双机身交叉旋翼飞行器的制作方法

1.本技术涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种双机身交叉旋翼飞行器。


背景技术：

2.固定翼飞机具备高速巡航能力，但局限于其要求长长的起飞降落跑道及未有滞空能力，在一些复杂环境难以实现，比如抢险救灾、海上救援等特定任务。而常规直升机具备垂直起降、定点悬停性能，能够出色的完成以上任务，但其载重能力低、巡航速度低等。
3.兼顾垂直起降，并具备高速巡航、高载重能力的飞行器是目前该领域研究的重点问题，针对垂直起降固定翼飞行器的研究，目前较为成熟的解决方案有倾转旋翼和尾推旋翼，一定程度上解决了垂直起降和巡航速度过低问题。
4.但其构型依旧存在：飞行效率低、载荷能力弱、操稳特性差、抗侧风能力差等缺点，故而有待改进。


技术实现要素：

5.本技术提供一种双机身交叉旋翼飞行器，以改善以下技术问题：
6.常见垂直起降固定翼飞行器存在飞行效率低、载荷能力弱、操稳特性差、抗侧风能力差等缺点。
7.本技术提供一种双机身交叉旋翼飞行器，采用如下的技术方案：
8.一种双机身交叉旋翼飞行器，为对称式结构且包括第一机身、第二机身和机翼，所述第一机身与所述第二机身平行间隔布置，所述机翼水平贯穿所述第一机身和所述第二机身的中部且三者连接为一体，所述机翼的一端伸出于所述第一机身远离所述第二机身的一侧，所述机翼的另一端伸出于所述第二机身远离所述第一机身的一侧，所述机翼垂直于所述第一机身和所述第二机身；
9.所述第一机身的顶部中间设置有第一旋翼系统，所述第二机身的顶部中间设置有第二旋翼系统，所述第一旋翼系统和所述第二旋翼系统的转动轴线竖向布置；
10.所述机翼上设置有第一推进系统和第二推进系统，所述第一推进系统位于所述第一机身远离所述第二机身的一侧，所述第二推进系统位于所述第二机身远离所述第一机身的一侧，所述第一推进系统和所述第二推进系统的转动轴线水平布置且平行于所述第一机身/所述第二机身的长度方向；
11.所述第一机身和所述第二机身的尾部之间设置有平垂尾翼结构，所述第一机身的底部设置有第一起落装置，所述第二机身的底部设置有第二起落装置。
12.可选的，所述第一旋翼系统和所述第二旋翼系统均采用二叶桨叶型式，桨叶均采用复合材料制作而成，桨叶与所述第一机身/所述第二机身所在水平面之间的夹角为20
°
。
13.可选的，所述第一推进系统和所述第二推进系统均包括伺服电机和螺旋桨，所述第一推进系统和所述第二推进系统均采用三叶叶片型式。
14.可选的，所述第一推进系统和所述第二推进系统的螺旋桨均安装于所述机翼靠近
机头的一侧；或，
15.所述第一推进系统和所述第二推进系统的螺旋桨均安装于所述机翼靠近机尾的一侧。
16.可选的，所述第一机身和所述第二机身均采用流线型高升阻比构型，且采用多边形截面及长机身布局结构。
17.可选的，所述第一机身、所述第二机身和所述机翼均采用复合材料蒙皮骨架型式结构。
18.可选的，所述机翼包括第一段、连接段和第二段，所述第一段、所述连接段和所述第二段位于同一直线上，所述第一段连接于所述第一机身远离所述第二机身的一侧，所述第一推进系统安装于所述第一段上，所述第二段连接于所述第二机身远离所述第一机身的一侧，所述第二推进系统安装于所述第二段上，所述连接段连接于所述第一机身和所述第二机身之间。
19.可选的，所述平垂尾翼结构包括第一垂直尾翼、第二垂直尾翼和水平尾翼，所述第一垂直尾翼垂直安装于所述第一机身的尾部，所述第二垂直尾翼垂直安装于所述第二机身的尾部，所述水平尾翼连接于所述第一机身和所述第二机身的尾部之间。
20.可选的，所述第一段上活动设置有第一调节板，所述第二段上活动设置有第二调节板，所述第一垂直尾翼上活动设置有第三调节板，所述第二垂直尾翼上活动设置有第四调节板，所述水平尾翼上活动设置有第五调节板，所述第一调节板、所述第二调节板、所述第三调节板、所述第四调节板和所述第五调节板用于控制所述双机身交叉旋翼飞行器执行偏航指令、俯仰指令和滚转指令。
21.可选的，所述第一起落装置包括两组分别位于所述第一机身底部前后的可收放四点式起落架，所述第二起落装置包括两组分别位于所述第二机身底部前后的可收放四点式起落架。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
