本實用新型涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器。

背景技術(shù)：

目前垂直起降的固定翼飛行器主要有兩種形式：

1. 起降階段采用升力風(fēng)扇、旋翼、傾轉(zhuǎn)機(jī)翼，或偏轉(zhuǎn)噴口來提供升力和姿態(tài)控制，巡航階段切換到水平推進(jìn)器提供巡航推力，固定翼提供升力，氣動操縱舵面、矢量推力或周期變距螺旋槳提供姿態(tài)控制。

2. 采用機(jī)尾著地的立式起降方案，讓飛行器豎立起降，在空中通過氣動操縱舵面、周期變距螺旋槳或差動推力控制飛行器轉(zhuǎn)為平飛。

第一種形式的垂直起降的固定翼飛行器需要同時具備起降和巡航兩套控制方法及其切換邏輯，研發(fā)難度大、成本高，工作可靠性難以保證。另外，由于同時需要具備起降和巡航兩套不同的動力系統(tǒng)和控制機(jī)構(gòu)，構(gòu)造復(fù)雜，重量大，增加了飛行的能量消耗。

第二種形式的垂直起降的固定翼飛行器在起降和平飛之間轉(zhuǎn)換需要整體前俯和后仰90°，用于載人會引起不適，也不能運(yùn)輸要求一面朝上的貨物，搭載需要在起降和平飛階段連續(xù)工作的數(shù)據(jù)收集設(shè)備會出現(xiàn)朝向問題。另外，由于這種形式的垂直起降的固定翼飛行器，在起降時迎風(fēng)面積大，無法在風(fēng)速大的情況下起降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，包括固定翼和機(jī)身；所述機(jī)身上安裝有懸吊臂，固定翼安裝在懸吊臂的頂端；所述固定翼上設(shè)置有三個以上的動力旋翼，且其中至少一個動力旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線與其余動力旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線位于不同的平面，動力旋翼通過動力旋翼安裝臂固定安裝在固定翼上，動力旋翼安裝臂上還設(shè)置有驅(qū)動動力旋翼轉(zhuǎn)動的引擎；所述懸吊臂上還設(shè)置有垂直尾翼，垂直尾翼設(shè)置在懸吊臂的下端后側(cè)，且位于機(jī)身的尾側(cè)。

作為本實用新型進(jìn)一步的方案：所述固定翼安裝在懸吊臂的頂端尾部。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：所述固定翼上共設(shè)置有八個動力旋翼，且八個動力旋翼兩兩對稱安裝在固定翼上，八個動力旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線分別位于三個不同的水平面上。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：所述動力旋翼安裝臂的橫截面為橢圓形。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：其中兩個動力旋翼分別安裝在固定翼的兩個翼梢處。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：所述引擎為電動引擎或油動引擎。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：還包括雷達(dá)罩，雷達(dá)罩安裝在懸吊臂上。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：還包括起落架，起落架安裝在機(jī)身上。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：所述固定翼轉(zhuǎn)動安裝在懸吊臂的頂端，所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括緩沖固定翼轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動阻尼器。

作為本實用新型再進(jìn)一步的方案：移除懸吊臂，所述固定翼固定安裝在機(jī)身上，且固定翼傾斜設(shè)置，起落架轉(zhuǎn)動安裝在機(jī)身上，所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括驅(qū)動起落架轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型垂直起降飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)垂直升降，降低了對起降場所的要求，在巡航過程中，通過固定翼產(chǎn)生的升力能夠降低巡航狀態(tài)的能量消耗，提高了飛行器的巡航距離及巡航時間；

2、本實用新型垂直起降飛行器不需要同時具備起降和巡航兩套獨立的控制方法及其切換邏輯，研發(fā)難度小，成本低，可靠性易于保證；

3、本實用新型垂直起降飛行器不需要額外的動力系統(tǒng)和控制機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡單，重量低，維護(hù)方便，續(xù)航時間長；

4、本實用新型垂直起降飛行器在飛行過程中，機(jī)身始終處于與地面平行的狀態(tài)，不會發(fā)生姿態(tài)改變，用于載人時能夠做到平穩(wěn)舒適，用于貨運(yùn)時，能夠運(yùn)輸要求一面朝上的貨物，搭載需要在起降和平飛階段連續(xù)工作的數(shù)據(jù)收集設(shè)備也能夠保證設(shè)備的朝向不變；

