CN211893637U

CN211893637U - 垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母

Info

Publication number: CN211893637U
Application number: CN201822279976.3U
Authority: CN
Inventors: 薛瑞宙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-30
Filing date: 2018-12-30
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2028-12-30

Abstract

本实用新型提供的垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母，在机翼的前缘设置可以转向的旋翼，在旋翼处于竖直方向时，可以实现飞机的垂直起降，在飞机平飞时，旋翼处于水平方向，为飞机提供飞行动力，提高飞机飞行速度。采用该垂直起降的固定翼飞机作为垂直起降的航母的运载机，航母舰载机的起飞和降落更加安全平稳，更加灵活，不仅保护了飞行员和飞机的安全。也消除了起降过程中对飞行员、航母的机械和物理方面的不利影响。

Description

垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母

技术领域

本实用新型涉航空技术领域，具体涉及垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母。

背景技术

传统的固定翼飞机利用机翼来制造升力，在长距离飞行时节约能源，而且速度快，相比之下直升机需螺旋桨持续提供推进力对抗重力才能飞行，能耗相对较大，而且速度低。垂直起降的飞机既有固定翼飞机的优点，又具有直升机的方便灵活，这一点不论在无人机领域还是载人航空器领域，是一个发展方向。目前在航空领域，世界各国各种方式的垂直起降飞机，存在能耗大(如喷气发动机推力转向的垂直起降飞机)，安全性差(如倾转旋翼机V-22“鱼鹰”)等技术局限。垂直起降的固定翼无人机也大多是多轴飞行器叠加固定翼无人机的简单组合，这种复合翼布局的无人机，在固定翼无人机基础上，安装了一些支架用以安装旋翼。虽然实现了垂直起降，但是在平飞状态，飞行速度大打折扣，能耗仍然比较大。这些现状造成了固定翼飞机垂直起降的社会需求巨大，发展却始终受限的局面。

传统的***舰载机采用滑越起飞和弹射起飞两大类，其各有优缺点。滑越起飞的主要缺点是短距起飞油耗大，使飞机作战半径缩小；操作难度大；起飞时占用空间大。起飞时航母需顶风全速航行，不仅航母能耗大，也使航母被攻击的难度降低。弹射起飞其设备和起飞时占用的空间大，不论是蒸汽弹射还是电磁弹射对飞机和飞行员都有不同程度的不利影响。舰载机降落的高风险被称之为刀尖上的舞蹈。所以舰载机安全稳定、高效灵活的起飞和降落，一直是航母面对的难题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母，在机翼上设置可以转向的旋翼，在旋翼处于竖直方向时，可以实现飞机的垂直起降，在飞机平飞时，旋翼处于水平方向，为飞机提供飞行动力，提高飞机飞行速度。采用该垂直起降的固定翼飞机作为垂直起降的航母的运载机，航母舰载机的起飞和降落更加安全平稳，更加灵活，不仅保护了飞行员和飞机的安全。也消除了起降过程中对飞行员、航母的机械和物理方面的不利影响。

本实用新型采用如下技术方案：

垂直起降的固定翼飞机，包括机身、主翼和尾翼，还包括旋翼，所述旋翼设置在主翼和尾翼的前缘，所述旋翼分别通过翻转机构与主翼和尾翼转动连接，所述旋翼在飞机起降时处于竖直方向，在飞机平飞时处于水平方向。

所述翻转机构包括油缸、第一连杆和第二连杆，所述油缸固定连接在机翼或机身上，所述油缸的活塞杆与第一连杆铰连接，所述第二连接一端与第一连杆铰接，另一端与旋翼底部铰接，所述旋翼分别铰接在主翼和尾翼上。

偶数个旋翼分别对称设置在主翼和水平尾翼上。

偶数个旋翼对称设置在主翼上，单个旋翼设置在垂直尾翼上，所述单个旋翼是共轴反桨的旋翼。

采用以上所述的垂直起降的固定翼飞机作为运载机的垂直起降航母，包括航母本体，还包括运载机和运载机平台，所述运载机上部设有舰载机平台，所述运载机平台的高度低于飞行甲板一个运载机的高度，所述飞行甲板边缘设有伸缩板。

所述舰载机平台为网格状。

所述舰载机起落架上设有一对可伸展和收缩的搭扣。

本实用新型提供的垂直起降的固定翼飞机及其作为运载机的垂直起降航母，在机翼上设置可以转向的旋翼，在旋翼处于竖直方向时，可以实现飞机的垂直起降，在飞机平飞时，旋翼处于水平方向，为飞机提供飞行动力，提高飞机飞行速度。采用该垂直起降的固定翼飞机作为垂直起降的航母的运载机，航母舰载机的起飞和降落更加安全平稳，更加灵活，不仅保护了飞行员和飞机的安全。也消除了起降过程中对飞行员、航母的机械和物理方面的不利影响。

