技术摘要：
本发明提出一种镰刀翼垂直起降飞机，其为上单翼结构，其机翼包括翼根部分和翼尖部分，所述翼根部分前缘整体平直，后缘呈外凸三角状，前缘部分设有分离式可倾转翼面；所述翼面上安装有动力系统及旋翼；所述翼尖部分的前缘与后缘均呈倾斜状，相较于翼根部分整体前掠；本  全部
背景技术：
近几年来对交通工具在环保低碳低噪等方面要求越来越高，城市电动垂直起降飞 行器越来越流行。为了取消飞行员驾驶飞机的传统方式，实现无人驾驶飞行的目的，诸多公 司及科研单位在其飞行控制上研究力度很大，手机连网启动，卫星导航，路线规划，资金支 付等方面都要开发一套套软件系统，但在在飞行器本身的垂直起降布局，结构优化设计方 面还是用的一些相对传统的布局，对提高飞行效率没有起到积极的作用。 目前，世界上的民用主流垂直起降飞机布局主要分7类，包括翼尖动力倾转布局、 整个机翼倾转布局、旋翼与固定翼组合式布局、尾座式布局、后三点式旋翼布局、前后多点 动力布局、纯旋翼布局。 其中，翼尖动力倾转布局主要特征是在两边机翼翼尖安装动力系统进行倾转垂直 起降，这种布局的缺陷在于悬停状态时大量的下洗流吹到机翼上方,造成了内耗和紊流；而 整个机翼倾转布局即将整个机翼进行倾转，这种飞机具有高效的平飞效率及悬停效率，但 是缺陷在于悬停状态下巨大的竖立机翼像一块门板，稍微一点侧风都会对整个飞机的姿态 产生影响，难以控制，且这种布局的飞机需要很大的倾转推动力，对整机的重量不利；旋翼 与固定翼组合式布局近年来较流行，但其存在平飞状态下废物质量多的缺陷；尾座式布局 是指靠尾部作为起落架支撑飞机，停机状态下飞机永远保持直立，像一枚火箭，这种布局的 缺陷在于飞行员登下机困难，且停机状态易受侧风影响；后三点式旋翼布局的缺陷在于倾 转轴离气动压(升)力线太远,此时飞机重心靠近其气动中心,这样必须在机身后面安装另 外一个旋翼来平衡重心,要不然悬停状态重心相对倾转轴太远,非常危险，所以必须在尾部 安装风扇平衡俯仰，但是这个尾部多余的风扇在平飞时为废物质量；前后多点动力布局式 飞机平飞时部分或所有动力须向前倾转，假如部分倾转，那其他电机成为平飞风阻，若所有 电机倾转则存在前进迎风桨面过大，提速困难，电量消耗过快，动力过剩，倾转驱动机构过 多等问题，势必会影响平飞效率；而纯旋翼式布局的缺点在于平飞效率低。
技术实现要素：
本发明针对现有技术下各布局下存在的问题，提出一种平飞效率高，悬停状态好 的镰刀翼垂直起降飞机。 本发明采用以下技术方案： 一种镰刀翼垂直起降飞机，其为上单翼结构，其机翼包括翼根部分和翼尖部分，所 述翼根部分前缘整体平直，后缘呈外凸三角状，前缘部分设有分离式可倾转翼面；所述翼面 上安装有动力系统及旋翼；所述翼尖部分的前缘与后缘均呈倾斜状，相较于翼根部分整体 前掠。 随着翼尖位置的前掠，机翼升力线会前移，接近机翼的转轴线，升力线与转轴线越 3 CN 111591440 A 说　明　书 2/4 页 接近，对飞机的平飞和悬停均有好处，控制升力线在翼根部分平均翼弦线从前向后方向的 10％--30％为宜，转轴线在机翼的位置越靠前，理论上对飞行越有益，但过于靠前，则会影 响机翼强度，综合考虑转轴线位置也在5％--35％位置，但升力线只能接近或重合转轴线， 不能超过转轴线。翼尖部分前掠角大小，决定升力线位置，前掠角控制在5°--45°较为合适。 本技术方案中所述的前、后，均是飞机飞行机头的方向为前，机尾部分为后。 进一步地，所述机翼为双梁结构，其前梁为普通平直翼梁，其后梁为中部随型弯曲 翼梁；所述前梁即为所述分离式可倾转翼面的倾转轴。 进一步地，所述分离式可倾转翼面的倾转角范围为0～105°。 进一步地，所述垂直起降飞机的左、右两侧的前梁与后梁均穿过机身上部构成互 插式连接。 进一步地，所述分离式可倾转翼面上固定有主着陆轮；所述主着陆轮和动力系统 分别安装在翼面的不同端。 进一步地，所述垂直起降飞机的尾翼为V型尾翼。 进一步地，所述机翼沿翼根部分至翼尖部分呈向前弯折状。 本发明的有益效果在于： (1)本发明翼根部分设有分离式半圆可倾转翼面，其可实现0～105°倾转，故在飞 机悬停时，可保证旋翼下方为无遮挡空通状态，螺旋桨产生的下洗流绝大部分都为有效，故 无内耗与紊流，悬停效率高且稳定；同时在飞机平飞时，分离式半圆可倾转翼面可与整个机 翼合为一体，使飞机具备正常机翼平飞时的高效率。 (2)本发明的翼尖部分整体前掠，可使整个机翼的气动压(升)力线前移，这样就减 小了压(升)力线与重心之间距离，平飞时只要平尾轻微产生向下偏转力矩即可使飞机高效 巡航飞行，可提升飞行稳定性；与现有的飞机中升力线设置在翼根从前向后的40％左右位 置，本发明中的升力线更靠前，飞行和悬停更稳定。同时翼尖部分前掠有助于翼根部分机翼 变宽，有利于安装大直径桨叶，对悬停及周期变矩控制俯仰有利，且机翼后缘还能保留有较 宽的机翼宽度提供足够的强度刚度保障；并且前掠设计带来了高升阻比，在低速状态下就 会产生大的气动升力，具有好的失速可控制性，能够一定程度的增加航程；前掠设计也能够 延迟失速时间，降低失速速度,有利于倾转动作的进行。 (3)本发明将主着陆轮也设计在分离式半圆可倾转翼面上，不需要额外再安装起 落架，减轻了整机的重量，并且利用翼面倾转达到了自动收放着陆轮的目的，减小了平飞时 的飞行阻力；同时，主着陆轮和动力系统分别安装在翼面的不同端，可以中和动力系统的单 边重力扭矩，使倾转驱动力线性平稳，不受角度影响。 附图说明 图1为本发明镰刀翼垂直起降飞机结构示意图； 图2为本发明镰刀翼垂直起降飞机悬停状态示意图； 图3为本发明镰刀翼垂直起降飞机平飞状态示意图； 图4为平直翼与镰刀翼结构对比图； 图5为镰刀翼内部前后梁示意图； 图6为镰刀翼力矩示意图。 4 CN 111591440 A 说　明　书 3/4 页