一种双旋翼倾转飞行器及其飞行控制方法与流程

1.本发明属于飞行器的技术领域，尤其涉及一种双旋翼倾转飞行器及其飞行控制方法。


背景技术：

2.全球路面交通拥挤，迫切需要向空中发展现代化的民用微小型载人飞行器需求下产生飞行器必须具备机动性更强，普通人即可驾驶，不需要特定的场地例如机场多重安全冗余的特点。
3.现有飞行器无法实现悬停或者低速状态下维持稳定不同的飞机姿态，且现有飞行器一般倾转的是旋翼或者桨，不会倾转翼展。
4.故有必要设计一种新的飞行器。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种左右分开、独立倾转、且可以获得垂直起降和高速巡航的双旋翼倾转飞行器及其飞行控制方法。
6.本发明提供一种双旋翼倾转飞行器，其包括机身主体，还包括固定在所述机身主体左侧的左倾转翼、固定在所述左倾转翼上的左旋翼、固定在所述机身主体右侧的右倾转翼、固定在所述右倾转翼上的右旋翼、以及固定在所述机身主体尾部的尾翼组，所述尾翼组包括垂直尾翼、水平尾翼和水平尾桨；其中所述左旋翼和右旋翼实现飞行器垂直起降和巡航的飞行动力和姿态控制。
7.进一步地，所述左旋翼采用正浆设计，所述右旋翼采用反浆设计；或者所述左旋翼采用反浆设计，所述右旋翼采用正浆设计。
8.进一步地，所述水平尾翼包括所述机身主体尾部左侧的左水平尾翼、以及固定在所述机身主体尾部右侧的右水平尾翼，所述垂直尾翼位于所述左水平尾翼和所述右水平尾翼之间。
9.进一步地，还包括位于所述机身主体内的伺服器，其中所述左倾转翼和右倾转翼分别通过轴与所述伺服器连接。
10.进一步地，还包括固定在所述左倾转翼外侧且可相对所述左倾转翼进行折叠的左折叠翼、以及固定在所述右倾转翼外侧且可相对所述右倾转翼进行折叠的右折叠翼。
11.进一步地，还包括角度位置传感器，所述角度位置传感器设于所述左折叠翼、右折叠翼、左倾转翼和右倾转翼内。
12.进一步地，还包括位于所述左旋翼上的左旋翼斜盘以及位于所述右旋翼上的右旋翼斜盘。
13.本发明还提供一种双旋翼倾转飞行器的飞行控制方法，具体方法如下：
14.垂直起降时，所述左旋翼和右旋翼连同所述左倾转翼和右倾转翼保持与地面垂直状态，所述左旋翼和右旋翼高速旋转产生升力将飞行器浮起；在飞行器浮起时，所述左倾转
翼和右倾转翼同步前后倾转，飞行器可以前进后退，异步倾转时可以实现飞行器旋转；所述左旋翼和右旋翼升力差时可实现横滚。
15.巡航状态时，所述左倾转翼和右倾转翼偏转到与地面平行，所述左旋翼和右旋翼成为飞行器的拉力来源，此时的升力靠所述左倾转翼和右倾转翼提供，所述左倾转翼和右倾转翼同步偏转时改变升力，异步偏转时实现横滚，左水平尾翼和右水平尾翼控制飞行器航向姿态，垂直尾翼控制航向。
16.进一步地，飞行器在垂直起降时，左旋翼斜盘和右旋翼斜盘的前后倾斜产生升力差与所述水平尾桨共同作用下，实现飞行器空中姿态改变。
17.进一步地，飞行器在巡航状态时，左水平尾翼和右水平尾翼控制飞行器航向姿态，垂直尾翼控制航向。
18.本发明左右分开且独立倾转，并且依据飞行条件有各种不同的作动；本发明飞行器的翼展不仅倾转，还可以折叠；实施本发明可以获得垂直起降，高速巡航，垂直悬停与高速巡航之间过渡平稳，同时具备非常高的使用经济性之好处。
19.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
20.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
21.图1为用于本发明实施例的双旋翼倾转飞行器的结构示意图；
22.图2为用于本发明实施例的双旋翼倾转飞行器的尾翼组的单独示意图；
23.图3为用于本发明实施例的双旋翼倾转飞行器的尾翼组的局部放大图。
具体实施方式
