以互相抵消反扭力。主机身4呈长条雪茄状连接安装于在上层固定翼2和下层固定翼3之间的中心。

由此可知，本实用新型的飞行器采用的是“双层固定翼+八旋螺翼”的混合翼布局形式，使得飞行器能够实现垂直起降，升空后在能够平稳逐渐地倾转机身平飞，转变为固定翼飞行；双层固定翼结合八旋螺翼的混合翼布局形式，结构简单，气动效率高，以简单可靠的方式解决了固定翼无人机垂直起降的难题，兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋螺翼无人机垂直起降的功能。该垂直起降旋转翼固定翼一体化飞行器不需要跑道和起降空域的特点，轻松完成垂直起降、飞行状态转换、巡航等飞行阶段，保证它能在山区、丘陵、丛林等复杂地形和建筑物密集的区域顺利作业，极大扩展了无人机应用范围，是行业级无人机的理想选择。双层固定翼的使用，增加了机翼总面积，提高升力，让飞机在较低速的情况仍可平飞，无需切换至耗能的旋螺翼飞行。本实用新型的飞行器由八个动力旋螺翼提供定点悬浮时的悬浮力和巡航时的推进力；飞行姿态的控制也是由八个动力旋螺翼完成。

图5是图3和图4所示飞行器的前视示意图，图6是图3、图4和图5所示飞行器的后视示意图。如图5和图6所示，根据本实用新型的较佳实施方式的飞行器使用的旋螺翼1采用三桨叶的结构，其桨叶11长度也比较长，略等于固定翼长度的五分之一。八个三桨叶旋螺翼1，再加上较长的桨叶11，可以大幅提高飞机的最大升力，也可以提高旋螺翼的效率。飞行器的最大起飞重量由“桨盘面积”和桨叶11旋转速度等因素决定的。“桨盘面积”是指旋螺翼1半径在旋螺翼1构造平面所形成的圆盘面积。桨叶11旋转速度达到一定程度，其效率会快速下降，因此使用八个旋螺翼1大幅增加“桨盘面积”，可有效增加最大起飞重量。其中，旋螺翼1的轴向(旋螺翼施加动力的方向)不与固定机翼面相互垂直，而是与主机身4的方向平行(即与巡航时飞行的方向平行)。

如图5图6所示，飞行器主机身4的横截面为圆形，如要增加主机身空间，也可改为四边菱形。

图7是图3、图4、图5和图6所示飞行器的侧视示意图。如图5、图6和图7所示，根据本实用新型的较佳实施方式的飞行器的尾翼5是十字型大尾翼。十字型大尾翼5具有气动自稳定作用，起到平衡重力矩和升力矩作用，也可以以其为底座垂直安放在平地上。本领域技术人员可以根据其它情况选择其它类型尾翼，例如：X型尾翼，双垂翼，等等。

在根据本实用新型的一种较佳实施方式中，本飞行器无需副翼、襟翼、方向舵、升降舵等可操纵的活动面，飞行姿态的控制完全由八个动力旋螺翼1完成。本领域技术人员可以按照特殊情况增加这些副翼、襟翼、方向舵、升降舵等可操纵的活动面及附带***，来操纵飞行姿态。

图8为本实用新型的飞行器的固定翼拆卸示意图。图9为尾翼5安装示意图。如图8和图9所示，在根据本实用新型的一种较佳实施方式中，采用螺丝钉6的方式将上层固定翼2、下层固定翼3和尾翼5和主机身4固合，简单有效，也极为方便拆卸。因为根据本实用新型的飞机的结构简单，所以非常方便安装拆卸，缩小空间，方便携带运输。

在一种较佳实施方式中，上述的上层固定翼2、下层固定翼3、旋螺翼的桨叶11、主机身4、尾翼5使用主成份材料为玻璃纤维复合材料，部分为一些碳纤维复合材料。玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料都具有质量轻强度高的特点，有利于提高飞机性能。在预算许可下，还可以使用钛合金等材料，进一步提升飞机性能。

在一种较佳实施方式中，飞机起飞采用垂直起飞方式。即以尾翼5为底座垂直放置平地，启动后，八旋螺翼1产生升力让飞机升空。主机身4中还安装有飞控板，飞控板上设置有信号收发单元、传感器单元、控制器；其中，所述传感器单元获得飞行姿态和位置参数，并将所获得参数传送至控制器中，控制器根据其获得参数来控制旋螺翼的桨叶11的旋转速度。升空后，在飞控板控制下，飞行器逐渐倾转主机身斜飞，当上层固定翼2以及下层固定翼3产生的升力逐渐升高到能支撑整个飞行器的重量时，飞控板控制飞行器完全转为巡航平飞。

在一种较佳实施方式中，上述的上层固定翼2以及下层固定翼3使用平凸型翼型。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种飞行器，其特征在于，包括相对而设的上层固定翼、下层固定翼；连接安装于上层固定翼和下层固定翼之间的主机身；安装于主机身中的尾翼；以及安装于上层固定翼和下层固定翼上，为飞机提供飞行动力的旋螺翼；其中，在上层固定翼的左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在上层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼；在下层固定翼的左翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼，在下层固定翼的右翼面的前后边缘对称地安装有旋螺翼。

2.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，在所述上层固定翼的左翼面的下表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼，在上层固定翼的右翼面的下表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼；在下层固定翼左翼面的上表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼，在下层固定翼的右翼面的上表面中部的前后边缘对称地安装有一对旋螺翼。

3.如权利要求1或2所述的飞行器，其特征在于，所述旋螺翼的轴向与主机身的方向相平行。

4.如权利要求1或2所述的飞行器，其特征在于，所述旋螺螺翼采用三桨叶的结构。

5.如权利要求1所述的飞行器，其特征在于，所述上层固定翼、下层固定翼以及尾翼均通过螺丝钉可拆卸地安装于主机身中。

6.如权利要求1或5所述的飞行器，其特征在于，所述尾翼作为底座使得飞行器竖起安放在平地上。

7.如权利要求6所述的飞行器，其特征在于，所述尾翼采用X型或者十字型或者双垂直型。

8.如权利要求1或2所述的飞行器，其特征在于，在所述主机身中还安装有飞控板，飞控板上设置有信号收发单元、传感器单元、控制器；其中，所述传感器单元获得飞行姿态和位置参数，并将所获得参数传送至控制器中，控制器根据其获得参数来控制旋螺翼的桨叶的旋转速度。