垂直起降的固定翼飞行器

1.本发明涉及飞行器领域，尤其是涉及一种垂直起降的飞机构型。


背景技术：

2.目前在民用载人通航领域,从大型民用客机到中小型民用客机,已经发展相当完善,成为人们日常重要的出行手段。近年来,小型化飞机日益兴起,有小型载人固定翼飞机，也有类似v-22倾转旋翼机的多旋翼载人飞行器。
3.但是上述两种飞行器都有各自的缺点。小型载人固定翼飞机的缺点是需要飞机跑道进行起飞降落,必须要建设机场才能保证正常的使用,对使用环境要求较高。多旋翼载人飞行器通过改变旋翼的倾转来实现垂直转平飞的姿态调整，旋翼上需要安装倾转机构，结构复杂，可靠性低，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.基于上述说明，本发明的目的在于提出一种垂直起降的固定翼飞行器，能够解决现有的小型载人固定翼飞机使用环境要求较高，多旋翼载人飞行器结构复杂、可靠性低的问题。
5.所采用的技术方案如下：
6.一种垂直起降的固定翼飞行器，包括机身、机翼和舱门，机身的两侧分别设置有一个机翼，其特征在于包括四组旋翼模组、第一安装架和第二安装架，
7.各组旋翼模组均包括动力柱、螺旋桨和驱动器件；
8.第一安装架固定在机身尾部的上方，组成一对尾翼，其上设置两组旋翼模组；
9.第二安装架固定在两侧机翼的下方，其下均设置一组旋翼模组。
10.机翼尖端设有小翼及支撑杆，机身上开设有舱门。
11.各组旋翼模组均包括动力柱和螺旋桨。设置在第一安装架的两组旋翼模组，其动力柱与机身的中轴线平行。设置在第二安装架的两组旋翼模组，其动力柱与机身的中轴线平行。
12.动力柱安装在安装架的顶部且与机身的中轴线平行，机身尾部上侧旋翼模组的螺旋桨安装在动力柱的前端作为拉力桨；机翼下侧旋翼模组的螺旋桨安装在动力柱后端作为推力桨；四个螺旋桨处于同一个垂直面上，螺旋桨的驱动器件安装在动力柱内。设置于第一安装架的旋翼模组的动力柱的末端延伸至机尾外且与机翼小翼的支撑杆末端位于同一垂直面上，作为着陆支撑点，此动力柱与支撑杆的末端安装有减震装置。
13.舱门包括可开合的上舱门和下舱门，下舱门的内侧安装有楼梯；上舱门向上打开，下舱门向下打开。
14.座椅的转动角度大于60度。
15.固定翼飞行器还包括控制系统、座舱和动力系统。
16.控制系统分别连接四个旋翼模组的驱动器件，调整各旋翼模组的转速功率和机
翼、尾翼上的舵面以实现飞行姿态的转换。
17.座舱位于机身内，座舱内设置有可旋转的座椅；座椅的旋转轴与座舱的水平中轴线平行。
18.动力系统安装在机身或机翼内，动力系统分别为四组旋翼模组提供动力，动力系统分别连接驱动器件。驱动器件为匹配电机或内燃机的任一种，安装在动力柱内；每个驱动器件分别连接一个旋翼模组以用于提供驱动力。
19.进一步的，动力系统分别连接电机的电源端来提供动力；电源端为蓄电池或燃料电池或燃油中的一种。
20.进一步的，第一安装架包括一对对称布局的尾翼，呈v型设置，尾翼张开角度90
°
～150
°
，优选122
°
，两组旋翼模组实现差动控制。v型尾翼和两组旋翼模组可自由调整飞行姿态，并兼具垂直尾翼和水平尾翼的特征，即具有了产生垂直升力与调整水平飞行姿态的两种能力。
21.进一步的，另将两组旋翼模组分别下挂安装在两侧机翼的下侧。使用推力桨可充分发挥主机翼和动力舱整流罩的气动特性，降低系统阻力。
22.本发明通过四个旋翼模组形成上v和下挂式组合的机身布局，v型旋翼模组与机翼小翼支撑杆上的四个减震装置落地。起飞时动力系统为四个旋翼模组提供动力，控制产生的动力垂直起飞，无需跑道，使用环境要求低，凌空后控制系统调整各个电机的转速功率来实现飞行姿态的转换，逐渐倾转机身直至达到机翼即固定翼的平飞状态，旋翼模组上无需安装倾转机构，结构简单，可靠性高，安全性好。采用拉力桨和推力桨相结合，降低系统阻力，充分发挥主机翼和动力舱整流罩的气动特性，并且座舱内的座椅可以根据飞行器飞行过程中姿态的调整自适应转动，使乘员一直保持水平正坐姿态，避免坐姿改变导致的生理不适，提高乘坐舒适度。
附图说明
23.图1为本发明实施例中垂直起降的固定翼飞行器的立体图；
24.图2为本发明实施例中垂直飞行状态下飞行器的正视图；
25.图3为本发明实施例中垂直飞行状态下飞行器的侧面透视图；
26.图4为本发明实施例中水平飞行状态下飞行器的俯视图；
27.图5为本发明实施例中水平飞行状态下飞行器的侧面透视图。
具体实施方式
28.以下详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅供说明具体结构，该结构的规模不受实施例的限制。
29.如图1至图4所示，一种垂直起降的固定翼飞行器，包括：机身100、旋翼模组、控制系统、座舱和动力系统。其中，机身100的两侧分别设置有机翼110，机身100上开设有舱门。旋翼模组为四组，分别对称设置在机身100的上方和机翼下方形成上v下挂式的机身布局，旋翼模组使用电机驱动，每个电机分别连接一个旋翼模组以用于提供驱动力；控制系统分别连接四个电机以用于调整各电机的转速功率实现飞行姿态的转换。
30.参考图3和图5，座舱位于机身100内，座舱内设置有可旋转的座椅200，座椅200的
旋转轴与座舱的水平中轴线重合。座椅200的转动角度为90度，以使乘员一直保持正坐姿态。
31.动力系统安装在机身100及机翼110内，动力系统分别连接四个电机的电源端来提供动力，动力系统包括电池、电池管理模组、电器设备。
32.参考图1、图2和图3，旋翼模组包括动力柱和螺旋桨，第一安装架310的底部固定在机身100上侧，包括一对对称布局的尾翼两侧。机翼110下侧设置第二安装架320第一动力柱330安装在第一安装架310的顶部且与机身100的中轴线平行，第二动力柱340安装在第二安装架320的下端且与机身100的中轴线平行，第一螺旋桨350安装在第一动力柱330的前端，第二螺旋桨360安装在第二动力柱340的后端，电机安装在第一动力柱330和第二动力柱340内。
33.参考图3和图4，两个第二动力柱340和两个机翼小翼支撑杆140的末端延伸至机尾外且位于同一垂直面上以用于作为着陆支撑点。第二动力柱340末端设置有减震装置370，以及机翼小翼支撑杆140端设置有减震装置380，以便飞机能够平稳着陆。
34.参考图3，舱门位于机身100的腹部，舱门包括可开合的上舱门120和下舱门130，下舱门130的内侧面安装有楼梯，使乘客上下时不会受到螺旋桨的干扰，并且通过下舱门130上的楼梯可以很方便的进出座舱。


