一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011602373.8
(22)申请日 2020.12.29
(71)申请人 中国民航大学
地址 300000 天津市东丽区津北公路2898
号民航大学
(72)发明人 马超　武旭　叶志鸿　李承朴　
吴旭　安邦　
(74)专利代理机构 天津企兴智财知识产权代理
有限公司 12226
代理人 陈雅洁
(51)Int.Cl.
B64C 1/30(2006.01)
B64C 5/02(2006.01)
B64C 5/04(2006.01)
B64C 9/00(2006.01)
B64C 29/00(2006.01)B64D 27/02(2006.01)B64D 33/02(2006.01)
(54)发明名称一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器(57)摘要本发明提供了一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，包括机翼、机身和尾翼，所述机翼通过旋转机构和固定支座安装在机身的顶部；所述旋转机构设置在机构盒内，所述机构盒通过两侧设有的滑杆与固定支座滑动连接；所述旋转机构包括机翼转轴、旋转组件，机翼转轴垂直设置在机构盒内，所述机翼转轴的顶端设有凸台轴承，所述凸台轴承的外环固设在机翼的支板上，所述机翼转轴通过旋转组件与固定在机构盒上的舵机转动连接，所述机翼转轴的底端固设在机构盒内；所述固定支座固设在机身内。

本发明采用非对称机翼形状，提供飞行时斜置布局升力，飞行时可随速度改变斜置角，比传统固定翼更加适应环境的变化，机身腹部安装升力风扇，实现短距起飞，
垂直降落。

权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 112623183 A 2021.04.09
C N 112623183
A
1.一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，包括机翼(1)、机身(2)和尾翼(3)，其特征在于：所述机翼(1)通过旋转机构(10)和固定支座(17)安装在机身(2)的顶部；
所述旋转机构(10)设置在机构盒(15)内，所述机构盒(15)通过两侧设有的滑杆(16)与固定支座(17)滑动连接；
所述旋转机构(10)包括机翼转轴(13)、旋转组件，机翼转轴(13)垂直设置在机构盒(15)内，所述机翼转轴(13)的顶端设有凸台轴承(22)，所述凸台轴承(22)的外环固设在机翼(1)的支板(18)上，所述机翼转轴(13)通过旋转组件与固定在机构盒(15)上的舵机转动连接，所述机翼转轴(13)的底端固设在机构盒(15)内；
所述固定支座(17)固设在机身(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述旋转组件包括内齿回转支承旋转轴承(12)、凸台外齿轮(14)、舵机齿轮(21)；所述内齿回转支承旋转轴承(12)固设在在机构盒(15)底板的凹口内，所述凸台外齿轮(14)固设在机翼转轴
(13)的底端，所述内齿回转支承旋转轴承(12)与凸台外齿轮(14)内啮合，所述凸台外齿轮
(14)与固设在舵机上的舵机齿轮外(21)啮合。

3.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述固定支座(17)包括固定底板和固设在固定底板两侧的侧板，两侧所述侧板上设有机翼滑道(11)，所述机翼滑道(11)上设有用于卡合滑杆(16)的固定槽。

4.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述滑杆(16)的数量为两根，两根所述滑杆(16)平行设置，其中，一根所述滑杆(16)穿过机构盒(15)设置在机翼滑道(11)内，另一根所述滑杆(16)穿过机构盒(15)设置在机翼滑道(11)上设有的固定槽内，所述滑杆(16)延伸至机翼滑道(11)外侧的两端部分别设有限位块(1601)。

5.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述机翼(1)为一体斜置机翼，所述机翼(1)外形采用非对称几何外形翼稍椭圆的前后缘设置；
所述机翼(1)远离机头的一侧还设有副翼(102)，所述副翼(102)呈不对称设置，所述副翼(102)由舵机控制。

6.根据权利要求5所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述机翼(1)的翼肋(101)之间固设有条形柱(19)，所述条形柱(19)的数量为两个，两个所述条形柱(19)平行设置，两个所述条形柱(19)均设有条型凹槽，所述支板(18)对应设置在条型凹槽内；
所述支板(18)上设有用于安装凸台轴承(22)的安装孔。