5、本實用新型垂直起降飛行器通過控制固定翼和動力旋翼的朝向，能夠在風(fēng)速較大的情況下實現(xiàn)垂直起降。

附圖說明

圖1為結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器在起飛、爬升、巡航、下降、著陸過程的示意圖。

圖5為結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器在面向迎風(fēng)方向垂直降落的示意圖。

圖中：1-固定翼、2-機(jī)身、3-垂直尾翼、4-動力旋翼、5-動力旋翼安裝臂、6-雷達(dá)罩、7-懸吊臂、8-起落架、9-引擎；圖5中υ1標(biāo)出的箭頭表示風(fēng)向，以υ2標(biāo)出的箭頭表示該垂直起降飛行器的下降方向。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

實施例1

請參閱圖1～5，本實用新型實施例中，一種結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，包括固定翼1和機(jī)身2；所述機(jī)身2上安裝有懸吊臂7，固定翼1轉(zhuǎn)動安裝在懸吊臂7的頂端，固定翼1在懸吊臂7頂端的具體位置不加限制，本實施例中，優(yōu)選的，所述固定翼1安裝在懸吊臂7的頂端尾部，所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括緩沖固定翼1轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動阻尼器，轉(zhuǎn)動阻尼器的主要作用是減輕懸吊在下方的機(jī)身2的晃動；所述固定翼1上設(shè)置有動力旋翼4，動力旋翼4通過動力旋翼安裝臂5固定安裝在固定翼1上，動力旋翼安裝臂5上還設(shè)置有驅(qū)動動力旋翼4轉(zhuǎn)動的引擎9，引擎9轉(zhuǎn)動時帶動動力旋翼4轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生作用力，本實施例中，優(yōu)選的，所述引擎9為電動引擎或油動引擎，具體可根據(jù)實際需求進(jìn)行選擇，所述固定翼1上設(shè)置有三個以上的動力旋翼4，且其中至少一個動力旋翼4的旋轉(zhuǎn)軸線與其余動力旋翼4的旋轉(zhuǎn)軸線位于不同的平面，如此設(shè)置，才能夠通過多個動力旋翼4之間產(chǎn)生的差動推力和差動轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)該垂直起降飛行器的姿態(tài)調(diào)整，本實施例中，優(yōu)選的，所述固定翼1上共設(shè)置有八個動力旋翼4，且八個動力旋翼4兩兩對稱安裝在固定翼1上，八個動力旋翼4的旋轉(zhuǎn)軸線分別位于三個不同的水平面上，其中兩個動力旋翼4分別安裝在固定翼1的兩個翼梢處，如此設(shè)置，這兩個動力旋翼4減少固定翼1翼尖渦流的不良影響，所述動力旋翼安裝臂5的橫截面為橢圓形，能夠作為該垂直起降飛行器的垂直翼面，另外，由于固定翼1安裝在懸吊臂7的頂端尾部，即固定翼1位于機(jī)身2的尾側(cè)，因此使動力旋翼安裝臂5位于該垂直起降飛行器的尾部，動力旋翼安裝臂5能夠起到垂直尾翼的安定作用，提高了該垂直起降飛行器飛行的平穩(wěn)性；所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括起落架8，起落架8安裝在機(jī)身2上，將起落架8安裝在不隨固定翼1轉(zhuǎn)動的機(jī)身2上，無論固定翼1的角度如何變化，起落架8均能夠與地面保持水平，方便起降；所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括雷達(dá)罩6，雷達(dá)罩6安裝在懸吊臂7上；所述懸吊臂7上還設(shè)置有垂直尾翼3，垂直尾翼3設(shè)置在懸吊臂7的下端后側(cè)，且位于機(jī)身2的尾側(cè)，垂直尾翼3能夠進(jìn)一步提高該垂直起降飛行器飛行的平穩(wěn)性。

