【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器，具体涉及一种垂直起降飞行器和垂直起降飞行器的控制方法。
技术介绍
1、垂直起降固定翼飞行器(分布推进式)既具备直升机的垂直起降能力，又具备固定翼的水平高效、高速飞行能力，并且相比直升机更加安静、舒适、经济，相比多旋翼更加高效、航程更长，相比固定翼可在城市内的起降平台垂直起降，是城市空中出行的极佳选择。垂直起降固定翼飞行器主流布局一般包括三类：复合翼布局、全倾转布局和部分倾转布局，各种布局存在不同的优缺点，难以得到较佳的平衡。其中，复合翼布局平飞时动力系统的重量较高，导致动力系统重量占比偏大，另外复合翼平飞由于升力桨的原因，其平飞阻力也大，两者共同作用，使得复合翼的最大飞行速度及航程性能均偏低。全倾转布局不仅机械结构复杂，气动特性和控制也更加复杂，一般而言，其安全性不如复合翼，而部分倾转布局有望整合二者的优点，但目前已经公布的部分倾转构型无法同时具备二者的优点，因此需要提出一种新的垂直起降固定翼飞行器布局，以平衡优缺点，使垂直起降固定翼飞行器的飞行性能、安全性、可靠性、技术难度等得到较佳的平衡。
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供一种垂直起降飞行器和垂直起降飞行器的控制方法，以优化现有技术中垂直起降飞行器的布局形式。
2、为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种垂直起降飞行器，包括：机身、2n个倾转旋翼和2n个固定旋翼。所述机身的两侧设置有机翼，所述机身的尾部设置有尾翼；所述机翼为固定机翼结构；2n个倾转旋翼对称安装在所
3、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，2n个所述倾转旋翼中，至少部分设置在所述重心的前侧，且至少部分设置在所述重心的后侧。
4、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，在所述重心前侧的所述倾转旋翼通过机臂安装在所述机翼上，或通过支臂安装在所述机翼前侧的所述机身上。
5、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述垂直起降飞行器包括四个倾转旋翼和四个固定旋翼，四个所述固定旋翼对称安装在所述机身的两侧，四个所述倾转旋翼分布于四个所述固定旋翼的内侧，且所述倾转旋翼位于机翼前后两侧。
6、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述尾翼为v型尾翼、y型尾翼、h型尾翼、x型尾翼、t型尾翼、h型尾翼或u型尾翼中的任意一种，其中一部分倾转旋翼安装在尾翼上，所述尾翼上的所述倾转旋翼安装在所述尾翼上侧，可为飞行器向前飞行提供向前推力，并在飞行器垂直起降状态时向上倾转以提供垂直推力。
7、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述尾翼为v型尾翼，所述尾翼上安装有两个所述倾转旋翼，两个所述倾转旋翼分别安装在所述尾翼上部的两侧翼尖上。
8、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述2n个所述固定旋翼中，至少部分设置在所述重心的前侧，并且至少部分设置在所述重心的后侧。
9、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述机身两侧的所述机翼上均安装有机臂，2n个所述固定旋翼对称安装在机身两侧的机臂上，并分别位于所述机翼的前后两侧。
10、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述倾转旋翼包括倾转螺旋桨和倾转驱动装置，所述倾转驱动装置的底座固定安装在所述尾翼或所述机翼前侧，所述倾转螺旋桨安装在所述倾转驱动装置的驱动端。
11、本专利技术还提供一种上述任一项所述垂直起降飞行器的控制方法，该控制方法包括：以下垂直起飞到平飞的过渡过程和/或平飞向垂直降落的过渡过程：
12、所述垂直起飞到平飞的过渡过程包括：
13、根据前飞指令动力系统向前倾斜2n个所述倾转旋翼；
14、根据爬升指令配置2n个所述倾转旋翼的倾转速率，及2n个所述倾转旋翼和2n个所述固定旋翼的拉力配比，从而控制飞行器爬升速度和爬升坡度；
15、所述平飞向垂直降落的过渡过程包括：
16、根据速度指令动力系统向上倾转2n个所述倾转旋翼至垂直起降位；
17、根据下滑指令配置2n个所述倾转旋翼的倾转速率，及2n个所述倾转旋翼和2n个所述固定旋翼的拉力配比，从而控制飞行器下滑速度和下滑坡度。
18、在本专利技术垂直起降飞行器一示例中，所述控制方法还包括以下意外进入尾旋或失速调控过程和/或遭遇侧风调控过程：
19、所述意外进入尾旋或失速调控过程包括：启动2n个所述固定旋翼，辅助进行姿态控制，以改出所述尾旋或失速状态；
20、所述遭遇侧风调控过程包括：当风速超过设定阈值时，通过2n个所述倾转旋翼拉力差动辅助控制偏航，以抵抗侧风。
21、本专利技术垂直起降飞行器，将2n个倾转旋翼中一部分安装在所述尾翼上，其余的安装在所述机身和/或所述机翼上，并在垂直起降状态时，所有的所述倾转旋翼在水平面上的投影均关于所述垂直起降飞行器的重心大致呈中心对称，同时将固定旋翼设置在两侧倾转旋翼的外侧，且所有的所述固定旋翼在水平面上的投影均关于所述垂直起降飞行器的重心大致呈中心对称。该种布局形式可以在单发旋翼失效的情况下，可以降低剩余动力组需要输出的拉力，保障飞行器安全飞行。另外本专利技术通过特殊的布局形式，不仅能够兼顾复合翼布局、全倾转布局及部分倾转布局构型的优点，而且通过该种布局方式可以更加平稳，同时也降低垂直起降飞行器的设计和安装难度，有利于产品商业化进程的快速推进。另外该布局形式，将所有的倾转旋翼设置在固定旋翼的内侧，相对于将倾转旋翼设置在外侧的布局方式，可以减少倾转旋翼部分失效后的偏航力矩，大幅降低对垂尾容量(垂尾面积×垂尾力臂)的要求，并扩大倾转旋翼部分失效后的安全飞行包线。
