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原文传递满足旋转机翼飞机高低速巡航要求的设计与控制方法及实现装置

专利名称：	满足旋转机翼飞机高低速巡航要求的设计与控制方法及实现装置
摘要：	本发明提出一种满足旋转机翼飞机高低速巡航要求的设计与控制方法及实现装置，针对旋转机翼飞机高低速巡航飞行的需求，在面对低速飞行时的高气动效率需求和高速飞行时的大激波阻力的矛盾时，结合旋转机翼自身的安装结构特点，通过改进旋转机翼与桨毂的连接结构，或改进旋转机翼自身的锁定结构，在不大幅增加结构重量的前提下实现旋转机翼本身随巡航速度的变化而改变自身布局，从而达到既满足低速巡航飞行阶段高气动效率需求，又降低高速巡航阶段阻力的效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京灵龙旋翼无人机系统研究院有限公司
发明人：	高正红;张珊珊;那洋;何澳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910189237.1
公开号：	CN109911240A
代理机构：	西北工业大学专利中心
代理人：	陈星
分类号：	B64F5/00(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	210000 江苏省南京市鼓楼区幕府东路199号A30栋
主权项：	1.一种满足旋转机翼飞机高低速巡航要求的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在满足旋转机翼飞机动力系统能够输出的最大功率约束下，提高旋转机翼从直升机飞行模式向固定翼飞行模式转换飞行阶段的设计前飞速度，并依据该设计前飞速度，确定旋转机翼飞机的鸭翼和平尾机翼参数，使鸭翼和平尾在满足所述转换飞行阶段的升力需求条件下，在高速巡航阶段的设计飞行速度下激波阻力最小；步骤2：根据步骤1确定的鸭翼和平尾机翼参数，结合旋转机翼飞机设计要求的巡航阶段飞行包线左边界，确定旋转机翼参数，使得当旋转机翼在处于展向与飞机纵向对称面垂直状态下时，能够在低速巡航阶段的设计飞行速度下稳定飞行；步骤3：根据步骤2确定的旋转机翼参数，在若干设定高度下，对旋转机翼飞机进行气动分析，确定在相应高度下，允许旋转机翼保持展向与飞机纵向对称面垂直状态的巡航阶段最大飞行速度V1，并得到从速度V1至旋转机翼飞机最大巡航速度V2之间，若干速度点下，旋转机翼所应具有的后掠角或斜置角，使得在相应高度和速度下，旋转机翼的气动阻力最小。 2.一种实现旋转机翼飞机改变旋转机翼气动布局的装置，其特征在于：包括多组滑动顶块及其驱动机构；所述滑动顶块分别安装在旋转机翼的左右两侧机翼翼根内，且在机翼与旋转桨毂连接结构的前后两侧均安装有滑动顶块；所述机翼与旋转桨毂连接结构采用垂直于机翼平面的转轴连接，左右两侧机翼能够相对各自的连接转轴转动；所述滑动顶块的安装方向垂直机翼剖面方向，且能够在驱动机构作用下，沿机翼展向直线运动；左右两侧机翼翼根内安装的滑动顶块位置相对布置，且滑动顶块端面采用圆弧面。 3.一种实现旋转机翼飞机改变旋转机翼气动布局的装置，具有固定在旋转机翼转轴上的转子、套装在旋转机翼转轴上的驱动套筒；转子与驱动套筒采用V型槽配合，槽面为螺旋面；其特征在于：还包括固定座、套筒盖、直线驱动机构、转动驱动机构；所述固定座与机身相对固定安装，在固定座上安装有直线驱动机构；所述直线驱动机构的驱动方向平行于旋转机翼转轴；所述直线驱动机构的驱动端连接套筒盖；所述套筒盖与驱动套筒连接，套筒盖能够带动驱动套筒同步轴向运动，且驱动套筒能够相对套筒盖绕自身轴线转动；所述转动驱动机构安装在套筒盖上，能够带动驱动套筒绕自身轴线转动。 