一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机

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一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机
申请号	CN201911012455.4	申请日	2019-10-23	公开(公告)号	CN110588948A	公开(公告)日	2019-12-20
申请人	沈阳航空航天大学;			发明人	王巍; 陈宗; 周星宇; 朱正仁; 曹百旭; 胡玉秀;
摘要	本发明属于航空技术领域，具体涉及一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机，垂直起降机架结构包括机身和机翼，机身由横向龙骨、纵向龙骨支撑着壳体组成中空结构，且机身前、后、左、右均开口，在前侧开口和后侧开口上分别设置发动机，两个机翼分别固定在左侧开口和右侧开口的位置，气流从左侧开口和右侧开口喷出，作用在两个机翼上，形成向上的升力,垂直起降固定翼飞机包括上述的垂直起降结构及电控组件。本发明能够将垂直起降技术和固定翼飞机的优点相结合，解决现有技术中因为裸露的螺旋桨不能高速飞行、安全性不足的问题。
权利要求	1.一种固定翼飞机的垂直起降机架，其特征在于：包括机身和机翼(1)，机身由横向龙骨(2)、纵向龙骨(3)支撑着壳体(4)组成中空结构，且机身前、后、左、右均开口，在前侧开口和后侧开口上分别设置发动机(5)，两个机翼(1)分别固定在左侧开口和右侧开口的位置，所述壳体(4)包括上壳体(401)和下壳体(402)，上壳体(401)为中间高两端低的流线对称结构，下壳体(402)与上壳体(401)呈镜像对称，横向龙骨(2)的上边沿与上壳体(401)连接，下边沿与下壳体(402)连接，横向龙骨(2)中心开孔，所述发动机(5)安装在每对横向龙骨(2)的中心孔位置。 2.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机的垂直起降机架，其特征在于：所述横向龙骨(2)有4个，两两一对分布在上壳体(401)和下壳体(402)组成的空间的前侧和后侧。 3.根据权利要求2所述的一种固定翼飞机的垂直起降机架，其特征在于：所述横向龙骨(2)中心孔的周围，均匀开设若干小孔，所述纵向龙骨(3)依次穿过四个横向龙骨(2)上同一位置的小孔，将横向龙骨(2)连接在一起。 4.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机的垂直起降机架，其特征在于：所述机翼(1)的俯视结构形状为矩形，两个机翼(1)分别安装在所述左侧开口和所述右侧开口的中部位置，且机翼(1)下缘距离两侧开口下缘的距离为两侧开口高度的0.3-0.4倍。 5.根据权利要求1所述的一种固定翼飞机的垂直起降机架，其特征在于：所述机架还包括4个连接板(6)，每个连接板(6)均呈L形，四个连接板(6)分布在所述机身的四个角，连接板(6)的一端插入并固定到所述横向龙骨(2)中，另一端与所述机翼(1)连接。 6.一种垂直起降的固定翼飞机，其特征在于：包括如权利要求1所述的一种固定翼飞机的垂直起降机架和电控组件，电控组件设置在所述机身上，包括电源、与电源分别连接的电调A、电调B、与电调A连接的接收机A和电机A、与电调B连接的接收机B和电机B。
说明书全文	一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机技术领域 [0001] 本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机。背景技术 [0002] 垂直起降技术可以减少或基本摆脱飞机对跑道的依赖，只需要很小的平台就可以起飞降落，在救灾或战争中，垂直起降技术表现出了巨大的优势。现有的大型飞机，如军用飞机使用的垂直起降技术是使用矢量喷管，这对发动机的要求越来越高，同时耗油量巨大；小型飞机，如直升机、侦察机等使用的是螺旋桨反推气流产生推力，使用这一设计的飞行器很难加速到像固定翼飞机那样很高的速度。 [0003] 为了让飞行器既具有垂直起降能力，又具有固定翼的高速飞行性能，现有的设计是像直升机一样直接将螺旋桨安装在固定翼飞机上，虽然解决了垂直起降的问题，但是也因为裸露的螺旋桨，在飞行时会有更多的阻力不能高速飞行，且安全性不高。 [0004] 因此，亟需一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机，克服现有技术的不足。