技术特征：
1.一种垂直起降的固定翼飞行器，包括机身、机翼和舱门，机身的两侧分别设置有一个机翼，其特征是还包括四组旋翼模组、第一安装架和第二安装架，各个所述的旋翼模组均包括动力柱和螺旋桨；所述的第一安装架固定在机身尾部的上方，其上设置两组旋翼模组；所述的第二安装架固定在两侧机翼的下方，其下均设置一组旋翼模组；第一安装架包括一对对称布局的尾翼，呈v型安装架支撑，尾翼张开角度90
°
～150
°
。2.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是四个螺旋桨处于或近似处于同一个垂直面上。3.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是机翼尖端设有小翼，设置于第一安装架的旋翼模组的动力柱的末端延伸至机尾外且与机翼小翼的支撑杆末端位于同一垂直面上。4.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是所述的尾翼张开角度为90～150
°
。5.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是设置在第一安装架的两组旋翼模组，其动力柱与机身的中轴线平行。6.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是设置在第二安装架的两组旋翼模组，其动力柱与机身的中轴线平行。7.根据权利要求1所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是固定翼飞行器还包括控制系统、座舱和动力系统。8.根据权利要求7所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是所述的控制系统分别连接四个旋翼模组的驱动器件和机翼、尾翼的舵面，调整各旋翼模组的转速功率以实现飞行姿态的转换。9.根据权利要求7所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是所述的座舱位于机身内，其内设置有座椅；座椅的旋转轴与座舱的水平中轴线平行。10.根据权利要求7所述的垂直起降的固定翼飞行器，其特征是所述的动力系统安装在所述机身或所述机翼内，与各个驱动器件分别连接，并为四组旋翼模组提供动力。

技术总结
一种垂直起降的固定翼飞行器，包括机身、机翼和舱门，机身的两侧分别设置有一个机翼，以及四组旋翼模组、第一安装架和第二安装架等。各个旋翼模组均包括动力柱和螺旋桨。第一安装架固定在机身尾部的上方，其上设置两组旋翼模组。第二安装架固定在两侧机翼的下方，其下均设置一组旋翼模组。第一安装架包括一对对称布局的尾翼，呈V型设置，尾翼张开角度90


技术研发人员：张育林 项军华 何云瀚
受保护的技术使用者：浙江大学湖州研究院
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/7/29