24.本发明一种双旋翼倾转飞行器，如图1和图2所示，其包括机身主体10、固定在机身主体10左侧的左倾转翼20、固定在左倾转翼20上的左旋翼21、固定在左倾转翼20外侧且可相对左倾转翼20进行折叠的左折叠翼22、固定在机身主体10右侧的右倾转翼30、固定在右倾转翼30上的右旋翼31、固定在右倾转翼30外侧且可相对右倾转翼30进行折叠的右折叠翼32以及固定在机身主体10尾部的尾翼组；其中左旋翼21和右旋翼31实现飞行器垂直起降和巡航的飞行动力和姿态控制。
25.其中尾翼组包括固定在机身主体10尾部左侧的左水平尾翼40、固定在机身主体10尾部右侧的右水平尾翼50、固定在机身主体10尾部且位于左水平尾翼40和右水平尾翼50之间的垂直尾翼60、固定在机身主体10尾部的水平尾浆70以及固定在水平尾浆70上的多个尾浆叶71。
26.其中，左倾转翼20和右倾转翼30均轴向固定在机身主体10上。本发明飞行器还包括位于机身主体10内的伺服器(图未示)，其中左倾转翼20和右倾转翼30分别通过轴与伺服器连接，左倾转翼20和右倾转翼30分别在伺服器的作用下可以轴向360
°
旋转，以实现左倾转翼20、右旋翼30和左旋翼21、右旋翼31同步偏转，此偏转用于本发明飞行器的垂直起降和
巡航控制。
27.伺服器可以是电机伺服器，也可以是液压伺服器。
28.当左倾转翼20和右倾转翼30异步偏转，在垂直起降时用于航向修正，在巡航时用于飞行器的横滚；左倾转翼20和右倾转翼30之间的推力差，实现飞行器的垂直起降时横滚飞行。
29.左折叠翼22与左倾转翼20同步倾转，右折叠翼32与右倾转翼30同步倾转，收纳或者高速巡航时向后折叠减小收纳空间或者减小风阻。
30.左倾转翼20和左折叠翼22组成飞行器的左翼展，右倾转翼30和右折叠翼32组成飞行器的右翼展，飞行器的左翼展和右翼展不仅倾转，还可以折叠。
31.当然，折叠翼在本发明中非必要选项，不折叠也不影响实施本发明的技术效果。
32.本发明飞行器还包括角度位置传感器(图未示)，角度位置传感器设置在左倾转翼20、左折叠翼22、右倾转翼30和右折叠翼32内，以便伺服器准确获得倾转或者折叠角度。
33.左旋翼21采用正浆设计，右旋翼31采用反浆设计；或者左旋翼21采用反浆设计，右旋翼31采用正浆设计，这样用于抵消反向扭矩。
34.左旋翼21和右旋翼31均包括至少两个叶片。
35.如图3所示，本发明飞行器还包括将左旋翼21固定在左倾转翼20上的左旋翼连杆211、将左旋翼21的叶片固定在左旋翼连杆211上的左桨夹212、固定在左旋翼连杆211前方的左前斜盘升降连杆213、固定在左旋翼连杆211后方的左后斜盘升降连杆214以及位于左旋翼21上且位于左前斜盘升降连杆213和左后斜盘升降连杆214之间的左旋翼斜盘215。
36.其中，左前斜盘升降连杆213和左后斜盘升降连杆214在内部驱动器的驱动下，做相对运动驱动使得左旋翼斜盘215前后倾斜，左前斜盘升降连杆213和左后斜盘升降连杆214联动带动左桨夹212偏转，从而实现左旋翼21的桨矩变化。
37.同样，本发明飞行器还包括将右旋翼31固定在右倾转翼30上的右旋翼连杆(图未示)、将右旋翼31的叶片固定在右旋翼连杆上的右桨夹(图未示)、固定在右旋翼连杆前方的右前斜盘升降连杆(图未示)、固定在右旋翼连杆后方的右后斜盘升降连杆(图未示)以及位于右旋翼31上且位于右前斜盘升降连杆和右后斜盘升降连杆之间的右旋翼斜盘(图未示)。
38.其中，右前斜盘升降连杆和左后斜盘升降连杆在内部驱动器的驱动下，做相对运动驱动使得右旋翼斜盘前后倾斜，右前斜盘升降连杆和右后斜盘升降连杆联动带动右桨夹偏转，从而实现右旋翼31的桨矩变化。
39.左旋翼21和右旋翼31分别利用左旋翼斜盘215和右旋翼斜盘的前后倾斜产生的前后升力差与水平尾浆70以及水平尾浆70一起实现飞行器水平姿态控制。
40.水平尾浆70水平安装于飞行器的尾部，作用是主动给飞行器提供额外的升降拉力以控制飞行器水平向姿态。
41.尾浆叶71正负可调，以实现可调正反两面拉力。
42.尾浆叶71是2片或更多，例如3桨叶，4桨叶，5桨叶等等。