4.根据权利要求3所述一种实现旋转机翼飞机改变旋转机翼气动布局的装置，其特征在于：当转子与驱动套筒接合后，转子与驱动套筒的V型槽螺旋面形成自锁。 5.根据权利要求4所述一种实现旋转机翼飞机改变旋转机翼气动布局的装置，其特征在于：还包括滑轨及其驱动机构，驱动机构能够驱动滑轨沿自身轴线运动；所述滑轨套在旋转机翼转轴上；所述滑轨的外侧面沿轴向采用不同的横截面形状；其中滑轨轴向一端与所述固定座配合部分的截面形状为非圆形，确保滑轨相对固定座不能转动；滑轨轴向中段采用壁面上具有轴向键的圆柱形式，驱动套筒轴向通孔壁面上具有对应的键槽，使得当驱动套筒与滑轨轴向中段配合时，驱动套筒不能相对滑轨转动；滑轨轴向另一端采用圆柱结构，当驱动套筒与滑轨圆柱结构段配合时，驱动套筒能够相对滑轨转动。 6.一种旋转机翼飞机高低速巡航的控制方法，其特征在于：在旋转机翼飞机进入固定翼飞行模式后，按照飞行速度和高度控制旋转机翼的姿态：在某一高度下，当飞行速度低于该飞行高度对应的允许旋转机翼保持展向与飞机纵向对称面垂直状态的巡航阶段最大飞行速度V1时，保持旋转机翼展向与飞机纵向对称面垂直；当飞行速度大于V1后，飞控系统根据速度以及高度，确定相应的后掠角或斜置角角度，控制执行机构改变旋转机翼气动布局。 7.根据权利要求6所述一种旋转机翼飞机高低速巡航的控制方法，其特征在于：旋转机翼飞机利用权利要求2所述装置形成旋转机翼后掠角；旋转机翼飞机在直升机飞行模式下，滑动顶块均由驱动机构驱动缩回机翼内；在直升机模式向固定翼模式转换飞行阶段，当旋转机翼总距降为0°后，驱动机构驱动滑动顶块伸出相同长度，且相对布置的滑动顶块端面接触；在固定翼飞行模式下，当飞行速度大于V1后，飞控系统根据速度以及高度，得到对应的后掠角，并转换为对滑动顶块的驱动量，控制旋转机翼前侧的滑动顶块继续伸长，而旋转机翼后侧的滑动顶块则同步缩回，使左右两侧机翼相对机身纵向对称面对称运动，形成所需后掠角。 8.根据权利要求6所述一种旋转机翼飞机高低速巡航的控制方法，其特征在于：旋转机翼飞机利用权利要求4所述装置形成旋转机翼斜置角；旋转机翼飞机在直升机飞行模式下，转子与驱动套筒分开，旋转机翼转轴正常转动；在直升机模式向固定翼模式转换飞行阶段，当旋转机翼停转后，飞控系统驱动直线驱动机构推动套筒盖，使转子与驱动套筒接合，此时驱动套筒的V型槽方位已经由飞控系统通过转动驱动机构控制，使转子与驱动套筒接合后，旋转机翼展向与飞机纵向对称面垂直；在固定翼飞行模式下，当飞行速度大于V1后，飞控系统根据速度以及高度，得到对应的斜置角，并转换为对转动驱动机构的控制量，从而控制驱动套筒带动转子转动对应角度。 9.根据权利要求6所述一种旋转机翼飞机高低速巡航的控制方法，其特征在于：旋转机翼飞机利用权利要求5所述装置形成旋转机翼斜置角；旋转机翼飞机在直升机飞行模式下，转子与驱动套筒分开，旋转机翼转轴正常转动；在直升机模式向固定翼模式转换飞行阶段，此时滑轨轴向中段与驱动套筒配合；当旋转机翼转速下降到设定转速时，飞控系统驱动直线驱动机构推动套筒盖，使驱动套筒V型槽与转子V型槽的螺旋面接触，并挤压转子，使转子连同旋转机翼转轴转速将至0；而后飞控系统控制滑轨驱动机构，使滑轨轴向运动，滑轨圆柱结构段与驱动套筒配合；之后飞控系统根据飞行速度以及高度，通过控制转动驱动机构进而控制旋转机翼展向与飞机纵向对称面夹角。
所属类别：	发明专利