7.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述机身内设机身涵道(5)，所述机身涵道(5)靠近机头的端部设有进气口(6)，所述机身涵道(5)内设有机身涵道发动机(4)，所述机身涵道(5)靠近机尾的端部设有喷管出气口(7)。

8.根据权利要求7所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述机尾的喷管出气口(7)的外侧设有矢量装置(23)。

9.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：所述尾翼(3)包括垂直尾翼(301)和水平尾翼(302)，所述垂直尾翼(301)上设有方向舵(303)，所述水平尾翼(302)上设有升降舵(304)。

10.根据权利要求1所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，其特征在于：还包括
升力装置，所述升力装置垂直设置在机身(2)的腹部；
所述升力装置内设有腹部涵道发动机(8)，所述腹部涵道发动机(8)为飞行器提供动力；
所述升力装置上还设有环形进气口(9)，所述环形进气口(9)呈扇形对称分布。

一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器
技术领域
[0001]本发明属于飞行器领域，尤其是涉及一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器。

背景技术
[0002]国内外已经进行了有关斜置翼飞行器气动以及动力的研究，斜置翼飞行器有良好的气动特性，不同于固定翼飞行器，它的机翼能随着环境的变化而改变与机身的夹角，进而改变升阻比以适应环境；相对于可变后掠机翼，斜置翼结构简单且气动中心始终不变，任务能力更强。

[0003]现有斜置翼技术均是以亚声速为前提研究的大型飞行器，但有关研究表明其在低速飞行下依旧有一定的提速优势，但是斜置翼在起降时仍是固定翼状态，与旋翼飞行器相比灵活性较差，起降过程用时较长，需要较长的跑道。

发明内容
[0004]有鉴于此，本发明旨在提出一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，以解决采用固定翼飞行器携带不便、组装耗时，且起降性能较差的问题。

[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006]一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器，包括机翼、机身和尾翼，所述机翼通过旋转机构和固定支座安装在机身的顶部；
[0007]所述旋转机构设置在机构盒内，所述机构盒通过两侧设有的滑杆与固定支座滑动连接；
[0008]所述旋转机构包括机翼转轴、旋转组件，机翼转轴垂直设置在机构盒内，所述机翼转轴的顶端设有凸台轴承，所述凸台轴承的外环固设在机翼的支板上，所述机翼转轴通过旋转组件与固定在机构盒上的舵机转动连接，所述机翼转轴的底端固设在机构盒内；[0009]所述固定支座固设在机身内。

[0010]进一步的，所述旋转组件包括内齿回转支承旋转轴承、凸台外齿轮、舵机齿轮；所述内齿回转支承旋转轴承固设在在机构盒底板的凹口内，所述凸台外齿轮固设在机翼转轴的底端，所述内齿回转支承旋转轴承与凸台外齿轮内啮合，所述凸台外齿轮与固设在舵机上的舵机齿轮外啮合。

[0011]进一步的，所述固定支座包括固定底板和固设在固定底板两侧的侧板，两侧所述侧板上设有机翼滑道，所述机翼滑道上设有用于卡合滑杆的固定槽。

[0012]进一步的，所述滑杆的数量为两根，两根所述滑杆平行设置，其中，一根所述滑杆穿过机构盒设置在机翼滑道内，另一根所述滑杆穿过机构盒设置在机翼滑道上设有的固定槽内，所述滑杆延伸至机翼滑道外侧的两端部分别设有限位块。

[0013]进一步的，机翼为一体斜置机翼，所述机翼外形采用非对称几何外形翼稍椭圆的前后缘设置；
[0014]所述机翼远离机头的一侧还设有副翼，所述副翼呈不对称设置，所述副翼由舵机
控制。

[0015]进一步的，所述机翼的翼肋之间固设有条形柱，所述条形柱的数量为两个，两个所述条形柱平行设置，两个所述条形柱均设有条型凹槽，所述支板对应设置在条型凹槽内；[0016]所述支板上设有用于安装凸台轴承的安装孔。