23.双机身交叉旋翼飞行器具备垂直起降和高速巡航性能，其典型的飞行模式有垂直起飞、过渡前飞、高速巡航三种；在垂直起飞阶段，第一旋翼系统和第二旋翼系统上的交叉旋翼反向旋转，产生升力并平衡自身的反扭矩，可实现低速悬停；在过渡前飞阶段，第一旋翼系统和第二旋翼系统上的交叉旋翼降低总距，逐渐给桨盘平面卸载，同时布置在机翼两侧的第一推进系统和第二推进系统开始加速，此时机翼产生部分升力以弥补交叉旋翼的升力降低；在高速巡航阶段，交叉旋翼属于半自转状态，第一旋翼系统和所述第二旋翼系统提供前飞推力，且飞行器升力主要由第一推进系统和第二推进系统提供；
24.第一旋翼系统和第二旋翼系统上的交叉旋翼使飞行器具备垂直起降和空中悬停能力，并提高了其抗风性能，第一机身和第二机身的双机身布局型式，有利于布置大展弦比机翼，提高了飞行器的载重能力和巡航效率，改善了常规直升机前飞时旋翼前行桨叶激波和后行桨叶失速问题，具备高速巡航性能，而且飞行器整体为对称式结构，操稳特性较好。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术实施例的双机身交叉旋翼飞行器的结构示意图。
27.图2是本技术实施例中双机身交叉旋翼飞行器的三种飞行模式的状态示意图。
28.附图标记说明：
29.1、第一机身；
30.2、第二机身；
31.3、机翼；31、第一段；311、第一调节板；32、连接段；33、第二段；331、第二调节板；
32.4、第一旋翼系统；
33.5、第二旋翼系统；
34.6、第一推进系统；
35.7、第二推进系统；
36.8、平垂尾翼结构；81、第一垂直尾翼；811、第三调节板；82、第二垂直尾翼；821、第四调节板；83、水平尾翼；831、第五调节板；
37.9、第一起落装置；
38.10、第二起落装置。
具体实施方式
39.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
40.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
41.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.以下结合附图1-2对本技术作进一步详细说明。
44.本技术实施例公开一种双机身交叉旋翼飞行器。参照图1和图2，双机身交叉旋翼飞行器为对称式结构且包括第一机身1、第二机身2和机翼3，第一机身1与第二机身2平行间隔布置，机翼3水平贯穿第一机身1和第二机身2的中部且三者连接为一体，机翼3的一端伸出于第一机身1远离第二机身2的一侧，机翼3的另一端伸出于第二机身2远离第一机身1的一侧，机翼3垂直于第一机身1和第二机身2；
45.第一机身1的顶部中间设置有第一旋翼系统4，第二机身2的顶部中间设置有第二
旋翼系统5，第一旋翼系统4和第二旋翼系统5的转动轴线竖向布置；
46.机翼3上设置有第一推进系统6和第二推进系统7，第一推进系统6位于第一机身1远离第二机身2的一侧，第二推进系统7位于第二机身2远离第一机身1的一侧，第一推进系统6和第二推进系统7的转动轴线水平布置且平行于第一机身1/
47.第二机身2的长度方向；
48.第一机身1和第二机身2的尾部之间设置有平垂尾翼结构8，第一机身1的底部设置有第一起落装置9，第二机身2的底部设置有第二起落装置10。
49.第一旋翼系统4和第二旋翼系统5均采用二叶桨叶型式，桨叶均采用复合材料制作而成，具备重量轻、寿命长和免维护性能，桨叶与第一机身1/第二机身2所在水平面之间的夹角为20
°
，有效避免第一旋翼系统4和第二旋翼旋转时相互干涉的问题。
50.第一推进系统6和第二推进系统7均包括伺服电机和螺旋桨，伺服电机使其具备快速操作响应能力，第一推进系统6和第二推进系统7均采用三叶叶片型式，有利于实现高速巡航推力需求，当然在其他实施例中还可以拓展成分布式多螺旋桨推进型式。
51.于本实施例中，第一推进系统6和第二推进系统7的螺旋桨均安装于机翼3靠近机头的一侧；在其他实施例中，第一推进系统6和第二推进系统7的螺旋桨还可以均安装于机翼3靠近机尾的一侧。
52.具体地，第一机身1和第二机身2均采用流线型高升阻比构型，且采用多边形截面及长机身布局结构，使飞行器具备高空间高载重能力。
53.第一机身1、第二机身2和机翼3均采用复合材料蒙皮骨架型式结构，具备质量轻、承载能力强等优点。
