一种垂直起降低风扰飞机的制作方法

本申请属于飞行器设计领域，特别涉及一种垂直起降低风扰飞机。

背景技术：

1、对尾坐垂直起降飞机，如图1所示，垂直起降阶段，机翼和机身处于竖直状态，此时发动机拉力/推力向上，平衡飞机重力；平飞巡航阶段，机翼升力平衡飞机重力，发动机拉力/推力平衡飞机阻力，如图2所示。该类飞机兼具直升机的垂直起和固定翼飞机高速高效巡航的优点。与此同时，垂直起降阶段由于机翼处于竖直状态，非定常干扰突风，尤其是垂直机翼平面的突风，在机翼上产生较大非定常风扰气动力。首先，非定常风扰气动力对起降轨迹和姿态精准控制不利，极大增加了飞控系统设计难度；其次为抵抗水平风扰气动力，需要通过发动机产生额外拉力，增加了起飞发动机功率需求。上述原因导致尾坐飞机垂直起降抗突风能力偏低，使该类飞机难以在强突风条件下起降，极大限制了该类飞机的推广使用。降低垂直起降阶段突风干扰气动力，提高飞机抗突风能力，是该类飞机推广使用亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种垂直起降低风扰飞机，包括：

2、所述飞机至少一侧机翼具有变形机构；

3、在垂直起降阶段：在垂直起飞前，或者垂直降落前，所述变形机构通过变形使飞机两侧机翼在机翼弦平面上的投影面积不同，形成左右非对称状态；从开始垂直起飞到垂直起飞完成和开始准备垂直降落到完成垂直降落的整个过程中，左右机翼始终保持着非对称状态；且机翼在起降过程中构型保持不变；

4、由于左右机翼构型的不对称，在起降侧向扰动风作用下，左右机翼上产生大小不同的气动力；大小不同的力产生使飞机绕其轴线偏转的转矩；上述转矩使飞机绕其轴线偏转，使飞机转至机翼在扰动风向的垂直面上投影最小的方向，从而大幅减小侧向扰动风作用在飞机上的风扰气动力，以实现减小垂直起降阶段的风扰；

5、在巡航阶段，所述变形机构通过变形使飞机两侧在垂直飞机偏航轴的平面上的投影面积相同。

6、优选的是，所述变形机构位于具有最大翼面的机翼上。

7、优选的是，所述变形机构包括：机翼单侧的折叠机构或者机翼双侧非对称折叠机构。

8、优选的是，所述变形机构包括：单侧机翼非对称伸缩机构或者双侧机翼非对称伸缩机构。

9、优选的是，所述垂直起降阶段包含垂直起飞过程和垂直降落过程，其中，

10、垂直起飞过程包括：从飞机离开停放地点开始到爬升至与停放地点高度差为200倍特征长度结束；

11、垂直降落过程包括：从距离着陆点高度差为200倍特征长度开始，到飞机停落在着陆地点结束，所述特征长度为机身长度、机身高度和机翼展长中三者最大值。

12、本申请的优点包括：在无需额外消耗发动机功率、无需感知侧风大小方向、也无需针对侧向扰动风的大小方向做出任何操纵动作的情况下，减小突风干扰气动力，提高尾坐飞机垂直起降轨迹和姿态控制精度。

13、变形后左右机翼均在机翼弦平面投影，投影面积较小一侧机翼的投影面积与投影较大一侧机翼的投影面积比值范围1％～99％；或者翼展较小一侧机翼与翼展较大一侧机翼的翼展比值范围是1％～99％。

14、垂直起降状态，任意方向水平风扰气动力对于飞控系统是随机的系统外部扰动。风扰气动力越大，垂直起降轨迹和控制精度越低。相比机翼对称构型的尾坐飞机，本发明采用机翼非对称构型技术，可减小突风干扰气动力，减小起降状态飞控系统外部扰动，提高尾坐飞机垂直起降轨迹和姿态控制精度。

15、本发明提出的减小尾座飞机垂直起降阶段侧向风扰气动力方法无需消耗发动机功率。机翼对称构型的尾座飞机在垂直起降阶段，水平风扰产生的气动力，需要通过偏转舵面或者调整飞机姿态改变发动机推/拉力方向，产生大小相等方向相反的力与之平衡。风扰气动力越大，为平衡风扰气动力所损失的拉力越多，消耗的发动机功率越大。相比机翼对称构型的尾坐飞机，本发明采用机翼非对称构型技术，利用侧向突风的非对称气动力偏转非对称机翼方向，从而减小突风干扰，这个过程中无需消耗发动机功率。

16、本发明提出的被动式减小尾座飞机垂直起降阶段侧向风扰气动力方法具有结构简单、可靠性高的优势。本申请利用事先设置好的机翼非对称构型，利用侧向突风在非对称机翼上产生的非对称力，实现飞机向减小侧向风扰的方向偏转，实现对任意方向侧向风扰气动力大幅减小的目的。机身旋转至风阻最低的状态的转矩是通过风吹在非对称机翼上被动产生的，整个过程无需感知侧向扰动风的大小和方向，也无需针对侧向扰动风的大小和方向做出任何主动操纵动作，整个起降过程机翼构型始终保持不变，因此具有结构简单、可靠性高的优点。

技术特征：

1.一种垂直起降低风扰飞机，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的垂直起降低风扰飞机，其特征在于，所述变形机构位于具有最大翼面的机翼上。

3.如权利要求1所述的垂直起降低风扰飞机，其特征在于，所述变形机构包括：机翼单侧的折叠机构或者机翼双侧非对称折叠机构。

4.如权利要求1所述的垂直起降低风扰飞机，其特征在于，所述变形机构包括：单侧机翼非对称伸缩机构或者双侧机翼非对称伸缩机构。

5.如权利要求1所述的垂直起降低风扰飞机，其特征在于，所述垂直起降阶段包含垂直起飞过程和垂直降落过程，其中，

6.如权利要求1所述的垂直起降低风扰飞机，其特征在于，变形后左右机翼均在机翼弦平面投影，投影面积较小一侧机翼的投影面积与投影较大一侧机翼的投影面积比值范围1％～99％；或者翼展较小一侧机翼与翼展较大一侧机翼的翼展比值范围是1％～99％。

技术总结本申请属于飞行器设计领域，特别涉及一种垂直起降低风扰飞机，所述飞机至少一侧具有变形机构；在垂直起降阶段，所述变形机构通过变形使飞机两侧在垂直飞机偏航轴的平面上的投影面积不同；在巡航阶段，所述变形机构通过变形使飞机两侧在垂直飞机偏航轴的平面上的投影面积相同。本申请能够减小突风干扰，提高尾坐飞机垂直起降控制精度，减小任意方向水平风扰气动力对于飞控系统的扰动。技术研发人员：戴旭平,黄磊,陈正,徐路,夏宝亮受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4