一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局的制作方法

1.本发明属于航空器设计技术领域，涉及一种一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局。

背景技术：

2.倾转旋翼或桨盘航空器相对于传统直升机，其速度与航程更大，装载能力更强；而相对于传统固定翼飞机可以垂直或短距离起降，适宜于军舰、海岛等空间局促的场所使用，是结合了直升机和固定翼飞机二者优势的飞行器布局设计，固定翼的涡桨飞机的桨盘一般相对直升机旋翼直径更小，因巡航拉力相对需求显著小于直升机旋翼的拉力，涡桨设计可平衡分配拉力，显著降低机翼桨盘直径，巡航时需求的拉力大幅度小于垂直起降阶段，则关闭并折叠收纳起机身桨盘，降低飞行阻力，提高巡航效率。
3.涡桨飞机相对旋翼飞机，尾桨收纳于机身后，飞机巡航时保持干净的常规固定翼涡桨运输飞机气动布局，巡航效率更高，航程或航时更大；可收放式尾桨可分配垂直起降或悬停状态拉力分配，相对可倾转旋翼类飞机，三点式拉力系统的稳定性相对两点式拉力系统更好，更加适宜在岛屿、舰船、高原山地等复杂气流环境中的作业，更加安全；同时三点式拉力系统机身可以更长，商载量可以更大；使飞机巡航时保持干净的常规固定翼涡桨运输飞机气动布局，提高巡航效率和速度。
4.美军“鱼鹰”飞机包括传统的机身、机翼、h型垂平尾，发动机和旋翼机构，由于仅使用了两个旋翼机构实现类似直升机的飞行模式，此类飞机的机身一般被设计为较粗短，以缓解全机纵向平衡问题。“鱼鹰”飞机采取将涡轴发动机与旋翼机构设置于翼尖，倾转时机翼整体保持不动，仅副翼下偏，减少下洗气流冲击外翼段造成的内损，发动机与旋翼机构整体倾转以实现垂直起降和悬停，此时类似于串列双旋翼直升机，以实现空间局促的场所使用；巡航状态发动机与旋翼机构整体倾转成水平状态产生前飞的拉力，此时转变为常规螺旋桨固定翼飞机；当发动机与旋翼机构倾转小于90度时，旋翼拉力分解为向前的拉力分量和向上的拉力分量，前者驱动飞机前进，用于平衡阻力，后者与机翼升力共同用于平衡全机自重，在这种模式下可以实现短距起飞和加速爬升。
5.现有技术存在缺点和问题主要有三个：(1)发动机与旋翼机构整体旋转技术难度大，同时发动机排出的炙热气体易烧蚀地面或甲板；(2)倾转状态下洗气流直接冲击外翼段造成的整机拉力损耗过大，且外翼遮挡旋翼下洗流造成翼下乱流；(3)大旋翼短机身设计，因为垂直起降阶段类似常规或者串列双旋翼直升机如支奴干直升机，垂直起降时旋翼总拉力必须接近或超过整机重量。缺点和问题1的原因，发动机和旋翼机构整体倾转，需要倾转的质量较大，需要的额外扭矩较大的驱动机构，同时扭转驱动与纵向飞控耦合复杂；缺点和问题2的原因是倾转状态时下洗气流冲击外翼段的大面积机翼，不仅造成拉力较大的内损，同时造成外翼下方的涡流结构十分复杂，因为外侧机翼此时并非顺气流方向布置，而是十分糟糕的遮挡状态，即便是现役的“鱼鹰”飞机也屡次因为倾转过程中外侧机翼遮挡下洗气流形成的混乱复杂的涡流，下降过程中旋翼进入此类复杂乱流，桨叶失速而发生坠毁事故；
缺点和问题3的原因是，由于必须兼顾垂直起降，双旋翼必须是大直径旋翼和短机身设计，大旋翼不利于高速巡航，因为巡航阶段不需要过大直径的旋翼，而固定翼模式下巡航时桨盘拉力只有整机重量的十几分之一，同时短机身降低了商载量，长机身则垂直起降阶段俯仰平衡困难，在复杂环境下起降的安全性不好解决。

