本发明涉及一种可展开单涵道飞行器，属于飞行器设计领域。
背景技术：
单涵道飞行器具有垂直起降、悬停及快速飞行等特征，在各国得以广泛发展研究。但由于单涵道飞行器机内空间小、全靠发动机推力维持重力平衡，导致该类飞机仅适合挂载小型侦察设备；且油耗高，航时航程短，无法长时间巡航待机；飞行阻力大，速度低。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种兼顾了固定翼模式与涵道模式的可展开单涵道飞行器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可展开单涵道飞行器，包括环形涵道、螺旋桨和设备舱，环形涵道包括主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b，三者通过旋转作动器及铰链连接；螺旋桨、设备舱均安装在涵道的中心轴上，螺旋桨提供前进拉力，在设备舱与主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b之间固定十字形尾翼；在固定翼模式下，可展开涵道壁a和可展开涵道壁b展开并分别与主涵道壁机械限位锁死，在涵道模式下，十字形尾翼与可展开涵道壁a和可展开涵道壁b机械锁死。
优选的，在十字形尾翼上设置多功能舵面，多功能舵面在控制系统的指令下实现各舵面自由偏转。
优选的，在固定翼模式下，可展开涵道壁a和可展开涵道壁b旋转120°展开。
优选的，螺旋桨为共轴反向旋翼螺旋桨，用于抵消螺旋桨扭矩。
优选的，环形涵道的涵道壁剖面采用翼型设计。
优选的，在主涵道壁的涵道外壁中线上固定有固定尾翼，固定尾翼的长度方向与主涵道壁长度方向一致；在固定翼模式下，固定尾翼充当垂尾。
优选的，在主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b的涵道外壁上携带有可分离的无人机，无人机等距排布，并通过机械或电磁方式完成释放。
优选的，环形涵道的涵道壁采用中空结构设计，可根据动力组成布置动力电池或燃油。
优选的，在可展开涵道壁a和可展开涵道壁b的衔接处设置组合尾翼，组合尾翼包括两个翼面，在固定翼模式下，组合尾翼分开，分别作为可展开涵道壁a、可展开涵道壁b的翼梢小翼。
原理：可展开单涵道飞行器具有涵道飞行和固定翼飞行两种模式，涵道模式（涵道闭合时）能够垂直起降和空中悬停，消除飞行器对起降场地的要求，并可实现空中定点侦查监视使用；固定翼模式（涵道展开时）能够持久待机或快速巡航，提升航时航程和快速抵达能力。且在涵道外壁携载多个可分离的可消耗无人机，实现目标攻击能力。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、具有涵道飞行和固定翼飞行两种模式，涵道模式能够垂直起降和空中悬停，消除飞行器对起降场地的要求，实现空中定点侦查监视使用；固定翼模式能够持久待机或快速巡航，提升航时航程和快速抵达能力；
2、可在涵道外壁携载多个可分离的可消耗无人机，实现目标攻击能力；
3、解决了单一涵道飞行器机内空间小、油耗高、航时航程短、无法长时间巡航待机、飞行阻力大、速度低等问题。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图（涵道模式）；
图2是本发明实施例在涵道模式下的俯视图；
图3是本发明实施例在涵道模式下的侧视图；
图4是本发明实施例在涵道模式下的多功能舵面控制规律图；
图5是本发明实施例状态转换图；
图6是本发明实施例在固定翼模式下前视图；
图7是本发明实施例在固定翼模式下的俯视图；
图8是本发明实施例在固定翼模式下的侧视图；
图9是本发明实施例在固定翼模式下的多功能舵面控制规律图；
图中，1-主涵道壁；2-可展开涵道壁a；3-可展开涵道壁b；4-旋转作动器及铰链a；5-旋转作动器及铰链b；6-固定尾翼；7、组合尾翼；8-共轴反向旋翼螺旋桨；9-十字形尾翼；10-多功能舵面；11-设备舱(可存储探测、燃油等设备)；12-可消耗无人机。
具体实施方式
需要说明的是，在本实施例中，方位词“上”、“下”、“左”、“右”等均是依照附图所示进行描述，不构成对本发明的限制。
下面结合附图1-9对本发明做进一步详述：
一种可展开单涵道飞行器，由主涵道壁1、可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3、旋转作动器及铰链a4、旋转作动器及铰链b5、固定尾翼6、组合尾翼7、共轴反向旋翼螺旋桨8、十字形尾翼9、多功能舵面10、设备舱11、可消耗无人机12组成；主涵道壁1、可展开涵道壁a2和可展开涵道壁b3闭合形成环形涵道，三者间通过旋转作动器及铰链a4、旋转作动器及铰链b5连接；固定尾翼6固定在主涵道壁1的涵道外壁中线上其长度方向与主涵道壁1长度方向一致；组合尾翼7设置在可展开涵道壁a2和可展开涵道壁b3的衔接处，其包括两个翼面，在固定翼模式下，组合尾翼分开，分别作为可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3的翼梢小翼；共轴反向旋翼螺旋桨8及设备舱11(可存储探测、燃油等设备)均安装在涵道的中心轴上，十字形尾翼9固定在主涵道壁1、可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3与设备舱11之间；多功能舵面布置在十字形尾翼9上，根据控制系统指令可实现各舵面自由偏转，可实现同向偏转、异向偏转、组合偏转等各种偏转模式。
在固定翼模式下，可展开涵道壁a和可展开涵道壁b展开并分别与主涵道壁机械限位锁死，在涵道模式下，可展开涵道壁a2和可展开涵道壁b3与主涵道壁1闭合，十字形尾翼9与可展开涵道壁a和可展开涵道壁b机械锁死。实现了涵道飞行与固定翼飞行双模使用，兼顾两类飞行器的能力。
