[发明专利]一种变构型垂直起降飞行器

说明书

本发明提供了一种变构型垂直起降飞行器，飞行器的机翼包括与机身固连的内机翼和与内机翼连接的外翼，所述外翼分割为2部分，每部分外翼连接有动力系统，动力系统连接螺旋桨，通过每部分外翼的旋转、分离或拼接组合变换进行气动布局构型转换，使飞行器在垂直起降模式和固定翼巡航模式之间转换。本发明避免了传统复合翼垂直起降飞行器的缺点，同时具备多旋翼高悬停效率和固定翼的高速巡航飞行气动效率。

技术领域

本发明属于垂直起降飞行器领域，具体涉及一种变构型垂直起降飞行器。

技术背景

垂直起降飞行器由于兼具垂直起降和固定巡航的优势，近年来发展迅速，目前常见垂直起降飞行器，主要包括复合翼飞行器、倾转机翼/动力飞行器以及尾座式垂直起降飞行器三种形式，后两种由于其固有的缺陷，目前最为广泛使用的是复合翼飞行器，但其固定翼飞行模式用于垂直起降的动力系统无任何用途，仅增加飞行阻力。研究一种实现飞行器在垂直起降模式和固定翼巡航模式切换具有重要意义。

目前实现飞行器在垂直起降模式和固定翼巡航模式切换的飞行器并不多见，存在的少数方案也多存在技术复杂或者效率不高的问题，例如V-22鱼鹰直升机，该机具备直升机的垂直起降能力，同时又拥有固定翼螺旋桨飞机的高速度和航程远及油耗低等优点，但是经过多年服役仍时常在模式转换过程中坠毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变构型垂直起降飞行器，具备垂直起降模式和固定翼巡航模式两种飞行模式，兼具垂直起降功能和固定翼飞行器高效率巡航的优势，避免复合翼飞行器垂直起降系统废阻，降低固定翼模式巡航阻力，具有较高的空中运输效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种变构型垂直起降飞行器，具备垂直起降多旋翼和固定翼两种飞行器布局形式，通过构型变换实现两种飞行器布局的融合；机翼分为内机翼和外翼，内机翼与机身固定，外翼连接有动力系统，动力系统连接螺旋桨，外翼分割为2部分，2部分通过旋转、拼接、组合，实现构型变换，实现增大整体机翼展弦比，提升固定翼模式巡航飞行效率；两种飞行模式复用一套动力系统，避免传统复合翼垂直起降无人机在固定翼巡航模式时的废阻。具体通过两种方案实现：

1)方案1，通过外翼旋转(绕展向轴，大体与Y轴方向平行)，实现推力/拉力从垂直方向至水平方向的转换，可以通过动力驱动转轴旋转，也可以通过类似四旋翼的前向倾转(前后动力差实现旋转)；具备三种典型飞行模式，垂直起降模式、固定翼高效巡航模式、高速巡航模式：

外翼部分分为组合的两部分(可前后分、上下分以及组合翼型模式)，每部分外翼和动力系统整体绕展向轴方向旋转，直至两部分外翼为Z轴方向平行状态180度夹角，实现推力/拉力从垂直方向至水平方向的转换，即高速巡航模式；再通过两部分外翼绕弦向转轴方向对称反向旋转直至夹角0度，至固定翼巡航模式，在固定翼巡航模式组合形成完整外翼，外翼连接的动力系统固联同步旋转推力方向；

2)方案2，动力推力方向变换采用倾转模式，通过倾转动力方向实现垂直起降模式和固定翼模式推力方向的匹配；

外翼可分为两部分(可前后分、组合翼型模式)，分别绕外翼根部转轴(升力方向，大体与Z轴平行)反向旋转，动力系统同步倾转实现，在固定翼巡航模式实现组合形成完整外翼，外翼连接的动力系统协同旋转推力方向。

进一步地，所述动力系统可直接安装在机翼上，也可以通过传动轴将动力源传递至翼梢。

进一步地，如果动力系统采用螺旋桨动力，采用前后共轴布置，可提高高速气动效率，并降低螺旋桨系统总拉力，以适应起降阶段高拉力和巡航阶段相对较低拉力的需求，如果动力系统采用涡喷发动机，位置应相互错开不供轴，以避免推力系统相互干扰。

进一步地，所述动力系统可安装于外翼翼梢，也可以安装于外翼中段等位置，可以进一步提升机翼展弦比，提高巡航效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：