一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器技术领域，具体为一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器。


背景技术：

2.倾转旋翼飞行器是一种将固定翼飞行器和螺旋桨飞行器融为一体的新型飞行器，既有传统螺旋桨飞行器垂直起降和空中悬停的能力，又具有固定翼飞行器的高速巡航能力。倾转旋翼飞行器包括一套可在水平位置与垂直位置之间交替转动的旋翼倾转系统，以及提供动力的动力系统，当飞行器垂直起飞和着陆时，旋翼轴与地面垂直；当飞行器处于巡航状态时，旋翼轴与地面平行。
3.现有的倾转旋翼飞行器主要为以下两类：
4.全倾转旋翼布局：以joby公司的s4型号飞行器为例，旋翼倾转组件在巡航模式时只需要3个电机就可满足飞机巡航要求，完全不需要6个电机同时提供推动力，而此型号的飞行器在6个电机上都安装了倾转系统，使得多余的倾转系统增加了无效重量，并且全倾转技术也增加了“转换模式”的控制难度。
5.部分倾转旋翼布局：以wisk公司的6代机型和archer公司的maker机型为例，多梁布局会增加梁对机翼的气动干扰，减小机翼升阻比；单根梁上安装的两个电机和旋翼有差异，增加悬停控制难度；靠近翼稍的位置安装电机梁也增加了机翼抗扭要求，增加机翼重量。
6.现有的倾转旋翼飞行器均存在布局不合理、无效重量较多的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供了一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器，布局合理，实现动力系统和倾转系统重量占比最小化，减轻了飞行器的重量。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器，包括机身，所述机身安装有机翼系统、旋翼系统、动力系统以及倾转系统，所述机翼系统包括主机翼、鸭翼以及水平尾翼，所述主机翼、鸭翼以及水平尾翼均对称所述机身分布，且所述鸭翼和水平尾翼分别设置在机身的前后两端；还包括一对电机梁，一对所述电机梁分布在所述机身的两侧，且分别与两侧的主机翼垂直固定；所述旋翼系统包括固定式旋翼和倾转旋翼，所述固定式旋翼设置有若干个对称分布在机身顶部，所述倾转旋翼设置有若干个对称分布在一对所述电机梁的前后两端；所述倾转系统驱动若干倾转旋翼独立在水平和竖直方向做交替运动。
9.通过上述技术方案，通过设置部分倾转旋翼结构，实现了动力系统和倾转系统重量占比的最小化，减轻了飞行器重量；双电机梁设计减少了传统电机梁的数量，从而减少了电机梁对主机翼的气动干扰；固定式旋翼和倾转旋翼均对称机身重心分布，提高稳定性，当倾转旋翼发生故障也可以通过固定式旋翼稳定飞行器的姿态再降落，提高飞行安全性。
10.优选的，一对所述电机梁靠近机身设置，且一对电机梁的前后两端分别与所述鸭
翼和水平尾翼的左右两侧固定。
11.通过上述技术方案，由主机翼、鸭翼、水平尾翼以及一对电机梁构成“申”字结构，增强了整个飞行器的结构刚度，减少震颤风险。
12.优选的，所述主机翼包括翼根和翼尖，一侧电机梁与翼根的间距与主机翼于翼根和翼尖的总长占比范围为1/4～1/3。
13.通过上述技术方案，双电机梁靠近翼根设计，使整个机翼系统的抗扭刚度提高，机翼可以轻量化设计，优选的，可以设计为大展弦比机翼，降低飞行阻力，延长机翼系统的使用寿命。
14.优选的，所述固定式旋翼设置为4个分别对称飞行器的重心分布，固定在所述电机梁的顶部。
15.优选的，所述动力系统包括锂电池。
16.优选的，所述电机梁内部中空且设置有活动空间。
17.通过上述技术方案，通过活动空间调整锂电池的前后位置，从而对整机的重心位置进行相应调整，简化了整机机身布置难度。
18.优选的，所述电机梁顶部设置有若干上方通风口，电机梁两侧设置有若干侧方通风口。
19.通过上述技术方案，省去了散热风扇的布置，从而减轻电池散热系统的重量和散热风扇的消耗。
20.优选的，所述机翼系统还包括垂直尾翼，所述垂直尾翼包括垂直安定面以及方向舵。
21.优选的，所述机身底部设置有起落架。
22.有益效果：
23.本实用新型通过设置部分倾转结构，实现了动力系统和倾转系统重量占比的最小化，减轻了飞行器重量；双电机梁设计减少了传统电机梁的数量，从而减少了电机梁对主机翼的气动干扰；固定式旋翼和倾转旋翼均对称机身重心分布，提高稳定性，当倾转旋翼发生故障也可以通过固定式旋翼稳定飞行器的姿态再降落，提高飞行安全性。
