[发明专利]一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人飞行器及飞行方式

说明书

本发明公开了一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人机飞行器及飞行方式。该方案采用串列式布局，分前、后两段机翼；前、后机翼上装置6个以上涵道风扇，以及四个螺旋桨。前、后两段机翼固定，螺旋桨可通过倾转机构实现水平和垂直倾转。倾转机构仅倾转螺旋桨，螺旋桨采用流线型外形和折叠桨叶设计，同时螺旋桨尾端可作为起落架。垂直起降或悬停时，涵道风扇不工作，倾转机构使螺旋桨倾转至竖直方向，螺旋桨克服重力实现垂起或悬停；巡飞时，倾转机构使螺旋桨转动至水平方向，桨叶折叠以及流线外形实现减阻，涵道风扇在边界层吸入效应下大大提升机翼的升阻比，降低巡航功耗，进而提升飞行器的续航能力及负载能力。

技术领域

本发明属于无人飞行器总体技术领域，具体涉及一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人飞行器及飞行方式。

背景技术

垂直起降飞行器因对起降条件要求低而得到广泛的应用。从军用角度看，垂直起降飞行器可以在航母舰船、小型岛礁、山地深林等特殊条件下执行飞行任务。从民用角度看，垂直起降飞行器在治安监控、地震救灾、为了安全城市空中交通等方面具有很大的应用空间。

直升机和多旋翼飞行器虽然能够实现垂直起降，但是由于没有固定翼等增升装置，在整个飞行过程中其自身重力完全由动力系统克服，续航能力受到了很大的限制。

倾转式垂直起降固定翼飞行器在垂直起降或悬停时，动力系统倾转至垂直机体方向产生推力或拉力直接克服飞行器重力。巡飞时，动力系统倾转至平行机体方向产生推力或拉力克服飞行器前飞阻力，机翼产生升力克服重力。常规倾转式垂直起降固定翼飞行器装置一套螺旋桨作为动力系统，或者一套涵道风扇作为动力系统，螺旋桨力效高，涵道风扇能提高机翼升阻比。单一采用螺旋桨作为动力系统的倾转式垂直起降固定翼飞行器能以较高的力效、较低的功耗实现垂起，但无法提升巡航升阻比、巡航功耗大。单一采用涵道风扇作为动力系统的倾转式垂直起降固定翼飞行器能以较大的升阻比、较低的功耗实现巡航，但垂直力效低、功耗大。

发明内容

针对常规倾转旋翼无人机无法同时解决高效起降、高效巡航的问题，本专利提供一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人飞行器及飞行方式，可实现高效起降及巡航飞行。

本发明所说的技术方案采用串列式布局，分前、后两段机翼。前机翼上装置4个以上涵道风扇，以及两个(左右各1个)螺旋桨。后机翼上装置2个以上涵道风扇，以及两个(左右各1个)螺旋桨。前、后两段机翼固定，螺旋桨可通过倾转机构实现水平和垂直倾转。倾转机构仅倾转螺旋桨，可减小尺寸和重量，螺旋桨采用流线型外形和折叠桨叶设计减阻，同时螺旋桨尾端可作为起落架。垂直起降或悬停时，涵道风扇不工作，倾转机构使螺旋桨倾转至竖直方向，螺旋桨以较高力效克服重力实现垂起或悬停；巡飞时，倾转机构使螺旋桨转动至水平方向不工作，桨叶折叠以及流线外形实现减阻，涵道风扇在边界层吸入效应下大大提升机翼的升阻比，降低巡航功耗，进而提升飞行器的续航能力及负载能力。

本发明专利所采用的技术方案为：一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人飞行器，包括结构、动力系统、控制系统、航电系统等。

所述结构系统，包括机身、机翼、倾转机构等。在机身上设置有前、后两段机翼，前机翼上安置有4个以上涵道风扇，以及两个(左右各1个)螺旋桨。后机翼上安置有2个以上涵道风扇，以及两个(左右各1个)螺旋桨。在机身中装置一套倾转机构，实现同步倾转前、后机翼上的两组螺旋桨。

所述倾转机构置于机身内部，同时驱动前、后四个螺旋桨，机翼不倾转，减小倾转机构的尺寸和重量。

所述动力系统，包括1套螺旋桨和1套涵道风扇。螺旋桨共4个，前、后机翼对称分布。涵道风扇共6个以上，前机翼对称分布4个以上，后机翼对称分布2个以上。垂直起降时，涵道风扇不工作，螺旋桨倾转至竖直位置，实现高效起降。巡飞时，螺旋桨倾转至水平位置不工作，涵道风扇实现高升阻比巡航。

根据本发明所述的一种螺旋桨与涵道风扇复合式倾转旋翼无人飞行器，包括机体、前机翼、后机翼、螺旋桨、涵道风扇、倾转机构、控制系统和航电系统，其飞行方式为，