[发明专利]一种分布式倾转涵道垂直起降飞行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种分布式倾转涵道垂直起降飞行器及其控制方法，属于飞行器领域。飞行器整机采用上单翼、单垂尾、低平尾布局，第一平尾和第二平尾的外端部分别固定连接有第一涵道和第二涵道，第一平尾内部设有能实现第一平尾和第一涵道同步倾转的第一主梁，第二平尾内部设有能实现第二平尾和第二涵道同步倾转的第二主梁，通过调节第一涵道和第二涵道的倾转方向能使第一螺旋桨和第二螺旋桨产生向前的推力或向上的升力；机身头部上方轴线处开设配备涵道舱门的第三涵道，第三涵道中设有第三螺旋桨，第三螺旋桨能产生向上的升力。该飞行器同时具备垂直起降能力与快速前飞性能，具有环境适应性强、巡航性能好，经济性好等优势。

技术领域

本发明属于飞行器领域，特别涉及一种分布式倾转涵道垂直起降飞行器及其控制方法。

背景技术

随着城市化进程，陆用空间日趋饱和，交通拥堵问题日益严重，亟需开发城市空中可用空间，发展垂直式立体交通。直升机具有垂直起降和悬停等功能，对地形依赖性不高，具有较好的灵活性，但其最大前飞速度受到诸多限制；固定翼飞机具有较高的前飞速度，但对地形要求很高，场地建设和维护成本较高，因此结合直升机和飞机的优点，打造一款气动性能好、地形适应性强、飞行速度快、适合城市交通的垂直起降飞行器成为研究热点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，结合倾转涵道及固定翼等技术，提出了一种分布式倾转涵道垂直起降飞行器及其控制方法。该飞行器具有气动性能好、环境适应性强、巡航时间长、经济性好等特点。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种分布式倾转涵道垂直起降飞行器，包括机身、第一机翼、第二机翼、客舱门、第一平尾、第二平尾、垂直尾翼、第一涵道、第二涵道和第三涵道；

所述机身以上单翼布局对称设有第一机翼和第二机翼，以单垂尾布局设有垂直尾翼，以低平尾布局对称设有第一平尾和第二平尾，中部侧面设有用于乘客进出的客舱门；所述第一机翼和第二机翼上分别设有用于滚转操纵的第一副翼和第二副翼，垂直尾翼上设有用于航向操纵的方向舵；所述第一平尾和第二平尾上分别设有用于俯仰操纵的第一升降舵和第二升降舵，外端部分别固定连接有第一涵道和第二涵道，第一涵道中设有第一螺旋桨，第二涵道中设有第二螺旋桨；所述第一平尾内部设有能实现第一平尾和第一涵道同步倾转的第一主梁，第二平尾内部设有能实现第二平尾和第二涵道同步倾转的第二主梁，通过调节第一涵道和第二涵道的倾转方向能使第一螺旋桨和第二螺旋桨产生向前的推力或向上的升力；所述机身头部上方轴线处开设配备涵道舱门的第三涵道，第三涵道中设有第三螺旋桨，第三螺旋桨能产生向上的升力。

作为优选，所述第一机翼和第二机翼均为向外弦向长度逐渐缩小的梯形机翼结构，翼型均为NACA64-212，前缘后掠角均为15°。

作为优选，所述第一涵道、第二涵道和第三涵道呈等腰三角形分布，第一涵道和第二涵道对称分布于机身两侧，第三涵道处于机身头部中轴线处。

作为优选，所述第一涵道和第二涵道的倾转范围为0～90°。

作为优选，所述第一螺旋桨、第二螺旋桨和第三螺旋桨均为共轴反转螺旋桨，每副桨叶数量为4片；当所述第一螺旋桨、第二螺旋桨和第三螺旋桨产生向上的升力时，三者的轴向均竖直，且每组共轴反转螺旋桨中，位于上方的螺旋桨逆时针旋转，位于下方的螺旋桨顺时针旋转。

作为优选，所述第一平尾、第二平尾和垂直尾翼均采用NACA0012对称翼型。

作为优选，所述机身的腹部下方沿轴线方向设有第一起落架组和第二起落架组，第一起落架组和第二起落架组均包括沿轴线对称设置的两个起落架，在垂直起降时用于缓冲与支撑机身。

作为优选，所述客舱门包括第一舱门和第二舱门，第一舱门和第二舱门分别对称设于机身的中部两侧。

作为优选，所述涵道舱门关闭时能与机身呈一体式光顺结构，以减小飞行时的阻力。