一種混合動力的傾轉旋翼機，能垂直起降和固定翼飛行，具備較高的安全性，屬于航空技術領域。

背景技術：

目前存在大量四軸飛行器，雖然有較好的穩定性和操作性，但是因為飛行器結構的局限，不能實現高速巡航飛行；其四套螺旋槳和電機如果任意一個發生故障，四軸飛行器都會因為螺旋槳自轉反作用力不能平衡，導致飛行器失控；而且其電池儲能有限，不能遠距離飛行。

前世界上唯一生產和投入使用的傾轉旋翼機是美國的V-22“魚鷹”傾轉旋翼機。雖然它實現了垂直起降和遠距離高速巡航，但是根據其多年運行的資料分析：該傾轉旋翼機因為雙旋翼結構，旋翼負荷過高，容易產生渦流環；燃油發動機的轉速和功率控制響應速度較慢，在緊急情況的應急能力較差；為了平衡旋翼的自轉反作用力，雙旋翼必須以反向且相同的轉速旋轉，如果有一邊的升力發生異常，飛機則會失去平衡；燃油發動機位于螺旋槳后方，高速氣流造成發動機容易吸沙；發動機向下噴出的高溫氣體對地面和地面人員都有很大的影響；這些導致該型飛機垂直起降和懸停的穩定性，可靠性和安全性都不理想。

技術實現要素：

本發明設計一種可以垂直起降，又可以用固定翼飛行方式進行遠距離高速巡航，并且具備較高安全性和操控性的新型傾轉旋翼機。

本發明所采用的技術方案是：采用四套由電機驅動的可以獨立調整轉速的同軸反轉螺旋槳，與電機一起成矩形位置布置于串列翼飛行器的前后固定翼的兩端，并且四套螺旋槳的軸方向可以偏轉。機身尾部設有尾翼。四套電機都配有專用的電機驅動器用于控制和調整電機的轉速和功率。當四套旋翼的軸方向處于垂直方向時，可以實現垂直起降和懸停，通過調整四組螺旋槳的軸方向和升力，實現各種飛行姿態控制；通過轉變四套螺旋槳的軸方向至向前水平方向，轉換為固定翼飛行模式，實現遠距離高速巡航，也可用于短距離滑行起飛和降落或者提供更大的載重負荷。在固定翼飛行模式下，調整固定翼和尾翼的可動翼面和偏轉四組螺旋槳軸方向均可實現對飛行姿態的控制。飛行器采用油電混合動力，由渦輪軸發動機或者活塞發動機驅動發電機發電和動力電池組均可為飛行器提供電力，同時發電機可以為動力電池組充電。

本發明的有益效果是：采用四組矩形位置布置的同軸反轉螺旋槳，不但降低垂直起降模式下的旋翼負荷，而且降低固定翼飛行模式下旋翼的迎風面積，減小飛行阻力；其四套同軸反轉螺旋槳沒有為了平衡螺旋槳對飛行器的自轉反作用力的轉速控制約束，可以自由調整轉速改變升力和軸方向，可以實現各種飛行姿態控制和應急處理措施；可以實現固定翼飛行模式和垂直起降模式之間自由互轉并且轉變過程更加穩定可控；可以使用固定翼飛行模式，實現相對于普通直升機更遠的巡航距離，更低的飛行能耗和更高的巡航速度。該傾轉旋翼機具備較好的安全性：借助電機的短時峰值功率和快速響應以及動力電池組的快速放電，提供較好的緊急情況下的應急處理能力；當一套螺旋槳電機組件或者電機驅動器故障時，可以讓矩形位置對角線上的另外一套螺旋槳只用于飛行器平衡穩定控制，而另外一條對角線上的一對螺旋槳以雙倍功率運轉，提供足夠的升力，在電機超溫之前實施緊急迫降。四套螺旋槳，在固定翼飛行器模式下擁有多動力冗余安全機制。采用油電混合動力，可以利用發電機發電和動力電池組同時放電為飛行器提供短時間的應急大功率電力或者提高最大起飛重量；當燃油動力或者動力電池組發生故障時，燃油動力與發電機提供的電力或者動力電池組的大功率放電，能夠為飛行器提供故障處理的時間，或者為緊急迫降提供短時間電力。

附圖說明

圖1是混合動力四同軸反轉螺旋槳傾轉旋翼機實施例垂直起降狀態示意圖。

圖2是混合動力四同軸反轉螺旋槳傾轉旋翼機實施例固定翼飛行狀態示意圖。

圖中1.飛行器機身，2.串列固定翼前翼，3.串列固定翼后翼，4.尾翼，5.左前同軸反轉螺旋槳和電機組件，6.右前同軸反轉螺旋槳和電機組件，7.右后同軸反轉螺旋槳和電機組件，8.左后同軸反轉螺旋槳和電機組件。

具體實施方式

圖1所示實施例中，四套同軸反轉螺旋槳和電機組成的旋翼組件5、6、7、8成矩形位置分別布置在前后固定翼2、3的兩端；每組同軸反轉螺旋槳軸方向可以偏轉。機身1內可以布置燃油發電動力系統和動力電池組以及飛行控制器等，亦可布置載人駕駛艙。圖中所示為垂直起降模式，通過改變螺旋槳的升力，可以實現除了自轉以外的各種姿態控制，如平移，俯仰等；通過小角度差動偏轉左側的同軸反轉螺旋槳5、8和右側的同軸反轉螺旋槳6、7，可以實現自轉姿態控制。安全操作方式為假設同軸反轉螺旋槳5因為各種可能的原因失去升力，這時斜對角線上的兩組同軸反轉螺旋槳6和8在峰值功率內迅速提高升力，為飛行器提供足夠的升力，而同軸反轉螺旋槳7改為用于飛行器的姿態平衡穩定，然后飛行器進行緊急迫降。

圖2為同一實施例的固定翼飛行模式示意圖。四組同軸反轉螺旋槳5、6、7、8軸方向同時向前偏轉，飛行器隨著飛行速度提升，固定翼2、3可以提供足夠的升力時，四組同軸反轉螺旋槳5、6、7、8軸方向完全偏轉至水平角度，只提供向前拉力，不再提供升力，由此進入低能耗且高速的固定翼飛行模式。通過操縱尾翼4可以改變飛行方向；其姿態控制可以參照傳統固定翼飛機的控制方式，也可以采用小角度偏轉兩側的同軸反轉螺旋槳軸方向來實現：當同向小角度偏轉前固定翼2或者后固定翼3兩端的同軸反轉螺旋槳軸方向時，可以實現機身俯仰操作、爬升或者降低飛行高度；當差動小角度偏轉前固定翼2或者后固定翼3兩端的同軸反轉螺旋槳軸方向時，可以提供滾轉力矩。由于有4組螺旋槳提供前進拉力，本身具有冗余機制，如果發生螺旋槳故障，依然可以實施滑行迫降和起飛。

飛行器的動力安全機制為燃油發動機驅動發電機和動力電池組互為備份，均可為飛行器提供短時間應急電力，讓飛行器有一定時間排除故障或者實施迫降。