43.水平尾浆70和垂直尾翼60可以整体偏转或者使用部分舵面偏转。尾桨定速旋转，尾桨叶71的桨矩与水平尾翼(包括左水平尾翼40和右水平尾翼50)同步动作产生升降拉力，用于控制飞行器姿态。
44.垂直尾翼60在飞行器巡航时可偏转，用于纠正航向。
45.左水平尾翼40和右水平尾翼50按左右排列且分别位于水平尾浆70的左右两侧，可以避开水平尾浆70的气道。
46.本发明飞行器的飞行控制方法如下：
47.垂直起降时，左旋翼21和右旋翼31连同左倾转翼20和右倾转翼30保持与地面垂直状态，左旋翼21和右旋翼31高速旋转产生升力将飞行器浮起。在飞行器浮起时，左倾转翼20和右倾转翼30同步前后倾转，飞行器可以前进后退，异步倾转时可以实现飞行器旋转；左旋翼21和右旋翼31升力差时可实现横滚；左旋翼斜盘和右旋翼斜盘的前后倾斜产生升力差与水平尾桨70共同作用下，可以实现飞行器空中姿态改变。无论飞行器处于何种飞行状态时，飞行器的姿态都可以稳定的保持特殊状态，例如飞行器头朝下或者朝上。
48.巡航状态时，左倾转翼20和右倾转翼30偏转到与地面平行，左旋翼21和右旋翼31成为飞行器的拉力来源，此时的升力靠左倾转翼20和右倾转翼30提供，左倾转翼20和右倾转翼30同步偏转时改变升力，异步偏转时实现横滚，左水平尾翼40和右水平尾翼50控制飞行器航向姿态，垂直尾翼60控制航向。
49.关于水平尾桨70，它的功能包含两个方面，悬停和低速巡航时主动气流控制飞行器姿态，飞行器遇到前后重心偏移时主动提供额外的向上或向下的推力维持重心平衡。
50.关于折叠翼，由于本发明使用的倾转翼因适应低速的稳定性设计得比较宽，当飞行器高速巡航时会产生比较大的阻力，折叠翼后掠可以减小风阻，从而实现更高的飞行效率，当飞行器收纳到机库时，折叠翼收至更大的角度，可以实现更小的占地面积。
51.安全冗余的实施，巡航状态下，本发明允许一个或者多个动力系统失效，驾驶人通过超控翼展和尾部水平与垂直翼，可以实现无动力滑翔，从而大幅增加异常时飞行安全。
52.旋翼产生的升力通过改变桨矩的方式实现。
53.本发明实现了飞行器在任何飞行状态下维持各种不同姿态的可能：垂直起降与水平悬停、左右翼展倾转中、水平巡航状态、机头朝上悬停、机头朝下悬停、机头朝上巡航以及机头朝下巡航。
54.本发明水平尾桨70的桨矩正负可调，与倾转翼协同，实现了飞行器在任何飞行状态下维持各种不同姿态的可能；本发明左右分开且独立倾转，并且依据飞行条件有各种不同的作动；本发明飞行器的翼展不仅倾转，还可以折叠；本发明飞行器的折叠翼不仅用于收纳还用于巡航省力；实施本发明可以获得垂直起降，高速巡航，垂直悬停与高速巡航之间过渡平稳，同时具备非常高的使用经济性之好处。
55.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

技术特征：
1.一种双旋翼倾转飞行器，其包括机身主体(10)，其特征在于，还包括固定在所述机身主体(10)左侧的左倾转翼(20)、固定在所述左倾转翼(20)上的左旋翼(21)、固定在所述机身主体(10)右侧的右倾转翼(30)、固定在所述右倾转翼(30)上的右旋翼(31)、以及固定在所述机身主体(10)尾部的尾翼组，所述尾翼组包括垂直尾翼(60)、水平尾翼和水平尾桨(70)；其中所述左旋翼(21)和右旋翼(31)实现飞行器垂直起降和巡航的飞行动力和姿态控制。2.根据权利要求1所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，所述左旋翼(21)采用正浆设计，所述右旋翼(31)采用反浆设计；或者所述左旋翼(21)采用反浆设计，所述右旋翼(31)采用正浆设计。3.根据权利要求1所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，所述水平尾翼包括所述机身主体(10)尾部左侧的左水平尾翼(40)、以及固定在所述机身主体(10)尾部右侧的右水平尾翼(50)，所述垂直尾翼(60)位于所述左水平尾翼(40)和所述右水平尾翼(50)之间。