24.本实用新型通过双电机梁靠近翼根设计，使整个机翼系统的抗扭刚度提高，机翼可以轻量化设计，降低飞行阻力，延长机翼系统的使用寿命；由主机翼、鸭翼、水平尾翼以及一对电机梁构成“申”字结构，增强了整个飞行器的结构刚度，减少震颤风险。
25.本实用新型设置上方通风口以及侧方通风口，省去了散热风扇的布置，从而减轻电池散热系统的重量和散热风扇的消耗。
附图说明
26.图1为本实用新型一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器整体结构示意图；
27.图2为本实用新型一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器俯视图；
28.图3为本实用新型一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器
29.图4为本实用新型一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器巡航模式的结构示意图；
30.图5为本实用新型一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器垂直起落时的结构示意图；
31.图中：1、机身；2、主机翼；21、翼根；22、翼尖；3、鸭翼；4、水平尾翼；5、电机梁；51、上
方通风口；52、侧方通风口；6、固定式旋翼；7、倾转旋翼；8、垂直尾翼；81、垂直安定面；82、方向舵；9、起落架。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.下面对本实用新型的实施例进行详细阐述：
34.如图1、图2和图3所示，一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器，包括机身1，机身1安装有机翼系统、旋翼系统、动力系统以及倾转系统，机翼系统包括主机翼2、鸭翼3以及水平尾翼4，主机翼2、鸭翼3以及水平尾翼4均对称机身1分布，且鸭翼3和水平尾翼4分别设置在机身1的前后两端；还包括一对电机梁5，一对电机梁5分布在机身1的两侧，且分别与两侧的主机翼2垂直固定；旋翼系统包括固定式旋翼6和倾转旋翼7，固定式旋翼6设置有若干个对称分布在机身1顶部，倾转旋翼7设置有若干个对称分布在一对电机梁5的前后两端；倾转系统驱动若干倾转旋翼7独立在水平和竖直方向做交替运动。
35.通过设置部分倾转旋翼7结构，实现了动力系统和倾转系统重量占比的最小化，减轻了飞行器重量；双电机梁5设计减少了传统电机梁5的数量，从而减少了电机梁5对主机翼2的气动干扰；固定式旋翼6和倾转旋翼7均对称机身1重心分布，提高稳定性，当倾转旋翼7发生故障也可以通过固定式旋翼6稳定飞行器的姿态再降落，提高飞行安全性。
36.作为一种优选的实施例，一对电机梁5靠近机身1设置，且一对电机梁5的前后两端分别与鸭翼3和水平尾翼4的左右两侧固定；固定式旋翼6设置为4个分别对称飞行器的重心分布，固定在电机梁5的顶部。由主机翼2、鸭翼3、水平尾翼4以及一对电机梁5构成“申”字结构，增强了整个飞行器的结构刚度，减少震颤风险。
37.作为一种优选的实施例，主机翼2包括翼根21和翼尖22，一侧电机梁5与翼根21的间距与主机翼2于翼根21和翼尖22的总长占比范围为1/4～1/3。双电机梁5靠近翼根21设计，使整个机翼系统的抗扭刚度提高，机翼可以轻量化设计，优选的，可以设计为大展弦比机翼，降低飞行阻力，延长机翼系统的使用寿命。
38.具体的，动力系统还包括锂电池，作为一种优选的实施例，锂电池设置在固定式旋翼6的下侧，可借助固定式旋翼6的下洗气流散热；作为一种优选的实施例，电机梁5内部中空且设置有活动空间，通过活动空间可对锂电池的前后位置进行微调，从而对整机的重心位置进行相应调整，简化了整机机身1布置难度。
39.作为一种优选的实施例，电机梁5顶部设置有若干上方通风口51，优选的，上方通风口51设置在若干固定式旋翼6下洗气流覆盖范围内；在飞行器垂直起飞、垂直降落以及过渡飞行阶段通过上方通风口51将下洗气流引入活动空间，对锂电池进行散热。电机梁5两侧设置有若干侧方通风口52，在飞行器平飞时，迎风气流通过侧方通风口52进入活动空间，对锂电池进行通风散热。通过设置上方通风口51以及侧方通风口52，省去了散热风扇的布置，从而减轻电池散热系统的重量和散热风扇的消耗。
40.作为一种优选的实施例，鸭翼3设置为“v”型，且“v”字开口正对前方；使鸭翼3产生
