[发明专利]一种油电混合动力驱动的无人垂直起降飞行器及其飞行控制方法

权利要求书

1.一种油电混合动力驱动的垂直起降飞行器，包括机身、起落架，其特征在于：在机身中部安装有活塞发动机，机身前部两侧对称布置有可变距主升力螺旋桨，所述可变距主升力螺旋桨由活塞发动机通过传动系统带动，且两侧可变距主升力螺旋桨转速一致，旋转方向相反，旋转平面与机身纵向轴线平行；在机身尾部通过沿机身纵向的支杆连接有电机驱动的辅助螺旋桨，辅助螺旋桨旋转平面与机身纵向轴线平行，所述支杆能够在舵机的带动下绕自身轴线转动，从而带动辅助螺旋桨旋转平面绕支杆轴线转动；所述活塞发动机的燃油箱、所述辅助螺旋桨驱动电机的供电电池安装在机身内。

2.根据权利要求1所述一种油电混合动力驱动的垂直起降飞行器，其特征在于：所述活塞发动机的动力输出轴为垂直方向；所述传动系统包括同步带、一进二出直角换向齿轮箱、两个传动轴和两个一进一出直角换向齿轮箱；活塞发动机的动力输出轴通过同步带与安装在机身前部的一进二出直角换向齿轮箱的输入轴连接，一进二出直角换向齿轮箱的两个输出轴与两个传动轴一端同轴连接，两个传动轴另一端分别与一个一进一出直角换向齿轮箱的输入轴连接，每个一进一出直角换向齿轮箱的输出轴驱动可变距主升力螺旋桨。

3.根据权利要求1所述一种油电混合动力驱动的垂直起降飞行器，其特征在于：所述可变距主升力螺旋桨采用涵道螺旋桨。

4.根据权利要求1所述一种油电混合动力驱动的垂直起降飞行器，其特征在于：所述辅助螺旋桨由安装在支杆端部上下两侧的两个电机驱动同轴对转螺旋桨组成。

5.权利要求1所述油电混合动力驱动垂直起降飞行器的控制方法，其特征在于：活塞发动机在定速控制系统的控制下带动机身前部两侧可变距主升力螺旋桨定速旋转，通过调节螺旋桨桨距改变主升力螺旋桨拉力；尾部辅助螺旋桨在电机的驱动下通过调整转速改变拉力大小；通过同步地改变主升力螺旋桨和辅助螺旋桨的拉力，控制飞行器的上升、下降和悬停；

通过差动调节两侧主升力螺旋桨的桨距，在机身两侧形成不一样的拉力，进而产生绕重心的滚转力矩，实现飞行过程中的滚转控制；

当同步增大主升力螺旋桨桨距，增大其拉力，同时降低尾部辅助螺旋桨转速，减小其拉力，能够产生绕重心的抬头力矩；当同步减小主升力螺旋桨桨距，减小其拉力，同时提高尾部辅助螺旋桨转速，增大其拉力，能够产生绕重心的低头力矩，实现飞行过程中的俯仰控制；

当通过舵机带动支杆绕自身轴线转动。同时提高尾部辅助螺旋桨转速，使其在向上的拉力分量保持不变的同时产生向左或向右的水平分力，水平分力绕飞行器重心产生偏航力矩，实现飞行过程中的偏航控制。