一种四动力源可倾转飞机

本发明涉及飞行器，尤其涉及一种四动力源可倾转飞机。

背景技术：

1、动力源可倾转的飞行器是一种将固定翼飞行器和其它动力源融为一体的新型飞行器，且以旋翼倾转和涵道倾转居多，既有传统固定翼飞行器滑跑起飞和空中巡航的能力，又具有垂直起降空中悬停的能力，另外倾转动力源使得飞行器不存在死重，大大提高了推重比。四个旋翼动力源的设计使得飞机去除了传统的系统功率传输轴和万向节。倾转机构包括一套可在水平位置与垂直位置之间交替转动的动力源倾转系统，以及提供动力的动力系统，当飞行器垂直起飞和着陆时，支撑梁与地面平行；当飞行器处于巡航状态时，支撑梁与地面垂直。

2、现有的倾转旋翼飞行器主要为以下两类：

3、倾转旋翼布局：以贝尔公司的v-22型号飞行器为例，美国v-22成功服役后，以独特的气动布局，实现了固定翼飞机的垂直起降/短距起降，将固定翼飞机的高速度、长航时和直升机的垂直起降完美结合。但v-22使用了复杂的系统功率传输轴和万向节，控制难度大，尤其是从直升机状态向固定翼状态转换的过程中，控制难度非常大，极容易坠机,本发明采用四旋翼代替v-22传统的系统功率传输轴和万向节，简化了控制难度。

4、涵道倾转布局：以贝尔公司的nexus 4ex型号飞行器为例，贝尔公司公布了全电动垂直起降(evtol)验证机——贝尔nexus 4ex。它的最大起飞质量为3200kg,巡航速度为240km/h，搭载4～5名乘客和1名飞行员时可以飞行97km。与2019年ces上展示的nexus的6个涵道风扇相比，nexus 4ex仅有4个涵道风扇，以减少阻力，提高巡航效率。

5、现有的动力源倾转飞行器均存在布局不合理、无效重量较多、控制难度较大的问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提供了一种四动力源可倾转飞机，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和阻力，增加了推重比。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种四动力源可倾转飞机，包括机身，机身上安装有机翼系统和可倾转推进装置；

3、所述机翼系统包括主机翼和尾翼，所述主机翼和尾翼均在所述机身两侧对称分布，且所述尾翼设置在机身的后端，一对支撑梁转动连接在所述主机翼的两端，且分别与主机翼垂直安装；

4、所述可倾转推进装置包括两种构型，两种构型均具有两个上旋翼和两个下旋翼，其中一种构型是上旋翼分别固定在支撑梁前端，对称分布在机身上部，所述下旋翼分别固定在支撑梁后端，对称分布在机身下部；另一种构型是所述的上旋翼分别固定在支撑梁的后端，对称分布在机身上部，所述的下旋翼分别固定在支撑梁的前端，对称分布在机身下部；

5、所述可倾转推进装置基于支撑梁相对于机身实现倾转，搭配四个旋翼动力源，协调配合四个旋翼的转速和气动面，实现飞机短距离滑跑起飞以及悬停和垂直起降飞行。

6、进一步地，所述主机翼包括副翼和襟翼，尾翼包括升降舵和方向舵，用于控制飞机的姿态。

7、进一步地，所述飞机切换飞行状态时，上旋翼和下旋翼改变动力源的倾角。

8、进一步地，尾翼为h型，包括垂直尾翼和水平尾翼，垂直尾翼包括方向舵和垂直安定面；水平尾翼包括水平安定面和升降舵，通过操纵方向舵控制飞行器偏航，操纵升降舵控制飞机俯仰。

9、进一步地，四个旋翼中位于同一侧机翼的一组上下旋翼旋转方向相反，处于对角线位置上的上旋翼和下旋翼旋转方向相同，抵消反扭力矩。

10、进一步地，所述可倾转推进装置还包括动力系统，动力系统具有发动机仓，发动机舱内还具有电机/发动机、减速器和角度传感器，所述电机/发动机通过减速器和输出轴连接到上旋翼和下旋翼。

11、进一步地，所述动力系统还包括锂电池，设置在旋翼的下侧，借助旋翼的下洗气流散热。

12、进一步地，所述机身底部设置有起落架。

13、进一步地，所述的倾转机构能够被锁死成一个固定的倾转角度，成为一个连体无倾转机构的平台构型。

14、本发明的有益效果：通过设置倾转旋翼系统使得飞机具有飞行速度高，续航时间长的优点，实现了动力系统和倾转旋翼系统重量最小化，减轻了飞机重量，减小了飞机的阻力，提高了传统的推重比效率。另外，固定翼保证全发动机失效的情况下的安全滑行，比传统的四旋翼飞行器更具可靠性。更重要的是，当其处于悬浮状态时，四动力源可以代替传统两个倾转旋翼结构中所必备的万向节，简化了机构的复杂度。可倾转搭配四动力源旋翼使得飞机既可以实现短距离滑跑起飞，也可以实现垂直起降飞行，因此使得飞机的有效载荷有了更高的提升空间。需要注意的是，对于本专利的动力系统部分，旋翼可以也可以用其他动力系统，动力系统适配广泛，包括：涡喷，喷气式，螺旋桨等等。

技术特征：

1.一种四动力源可倾转飞机，包括机身，其特征在于，机身上安装有机翼系统和可倾转推进装置；

2.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述主机翼包括副翼和襟翼，尾翼包括升降舵和方向舵，用于控制飞机的姿态。

3.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述飞机切换飞行状态时，上旋翼和下旋翼改变动力源的倾角。

4.根据权利要求2所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，尾翼为h型，包括垂直尾翼和水平尾翼，垂直尾翼包括方向舵和垂直安定面；水平尾翼包括水平安定面和升降舵，通过操纵方向舵控制飞行器偏航，操纵升降舵控制飞机俯仰。

5.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，四个旋翼中位于同一侧机翼的一组上下旋翼旋转方向相反，处于对角线位置上的上旋翼和下旋翼旋转方向相同，抵消反扭力矩。

6.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述可倾转推进装置还包括动力系统，动力系统具有发动机仓，发动机舱内还具有电机/发动机、减速器和角度传感器，所述电机/发动机通过减速器和输出轴连接到上旋翼和下旋翼。

7.根据权利要求6所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述动力系统还包括锂电池，设置在旋翼的下侧，借助旋翼的下洗气流散热。

8.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述机身底部设置有起落架。

9.根据权利要求1所述的一种四动力源可倾转飞机，其特征在于，所述的倾转机构能够被锁死成一个固定的倾转角度，成为一个连体无倾转机构的平台构型。

技术总结本发明公开了一种四动力倾转飞机，包括机身，所述机身安装有机翼系统和可倾转推进装置，所述可倾转推进装置包括两对位于机翼两端的上旋翼和下旋翼；通过设置倾转机构使得飞行器具有飞行速度高，续航时间长的优点；四个旋翼动力源的设计使得飞机去除了传统的系统功率传输轴和万向节；同时，通过设置倾转旋翼结构，实现了可倾转推进装置重量最小化，减轻了飞机重量，提高了推重比效率；另外，旋翼保证全发动机失效的情况下的安全滑行，比传统的四旋翼飞行器更具可靠性；可倾转搭配四动力源使得飞机既可以实现短距离滑跑起飞，也可以实现垂直起降飞行，因此使得飞机的有效载荷有了更高的提升空间。技术研发人员：路精保,申鑫民,石宇昊,姜吴耀,何泽楠受保护的技术使用者：浙江大学宁波“五位一体”校区教育发展中心技术研发日：技术公布日：2024/6/5