发明内容 [0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种固定翼飞机的垂直起降机架和垂直起降固定翼飞机，将垂直起降技术和固定翼飞机的优点相相结合，解决现有技术中因为裸露的螺旋桨不能高速飞行、安全性不足的问题。 [0006] 本发明采用以下的技术方案实现： [0007] 一种固定翼飞机的垂直起降机架，包括机身和机翼(1)，机身由横向龙骨(2)、纵向龙骨(3)支撑着壳体(4)组成中空结构，且机身前、后、左、右均开口，在前侧开口和后侧开口上分别设置发动机(5)，两个机翼(1)分别固定在左侧开口和右侧开口的位置，所述壳体(4)包括上壳体(401)和下壳体(402)，上壳体(401)为中间高两端低的流线对称结构，下壳体(402)与上壳体(401)呈镜像对称，横向龙骨(2)的上边沿与上壳体(401)连接，下边沿与下壳体(402)连接，横向龙骨(2)中心开孔，所述发动机(5)安装在每对横向龙骨(2)的中心孔位置。 [0008] 所述横向龙骨(2)有4个，两两一对分布在上壳体(401)和下壳体(402)组成的空间的前侧和后侧。 [0009] 所述横向龙骨(2)中心孔的周围，均匀开设若干小孔，所述纵向龙骨(3)依次穿过四个横向龙骨(2)上同一位置的小孔，将横向龙骨(2)连接在一起。 [0010] 所述机翼(1)的俯视结构形状为矩形，两个机翼(1)分别安装在所述左侧开口和所述右侧开口的中部位置，且机翼(1)下缘距离两侧开口下缘的距离为两侧开口高度的0.3-0.4倍。 [0011] 所述机架还包括4个连接板(6)，每个连接板(6)均呈L形，四个连接板(6)分布在所述机身的四个角，连接板(6)的一端插入并固定到所述横向龙骨(2)中，另一端与所述机翼(1)连接。 [0012] 一种垂直起降的固定翼飞机，包括如上述的一种固定翼飞机的垂直起降机架和电控组件，电控组件设置在所述机身上，包括电源、与电源分别连接的电调A、电调B、与电调A连接的接收机A和电机A、与电调B连接的接收机B和电机B。 [0013] 本发明的有益效果是： [0014] 1、本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架解决了固定翼飞机垂直起降的难题，不使用旋翼机的技术，让固定翼飞机完美具备了垂直起降技术，且实现了飞机的短距离起降； [0015] 2、本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架从原理上相较于旋翼机来说，在大型飞机上具备高效率的垂直起降能力； [0016] 3、在高机动的飞行作业过程中，飞机如果发生失速，可以开启本发明中的电控组件解决失速的问题； [0017] 4、本发明中连接板和机翼的连接方式为先焊接在用胶封住的这种胶焊结合的方式连接，通过这种方式，可以改变机翼的攻角用以改善机翼的升力系数，从而提高能量使用效率； [0018] 5、本发明可以通过改变机翼乾元与左右开口前端的距离以及机翼上表面与左右开口的上端的距离，改善升力系数； [0019] 6、本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架的机身前、后、左、右侧设置有开口，机翼固定在左侧开口和右侧开口的位置，同时发动机设置在横向龙骨开孔的位置，使得固定翼飞机具有小型化设计，螺旋桨在机身内部，具有很高的安全性，使得垂直起降固定翼飞机更安全。附图说明 [0020] 图1为本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架的剖面结构示意图； [0021] 图2为本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架的外部结构示意图； [0022] 图3为本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架的俯视图； [0023] 图4为本发明中一种固定翼飞机的垂直起降机架的侧视图； [0024] 图5为本发明中电控组件连接关系示意图； [0025] 其中， [0026] 1机翼，2横向龙骨，3纵向龙骨，4壳体，401上壳体，402下壳体，5发动机，6连接板。具体实施方式 [0027] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。 [0028] 实施例1 [0029] 如图1-4所示，一种固定翼飞机的垂直起降机架，包括机身和机翼1，机身由横向龙骨2、纵向龙骨3支撑着壳体4组成中空结构，且机身前、后、左、右均开口，在前侧开口和后侧开口上分别设置发动机5，两个机翼1分别固定在左侧开口和右侧开口的位置，气流从左侧开口和右侧开口喷出，作用在两个机翼1上，形成向上的升力。为了能够更好地适应直升直降，所述机翼1的俯视结构为矩形，两个机翼1分别安装在所述左侧开口和所述右侧开口的中部位置，且机翼1下缘距离两侧开口下缘的距离为两侧开口高度的0.3-0.4倍。 [0030] 为了使机身结构更加稳固且能减少飞行过程中的阻力，进一步地，所述壳体4包括上壳体401和下壳体402，上壳体401为中间高两端低的流线对称结构，下壳体402与上壳体401呈镜像对称，所述横向龙骨2有4个，横向龙骨2的上边沿与上壳体401连接，下边沿与下壳体402连接，且横向龙骨2两两一对分布在上壳体401和下壳体402组成的空间的前侧和后侧，横向龙骨2中心开孔，所述发动机5安装在每对横向龙骨2的中心孔位置。 [0031] 沿着每个所述横向龙骨2中心孔的周围，均匀开设若干小孔，所述纵向龙骨3依次穿过四个横向龙骨2上同一位置的小孔，将横向龙骨2连接在一起。作为优选的技术方案，本实施例中每个所述横向龙骨2中心孔周围的小孔均匀设有6个，设有6根所述纵向龙骨3，依次穿过四个横向龙骨2上同一位置的小孔，将横向龙骨2连接在一起。 [0032] 作为技术方案的改进，一种固定翼飞机的垂直起降机架还包括4个连接板6，将升力传递给机身，每个连接板6均呈L形，四个连接板6分布在所述机身的四个角，连接板6的一端插入固定到所述横向龙骨2中，另一端与所述机翼1连接。 [0033] 一种固定翼飞机的垂直起降机架的垂直起降及飞行原理如下： [0034] 直升时，两个发动机5均正转，将气流从外部吸入机身内部，再从左侧开口和右侧开口吹出，气流作用在机翼上，产生向上的升力，飞机直升；到预定高度后，后侧的发动机改变转动方向，气流从前侧的发动机吸入，后侧的发动机推出，产生向前的推力，飞机正常飞行；直降时，首先将飞机悬停在降落点上空，机身后侧的发动机改变转动方向，并逐渐减小两个发动机转速，将气流从外部吸入机身内部，再从左侧开口和右侧开口吹出，升力逐渐减小，飞机垂直安全降落。 [0035] 实施例2 [0036] 如图1及图5所示，本发明提供一种垂直起降的固定翼飞机，包括上述的一种固定翼飞机的垂直起降机架和电控组件，固定翼飞机的垂直起降机架结构包括机身和机翼1，机身由横向龙骨2、纵向龙骨3支撑着壳体4组成中空结构，且机身前、后、左、右均开口，在前侧开口和后侧开口上分别设置发动机5，两个机翼1分别固定在左侧开口和右侧开口的位置，气流从左侧开口和右侧开口喷出，作用在两个机翼1上，形成向上的升力。 [0037] 电控组件设置在所述机身上(图中未显示)，具体设在机身前端和后端的两个横向龙骨2之间，包括电源、与电源分别连接的电调A、电调B、与电调A连接的接收机A和电机A、与电调B连接的接收机B和电机B。本实施例中电调A、电调B采用60A电调，电池选用3S电池，电机A、电机B采用4300kv电机，接收机A、接收机B采用R12DS接收机。 [0038] 电源给整个飞机提供电力，接收机A和接收机B负责接收控制器提供的信号要求，控制器可以为遥控器，也可以为设置在机身上的飞控系统，电调根据信号调节发动机5上电机的转速，电机A控制所述机身前端的发动机5，电机B控制所述机身后端的发动机5，电机带动叶片转动。 [0039] 一种垂直起降的固定翼飞机的起降与飞行原理如下： [0040] 垂直起飞过程：接收机A和接收机B接收控制器指令，电调A和电调B根据指令信号启动电机A和电机B，两电机转速提高将更多的气流吸入并喷向机翼，提供升力，当升力大于飞机重量时，飞机实现垂直起飞。 [0041] 飞行模式切换：接收机B接受反转指令，电调B接收指令先将后端电机B减速再反转加速，减速程中，飞机处于滑翔模式，反转加速时，电机A将气流从前端吸入经机身内部，电机B在加速气流后从后端排出，对整个飞机加速，直至加速到机翼可以提供升力抵抗重力，变成传统飞机飞行模式。 [0042] 降落过程：(1)传统降落：遥控器操控，电机A和电机B逐渐减速，让飞机安全降落；(2)垂直降落：接收机B接受正转电机指令，电调B接收指令将电机B减速再正转加速，减速过程，飞机处于滑翔模式，滑翔至指定降落地点区域上空，电机B正转，电机A、B此时均为正转，将气流吸入从左右开口排出，喷向机翼1产生升力，升力略大于飞机重力，稳定机身高度悬停，控制器向接收机A、B发射减速指令，电机A、B缓慢减速，升力也缓慢减小，飞机逐渐降低，直至安全落地。