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1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述垂直起降飞行器还包括2N个固定旋翼，2N个所述固定旋翼对称安装在所述机身两侧的所述机翼上，且分别位于所述机翼的前后两侧，并位于所述倾转旋翼的外侧；所有的所述固定旋翼在水平面上的投影均关于所述垂直起降飞行器的重心大致呈中心对称；所述固定旋翼大致呈中心对称表示的是在理想状态下，以垂直起降飞行器的重心为中心，以理想状态下呈中心对称所在的第二圆周为基准，所有的固定旋翼的实际安装位置位于±20％D2的第二圆环内，第二圆环的宽度E2为40％D2，D2为所述第二圆周的直径；所述固定旋翼包括折叠旋翼和固定旋翼驱动装置，所述折叠旋翼包括固定桨叶和浮动桨叶。
3.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，当所述垂直起降飞行器处于悬停阶段时，在所述固定旋翼驱动装置驱动下，所述固定桨叶和所述浮动桨叶呈交叉状态的“十”字形旋转；当所述垂直起降飞行器处于水平巡航阶段时，所述固定旋翼驱动装置停止工作时，所述固定桨叶和所述浮动桨叶闭合呈顺气流的“一”字形，且各所述固定桨叶和所述浮动桨
4.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，2N个所述固定旋翼位于所有的所述倾转旋翼的展向外侧。
5.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，2N个所述倾转旋翼中，至少部分设置在所述重心的前侧，且至少部分设置在所述重心的后侧。
6.根据权利要求5所述的垂直起降飞行器，其特征在于，在所述重心前侧的所述倾转旋翼通过机臂安装在所述机翼上，或通过支臂安装在所述机翼前侧的所述机身上。
7.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述垂直起降飞行器包括四个倾转旋翼和四个固定旋翼，四个所述固定旋翼对称安装在所述机身的两侧，四个所述倾转旋翼位于四个所述固定旋翼的内侧，且分布于机翼前后两侧。
8.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述尾翼为V型尾翼、Y型尾翼、X型尾翼、T型尾翼、H型尾翼或U型尾翼中的任意一种，其中一部分所述倾转旋翼安装在尾翼上，可为飞行器向前飞行提供向前推力，并在飞行器垂直起降状态时向上倾转以提供垂直推力。
9.根据权利要求8所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述尾翼为V型尾翼，所述尾翼上安装有两个所述倾转旋翼，两个所述倾转旋翼分别安装在所述尾翼上部的两侧翼尖上。
10.根据权利要求9所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述尾翼上的所述倾转旋翼高于所述机翼前侧的所述倾转旋翼。
11.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，2N个所述固定旋翼中，至少部分设置在所述重心的前侧，并且至少部分设置在所述重心的后侧。
12.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述机身两侧的所述机翼上均安装有机臂，2N个所述固定旋翼对称安装在机身两侧的所述机臂上，并分别位于所述机翼的前后两侧。
13.一种权利要求2至12中任一项所述垂直起降飞行器的控制方法，其特征在于，包括：以下垂直起飞到平飞的过渡过程和/或平飞向垂直降落的过渡过程：
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，还包括以下意外进入尾旋或失速调控过程和/或遭遇侧风调控过程：
...【技术特征摘要】
1.一种垂直起降飞行器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述垂直起降飞行器还包括2n个固定旋翼，2n个所述固定旋翼对称安装在所述机身两侧的所述机翼上，且分别位于所述机翼的前后两侧，并位于所述倾转旋翼的外侧；所有的所述固定旋翼在水平面上的投影均关于所述垂直起降飞行器的重心大致呈中心对称；所述固定旋翼大致呈中心对称表示的是在理想状态下，以垂直起降飞行器的重心为中心，以理想状态下呈中心对称所在的第二圆周为基准，所有的固定旋翼的实际安装位置位于±20％d2的第二圆环内，第二圆环的宽度e2为40％d2，d2为所述第二圆周的直径；所述固定旋翼包括折叠旋翼和固定旋翼驱动装置，所述折叠旋翼包括固定桨叶和浮动桨叶。
3.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，当所述垂直起降飞行器处于悬停阶段时，在所述固定旋翼驱动装置驱动下，所述固定桨叶和所述浮动桨叶呈交叉状态的“十”字形旋转；当所述垂直起降飞行器处于水平巡航阶段时，所述固定旋翼驱动装置停止工作时，所述固定桨叶和所述浮动桨叶闭合呈顺气流的“一”字形，且各所述固定桨叶和所述浮动桨叶的延伸方向与所述垂直起降飞行器的航向一致。
4.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，2n个所述固定旋翼位于所有的所述倾转旋翼的展向外侧。
5.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，2n个所述倾转旋翼中，至少部分设置在所述重心的前侧，且至少部分设置在所述重心的后侧。
6.根据权利要求5所述的垂直起降飞行器，其特征在于，在所述重心前侧的所述倾转旋翼通过机臂安装在所述机翼上，或通过支臂...
【专利技术属性】
技术研发人员：许兆华，薛松柏，向樊，屠强，沙永祥，郭亮，骆俊昌，谢晒明，
申请(专利权)人：成都沃飞天驭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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