[0017]进一步的，机身内设机身涵道，所述机身涵道靠近机头的端部设有进气口，所述机身涵道内设有机身涵道发动机，所述机身涵道靠近机尾的端部设有喷管出气口。

[0018]进一步的，所述机尾的喷管出气口的外侧设有矢量装置。

[0019]进一步的，尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，所述垂直尾翼上设有方向舵，所述水平尾翼上设有升降舵。

[0020]进一步的，还包括升力装置，所述升力装置垂直设置在机身的腹部；
[0021]所述升力装置内设有腹部涵道发动机，所述腹部涵道发动机为飞行器提供动力；[0022]所述升力装置上还设有环形进气口，所述环形进气口呈扇形对称分布。

[0023]相对于现有技术，本发明所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器具有以下优势：
[0024](1)本发明所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器采用非对称机翼形状，提供飞行时斜置布局升力，飞行时可随速度改变斜置角，比传统固定翼更加适应环境的变化，机身腹部安装升力风扇，实现短距起飞，垂直降落；
[0025](2)本发明所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器采用机翼、机身的转轴设计，使飞行器在存放时，旋转机翼与机身成一直线，便于携带；
[0026](3)本发明所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器改善了常规固定翼飞行器携带不便，组装耗时的缺点，同时添加的机身腹部升力风扇改善了固定翼飞行器的起降性能。

附图说明
[0027]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：
[0028]图1为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器整体结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器左视图；[0030]图3为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器旋转机构倒置结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器局部机翼与固定支座结构示意图；
[0032]图5为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器后视图；[0033]图6为本发明实施例所述的一种便携式垂直起降的斜置翼飞行器前视图。

[0034]附图标记说明：
[0035]1‑机翼；101‑翼肋；102‑副翼；2‑机身；3‑尾翼；301‑垂直尾翼；302‑水平尾翼；303‑方向舵；304‑升降舵；4‑机身涵道发动机；5‑机身涵道；6‑进气口；7‑喷管出气口；8‑腹部涵道发动机；9‑环形进气口；10‑旋转机构；11‑机翼滑道；12‑内齿回转支承旋转轴承；13‑机翼
转轴；14‑凸台外齿轮；15‑机构盒；16‑滑杆；1601‑限位块；17‑固定支座；18‑支板；19‑条形柱；20‑升降舵；21‑舵机齿轮；22‑凸台轴承；23‑矢量装置。

具体实施方式
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0037]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0038]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0039]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0040]请参阅图1至图6所示，包括机翼1、机身2和尾翼3，所述机翼1通过旋转机构10和固定支座17安装在机身2的顶部；
[0041]所述旋转机构10设置在机构盒15内，所述机构盒15通过两侧设有的滑杆16与固定支座17滑动连接；
[0042]所述旋转机构10包括机翼转轴13、旋转组件，机翼转轴13垂直设置在机构盒15内，所述机翼转轴13的顶端设有凸台轴承22，所述凸台轴承22的外环固设在机翼1的支板18上，所述机翼转轴17通过旋转组件与固定在机构盒15上的舵机转动连接，所述机翼转轴17的底端固设在机构盒15内；
[0043]所述固定支座17固设在机身2内。

[0044]所述旋转组件包括内齿回转支承旋转轴承12、凸台外齿轮14、舵机齿轮21；所述内齿回转支承旋转轴承12固设在在机构盒15底板的凹口内，所述凸台外齿轮14固设在机翼转轴13的底端，所述内齿回转支承旋转轴承12与凸台外齿轮14内啮合，所述凸台外齿轮14与固设在舵机上的舵机齿轮外21啮合。

[0045]所述固定支座17包括固定底板和固设在固定底板两侧的侧板，两侧所述侧板上设有机翼滑道11，所述机翼滑道11上设有用于卡合滑杆16的固定槽。

[0046]所述滑杆16的数量为两根，两根所述滑杆16平行设置，其中，一根所述滑杆16穿过机构盒15设置在机翼滑道11内，另一根所述滑杆16穿过机构盒15设置在机翼滑道11上设有的固定槽内，所述滑杆16延伸至机翼滑道11外侧的两端部分别设有限位块1601。

