垂直起降飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及飛行器，尤其涉及一種垂直起降飛行器，具體涉及一種具有旋翼動力單元的垂直起降飛行器。
【背景技術】
[0002]1991年，美國V22 “魚鷹”傾轉旋翼機曾獲得美國國家航空協會頒發的“重大航空進步獎”，同時由于傾轉旋翼機重大事故頻繁、研制費用高、技術復雜且難度大、研制周期長，也引起人們極大的爭議。
[0003]“魚鷹”包括機身、機翼、尾翼、起落架、發動機和傾轉旋翼單元。機翼上設置有副翼，尾翼上設置有升降舵和方向舵，發動機位于機身內，傾轉旋翼單元位于機翼的兩端。傾轉旋翼單元的旋翼的旋轉軸線豎直時，旋翼提供垂直起降的動力；傾轉旋翼單元的旋翼的旋轉軸線水平時，旋翼提供水平飛行的動力，機翼提供升力，尾翼提供俯仰和偏航調節力矩。
[0004]由于“魚鷹”只有一對旋翼，該機的質心位于傾轉旋翼單元傾轉軸所在的豎直平面內，以便垂直起降時保持機身平穩，豎直起降時，尾翼不能提供俯仰和偏航調節力矩，失去機動調節機身平衡的作用，因此“魚鷹”對垂直起降的天氣環境要求極高，若入到大風或強對流天氣，便難以垂直起降。又因為“魚鷹”的動力全部來自于位于機翼兩個端部的旋翼，一旦有一邊發生故障，便難以象固定翼機那樣只靠一邊的發動機來保持平衡而墜機，事故頻發。
[0005]當然設置在尾翼的升降舵也可以由設置在機身上的前置翼替代。
[0006]魚鷹的尾翼分別依靠升降舵和方向舵調節俯仰和偏航動作。目前也有采用V型尾翼(簡稱V尾)進行飛行姿態調整，如美軍全球鷹。V尾由兩個帶舵面的、相互約成120度的翼片組成。V尾的主要特點是結構簡單，可省去10% -30%的尾翼結構重量。另外由于它的V形結構，有效地避開了機翼或螺旋槳亂流的影響，使飛行穩定性有所提高。因此，在長留空以及特別講究重量的模型飛機中得到廣泛應用，例如滑翔機、電動飛機、室內飛機等。V尾是一種應用補償原理的尾翼結構，通過兩個相對傾斜的翼面產生水平及垂直安定面的效果；用兩個舵面的順動和差動實現飛機俯仰和偏航的控制。
[0007]多軸飛行器利用大致水平安裝的旋翼提供垂直升力，通過旋翼轉速的控制飛行姿態。參見圖1和圖2，飛行器001為“Y6”模式的六軸飛行器，飛行器001具有3根機臂011，每個機臂011的末端的上下兩側分別固定有一個電機，每個電機的轉軸上安裝有一個旋翼，每個機臂011末端的兩個旋翼為一對正反旋翼，S卩，一對具有相同槳型但槳距角相反的旋翼。每個機臂011末端的上下兩個旋翼具有相同的轉速，產生的空氣反扭矩相互抵消，從而防止飛行器001自旋。旋翼上下共軸布置即可提升拉力有可有效控制飛行器體積。但是，多軸飛行器的旋翼產生的拉力主要用于克服多軸飛行器受到的重力，續航時間極短。
【發明內容】
[0008]本發明目的在于提供一種平衡性好，機動性強，環境應性強，姿態切換可靠性高和節能的垂直起降飛行器。
[0009]本發明的垂直起降飛行器，包括機身、機翼、尾翼、起落架和設置在機翼上的分別位于機身兩側的第一旋翼動力單元和第二旋翼動力單元，第一旋翼動力單元和第二旋翼動力單元對稱的分布在機身的兩側，第一旋翼動力單元的旋轉軸線和第二旋翼動力單元的旋轉軸線指向機身的后下方，第三旋翼動力單元，可傾轉地設置在尾翼寬度方向的中部。