技术实现要素：

6.本发明的目的是：提供一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局，以解决倾转旋翼飞机大直径旋翼和粗短机身不利于固定翼模式巡航，机身长度不足影响商载，旋翼机构与发动机整体倾转困难且稳定性不足，发动机排出的炙热气体对地面或甲板的烧蚀，且倾转状态下洗气流冲击外翼段造成较大的拉力内部损耗，同时下降过程中旋翼一旦进入翼下混乱涡流结构导致桨叶失速而易发生坠毁事故等的技术问题，同时简化倾转机构具备工程可实现性。
7.为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
8.一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局，所述固定翼飞机总体气动布局包含桶状机身、曲面v型尾翼、分段机翼、水平固定布置涡桨发动机、涡桨机构、偏航配平机构；涡桨发动机位于分段机翼翼尖且机身桨盘采用电机驱动，电源来自飞机的apu单元；
9.所述涡桨机构包括机翼桨盘与机身桨盘，机身桨盘可折叠收缩于尾部机身之中，具体地，在机身距离机头70％～90％机身长度区间，设计有长方体空间，用于机身桨盘旋转和收纳，穿过该空间和机身，设计有机身桨盘旋转轴的俯仰转轴，俯仰转轴位于机身桨盘旋转轴的55％～70％长度处；
10.桶状机身长径比范围为3～14；
11.所述分段机翼从中部至两端分为机翼固定段、可倾转桨盘段；可倾转桨盘段端部具有螺旋桨，构成机翼桨盘；
12.机翼固定段占比：占整个机翼长度的55％～70％；
13.可倾转桨盘段占比：占整个机翼长度的30％～45％；
14.机翼桨盘有垂直起降和悬停、巡航状态，机身桨盘只有一种工作状态即垂直起降和悬停，垂直起降和悬停工作状态时，机翼上的左右桨盘与机身桨盘构成三桨盘结构，三个桨盘拉力要求为：
15.机翼左右桨盘在同一水平面，且拉力相同，机身桨盘的拉力与机翼桨盘总拉力与它们连接全机重心位置的矢径在机身轴上的投影成反比，三个桨盘在对称面上保持俯仰力矩平衡；
16.水平固定布置涡桨发动机产生的动力通过传动轴和离合装置传递给螺旋桨，并使可倾转桨盘段倾转；
17.可倾转桨盘段转轴起始位置位于机翼翼面最大厚度处两侧-5％～5％长度区间内；所述长度是指整个机翼弦向长度。
18.偏航配平机构由外翼段副翼、机尾可扩张壳体构成，垂直起降时，副翼反向偏转，机尾可扩张壳体单侧张开，在下洗流作用下形成侧力，形成平衡和调整涡桨飞机三点式桨盘机构的偏航力矩。
19.垂直起降时，此种副翼反向偏转，机尾可扩张壳体单侧张开，在下洗流作用下形成
侧力，机理类似机翼上部的扰流板，形成平衡和调整涡桨飞机三点式桨盘机构的偏航力矩，适合在狭窄场合应用。
20.机翼桨盘与机身桨盘的桨叶数量为2～4个，根据全机重量和距离重心的位置的反比关系确定。优选地，机翼桨盘3个桨叶，机身桨盘4个桨叶。
21.曲面v尾具体结构及量化指标如下：
22.曲面v尾梢根比为0.3～0.6，展弦比为3～6，中间段为曲面，两端段为平面；曲面与两端的平面在相交处相切；
23.平面段与曲面段长度比为：1：1：1；曲面段长度是指曲面两个端点连线的直线长度；
24.平面与水平面之间夹角α为15
°
～45
°
。