的气流不易对主机翼2产生干扰，提高整机的飞行稳定性，鸭翼3的设计在飞行器平飞时提供部分升力，减小平飞时整机的配平阻力，从而减小了飞行时的电能损耗。
41.机翼系统还包括垂直尾翼8，垂直尾翼8包括垂直安定面81以及方向舵82；垂直安定面81提供飞行器航向静稳定性，通过操纵方向舵82控制飞行器偏航。机身1底部设置有起落架9，优选为滑橇式起落架9。
42.工作原理：
43.如图4和图5所示，垂直起落时，倾转旋翼7调整为旋翼轴与地面垂直，与固定式旋翼6配合提供起升动力，由前后4个倾转旋翼7提供向前飞行的动力；飞行增速至巡航速度后，倾转旋翼7调整为旋翼轴与地面平行，前方的2个倾转旋翼7关闭并调节桨距为顺桨模式，仅由后2个倾转旋翼7提供推力，保证巡航效率；爬升或者增速阶段，再开启前方的2个倾转旋翼7，由4个倾转旋翼7同时提供前进动力。
44.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器，包括机身(1)，所述机身(1)安装有机翼系统、旋翼系统、动力系统以及倾转系统，其特征在于：所述机翼系统包括主机翼(2)、鸭翼(3)以及水平尾翼(4)，所述主机翼(2)、鸭翼(3)以及水平尾翼(4)均对称所述机身(1)分布，且所述鸭翼(3)和水平尾翼(4)分别设置在机身(1)的前后两端；还包括一对电机梁(5)，一对所述电机梁(5)分布在所述机身(1)的两侧，且分别与两侧的主机翼(2)垂直固定；所述旋翼系统包括固定式旋翼(6)和倾转旋翼(7)，所述固定式旋翼(6)设置有若干个对称分布在机身(1)顶部，所述倾转旋翼(7)设置有若干个对称分布在一对所述电机梁(5)的前后两端；所述倾转系统驱动若干倾转旋翼(7)独立在水平和竖直方向做交替运动。2.根据权利要求1所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：一对所述电机梁(5)靠近机身(1)设置，且一对电机梁(5)的前后两端分别与所述鸭翼(3)和水平尾翼(4)的左右两侧固定。3.根据权利要求2所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述主机翼(2)包括翼根(21)和翼尖(22)，一侧电机梁(5)与翼根(21)的间距与主机翼(2)于翼根(21)和翼尖(22)的总长占比范围为1/4～1/3。4.根据权利要求1所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述固定式旋翼(6)设置为4个分别对称飞行器的重心分布，固定在所述电机梁(5)的顶部。5.根据权利要求1所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述动力系统还包括锂电池。6.根据权利要求5所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述电机梁(5)内部中空且设置有活动空间。7.根据权利要求5所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述电机梁(5)顶部设置有若干上方通风口(51)，电机梁(5)两侧设置有若干侧方通风口(52)。8.根据权利要求1所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述机翼系统还包括垂直尾翼(8)，所述垂直尾翼(8)包括垂直安定面(81)以及方向舵(82)。9.根据权利要求1所述的部分旋翼倾转垂直起降飞行器，其特征在于：所述机身(1)底部设置有起落架(9)。

技术总结
本实用新型公开了一种部分旋翼倾转垂直起降飞行器，包括机身，所述机身安装有机翼系统、旋翼系统、动力系统以及倾转系统，所述机翼系统包括主机翼、鸭翼以及水平尾翼，还包括一对电机梁，所述旋翼系统包括固定式旋翼和倾转旋翼；通过设置部分倾转旋翼结构，实现了动力系统和倾转系统重量占比的最小化，减轻了飞行器重量；双电机梁设计减少了传统电机梁的数量，从而减少了电机梁对主机翼的气动干扰；固定式旋翼和倾转旋翼均对称机身重心分布，提高稳定性，当倾转旋翼发生故障也可以通过固定式旋翼稳定飞行器的姿态再降落，提高飞行安全性。性。性。


技术研发人员：张振浩 李宜恒 黄杰 初源梓逸 申镇
受保护的技术使用者：零重力飞机工业（合肥）有限公司
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/5/31