具有V型尾翼的H构型飞行器

具有v型尾翼的h构型飞行器
技术领域
1.本发明涉及飞行器领域，尤其是涉及一种采用h构型的飞行器，实现垂直起降。


背景技术：

2.随着技术的不断发展，载人飞行器在世界各国的军事和民用领域都得到了广泛的发展和应用，常见的载人飞行器主要有固定翼飞行器和旋翼飞行器。固定翼飞行器航程长，速度快；旋翼飞行器起降灵活、稳定、可控性强。近年来也陆续出现将固定翼与旋翼相结合的垂直起降固定翼飞行器。
3.传统固定翼飞行器受起降场地限制，难以适应航海、山地等复杂工作地形，同时无法做到悬停飞行。旋翼飞行器存在飞行速度慢、巡航效率低等缺陷。而现有的垂直起降固定翼飞行器虽然结合了二者的优点，但在实现垂直转平飞的姿态调整过程中一般都使用了倾转动力或机翼结构这会造成系统复杂性高、重量冗余、倾转机构可靠性降低等隐患。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提出一种具有v型尾翼的h构型飞行器，系整体倾转的垂直起降固定翼飞行器，能够解决现有的小型固定翼飞机使用环境限制较高，旋翼飞行器巡航效率低，普通垂直起降飞行器结构复杂、可靠性低的问题。
5.所采用的技术方案如下：
6.一种具有v型尾翼的h构型飞行器，包括机身、机翼、尾翼和舱门；机身的两侧分别设置有一个机翼，尾部设置有v型尾翼，张开角度90
°
～150
°
，机身上开设有舱门。四个旋翼模组分别安装在两侧机翼的上侧和下侧，形成h构型。
7.飞行器还包括旋翼模组、控制系统、座舱和动力系统。
8.旋翼模组包括安装架、动力柱和螺旋桨；安装架的底部固定在机翼表面上，动力柱安装在安装架的顶部且动力柱中轴线与机身的中轴线平行，螺旋桨安装在动力柱的前端，螺旋桨的驱动器件安装在动力柱内。动力柱的末端延伸至机尾外且位于同一垂直面上，形成四足尾座，作为着陆支撑点；动力柱的末端安装有减震装置。
9.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以实现飞行姿态的转换。
10.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重合。
11.动力系统安装在所述机身内，动力系统分别为四个旋翼模组提供动力，动力系统分别连接驱动器件；
12.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。
13.进一步的，座椅的转动角度大于60度。
14.进一步的，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。
15.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。
16.进一步的，旋翼模组形成h型布局在机翼上。实现了差动控制，可自由调整飞行姿态。
17.进一步的，机翼带有副翼装置，可通过两翼差动偏置控制飞行器滚转运动。
18.进一步的，机身尾部的v型尾翼可改善机体飞行姿态，并提供一定的升力。
19.进一步的，v型尾翼带有控制面，两侧控制面同侧偏置可控制飞行器俯仰运动，两侧差动偏置可控制飞行器偏航运动。
20.本发明通过四个旋翼模组形成h型布局，旋翼模组尾部的四个减震装置落地；起飞时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，环境限制低；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。由于整体倾转，为避免乘员产生不适，舱内座椅会跟随飞行器飞行过程中姿态的调整自适应转动，使乘员一直保持正坐姿态，提高乘坐舒适度。巡航过程中，飞行器飞行姿态可通过机翼和尾翼上的控制面进行调整：俯仰控制可通过尾翼上的控制面同侧偏置实现、偏航控制可通过尾翼上的控制面差动偏置实现、滚转控制可通过机翼的副翼差动偏置实现。
附图说明
21.图1为本发明实施例中垂直起降固定翼飞行器的立体图；
22.图2为本发明实施例中垂直起飞状态下飞行器的正视图；
23.图3为本发明实施例中垂直起飞状态下飞行器的侧面透视图；
24.图4为本发明实施例中飞行器主翼副翼和尾翼控制面转动示意图；
25.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
26.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。
27.如图1至图5所示，一种整体倾转的垂直起降固定翼飞行器，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的两侧分别安装一个机翼110，机身100上开设有舱门，机身100尾部安装了2个尾翼120，呈v型布置，张开角度90
°
～150
°
。旋翼模组为四个，其中2件旋翼模组分别对称设置在机身一侧机翼110的上侧和下侧，另2件旋翼模组分别对称设置在机身另一侧机翼110的上侧和下侧，以此形成h构型的机身布局。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。
28.其中，参照图3和图5，座舱位于机身100内，座舱内设置有可旋转的座椅300，座椅300的旋转轴与座舱的水平中轴线重合；座椅300的转动角度为90度，以使乘员一直保持正坐姿态。
29.其中，动力系统安装在机身100内，动力系统分别连接四个旋翼模组的电机的电源
端来提供动力，动力系统包括电池、电池管理模组和电器设备。
30.其中，参照图1和图2，旋翼模组包括安装架210、动力柱220和螺旋桨230，安装架210的底部固定在机翼110上，动力柱220安装在安装架210的顶部且与机身100的中轴线平行，螺旋桨230安装在动力柱220的前端，电机安装在动力柱220内。
31.其中，参照图2、图4，飞行器的机翼110上安装有可转动的副翼111，v型尾翼120上也安装有可转动控制面121。飞行器的俯仰运动通过v型尾翼120的控制面121同侧偏置实现；飞行器的偏航运动通过v型尾翼120的控制面121进行差动偏置来实现；而飞行器的滚转控制通过机翼110的副翼111差动偏置来实现。
32.其中，参照图2和图3，四个动力柱220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。动力柱220的末端设置有减震装置240以便飞机能够平稳着陆。
33.其中，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130和下舱门140，下舱门140的内侧面安装有楼梯，乘客上下飞行器可以很方便的进出座舱。