25.三个桨盘的参数和位置关系中，升力不一定相同，但是机翼桨盘的拉力必须相同，机身桨盘的拉力与机翼桨盘总拉力与它们连接全机重心位置的矢径在机身轴上的投影严格成反比，三个桨盘在对称面上保持俯仰力矩平衡，否则垂直起降和悬停无法稳定；三个桨盘的控制、协调机构仅需常规的简单的自动化电子转速控制机构即可，控制这类飞机的难度远低于控制不稳定布局飞机；
26.机翼桨盘必须在同一水平面，而机身桨盘不必在同一水平面，例如机身桨盘低于机翼桨盘0.5米，涡桨转速在1800～2200rpm之间，机身桨盘提供1/4～1/3全机重量的拉力。
27.机翼桨盘有垂直起降和悬停、巡航状态，机身桨盘只有一种工作状态即垂直起降和悬停，巡航时收起，降低飞行阻力；
28.此处没有地面效应，此类飞机并不贴地飞行，只是垂直起降，机身桨盘的效果仅是用于垂直起降和悬停，固定翼模式使飞机升阻比可达15～16，而倾转旋翼类仅能达到11～13，增量达到3～4，效果非常好。
29.在机身距离机头70％～90％机身长度区间，设计一个长方体空间，用于机身桨盘旋转和收纳，穿过该空间和机身，设计有机身桨盘旋转轴的俯仰转轴，俯仰转轴位于机身桨盘旋转轴的50％～70％长度处；折叠螺旋桨并非新型装置，例如“鱼鹰”飞机以及nasa的x-59飞机上就已使用，机身上部安装有机身桨盘旋转轴的俯仰转轴，桨叶折叠后机身桨盘俯仰旋转即可收纳于机身之中，收纳位置处于距离机头70％～90％机身长度区间；
30.机身桨盘旋转轴的俯仰折叠和收纳必须在机身后部距离机头70％～90％机身长度区间设计一个长方体空间，这个空间开口并不比后机身货舱门难度大，对机身结构强度的影响也后机身货舱门显著要小，类似于为了收纳起落架在机身腹部开口收纳起落架，且收放比起落架结构简单，因为后起落架是两个，这类机腹开口为两个，收纳机身螺旋浆并不比收纳起落架难度要大，因为起落架是一种相当复杂的变形机构。
31.可倾转桨盘段转轴起始位置位于机翼翼面最大厚度处。可倾转桨盘段可倾转角度为0～100
°
。可倾转桨盘段为可倾转的整体，通过主承力轴与主翼和涡桨发动机连接，当处于水平状态时，外翼段与主翼构成主要的升力面，产生全部的升力，桨盘此时产生前进的拉力，抵消全机阻力维持前飞状态；当处于倾转状态时，固定在一起的螺旋桨与可倾转机翼段同时倾转，可倾转桨盘段仍然保持顺气流方向，机翼桨盘与机身桨盘产生的三股拉力平衡自身重力，使飞机能够垂直起降或者悬停。
32.所述的机翼固定段为平直机翼，用于在前飞状态下产生升力，在巡航状态下提供
大部分升力，并包含油箱储存部分燃油。
33.可倾转桨盘段中桨盘机构的倾转采用倾转作动机构，所述倾转作动机构包括机翼固定段、可倾转桨盘段、涡桨发动机，三者通过固定轴连接，可倾转桨盘段通过一个筒状轴与固定轴连接，筒状轴通过第一锥形齿轮与倾转作动连接，另一侧涡桨发动机动力轴通过第二锥形齿轮与倾转桨盘旋转轴连接以实现动力传输；
34.桨盘机构的动力是通过锥形齿轮轴机构从发动机前端传出，传动轴两端是通过锥形齿轮与发动机轴或者桨盘转轴啮合，发动机轴或桨盘轴安装有锥形齿轮与传动轴配合，桨盘轴与传动轴精密无干涉的啮合。
35.本发明的有益效果是：
36.涡桨发动机实现与桨盘的整体倾转技术难度大，因为发动机加桨盘机构整体倾转的质量较大，需要的倾转机构的额外扭矩较大，且与飞机纵向平衡耦合较为复杂，例如当前国产涡桨发动机实现与桨盘的整体倾转困难，而且功率和拉力不足，即便“鱼鹰”飞机也面临功率不足的隐患，下洗气流冲击外翼段造成的较大内损(损耗达10％～15％)加剧了发动机性能的不足，以及翼下乱流的安全隐患，同时避免了发动机炙热尾流向下喷射烧蚀地面或者甲板的问题，通过本发明可使倾转桨盘航空器具有工程可实现性并使此类型飞机的整体安全性和经济性能显著提升，达到低内损(相对于现有技术中副翼倾转的设计损耗只有3％～5％)，且无翼下乱流，保障下降阶段的安全性。
