【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞行器，具体为一种模块化设计的垂直起降飞行器及控制方法。
技术介绍
1、现在垂直起降飞行器evtol以多旋翼、复合翼和倾转翼为主。
2、多旋翼平飞能耗高，续航和最高速度没有竞争优势；复合翼由于垂起和平飞旋翼独立和分开控制，对安全性是有利的，但平飞时垂起的动力单元和桨叶会变成死重，轻量化、续航、最高速度、成本等不占优势；倾转构型续航、最高速度有优势，但控制复杂，飞行安全比复合翼差。
3、基于此，本专利技术中，提供一种模块化设计的垂直起降飞行器及控制方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于提供一种模块化设计垂直起降飞行器，该飞行器能够在平飞时优化能耗，提高续航和最高速度；同时，可减少无效负载，有利于实现更好的轻量化、续航和成本控制。
2、本专利技术采用以下技术方案：一种模块化设计垂直起降飞行器，其包括：
3、舱体单元、以及安装在所述舱体单元上的飞行平台单元；
4、其中，所述飞行平台单元包括设置在所述舱体单元两侧的固定机翼、设置在所述舱体单元尾部的尾翼、以及旋翼组；
5、所述旋翼组包括2n个倾转旋翼和2z个固定旋翼，n为≥2的自然数，z为≥1的自然数；
6、2n个所述倾转旋翼对称设置在所述舱体单元的左右两侧，且位于所述固定机翼前侧的左右两侧；2z个所述固定旋翼对称设置在所述舱体单元的左右两侧，且位于所述固定机翼后侧的左右两侧、或所述固定机翼后侧与所述尾翼的左右两侧
7、或，2n个所述倾转旋翼对称设置在所述舱体单元的左右两侧，且所述固定机翼前侧与所述尾翼的左右两侧，所述固定机翼前侧的所述倾转旋翼的数量大于所述尾翼的所述倾转旋翼的数量；2z个所述固定旋翼对称设置在所述舱体单元的左右两侧，且位于所述固定机翼后侧的左右两侧。
8、进一步的，所述舱体单元包括从前之后顺次设置的前部导流模块、中部主舱体模块与尾部舱体模块，并在所述舱体单元底部设置支撑模块。
9、进一步的，在所述中部主舱体模块与尾部舱体模块的顶部、底部均设有电池。
10、进一步的，所述尾部舱体模块包括氢能储氢标准块与氢燃料电池标准块；
11、所述氢能储氢标准块设置在靠近所述尾翼侧，所述氢燃料电池标准块设置在所述氢能储氢标准块前侧。
12、进一步的，所述旋翼组升力中心与所述固定机翼升力中心接近配置，且所述飞行器重心位置位于所述固定机翼升力中心前方(0.2～0.4)倍b的距离处，b为机翼平均气动弦长。
13、进一步的，在所述舱体单元左右两侧的固定机翼上均配置有第一舵面，用以对飞行器横滚方向的姿态进行调控；在所述舱体单元左右两侧的尾翼上均配备有第二舵面，以对飞行器俯仰和偏航方向的角度与姿态实施控制。
14、进一步的，所述倾转旋翼与固定旋翼通过机臂安装在所述固定机翼上。
15、进一步的，与所述尾翼上安装的倾转旋翼或固定旋翼相对的所述机臂朝向后侧延伸至所述尾翼处，与所述尾翼连接形成框架结构。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
17、本专利技术中该模块化设计垂直起降飞行器，包括舱体单元与飞行平台单元，从模块化与标准化的维度显著提升通用化率以及节约开发成本。同时，给出了倾转旋翼和固定旋翼的合理布置方式，一方面能够在平飞时优化能耗，提高续航和最高速度，解决多旋翼平飞时能耗高的问题；另一方面可减少无效负载，有利于实现更好的轻量化、续航和成本控制，解决复合翼平飞时垂起动力单元和桨叶成为死重的技术问题。
18、同时，不同位置的倾转旋翼和固定旋翼产生的升力在飞行器的不同部位作用，使整体升力分布更加均匀，避免局部受力过大或过小，减少因升力不均衡导致的姿态偏差。且倾转旋翼可以改变推力方向，在不同飞行阶段产生不同方向的控制力矩，如垂直起降时提供垂直方向的控制力矩，水平飞行时提供水平方向的控制力矩；固定旋翼则在特定方向上提供稳定的控制力矩，多种控制力矩的协同作用，能够更精确地调整飞行器的姿态。
19、此外，在飞行状态发生变化时，例如风速变化、飞行速度改变等，不同位置和类型的旋翼可以快速响应，共同调整升力和控制力矩，使飞行器能够迅速适应外界干扰，保持稳定的飞行姿态。因此，通过合理分布倾转旋翼和固定旋翼，能够在不同飞行阶段提供稳定的升力和控制力矩，确保飞行器的姿态稳定，且不同类型旋翼的组合和布局可以根据飞行状态调整功率输出，提高能源利用效率。
20、本专利技术第二个目的在于提供一种模块化设计垂直起降飞行器的控制方法，其包括以下步骤：
21、垂起准备阶段，飞行器自检通过且获飞行平台控制器与指挥中心确认后，将倾转旋翼桨盘面均调至水平；
22、垂起阶段，根据飞行控制指令进入垂起阶段，此时，电池与电机高倍率放电、大功率驱动，水平桨盘面拉力实现垂起；
23、垂起至安全高度，将倾转旋翼的倾转桨叶调至倾斜设置，产生斜上方拉力，进入斜上爬升阶段；
24、斜上爬升至预设高度，倾转桨叶调为垂直产生推力，固定桨叶停桨锁桨，进入平飞阶段；
25、接近目的地时，倾转桨叶调至倾斜设置，固定桨叶启动，共同作用朝前下方缓降，进入斜下方缓降阶段；
26、至目的地起降平台上空，通过感知设备探测降落平台的靶心和距离，倾转桨叶调为水平，倾转和固定桨叶同时大功率运转，产生拉力克服重力和侧风影响，进入垂直降落阶段，垂直降落在起降平。
27、进一步的，如遇异常情况，倾转桨叶受控制器调节，同时固定桨叶适时启动调节飞行器的姿态。
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1.一种模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：其包括：
2.根据权利要求1所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
6.根据权利要求1至5任一项所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：在所述舱体单元左右两侧的固定机翼上均配置有第一舵面，用以对飞行器横滚方向的姿态进行调控；在所述舱体单元左右两侧的尾翼上均配备有第二舵面，以对飞行器俯仰和偏航方向的角度与姿态实施控制。
7.根据权利要求1所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
9.一种模块化设计垂直起降飞行器的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的模块化设计垂直起降飞行器的控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：其包括：
2.根据权利要求1所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：
6.根据权利要求1至5任一项所述的模块化设计垂直起降飞行器，其特征在于：在所述舱体单元左右两侧的固定机翼...
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