本實用新型的工作原理是：所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，在垂直起飛時，引擎9運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動動力旋翼4轉(zhuǎn)動，通過所有動力旋翼4之間的差動推力，帶動固定翼1繞懸吊臂7的頂端轉(zhuǎn)動，從而調(diào)整固定翼1與機(jī)身2之間的相對角度，進(jìn)而調(diào)整動力旋翼4的朝向，使動力旋翼4正對上方，動力旋翼4轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生向上作用力，帶動該垂直起降飛行器的機(jī)身2逐漸上升，起落架8離開地面，在該垂直起降飛行器上升過程中，通過所有動力旋翼4之間的差動推力，帶動固定翼1繞懸吊臂7的頂端轉(zhuǎn)動，從而逐漸調(diào)整固定翼1和動力旋翼4的朝向，在此過程中，固定翼1與氣流形成一定的迎角，提供一定的升力，降低了動力旋翼4所需的推力，從而降低能量消耗，另外，在固定翼1處于大迎角的情況下，對稱安裝在固定翼1上的多個動力旋翼4用于產(chǎn)生包裹住整個固定翼1的氣流，從而提高翼面的空氣流速，增加升力并防止失速，當(dāng)該垂直起降飛行器上升至巡航高度時，固定翼1和動力旋翼4均已轉(zhuǎn)動至水平狀態(tài)，此時固定翼1與氣流形成合適的迎角，通過固定翼1上下翼面之間的氣壓差，使固定翼1能夠提供足夠的升力，維持該垂直起降飛行器的巡航飛行，動力旋翼4僅僅提供水平推力。通過多個動力旋翼4之間產(chǎn)生的差動推力和差動轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)該垂直起降飛行器的姿態(tài)調(diào)整。安裝在固定翼1的翼梢處的動力旋翼4能夠起到翼梢小翼的作用，減少固定翼1翼尖渦流的不良影響。由于動力旋翼安裝臂5位于該垂直起降飛行器的尾部，動力旋翼安裝臂5能夠起到垂直尾翼的安定作用，提高了該垂直起降飛行器巡航飛行時的平穩(wěn)性。垂直尾翼3能夠進(jìn)一步提高該垂直起降飛行器巡航飛行時的平穩(wěn)性。上述過程的逆過程，就能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起降飛行器的平穩(wěn)降落。

在風(fēng)速較大的情況下，該垂直起降飛行器在起飛時，機(jī)身2的頭部朝向迎風(fēng)的方向，引擎9運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動動力旋翼4轉(zhuǎn)動，并控制固定翼1和動力旋翼4向前傾斜至合適的迎角，然后提高動力旋翼4的推力，就能夠?qū)崿F(xiàn)該垂直起降飛行器相對于地面的垂直起飛。另外，在風(fēng)速較大的情況下，該垂直起降飛行器在降落時，機(jī)身2的頭部朝向迎風(fēng)的方向，并控制固定翼1和動力旋翼4向前傾斜至合適的迎角，調(diào)整動力旋翼4的差動推力，就能夠?qū)崿F(xiàn)該垂直起降飛行器相對于地面的垂直降落。

本實用新型垂直起降飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)垂直升降，降低了對起降場所的要求，在巡航過程中，通過固定翼產(chǎn)生的升力能夠降低巡航狀態(tài)的能量消耗，提高了飛行器的巡航距離及巡航時間；本實用新型垂直起降飛行器不需要同時具備起降和巡航兩套獨立的控制方法及其切換邏輯，研發(fā)難度小，成本低，可靠性易于保證；本實用新型垂直起降飛行器不需要額外的動力系統(tǒng)和控制機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡單，重量低，維護(hù)方便，續(xù)航時間長；本實用新型垂直起降飛行器在飛行過程中，機(jī)身2始終處于與地面平行的狀態(tài)，不會發(fā)生姿態(tài)改變，用于載人時能夠做到平穩(wěn)舒適，用于貨運(yùn)時，能夠運(yùn)輸要求一面朝上的貨物，搭載需要在起降和平飛階段連續(xù)工作的數(shù)據(jù)收集設(shè)備也能夠保證設(shè)備的朝向不變；本實用新型垂直起降飛行器通過控制固定翼1和動力旋翼4的朝向，能夠在風(fēng)速較大的情況下實現(xiàn)垂直起降。

實施例2

請參照實施例1，本實施例中，移除懸吊臂7，所述固定翼1固定安裝在機(jī)身2上，且固定翼1傾斜設(shè)置，通過固定翼1的初始迎角，能夠在一定程度上降低該飛行器巡航狀態(tài)下的能量消耗，所述起落架8轉(zhuǎn)動安裝在機(jī)身2上，所述結(jié)構(gòu)簡單且運(yùn)行平穩(wěn)的垂直起降飛行器，還包括驅(qū)動起落架8轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本實施例與實施例1相比，雖然性能不如實施例1，但結(jié)構(gòu)更加簡單。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。