37.一般的倾转旋翼机由于只有两个旋翼，需要的旋翼直径较大，机身粗短造成水平巡航效率与速度降低，商载空间减少等问题；涡桨设计稳定性强且桨盘直径较小，可采用长机身设计增加商载，垂直起降或悬停时更加稳定，水平巡航时更接近一般的固定翼螺旋桨飞机。
38.偏航配平机构由外翼段副翼和机尾可扩张壳体构成，垂直起降时机翼桨盘下洗流冲击外翼段反向偏转的副翼，机身桨盘下洗流冲击张开的机尾一侧可扩张壳体，形成平衡涡桨机构在水平面的偏航力矩，可制止和调整垂直起降阶段的机身整体水平偏转，防止在狭窄场合应用的碰撞事故，涡桨机构可大幅度降低飞机驱动桨盘直径，是真正的固定翼飞机桨盘，而不是大直径的直升机旋翼，机身可更接近固定翼飞机而不是直升机，避免“鱼鹰”飞机那样的大旋翼短机身设计，提高巡航速度和商载装载量；曲面v尾中间为曲面，两端为平面。
39.对比仅有机翼螺旋桨的布局，不必考虑起降和悬停状态偏航力矩的平衡问题，本发明仅有机身螺旋浆，三桨盘的设计使飞机起降和悬停更加稳定，允许的机身长径比更大，更加接近固定翼飞机而不是直升机，降低了机身螺旋浆的拉力要求，利于巡航效率提高。本发明的布局机身桨盘可折叠收纳进后机身70％～90％机身长度处，且收纳处外侧机身壳体设计有可张开壳体，类似于机翼的扰流板设计，单侧张开时在下洗流冲击下产生侧力，可用于平衡第三桨盘造成的偏航力矩。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
41.图1为本发明的布局结构整体示意图，也是垂直起降或悬停状态；
42.图2为本发明的布局巡航状态示意图；
43.图3为倾转作动机构原理示意图；
44.图4为本发明的正视图；其中，4(a)为巡航状态正视图，4(b)为垂直起降或悬停状态正视图；
45.图5为本发明的垂直起降或悬停状态俯视图；
46.图6为本发明的巡航状态俯视图；
47.图7为本发明的垂直起降或悬停状态左视图；
48.图8为本发明的巡航状态左视图；
49.图9为本发明气动布局的表面压力云图；其中，(a)、(b)、(c)分别为外翼段无偏转、偏转45度、偏转90度的表面压力云图；
50.图10为本发明气动布局的巡航状态升阻力系数与升阻比曲线；其中，(a)、(b)、(c)分别为全机升力系数、全机阻力系数、全机升阻比系数。
51.图11为本发明气动布局的外翼偏转45度状态升阻力系数与升阻比曲线；其中，(a)、(b)、(c)分别为全机升力系数、全机阻力系数、全机升阻比系数。
52.图12为本发明气动布局的外翼偏转90度状态升阻力系数与升阻比曲线；其中，(a)、(b)、(c)分别为全机升力系数、全机阻力系数、全机升阻比系数。
53.图13为本发明单侧壳体张开制造偏航力矩原理；
54.图中，2内翼段，3外翼段，4桨盘机构，5涡桨发动机，7倾转作动器，8可倾转轴，9机翼桨盘，10机身桨盘，11机身桨盘收纳机构，12外翼段副翼，13机尾可扩张壳体。
具体实施方式
