[发明专利]一种垂直起降飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种垂直起降飞行器。

背景技术

随着航空技术的发展，人们对飞行器的速度、能耗、便捷性和安全性等方面提出了更多更高的要求。如DARPA(美国高技术研究局)于2013年提出的Xplane试验计划，要求垂直起降飞行器的悬停效率不低于0.75、平飞升阻比不小于10且有效载荷率在12.5％以上。虽然这只是代表了一家美国用户的需求，但是在全球范围内早已掀起了新型垂直起降飞行器的研发热潮。

垂直起降飞行器通常包括直升机、旋翼机、扑翼机、倾转旋翼机、尾坐式垂直起降飞行器，以及配置升力风扇或矢量推进装置的垂直起降飞行器等方案。尾坐式垂直起降飞行器(简称尾坐飞行器)结构简单，铅垂飞行和水平飞行使用同一套固连于机体上的动力系统，可靠性高且没有多套动力系统带来的废重。尤其是尾坐飞行器在水平飞行阶段采用翼载飞行方式，因而可以通过机翼的优化设计实现高速、高效率的水平飞行，并具有较高的载荷能力。

截止目前，尾坐飞行器主要依靠螺旋桨产生的推力或拉力实现飞行。按照动力输出轴线的布局，可分为单轴、平行双轴和多轴三类方案。其中,单轴方案大多类似于上世纪60年代Lockheed的XFV和Heinkel的coleopter两种布局(Skytote,iStar)，而平行双轴大多采用了飞翼布局方案(Hel iwing,Twing,EyeOn)。无论那一种方案，都需要设计足够的俯仰、偏航和滚转力矩来实现飞行器的姿态控制；尤其是铅垂飞行与水平飞行的模态转换过程，其需要的低头或抬头力矩较大。与此同时，飞行器在水平飞行模式下，需要尽可能地满足静稳定性；而飞行器在静置停放阶段，机体需要尽可能地靠近地面，以方便装卸和维护，并且降低重心可以提高停放稳定性。

其中XFV类布局，采用常规单翼、细长机身布局的固定翼飞机直接起竖的方案，停放时机体竖立过高，一方面会对整个机身的结构强度提出苛刻的要求，尤其是承载了几乎全部机体重量的尾部；另一方面，重心离地过高会导致停放不稳，易被绊倒；再者，载荷仓离地过高，不方便设备的装卸和驾乘人员的进出。因此，该方案面世近60年也没有成功的型号。

其中Hel iwing类布局，采用平行双轴推力加飞翼的方案，为了获得足够的控制力矩，需要在机翼的后缘等处加装气动操纵面，并且需要尽可能地延长操纵面与机体重心之间的距离，以获得足够的力臂；因此，采用该方案的飞行器多有鸭翼或后掠机翼，并且往往将重心尽可能向机头方向配置。尽管如此，该方案在水平飞行阶段的操稳性能仍然无法与常规固定翼相比。

其中专利CN 102133926B提出在Heliwing机头安装俯仰风扇的方案，通过风扇的拉力/推力产生俯仰力矩，使得飞行器绕横轴向前/向后倾转，从而实现飞行器在铅垂飞行和水平飞行两种模式间转换。该方案的缺点，一方面会占据机头中轴线上的部分空间，使得有效容积和有效升力面积减小；另一方面，增加的动力和风扇装置会增加飞行器的重量、复杂性，并且该方案的可行性和有效性未被检验。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提出一种结构简单、提高水平巡航阶段的操纵性、稳定性、经济性以及停放阶段稳定性的垂直起降飞行器。

一种垂直起降飞行器，包括机身，所述机身的两侧设置有机翼，所述机翼中嵌入有尾杆收纳仓，所述尾杆收纳仓的上端连接有动力装置，所述动力装置的输出轴连接有螺旋桨，所述尾杆收纳仓内设置有可伸缩的尾杆，所述尾杆的下端伸出尾杆收纳仓并设置有起落架，所述机身两侧的起落架之间设置有平尾，所述平尾后缘上设置有升降舵，所述尾杆收纳仓的下端设置有尾杆锁紧机构，当所述尾杆完全伸出尾杆收纳仓或缩回至尾杆收纳仓内时，所述尾杆锁紧机构锁紧尾杆。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述机翼后缘外侧配置有副翼。

所述螺旋桨的前端安装有整流罩。

所述机身两侧的螺旋浆转动方向相反。

所述机翼的平面形状为矩形或者椭圆形。

所述机翼采用非对称高升力翼型。

本发明的有益效果为：