附图说明

图1是垂直起降固定翼飞机中旋翼布置方式的一种示意图；

图2是垂直起降固定翼飞机中旋翼布置方式的另一种示意图

图3是旋翼处在竖直方向时的示意图；

图4是翻转机构的一种示意图；

图5是垂直起降航母的示意图；

图6是图5的A-A视图；

图7是舰载机起落架搭扣收缩状态示意图；

图8是起落架搭扣伸展开示意图；

图9是起落架侧位示意图；

图10是网格状的舰载机平台示意图。

图中标记如下：

1、机身；2、主翼；31、水平尾翼；32、竖直尾翼；4、旋翼；41、共轴反桨的旋翼；5、油缸；6、第一连杆；7、第二连杆；8、活塞杆；9、飞行甲板；10、舰岛；11、舰载机；12、运载机平台；13、舰载机平台14、运载机；15、伸缩板；16、减震支柱；17、机轮；18、搭扣。

具体实施方式

下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本实用新型。

如图1-图3所示，垂直起降的固定翼飞机，包括机身1、主翼2和尾翼，还包括旋翼，所述旋翼设置在主翼和尾翼的前缘，所述旋翼分别通过翻转机构与主翼和尾翼转动连接，所述旋翼在飞机起降时处于竖直方向，在飞机平飞时处于水平方向。其中尾翼包括水平尾翼31和竖直尾翼32，飞机起飞时所有旋翼4垂直向上，旋翼4旋转运行时，垂直于地面的推力矢量使飞机垂直升空。到达一定高度时，调整相应旋翼4的转速，使飞机达到稳定的平飞状态，关停旋翼4，飞机靠滑翔飞行，然后主翼2和尾翼3前缘的旋翼4在翻转机构的带动下转向水平方向，再开启旋翼4，飞机就可以续航飞行。降落时，同样关停旋翼4，调整各旋翼4的朝向，使旋翼4转为垂直朝上，再开启旋翼4，调节旋翼4的转速，飞机缓缓下降至地面。图1和图2所示是旋翼4处在水平方向的示意图，图3 是旋翼4处在竖直方向的示意图。

此种方式与整个起降过程中旋翼始终旋转的方式相比，利用了飞机机翼良好的滑翔能力，飞行控制比较简单。如果整个起降过程旋翼始终旋转，旋转的旋翼改变方向时，飞行控制技术就相对复杂，安全性也不容易控制。

在机械结构中，要想让一个部件按照预想的轨迹做旋转运动，可以有许多的办法。同样想让安装在飞机机翼上的旋翼由垂直方向转动到水平方向或由水平方向转动到垂直方向也有许多办法，现有技术很多种方式可以实现。图4所示的只是其中的一种方案。

如图4所示，旋翼4与飞机机翼的连接方式采用铰链型连接，也称铰接，这种连接可产生转动。驱动装置可以有液压传动、气动传动、电动传动等多种选择。图4选用液压驱动，在飞机机翼的后端，安装液压传动机构，油缸5、第一连杆6和第二连杆7，油缸5的活塞杆8与第一连杆6铰连接，第二连杆7一端与第一连杆6铰接，另一端与旋翼4底部铰接，组成曲柄连杆机构，通过曲柄连杆机构，将飞机的机翼后端与旋翼连接。液压***的压力，经由活塞杆8、曲柄连杆机构，推动旋翼4的下部，绕着可旋转的铰接连接处旋转，实现旋翼4 转向的目的。油缸5的活塞向后运动时，拉动活塞杆8及与之相连的曲柄连杆机构向后运动。曲柄连杆机构拉动旋翼4由垂直状态转向水平状态。活塞杆8 向前运动时带动曲柄连杆机构，推动旋翼4由水平状态转向垂直状态。

当旋翼4布置在主翼2和水平尾翼31上时，旋翼4沿机身1对称布置，旋翼4的数目是偶数个。旋翼4在机身1两侧对称设置，用以互相消除扭矩。达到扭矩配平。避免飞机由于反作用力原理沿着扭矩方向翻滚。

当旋翼4布置在主翼2和水平尾翼31上时，布置在主翼2上的旋翼沿机身 1对称布置，数目是偶数个。布置在竖直尾翼32上的旋翼4可由一个共轴反桨旋翼41取代，这种旋翼自身可消除扭矩。当竖直尾翼32是两个时，共轴反桨旋翼41设置在两个垂直尾翼32之间。

该垂直起降的固定翼飞机有以下有点：1、可以完好地保留固定翼飞机原本的构造及优良的飞行性能，降落和起飞方便灵活。甚至在舰艇较大的甲板上起降自如。2、在巡航飞行时，因机翼可产生良好的升力，所以又兼有速度快、航程远、耗油率低的优点。3、相比喷气发动机推力转向的垂直起降飞机，起降时能耗小，续航能力增强。

如图5和图6所示，采用以上所述的垂直起降的固定翼飞机作为运载机14 的垂直起降航母，包括航母本体，航母本体上包括舰岛10、飞行甲板9等设施，还包括运载机14和运载机平台12，运载机14上部设有舰载机平台13，运载机平台12的高度低于飞行甲板一个运载机的高度，飞行甲板9边缘设有伸缩板15。