55.在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。如图1所示为本发明的固定翼飞机总体气动布局，包含桶状机身、曲面v型尾翼、分段机翼、水平固定布置涡桨发动机、涡桨机构、偏航配平机构；涡桨发动机位于分段机翼翼尖且机身桨盘采用电机驱动，电源来自飞机的apu单元；
56.如图2至图8所示为本发明的飞机布局不同状态(巡航状态、垂直起降或悬停状态)下的三视图。
57.桶状机身与常规涡桨固定翼飞机机身相同，用于装载人员或者物品，包含起落架机身油箱等装置和部分燃油，涡桨设计飞机的机身相对倾转旋翼机更细长，不是类似直升机而是更接近固定翼螺旋桨飞机。
58.机翼固定部分就是常规平直机翼，用于在前飞状态下产生升力，在巡航状态下提供大部分升力，并包含油箱储存部分燃油，另一部分升力由可倾转的外翼部分产生。
59.涡桨设计中的机翼桨盘与外侧部分机翼，是一个可倾转的整体，通过一个主承力轴与主翼和涡桨发动机连接，当处于水平状态时，外翼段与主翼构成主要的升力面，产生几乎全部的升力；桨盘此时产生前进的拉力，抵消全机阻力维持前飞状态；当处于倾转状态时，固定在一起的机翼桨盘与外翼段同时倾转，外翼段仍然保持顺气流方向，机翼涡桨与机身螺旋桨三个桨盘产生的拉力平衡全机总重，使飞机能够垂直起降或者悬停；当倾转机构处于0～90度之间角度时，机翼螺旋桨拉力分解为前进的拉力与向上的拉力分量，使飞机处
于前飞同时爬升状态。
60.而本设计中的机身桨盘可折叠收纳于机身尾部，垂直起降状态时垂直于机身，张开桨叶并启动电机提供部分升力，电源来源于飞机的apu单元，与机翼桨盘构成三点式稳定结构，实现垂直起降和悬停状态。
61.三个桨盘的参数和位置关系中，升力不一定相同，但是机翼桨盘的拉力必须相同，机身桨盘的拉力与机翼桨盘总拉力与它们连接全机重心位置的矢径在机身轴上的投影严格成反比，三个桨盘在对称面上保持俯仰力矩平衡，否则垂直起降和悬停无法稳定；三个桨盘的控制、协调机构仅需常规的简单的自动化电子转速控制机构即可，控制这类飞机的难度远低于控制不稳定布局飞机；
62.如图4所示，本发明的水平固定布置涡桨发动机产生的动力通过传动轴和离合装置传递给桨盘，同时可以使用此动力使桨盘倾转，水平布置设计可以一定程度上避免起降状态时下洗气流冲刷和涡流环裹挟的沙土被吸进发动机，因为此时发动机附近的气流主要是上下运动的。
63.当机翼桨盘机构处于水平拉进状态时，整个飞机与传统的涡桨螺旋桨飞机本质上没有的区别，三个桨盘的稳定性导致不必为了照顾垂直起降和悬停状态的控制而将机身设计相对粗短，机身可类似固定翼飞机更细长，此类飞机的机身不必类似直升机机身；当涡桨机构处于垂直状态时，整个飞机就进入直升机垂直起降或悬停模式了，外翼段跟随桨盘机构同时倾转，避免了下洗气流冲击从而损失部分拉力，同时避免了外翼段下方因为遮挡产生的乱流，此种乱流如果一旦被下降状态的桨盘吸入，桨叶失速的可能性则很高，由于是用三个桨盘用于平衡自重，一旦一个桨盘桨叶失速，飞机可能进入坠毁状态，甚至比只有一个旋翼的常规直升机更危险，而本发明由于可倾转桨盘段机翼顺气流倾转布置，没有遮挡效应，因而就降低了桨叶失速的可能；当桨盘机构处于既非水平也非垂直状态时，由于外翼段随之倾转，也没有翼下乱流，三个桨盘产生的拉力可分解向上的分量和向前的分量，向上的分量可用于平衡飞机自重，向前的分量用于飞机加速，从而可以实现短距起飞和快速爬升。
