[发明专利]一种垂直起降飞行器及其飞行控制方法

说明书

本发明公开了一种垂直起降飞行器及其飞行控制方法，属于飞行器领域；包括两个螺旋桨发动机，鸭翼，机身，机翼，副翼，襟翼，机翼起落架，垂直安定面，方向舵，尾翼起落架；初始状态，飞行器停放于地面；先后启动两个发动机，产生的拉力之和大于重力G时起飞；对起飞上升过程中出现的滚转姿态，通过操纵襟副翼和鸭翼进行修正，对航向偏离和俯仰偏离，通过方向舵和发动机推力进行修正，使得飞行器保持竖直；飞行器由垂直起飞转换平飞状态进行巡航，通过鸭翼控制俯仰、副翼控制滚转，方向舵控制航向偏转；最后，从平飞状态向垂直悬停，逐渐减小拉力在重力作用下，飞行器不断下降完成着陆。本发明续航性能更好，可手动修正拉力差。

技术领域

本发明属于飞行器设计领域，具体涉及一种垂直起降飞行器及其飞行控制方法。

背景技术

目前垂直起降飞行器包括多种形式，典型垂直/短距起降飞行器包括直升机、旋翼机、小型旋翼无人机、倾转旋翼飞机、升力风扇固定翼飞机等；除上述飞行器外，国内外还探索了其它具有垂直或短距起降功能的各式飞行器[1]。

如Uber在2016年首次宣布了飞行汽车计划，如飞行汽车设想，它采用了“固定翼+旋翼”的技术方案[2]；

德国纯电动垂直起降飞行器研发制造商Lilium在2019年首飞了一款名为LiliumJet五座飞行器[3]；Lilium Jet飞行器能同时满足垂直起降和经济巡航两种工况，这一飞行器较好的结合了固定翼和偏转涵道风扇特点；起降时，偏转风扇可提供较大的垂直推力；平飞时，风扇加速上翼面空气流速，增加机翼升力。

Zeva公司2021年11月底推出一款名为Zero的飞行器，共两个推进器，时速257公里/小时[4]，这一飞行器的出发点也是结合风扇垂直起降和固定翼平飞的特点，进而达到垂直起降，平飞高续航的目的。

国内航空及电动汽车企业也提出了一些方案，小鹏汽车在2021上海车展上提出了“旅航者X2”飞行汽车概念[5]，最大起飞重量560千克，续航时间35分钟，最大飞行速度130公里/小时；

亿航智能开发的亿航216飞行器已在多地进行了测试，实用升限1000米，最大飞行速度130公里/小时，续航时间15-40分钟[6]。

2021年12月1日，时的科技发布了E20全尺寸工程验证机[7]，最大起飞重量2.4吨，驾驶舱设计为5座1+2+2的三排布局，包括1名飞行员和4名乘客。总体构型选择倾转旋翼构型，巡航速度260公里/小时,最大航程200公里。

峰飞航空科技提出的短距起降飞行器方案V1500M[8]，最大起飞重量1500千克，搭载纯电动力系统，载客飞行航程250公里，最大载客数3-4人，采用“旋翼+固定翼”构型，其旋翼在高速平飞时可锁定以节约能源。

沃飞长空和德国Volocopter公司计划推出飞行汽车，并于2024年左右取得中欧双方适航认证[9]。

此外，国内外在单人飞行器设计中还采用了螺旋桨、涵道风扇、喷气推进等方案，但要设计一种既具有垂直起降能力、又满足航程远、载重大的飞行器仍具有相当难度。

参考文献

[1]腾讯科技.2022年最受关注新兴技术：飞行汽车、太空旅游、元宇宙等入选(qq.com)[EB/OL].https://mp.weixin.qq.com/s/5Irm771L4POQkpiqM2wxhw.

[2]机器人网.优步发布飞行汽车原型，未来“空中出租车”价格与高端打车相当[EB/OL].https://cloud.tencent.com/developer/article/1161680.

[3]直观学机械.垂直起降,时速300公里的德国飞行出租车来了[EB/OL].https://m.thepaper.cn/baijiahao_15410446.