4.根据权利要求1所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，还包括位于所述机身主体(10)内的伺服器，其中所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)分别通过轴与所述伺服器连接。5.根据权利要求1所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，还包括固定在所述左倾转翼(20)外侧且可相对所述左倾转翼(20)进行折叠的左折叠翼(22)、以及固定在所述右倾转翼(30)外侧且可相对所述右倾转翼(30)进行折叠的右折叠翼(32)。6.根据权利要求5所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，还包括角度位置传感器，所述角度位置传感器设于所述左折叠翼(23)、右折叠翼(33)、左倾转翼(20)和右倾转翼(30)内。7.根据权利要求1所述的双旋翼倾转飞行器，其特征在于，还包括位于所述左旋翼(21)上的左旋翼斜盘以及位于所述右旋翼(31)上的右旋翼斜盘。8.根据权利要求1-7任一所述的双旋翼倾转飞行器的飞行控制方法，其特征在于，具体方法如下：垂直起降时，所述左旋翼(21)和右旋翼(31)连同所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)保持与地面垂直状态，所述左旋翼(21)和右旋翼(31)高速旋转产生升力将飞行器浮起；在飞行器浮起时，所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)同步前后倾转，飞行器可以前进后退，异步倾转时可以实现飞行器旋转；所述左旋翼(21)和右旋翼(31)升力差时可实现横滚。巡航状态时，所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)偏转到与地面平行，所述左旋翼(21)和右旋翼(31)成为飞行器的拉力来源，此时的升力靠所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)提供，所述左倾转翼(20)和右倾转翼(30)同步偏转时改变升力，异步偏转时实现横滚，左水平尾翼40和右水平尾翼50控制飞行器航向姿态，垂直尾翼60控制航向。9.根据权利要求8所述的双旋翼倾转飞行器的飞行控制方法，其特征在于，飞行器在垂直起降时，左旋翼斜盘和右旋翼斜盘的前后倾斜产生升力差与所述水平尾桨(70)共同作用下，实现飞行器空中姿态改变。10.根据权利要求8所述的双旋翼倾转飞行器的飞行控制方法，其特征在于，飞行器在巡航状态时，左水平尾翼(40)和右水平尾翼(50)控制飞行器航向姿态，垂直尾翼(60)控制航向。

技术总结
本发明提供一种双旋翼倾转飞行器及其飞行控制方法，飞行器包括机身主体、固定在所述机身主体左侧的左倾转翼、固定在所述左倾转翼上的左旋翼、固定在所述机身主体右侧的右倾转翼、固定在所述右倾转翼上的右旋翼、以及固定在所述机身主体尾部的尾翼组，所述尾翼组包括垂直尾翼、水平尾翼以及水平尾桨；其中所述左旋翼和右旋翼实现飞行器垂直起降和巡航的飞行动力和姿态控制。本发明左右分开且独立倾转，并且依据飞行条件有各种不同的作动；本发明飞行器的翼展不仅倾转，还可以折叠；实施本发明可以获得垂直起降，高速巡航，垂直悬停与高速巡航之间过渡平稳，同时具备非常高的使用经济性之好处。经济性之好处。经济性之好处。


技术研发人员：刘则锋
受保护的技术使用者：成都倒立摆科技有限公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/4/17