64.偏航配平机构由外翼段副翼12、机尾可扩张壳体13构成，利用涡桨下洗气流产生平衡涡桨的偏航力矩，或者机翼两侧桨盘倾转小角度交错，以拉力分量形成抗偏航力矩力偶，因为垂直起降阶段，机尾舵面无效；前倾飞行阶段可以内侧副翼或者机翼桨盘变距升力差平衡滚转力矩，一旦水平速度足够则v尾可产生足够偏航力矩，外侧副翼可停止差动，滚转或偏航力矩均消失，机身桨盘收起，飞机即进入正常固定翼模式飞行。单侧壳体张开制造偏航力矩原理如图13所示。
65.本案例机翼展弦比8.0，机身长径比7，后掠角0.0。机翼桨盘必须在同一水平面，而机身桨盘不必在同一水平面，例如机身桨盘低于机翼桨盘0.5米，涡桨转速在1800～2200rpm之间，机身桨盘提供1/3全机重量的拉力。机身螺旋桨轴距离机头位置为80％机身长度处(以飞机在垂直起降和悬停状态下测量)，如图1中机身桨盘收纳机构所示，这个位置与机身长径比无关；此处没有地面效应，此类飞机并不贴地飞行，只是垂直起降或悬停，机身桨盘仅是用于垂直起降和悬停，固定翼模式使此类飞机升阻比高达16，而倾转旋翼飞机类仅能达到12，增量达到4，效果非常好，因其需要权衡起降状态，桨盘直径较大，而巡航时并不需要较大的桨盘。
66.图9为本实施例气动布局飞机的表面压力云图；其中，(a)、(b)、(c)分别为外翼段
无偏转、偏转45度、偏转90度的表面压力云图；图中(a)、(b)、(c)分别是巡航状态、爬升状态、垂直起降状态表面压力云图。
67.图10、图11、图12为本实施例气动布局飞机的升阻力系数与升阻比曲线，分别为巡航状态、外翼偏转45度、外翼偏转90度状态下的全机升力系数曲线、全机阻力系数曲线、全机升阻比曲线。
68.从图中可以看出，在具备垂直起降和悬停的功能的基础上，以固定翼模式水平巡航状态的升阻比较高，采用涡桨和三个桨盘，允许较大展弦比的本案例达到16的量级，而一般的倾转旋翼飞机如“鱼鹰”飞机由于仅有两个桨盘且桨盘巨大允许的机翼展弦比较小升阻比仅能达到10～12。

技术特征：

1.一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：所述固定翼飞机总体气动布局包含桶状机身、曲面v型尾翼、分段机翼、水平固定布置涡桨发动机、涡桨机构、偏航配平机构；涡桨发动机位于分段机翼翼尖且机身桨盘采用电机驱动，电源来自飞机的apu单元；所述涡桨机构包括机翼桨盘与机身桨盘，机身桨盘可折叠收缩于尾部机身之中，具体地，在机身距离机头70％～90％机身长度区间，设计有长方体空间，用于机身桨盘旋转和收纳，穿过该空间和机身，设计有机身桨盘旋转轴的俯仰转轴，俯仰转轴位于机身桨盘旋转轴的55％～70％长度处；桶状机身长径比范围为3～14；所述分段机翼从中部至两端分为机翼固定段、可倾转桨盘段；可倾转桨盘段端部具有螺旋桨，构成机翼桨盘；机翼固定段占比：占整个机翼长度的55％～70％；可倾转桨盘段占比：占整个机翼长度的30％～45％；机翼桨盘有垂直起降和悬停、巡航状态，机身桨盘只有一种工作状态即垂直起降和悬停，垂直起降和悬停工作状态时，机翼上的左右桨盘与机身桨盘构成三桨盘结构，三个桨盘拉力要求为：机翼左右桨盘在同一水平面，且拉力相同，机身桨盘的拉力与机翼桨盘总拉力与它们连接全机重心位置的矢径在机身轴上的投影成反比，三个桨盘在对称面上保持俯仰力矩平衡；水平固定布置涡桨发动机产生的动力通过传动轴和离合装置传递给螺旋桨，并使可倾转桨盘段倾转；可倾转桨盘段转轴起始位置位于机翼翼面最大厚度处两侧-5％～5％长度区间内；所述长度是指整个机翼弦向长度。