[发明专利]一种垂直起降无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种垂直起降无人机，其特征在于：包括翼身融合体机身、动力系统及起落架；所述翼身融合体机身采用沿俯视平面的纵轴和横轴均对称的结构，且翼身融合体机身的横向翼展大于纵向总长；所述动力系统包括涡扇发动机和升力风扇发动机；所述涡扇发动机数量为两台，两台涡扇发动机对称外接在翼身融合体机身的左右两侧，涡扇发动机通过倾转传动机构与翼身融合体机身相连，涡扇发动机借助倾转传动机构可进行360°倾转调姿；所述涡扇发动机进行倾转调姿时，左右两台涡扇发动机的推力方向相同且平行于翼身融合体机身的纵向对称面；所述升力风扇发动机数量为两台，两台升力风扇发动机对称埋设在翼身融合体机身的前后两端，升力风扇发动机的几何中心位于翼身融合体机身的纵向对称面内，且升力风扇发动机的几何中心与翼身融合体机身的几何中心的间距大于翼身融合体机身的纵向总长的75％；所述起落架数量为四支，在所述翼身融合体机身的左右翼根处各设置有一支起落架，且左右两支起落架相对于翼身融合体机身的几何中心左右对称分布；在所述翼身融合体机身的前端点与无人机前方的升力风扇发动机之间、在翼身融合体机身的后端点与无人机后方的升力风扇发动机之间各设置有一支起落架，且前后两支起落架相对于翼身融合体机身的几何中心前后对称分布。

2.权利要求1所述的垂直起降无人机的控制方法，其特征在于包括五个阶段，具体如下：

阶段一：垂直起飞→空中悬停

先调整两台涡扇发动机的倾转角度，使两台涡扇发动机垂直于地面，然后同时启动左右两台涡扇发动机和前后两台升力风扇发动机，此时四台发动机全部产生垂直向下的推力，当四台发动机产生的总推力超过无人机的自重力时，无人机将垂直离开地面，当接近预设高度后，逐渐降低四台发动机产生的总推力，直到四台发动机产生的总推力等于无人机的自重力时，无人机将悬停在预设高度；

阶段二：空中悬停→平飞

在设定倾转角速度下调整两台涡扇发动机的倾转角度，直至两台涡扇发动机平行于地面，同时调整两台升力风扇发动机的推力，保证无人机的飞行高度不变，直到翼身融合体机身产生的气动升力等于无人机的自重力时，关闭两台升力风扇发动机，无人机将水平飞行在预设高度；

阶段三：平飞

当无人机需要进行滚转运动时，调整左侧涡扇发动机向上倾转且右侧涡扇发动机向下倾转，或者调整左侧涡扇发动机向下倾转且右侧涡扇发动机向上倾转，可使无人机获得向左滚转力矩或向右滚转力矩，进而实现无人机的滚转运动；当无人机需要进行俯仰运动时，启动无人机前方的升力风扇发动机，或者启动无人机后方的升力风扇发动机，可使无人机获得仰升力矩或俯降力矩，进而实现无人机的俯仰运动；当无人机需要进行偏航运动时，调整左右两台涡扇发动机的推力，使左右两台涡扇发动机产生推力差，可使无人机获得左偏力矩或右偏力矩，进而实现无人机的偏航运动；

阶段四：平飞→空中悬停

在设定倾转角速度下调整两台涡扇发动机的倾转角度，直至两台涡扇发动机垂直于地面，同时启动升力风扇发动机，调整两台升力风扇发动机的推力，保证无人机的飞行高度不变，当左右两台涡扇发动机和前后两台升力风扇发动机产生的总推力等于无人机的自重力时，且直到无人机的飞行速度降为零，无人机将悬停在预设高度；

阶段五：空中悬停→垂直降落

控制左右两台涡扇发动机和前后两台升力风扇发动机产生的总推力逐渐降低，无人机在重力作用下逐渐下降，直到无人机完全降落在地面上，关闭左右两台涡扇发动机和前后两台升力风扇发动机，无人机完成垂直降落。