技术特征：
1.一种具有v型尾翼的h构型飞行器，包括机身、机翼和舱门，机身的两侧分别设置有一个机翼，其特征是尾部设置有v型尾翼，还包括四组旋翼模组，各个所述的旋翼模组均包括安装架、动力柱和螺旋桨；在机身一侧机翼的上侧和下侧分别对称设置2件旋翼模组，在机身另一侧机翼的上侧和下侧分别对称设置2件旋翼模组，以此形成h构型的机身布局。2.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是四个动力柱的末端延伸至机尾外且位于同一垂直面上，形成四足尾座，作为着陆支撑点。3.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是各个动力柱的末端安装有减震装置。4.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是所述的尾翼张开角度为90～150
°
。5.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是所述的机翼上设置副翼装置，通过两翼差动偏置控制飞行器滚转运动。6.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是所述的尾翼带有控制面，两侧控制面同侧偏置可控制飞行器俯仰运动，两侧差动偏置可控制飞行器偏航运动。7.根据权利要求1所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是还包括控制系统、座舱和动力系统。8.根据权利要求7所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，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，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所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是所述的座舱位于机身内，其内设置有座椅，转动角度大于60度；所述座椅的旋转轴与座舱的水平中轴线重合。10.根据权利要求7所述的具有v型尾翼的h构型飞行器，其特征是所述的动力系统安装在所述机身内，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
一种具有V型尾翼的H构型飞行器，包括机身、机翼和舱门，机身的两侧分别设置有一个机翼。尾部设置有V型尾翼，还包括四组旋翼模组。在机身一侧机翼的上侧和下侧分别对称设置2件旋翼模组，在机身另一侧机翼的上侧和下侧分别对称设置2件旋翼模组，以此形成H构型的机身布局。本发明通过四个旋翼模组形成H型布局，起飞时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，环境限制低。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。安全性好。安全性好。


技术研发人员：张育林 项军华 何云瀚 文广为 邱炜
受保护的技术使用者：浙江大学湖州研究院
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2023/5/9