54.机翼3包括第一段31、连接段32和第二段33，第一段31、连接段32和第二段33位于同一直线上，第一段31连接于第一机身1远离第二机身2的一侧，第一推进系统6安装于第一段31上，第二段33连接于第二机身2远离第一机身1的一侧，第二推进系统7安装于第二段33上，连接段32连接于第一机身1和第二机身2之间。
55.因为机翼3采用大展弦比平直机翼3布局型式，降低诱导阻力,提高升力线斜率和最大升力系数，具备高升阻比特性及高载重高效率巡航性能。
56.平垂尾翼结构8包括第一垂直尾翼81、第二垂直尾翼82和水平尾翼83，第一垂直尾翼81垂直安装于第一机身1的尾部，第二垂直尾翼82垂直安装于第二机身2的尾部，水平尾翼83连接于第一机身1和第二机身2的尾部之间。
57.第一段31上活动设置有第一调节板311，第二段33上活动设置有第二调节板331，第一垂直尾翼81上活动设置有第三调节板811，第二垂直尾翼82上活动设置有第四调节板821，水平尾翼83上活动设置有第五调节板831，第一调节板311、第二调节板331、第三调节板811、第四调节板821和第五调节板831用于控制双机身交叉旋翼飞行器执行偏航指令、俯仰指令和滚转指令，上述采用双垂尾的结构布局，可以有效减小气动结构侧滑，并提高方向稳定性。
58.第一起落装置9包括两组分别位于第一机身1底部前后的可收放四点式起落架，第二起落装置10包括两组分别位于第二机身2底部前后的可收放四点式起落架，上述设计有利于飞行器稳定着陆。
59.本技术实施例的双机身交叉旋翼飞行器的工作原理大致如下：
60.双机身交叉旋翼飞行器具备垂直起降和高速巡航性能，其典型的飞行模式有垂直起飞、过渡前飞、高速巡航三种；在垂直起飞阶段，第一旋翼系统4和第二旋翼系统5上的交叉旋翼反向旋转，产生升力并平衡自身的反扭矩，可实现低速悬停；在过渡前飞阶段，第一旋翼系统4和第二旋翼系统5上的交叉旋翼降低总距，逐渐给桨盘平面卸载，同时布置在机翼3两侧的第一推进系统6和第二推进系统7开始加速，此时机翼3产生部分升力以弥补交叉旋翼的升力降低；在高速巡航阶段，交叉旋翼属于半自转状态，第一旋翼系统4和第二旋翼系统5提供前飞推力，且飞行器升力主要由第一推进系统6和第二推进系统7提供。
61.本技术实施例的双机身交叉旋翼飞行器的有益技术效果大致如下：
62.第一旋翼系统4和第二旋翼系统5上的交叉旋翼使飞行器具备垂直起降和空中悬停能力，并提高了其抗风性能，第一机身1和第二机身2的双机身布局型式，有利于布置大展弦比机翼3，提高了飞行器的载重能力和巡航效率，改善了常规直升机前飞时旋翼前行桨叶激波和后行桨叶失速问题，具备高速巡航性能，而且飞行器整体为对称式结构，操稳特性较好。
63.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，为对称式结构且包括第一机身(1)、第二机身(2)和机翼(3)，所述第一机身(1)与所述第二机身(2)平行间隔布置，所述机翼(3)水平贯穿所述第一机身(1)和所述第二机身(2)的中部且三者连接为一体，所述机翼(3)的一端伸出于所述第一机身(1)远离所述第二机身(2)的一侧，所述机翼(3)的另一端伸出于所述第二机身(2)远离所述第一机身(1)的一侧，所述机翼(3)垂直于所述第一机身(1)和所述第二机身(2)；所述第一机身(1)的顶部中间设置有第一旋翼系统(4)，所述第二机身(2)的顶部中间设置有第二旋翼系统(5)，所述第一旋翼系统(4)和所述第二旋翼系统(5)的转动轴线竖向布置；所述机翼(3)上设置有第一推进系统(6)和第二推进系统(7)，所述第一推进系统(6)位于所述第一机身(1)远离所述第二机身(2)的一侧，所述第二推进系统(7)位于所述第二机身(2)远离所述第一机身(1)的一侧，所述第一推进系统(6)和所述第二推进系统(7)的转动轴线水平布置且平行于所述第一机身(1)/所述第二机身(2)的长度方向；所述第一机身(1)和所述第二机身(2)的尾部之间设置有平垂尾翼结构(8)，所述第一机身(1)的底部设置有第一起落装置(9)，所述第二机身(2)的底部设置有第二起落装置(10)。2.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一旋翼系统(4)和所述第二旋翼系统(5)均采用二叶桨叶型式，桨叶均采用复合材料制作而成，桨叶与所述第一机身(1)/所述第二机身(2)所在水平面之间的夹角为20