偏航配平机构由外翼段副翼、机尾可扩张壳体构成，垂直起降时，副翼反向偏转，机尾可扩张壳体单侧张开，在下洗流作用下形成侧力，形成平衡和调整涡桨飞机三点式桨盘机构的偏航力矩。2.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：桨盘桨叶数量为2～4个，根据全机重量和距离重心的位置的反比关系确定。优选地，机翼桨盘3个桨叶，机身桨盘4个桨叶。3.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：曲面v尾具体结构及量化指标如下：曲面v尾梢根比为0.3～0.6，展弦比为3～6，中间段为曲面，两端段为平面；曲面与两端的平面在相交处相切；平面段与曲面段长度比为：1：1：1；曲面段长度是指曲面两个端点连线的直线长度；平面与水平面之间夹角α为15
°
～45
°
。4.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：可倾转桨盘段转轴起始位置位于机翼翼面最大厚度处。5.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：可倾转桨盘段可倾转角度为0～100
°
。6.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：可倾转桨盘段为可倾
转的整体，通过主承力轴与主翼和涡桨发动机连接，当处于水平状态时，外翼段与主翼构成主要的升力面，产生全部的升力，桨盘此时产生前进的拉力，抵消全机阻力维持前飞状态；当处于倾转状态时，固定在一起的螺旋桨与可倾转机翼段同时倾转，可倾转桨盘段仍然保持顺气流方向，机翼桨盘与机身桨盘产生的三股拉力平衡自身重力，使飞机能够垂直起降或者悬停。7.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：所述的机翼固定段为平直机翼，用于在前飞状态下产生升力，在巡航状态下提供大部分升力，并包含油箱储存部分燃油。8.根据权利要求1所述的固定翼飞机总体气动布局，其特征在于：可倾转桨盘段中桨盘机构的倾转采用倾转作动机构，所述倾转作动机构包括机翼固定段、可倾转桨盘段、涡桨发动机，三者通过固定轴连接，可倾转桨盘段通过一个筒状轴与固定轴连接，筒状轴通过第一锥形齿轮与倾转作动连接，另一侧涡桨发动机动力轴通过第二锥形齿轮与倾转桨盘旋转轴连接以实现动力传输；桨盘机构的动力是通过锥形齿轮轴机构从发动机前端传出，传动轴两端是通过锥形齿轮与发动机轴或者桨盘转轴啮合，发动机轴或桨盘轴安装有锥形齿轮与传动轴配合，桨盘轴与传动轴精密无干涉的啮合。

技术总结

本发明属于机械结构设计技术领域，涉及一种涡桨垂直起降固定翼飞机总体气动布局,包含桶状机身、曲面V型尾翼、分段机翼、水平固定布置涡桨发动机、涡桨机构、偏航配平机构；涡桨发动机位于分段机翼翼尖；机身桨盘桨叶可折叠收缩于尾部机身之中，垂直起降时机身桨盘倾转垂直于机身，张开桨叶并启动电机提供机身尾部升力，巡航时关闭电机折叠收缩桨叶，倾转机身桨盘整体收纳于尾部机身之中，机翼桨盘倾转至水平拉力位置；通过本发明可使涡桨航空器巡航阶段更接近固定翼飞机，具有工程可实现性并使此类型飞机的整体安全性和经济性能显著提升，达到低内损，且无翼下乱流，保障垂直起降及悬停阶段的稳定和安全性。阶段的稳定和安全性。阶段的稳定和安全性。