航母本体上的运载机平台12比飞行甲板9低一个运载机14的高度，使得运载机，14上的舰载机平台13与飞行甲板9基本持平，但比飞行甲板9略低。舰载机11欲起飞时，飞行甲板9边缘的伸缩板15伸出，搭在舰载机平台13上。舰载机11行驶至舰载机平台13上。舰载机11所有起落架的每一对搭扣18由伸展状态改为收缩并***网格状的舰载机平台13，固定好舰载机11。运载机14 垂直起飞，到达一定高度后改为平飞状态。此时舰载机11进入起飞状态，优化地，运载机14向前上方飞行。可以约定口令“预备、冲刺、起飞”，所有起落架的搭扣18都伸展开，舰载机11冲出平台向前上方飞行，运载机14向前下飞行，完成起飞过程。运载机14飞向航母，到达航母上方后缓缓降落至运载机平台12。

舰载机平台13的网格宽度明显小于机轮17宽度，以致不影响机轮17的正常行驶。设置成网格状，除了可以***搭扣固定起落架，而且垂直起降时网格状结构的空气阻力很小，不影响起降。

舰载机起落架的搭扣18可设置在减震支柱16上。

舰载机11完成任务返回时，运载机14升空，并匀速平飞。舰载机11在运载机14的上方同向飞行，并接近运载机14，然后降落在其上的舰载机平台13 上。起落架上所有搭扣18收缩固定好飞机，运载机飞向航母，在航母上方缓缓降落到运载机平台2上，飞行甲板9边缘的金属板7伸出，搭在舰载机平台13 上。舰载机11驶向飞行甲板9，舰载机11的飞行任务完成。

以上所述的航母有以下优点：1、航母舰载机的起飞和降落更加安全平稳，不仅保护了飞行员和飞机的安全。也消除了起降过程中对飞行员、航母的机械和物理方面的不利影响。2、技术难度降低，操作简单。航母和舰载机的维护减轻。 3、航母的甲板利用率提升，搭载舰载机的数量明显提高。4、舰载机起飞灵活高效。使小微航母成为可能。战争中海军航空兵的攻击更具突然性和隐蔽性，战争方式与和平时期搜救等方式更加多样。5、大型航母可配备更多的运载机，舰载机的出动和返回会更加迅速。舰载机数量和出动速度的提高可大幅提升航母的战斗力和反应能力。6、舰载机起飞的能耗降低。

如果航母配备了数量较多的运载机14，可将运载机14编成若干编队。有起飞任务时，搭载着舰载机11的运载机编队从头至尾依次起飞，完成任务的运载机14降落顺序依然从头至尾。这样运载机编队可以循环不间断地起飞，整个航母可以同时有数架飞机起飞。对战时提高航母的反应速度很有意义。

运载机14飞行时间短暂，任务简单。具体航母的运载机14选什么种类，选择的余地比较大。举个例子，俄制米-26直升机的最大有效载荷是20吨，如果是多旋翼可以更多地增大载荷。F-35B垂直起降隐形战机空重12020千克，最大起飞重量27215千克.可以搭载一架中小型飞机。运载机14因任务简单，对于平飞速度的要求不是很高，不考虑续航等特点，也不需要复杂的攻击、航电等装置，自身重量可以很轻。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.垂直起降的固定翼飞机，包括机身、主翼和尾翼，其特征在于：还包括旋翼，所述旋翼设置在主翼和尾翼的前缘，所述旋翼分别通过翻转机构与主翼和尾翼转动连接，所述旋翼在飞机起降时处于竖直方向，在飞机平飞时处于水平方向。

2.如权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞机，其特征在于：所述翻转机构包括油缸、第一连杆和第二连杆，所述油缸固定连接在机翼或机身上，所述油缸的活塞杆与第一连杆铰连接，所述第二连杆一端与第一连杆铰接，另一端与旋翼底部铰接，所述旋翼分别铰接在主翼和尾翼上。

3.如权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞机，其特征在于：偶数个旋翼分别对称设置在主翼和水平尾翼上。

4.如权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞机，其特征在于：偶数个旋翼对称设置在主翼上，单个旋翼设置在垂直尾翼上，所述单个旋翼是共轴反桨旋翼。

5.采用如权利要求1-4之一所述的垂直起降的固定翼飞机作为运载机的垂直起降航母，包括航母本体，其特征在于：还包括运载机和运载机平台，所述运载机上部设有舰载机平台，所述运载机平台的高度低于飞行甲板一个运载机的高度，所述飞行甲板边缘设有伸缩板。

6.如权利要求5所述的垂直起降航母，其特征在于：所述舰载机平台为网格状。

7.如权利要求5所述的垂直起降航母，其特征在于：所述舰载机起落架上设有一对可伸展和收缩的搭扣，舰载机搭载在舰载机平台上。