°
。3.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一推进系统(6)和所述第二推进系统(7)均包括伺服电机和螺旋桨，所述第一推进系统(6)和所述第二推进系统(7)均采用三叶叶片型式。4.根据权利要求3所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一推进系统(6)和所述第二推进系统(7)的螺旋桨均安装于所述机翼(3)靠近机头的一侧；或，所述第一推进系统(6)和所述第二推进系统(7)的螺旋桨均安装于所述机翼(3)靠近机尾的一侧。5.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一机身(1)和所述第二机身(2)均采用流线型高升阻比构型，且采用多边形截面及长机身布局结构。6.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一机身(1)、所述第二机身(2)和所述机翼(3)均采用复合材料蒙皮骨架型式结构。7.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述机翼(3)包括第一段(31)、连接段(32)和第二段(33)，所述第一段(31)、所述连接段(32)和所述第二段(33)位于同一直线上，所述第一段(31)连接于所述第一机身(1)远离所述第二机身(2)的一侧，所述第一推进系统(6)安装于所述第一段(31)上，所述第二段(33)连接于所述第二机身(2)远离所述第一机身(1)的一侧，所述第二推进系统(7)安装于所述第二段(33)上，所述连接段(32)连接于所述第一机身(1)和所述第二机身(2)之间。8.根据权利要求7所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述平垂尾翼结构(8)包括第一垂直尾翼(81)、第二垂直尾翼(82)和水平尾翼(83)，所述第一垂直尾翼(81)垂直安装于所述第一机身(1)的尾部，所述第二垂直尾翼(82)垂直安装于所述第二机身(2)的尾
部，所述水平尾翼(83)连接于所述第一机身(1)和所述第二机身(2)的尾部之间。9.根据权利要求8所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一段(31)上活动设置有第一调节板(311)，所述第二段(33)上活动设置有第二调节板(331)，所述第一垂直尾翼(81)上活动设置有第三调节板(811)，所述第二垂直尾翼(82)上活动设置有第四调节板(821)，所述水平尾翼(83)上活动设置有第五调节板(831)，所述第一调节板(311)、所述第二调节板(331)、所述第三调节板(811)、所述第四调节板(821)和所述第五调节板(831)用于控制所述双机身交叉旋翼飞行器执行偏航指令、俯仰指令和滚转指令。10.根据权利要求1所述的双机身交叉旋翼飞行器，其特征在于，所述第一起落装置(9)包括两组分别位于所述第一机身(1)底部前后的可收放四点式起落架，所述第二起落装置(10)包括两组分别位于所述第二机身(2)底部前后的可收放四点式起落架。

技术总结
本申请涉及飞行器技术领域，且涉及一种双机身交叉旋翼飞行器，为对称式结构且包括第一机身、第二机身和机翼，第一机身的顶部中间设置有第一旋翼系统，第二机身的顶部中间设置有第二旋翼系统；机翼上设置有第一推进系统和第二推进系统；第一机身和第二机身的尾部之间设置有平垂尾翼结构，第一机身的底部设置有第一起落装置，第二机身的底部设置有第二起落装置。本申请中交叉旋翼使飞行器具备垂直起降和空中悬停能力，提高抗风性能，第一机身和第二机身的双机身布局型式，有利于布置大展弦比机翼，提高飞行器的载重能力和巡航效率，改善常规直升机前飞时旋翼前行桨叶激波和后行桨叶失速问题，具备高速巡航性能，整体为对称式结构，操稳特性较好。操稳特性较好。操稳特性较好。


技术研发人员：裴家涛 黄晓龙 李康伟 付中乐 张达 韩磊 刘亮 许凯通
受保护的技术使用者：湖北航天飞行器研究所
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/7