在本实施例中，环形涵道的涵道壁剖面采用翼型设计，既可减阻，也能保证展开后的升力需求；在主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b的涵道外壁上携带有可分离的可消耗无人机12，无人机等距排布，并通过机械或电磁方式完成释放；环形涵道的涵道壁采用中空结构设计，可根据动力组成布置动力电池或燃油。
主涵道壁1、可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3的剖面形状主要根据固定翼模式下的飞行特性设计，并适量权衡涵道模式飞行特性，采用合理的翼型剖面，保证两种飞行模式下的飞行特性。
可展开单涵道飞行器具有涵道飞行和固定翼飞行两种模式，具体如下：
1）涵道模式，如图1-4所示，此模式下飞行器能够实现垂直起降、悬停及倒飞、前飞、侧飞；主涵道壁1、可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3闭合形成环形涵道；共轴反向旋翼螺旋桨8提供拉力，克服飞行器重力，飞行器通过十字形尾翼9和多功能舵面10保持飞行稳定，多功能舵面10的前、后偏转可控制飞行器进行前飞、倒飞，左、右偏转可控制飞行器侧向飞行，异向偏转控制飞行器绕自身旋转控制航向；
2）固定翼模式，如图5-9所示，可展开涵道壁a2和可展开涵道壁b3分别通过旋转作动器及铰链a4及旋转作动器及铰链b5旋转120°展开并完成机械限位锁死防止抖动，与主涵道壁1构成固定翼飞机；同时，飞行器在多功能舵面10作用下倾转90°，由竖直状态变成水平状态，飞行器由涵道模式变成固定翼模式，展开后，主涵道壁1、可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3提供升力，克服飞行器重力，共轴反向旋翼螺旋桨8提供前进拉力，十字型尾翼9和多功能舵面10控制飞行器姿态；组合尾翼7分成两部分，作为两侧机翼的翼梢小翼，固定尾翼6作为固定翼飞机垂尾，飞行器的模式转换如图5所示；如图9所示，固定翼模式下，多功能舵面10上、下偏转控制飞行器俯仰，左、右偏转控制飞行器偏航，上下左右异向偏转控制飞行器滚转；
在本实施例中，涵道外壁面携带9个猎杀无人机，采用共轴反向旋转双旋翼8，克服螺旋扭矩影响，涵道模式具有前飞、倒飞、侧飞、垂直起降和空中悬停能力；飞行过程中，隐藏在涵道壁内部的旋转作动器展开，可展开涵道壁a2、可展开涵道壁b3变形为固定翼模式，提高涵道飞行器气动效率和最大飞行速度。
本实施例采用融合式设计，具备涵道模式和固定翼模式，极大的扩展了其战场适应性和多用途作战能力，采用涵道模式完成起飞和降落，可降低起降场地要求；其既可以以涵道模式悬停在固定位置，完成固定区域的监视与打击，也可以以固定翼模式快速突进，释放可消耗无人机完成攻击。其可以微型化，作为口袋无人机使用，可应用在特种作战，城市反恐等各个作战场景。
上述实施例仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理的基础上所做的引申、变形等均属于本发明的保护范围。
1.一种可展开单涵道飞行器，包括环形涵道、螺旋桨和设备舱，其特征在于：环形涵道包括主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b，三者通过旋转作动器及铰链连接；螺旋桨、设备舱均安装在涵道的中心轴上，螺旋桨提供前进拉力，在设备舱与主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b之间固定十字形尾翼；在固定翼模式下，可展开涵道壁a和可展开涵道壁b展开并分别与主涵道壁机械限位锁死，在涵道模式下，十字形尾翼与可展开涵道壁a和可展开涵道壁b机械锁死。
2.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：在十字形尾翼上设置多功能舵面，多功能舵面在控制系统的指令下实现各舵面自由偏转。
3.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：在固定翼模式下，可展开涵道壁a和可展开涵道壁b旋转120°展开。
4.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：螺旋桨为共轴反向旋翼螺旋桨，用于抵消螺旋桨扭矩。
5.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：环形涵道的涵道壁剖面采用翼型设计。
6.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：在主涵道壁的涵道外壁中线上固定有固定尾翼，固定尾翼的长度方向与主涵道壁长度方向一致；在固定翼模式下，固定尾翼充当垂尾。
7.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：在主涵道壁、可展开涵道壁a和可展开涵道壁b的涵道外壁上携带有可分离的无人机，无人机等距排布，并通过机械或电磁方式完成释放。
8.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：环形涵道的涵道壁采用中空结构设计，可根据动力组成布置动力电池或燃油。
9.根据权利要求1所述的可展开单涵道飞行器，其特征在于：在可展开涵道壁a和可展开涵道壁b的衔接处设置组合尾翼，组合尾翼包括两个翼面，在固定翼模式下，组合尾翼分开，分别作为可展开涵道壁a、可展开涵道壁b的翼梢小翼。
技术总结