[发明专利]一种适用于小型垂直起降固定翼飞行器的动力系统

说明书

一种适用于小型垂直起降固定翼飞行器的动力系统，包括两个独立的动力子系统，分别是：升力风扇和辅助电机动力子系统，由该系统产生向下喷出的气流，从而产生位于机身前部的第一垂直升力；主涵道风扇和主电机动力子系统，通过一个矢量喷管将主涵道风扇向后喷出的气体向下偏转，产生位于机身尾部的第二垂直升力；偏流系统，通过两个滚转喷管将主涵道风扇产生的压缩空气分别引至两侧机翼，再通过翼尖上的喷口向下喷出，从而产生位于两侧机翼处的第三垂直升力。两个滚转喷管内设有气流调节机构，所述气流调节机构用以调节两个滚转喷管的喷气量，从而产生滚转力矩；通过偏转第一喷管单元将向下喷出的气体顺时针或逆时针偏转，从而产生偏航力矩。

技术领域

本发明涉及一种适用于小型垂直起降固定翼飞行器的动力系统，属于航空飞行器设计技术领域。

背景技术

垂直起降固定翼飞行器能够短距起飞，然后转换为固定翼模态飞行，最后垂直降落，集旋翼飞行器垂直起降和控制悬停的能力与固定翼飞行器速度快、航程远等优点于一身，是近年来各国研究的热点。

动力系统是垂直起降固定翼飞行器的研制难点，在实现垂直起降功能上起到了至关重要的作用，在各种动力系统中，组合型动力系统依靠可以向下偏转的喷管和通过发动机轴驱动的升力风扇能够大幅提高所提供的升力，具有优越的性能，但是这种组合型动力系统结构复杂，重量大，两个动力子系统由一个电机控制，需要传动离合系统。

在组合型动力系统中，一般使用矢量喷管技术实现垂直起降，三轴承矢量喷管是一种应用于垂直起降固定翼飞行器的大转角推力矢量喷管，通过三节喷管之间相互旋转实现喷管整体型面的偏转，使用矢量喷管能够降低对起降场地的要求和部署难度，大大提高垂直起降固定翼飞行器的生存能力，但是矢量喷管的几何结构复杂，功能单一，重量大，无法满足多种飞行状态。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于小型垂直起降固定翼飞行器的动力系统。通过调节升力风扇和辅助电机动力子系统、主涵道风扇和主电机动力子系统的电机转速，并通过舵机控制滚转喷管和矢量喷管，可以实现垂直起降、平飞、俯仰、滚转、偏航等控制。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于小型垂直起降固定翼飞行器的动力系统，包括两个独立的动力子系统，分别是：

升力风扇和辅助电机动力子系统，安装在前机身段，由该系统产生向下喷出的气流，从而产生位于机身前部的第一垂直升力；

主涵道风扇和主电机动力子系统，通过一个矢量喷管将主涵道风扇向后喷出的气体向下偏转，产生位于机身尾部的第二垂直升力；

偏流系统，通过两个滚转喷管将主涵道风扇产生的压缩空气分别引至两侧机翼，再通过翼尖上的喷口向下喷出，从而产生位于两侧机翼处的第三垂直升力。

两个滚转喷管内设有气流调节机构，所述气流调节机构包括安装于导流筒体外壁的驱动装置和安装于滚转喷管与导流筒体连接处内部的阻挡装置，驱动装置驱动阻挡装置调节滚转喷管的气流入口的大小，从而调节两个滚转喷管的喷气量，从而产生滚转力矩；

通过所述矢量喷管将主涵道风扇向后喷出的气体顺时针或逆时针偏转，从而产生偏航力矩。

所述主涵道风扇和主电机动力子系统包括位于机身前端两侧对称布置的两个主进气道、一个位于机身上侧且连接在主进气道和主涵道风扇之间的辅助进气道、位于主涵道风扇后方的导流筒体以及连接在所述导流筒体后部的所述矢量喷管；

所述矢量喷管包括多个两端横截面直径相同的喷管单元，喷管单元与所述导流筒体之间、以及每两个喷管单元之间均通过结构相同的喷管连接机构进行连接，且连接后，各喷管单元可实现相互旋转，在旋转过程中，各喷管单元的轴线始终处于同一平面内，所述喷管连接机构包括：

环形轴承座，固定连接在喷管单元一端或导流筒体一端；