[0010]由上述方案可見，本發明的動力單元可以將氣流集中地射向機身的中下側，有效地增加機身下方的壓強，提高機身上下側之間的壓差，從而提高垂直起飛速度和節省能源。對稱地布置在機翼上的第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元和第三旋翼動力單元構成等腰三角形，為整機提供了穩定的動力支撐點，旋翼的旋轉軸線可傾轉的第三旋翼動力單元能夠在機身中垂面內提供矢量氣流，確保整機具備良好的自平衡能力和機動性能夠克服復雜的天氣環境，環境適應性強。可以通過同時啟動第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元和第三旋翼動力單元作為高速平飛的動力，此時可以通過平置第三動力單元旋轉軸線和降低第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元的轉速來提高動力效率實現節能；也可以只啟動第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元作為平飛動力動力，第三旋翼動力單元作為發電機或空轉；也可以只啟動第三旋翼動力單元作為平飛動力，第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元作為發電機或空轉以便節能。旋翼的旋轉軸線可傾轉的第三旋翼動力單元能夠在機身中垂面內提供矢量氣流，垂直起飛后，第三旋翼動力單元將朝向機身內下側的氣流調節至水平向后或關閉即可實現垂直起飛向水平飛行姿態的切換。高速平飛時，將第三旋翼動力單元水平朝向后氣流轉置朝向機身內下側或水平朝前即可實現快速的空中剎車，實現高效的機動性控制和高可靠性的飛行姿態切換。
[0011]進一步的方案是，第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元和第三旋翼動力單元等距分布；在機身高度方向上，第一旋翼動力單元、第二旋翼動力單元和第三旋翼動力單元大致分布在同一高度。這樣可以提高飛行器在縱向和橫向上的穩定性的均衡度。
[0012]另一進一步的方案是，第一旋翼動力單元的旋轉軸線和第二旋翼動力單元的旋轉軸線與機身的長度方向所在的直線的夾角恒為45°。該角度既可提供水平推力，又可提供垂直升力，第一旋翼動力單元的旋轉軸線和第二旋翼動力單元的旋轉軸線無需傾轉，提高了垂直起降與平飛及懸停之間的飛行姿態切換的可靠性。
[0013]更進一步的方案是，第一旋翼動力單元和第二旋翼動力單元外側分別設置有沿機身長度方向延伸的前導風筒，前導風筒為向后傾斜的斜切圓筒，前導風筒不但有利于穩定氣流，還有利于增加機翼的有效承載面積，增加機翼的升力，前導風筒為向后傾斜的斜切圓筒有利于減少氣流向機身后下方流動時的阻力。
[0014]又一進一步的方案是，第三旋翼動力單元的外側設置有后導風筒，后導風筒為向前傾斜的斜切圓筒。后導風筒不但有利于穩定氣流，還有利于增加機翼的有效承載面積，增加機翼的升力，后導風筒為向前傾斜的斜切圓筒有利于減少氣流向機身前下方流動時的阻力。
[0015]再更進一步的方案是，斜切圓筒的內側設置有一對避讓開口。這樣有利于進一步減少前導風筒為向后傾斜的斜切圓筒時，氣流向機身后下方流動時的阻力，以及進一步減少后導風筒為向前傾斜的斜切圓筒時，氣流向機身前下方流動時的阻力。
[0016]再進一步的，前導風筒嵌入并固定在機翼上。有利于降低飛行器高度，提高飛行器強度，減輕飛行器重量。進一步的，在機翼的寬度方向上，第一旋翼動力單元距離所在機翼一側的末端的距離約為機翼翼展的六分之一，第二旋翼動力單元距離所在機翼末端的距離約為機翼翼展的六分之一，有利于加強機翼結構強度和保證機身橫向平衡控制的。
[0017]另一再進一步的，機翼的副翼的水平投影面積與機翼的水平投影面積之比在35%到45%之間。垂直起飛時，將副翼下擺，有利于減少垂直起飛時的氣流阻力。垂直降落時，將副翼展平，有利于增加飛行器下降時受到的氣流阻力，提高降落平穩性。
[0018]又一再進一步的，第一駕駛攝像頭，設置在機身的前上方，第二駕駛攝像頭，設置在機身的底部。這樣便于隨時可以獲取前進和升降行駛環境圖像，提高飛行控制的可靠性。
[0019]再一再進一步的，第三旋翼動力單元的旋翼為變距旋翼。動