[0047]机翼1为一体斜置机翼，所述机翼1外形采用非对称几何外形翼稍椭圆的前后缘设
置；
[0048]所述机翼1远离机头的一侧还设有副翼102，所述副翼102呈不对称设置，所述副翼102由舵机控制，用以扭转副翼102，飞行时飞手观察调整副翼102扭转角度以平稳的调整飞行器姿态。

[0049]所述机翼1的翼肋101之间固设有条形柱19，所述条形柱19的数量为两个，两个所述条形柱19平行设置，两个所述条形柱19均设有条型凹槽，所述支板18对应设置在条型凹槽内；
[0050]所述支板18上设有用于安装凸台轴承22的安装孔。

[0051]机身内设机身涵道5，所述机身涵道5靠近机头的端部设有进气口6，所述机身涵道5内设有机身涵道发动机4，所述机身涵道5靠近机尾的端部设有喷管出气口7。

[0052]所述机尾的喷管出气口7的外侧设有矢量装置23。

[0053]尾翼包括垂直尾翼301和水平尾翼302，所述垂直尾翼301上设有方向舵303，所述水平尾翼302上设有升降舵304，所述方向舵303和矢量装置23共用一个舵机控制。

[0054]还包括升力装置，所述升力装置垂直设置在机身2的腹部；
[0055]所述升力装置内设有腹部涵道发动机8，所述腹部涵道发动机8为飞行器提供动力；
[0056]所述升力装置上还设有环形进气口9，所述环形进气口9呈扇形对称分布；在飞行器向前加速起飞时，主要是环形进气口9的前部进气，增加飞行器升力，减短飞行器起飞距离，在飞行器减速降落时，环形进气口9的后部进气效率逐渐增加，帮助飞行器减速的同时控制腹部涵道发动机8的工作效率，使飞行器近似垂直降落以缩短刹车距离。

[0057]飞行器共设有八个接收器通道；其中，飞行器上设有的两套动力系统占用两个接收器通道；由舵机控制的两侧机翼副翼占用两个接收器通道；由舵机控制的两侧水平尾翼302的升降舵占用一个接收器通道；由舵机控制的垂直尾翼301、矢量装置23占用一个接收器通道；由舵机控制的旋转机构10占用一个接收器通道；用于控制前轮转向的舵机占用一个接收器通道；
[0058]所述八个接收器通道由遥控器的六个摇杆控制。

[0059]本方案实施时，起飞时，机身涵道发动机4为主动力使飞行器加速，在开始滑行后，腹部涵道发动机8主要以环形进气口的前部进气，产生向上的推力增加飞行器升力，减短飞行器起飞距离，在此过程中，飞行器操作人员观察飞行器姿态，调整垂直尾翼301和机身尾端喷管出气口7处的矢量装置23状态，使飞行器平稳起飞；
[0060]在飞行过程中，飞行器操作人员通过观察飞行器姿态，适当调整副翼102、升降舵304、方向舵303、机身尾端喷管出气口7的矢量装置23和腹部涵道发动机8的状态，当飞行速度达到最快时，控制旋转机构10的舵机使机翼1逆时针旋转20度，以提高速度，在准备减速降落时，将机翼1调整回常规状态。

[0061]在飞行器接近地面准备着陆时，将机身涵道发动机4的动力逐渐减至零，同时加大腹部涵道发动机8的功率，减速过程中环形进气口9的后部进气逐渐增加，帮助飞行器减速的同时控制腹部涵道发动机8的工作效率，使飞行器近似垂直降落以缩短刹车距离，此过程中，飞行器操作人员观察飞行器姿态，调整垂直尾翼301和机身尾端喷管出气口7的矢量装置23状态，使飞行器平稳降落。

[0062]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

图1
图2
图3
图4
图5图6
说　明　书　附　图3/3页CN 112623183 A 11。