垂直起降飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞行器，尤其涉及一种垂直起降飞行器，具体涉及一种具有旋翼动力单元的垂直起降飞行器。
【背景技术】
[0002]1991年，美国V22 “鱼鹰”倾转旋翼机曾获得美国国家航空协会颁发的“重大航空进步奖”，同时由于倾转旋翼机重大事故频繁、研制费用高、技术复杂且难度大、研制周期长，也引起人们极大的争议。
[0003]“鱼鹰”包括机身、机翼、尾翼、起落架、发动机和倾转旋翼单元。机翼上设置有副翼，尾翼上设置有升降舵和方向舵，发动机位于机身内，倾转旋翼单元位于机翼的两端。倾转旋翼单元的旋翼的旋转轴线竖直时，旋翼提供垂直起降的动力；倾转旋翼单元的旋翼的旋转轴线水平时，旋翼提供水平飞行的动力，机翼提供升力，尾翼提供俯仰和偏航调节力矩。
[0004]由于“鱼鹰”只有一对旋翼，该机的质心位于倾转旋翼单元倾转轴所在的竖直平面内，以便垂直起降时保持机身平稳，竖直起降时，尾翼不能提供俯仰和偏航调节力矩，失去机动调节机身平衡的作用，因此“鱼鹰”对垂直起降的天气环境要求极高，若入到大风或强对流天气，便难以垂直起降。又因为“鱼鹰”的动力全部来自于位于机翼两个端部的旋翼，一旦有一边发生故障，便难以象固定翼机那样只靠一边的发动机来保持平衡而坠机，事故频发。
[0005]当然设置在尾翼的升降舵也可以由设置在机身上的前置翼替代。
[0006]鱼鹰的尾翼分别依靠升降舵和方向舵调节俯仰和偏航动作。目前也有采用V型尾翼(简称V尾)进行飞行姿态调整，如美军全球鹰。V尾由两个带舵面的、相互约成120度的翼片组成。V尾的主要特点是结构简单，可省去10% -30%的尾翼结构重量。另外由于它的V形结构，有效地避开了机翼或螺旋桨乱流的影响，使飞行稳定性有所提高。因此，在长留空以及特别讲究重量的模型飞机中得到广泛应用，例如滑翔机、电动飞机、室内飞机等。V尾是一种应用补偿原理的尾翼结构，通过两个相对倾斜的翼面产生水平及垂直安定面的效果；用两个舵面的顺动和差动实现飞机俯仰和偏航的控制。
[0007]多轴飞行器利用大致水平安装的旋翼提供垂直升力，通过旋翼转速的控制飞行姿态。参见图1和图2，飞行器001为“Y6”模式的六轴飞行器，飞行器001具有3根机臂011，每个机臂011的末端的上下两侧分别固定有一个电机，每个电机的转轴上安装有一个旋翼，每个机臂011末端的两个旋翼为一对正反旋翼，S卩，一对具有相同桨型但桨距角相反的旋翼。每个机臂011末端的上下两个旋翼具有相同的转速，产生的空气反扭矩相互抵消，从而防止飞行器001自旋。旋翼上下共轴布置即可提升拉力有可有效控制飞行器体积。但是，多轴飞行器的旋翼产生的拉力主要用于克服多轴飞行器受到的重力，续航时间极短。
【发明内容】
[0008]本发明目的在于提供一种平衡性好，机动性强，环境应性强，姿态切换可靠性高和节能的垂直起降飞行器。
[0009]本发明的垂直起降飞行器，包括机身、机翼、尾翼、起落架和设置在机翼上的分别位于机身两侧的第一旋翼动力单元和第二旋翼动力单元，第一旋翼动力单元和第二旋翼动力单元对称的分布在机身的两侧，第一旋翼动力单元的旋转轴线和第二旋翼动力单元的旋转轴线指向机身的后下方，第三旋翼动力单元，可倾转地设置在尾翼宽度方向的中部。
[0010]由上述方案可见，本发明的动力单元可以将气流集中地射向机身的中下侧，有效地增加机身下方的压强，提高机身上下侧之间的压差，从而提高垂直起飞速度和节省能源。对称地布置在机翼上的第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元和第三旋翼动力单元构成等腰三角形，为整机提供了稳定的动力支撑点，旋翼的旋转轴线可倾转的第三旋翼动力单元能够在机身中垂面内提供矢量气流，确保整机具备良好的自平衡能力和机动性能够克服复杂的天气环境，环境适应性强。可以通过同时启动第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元和第三旋翼动力单元作为高速平飞的动力，此时可以通过平置第三动力单元旋转轴线和降低第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元的转速来提高动力效率实现节能；也可以只启动第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元作为平飞动力动力，第三旋翼动力单元作为发电机或空转；也可以只启动第三旋翼动力单元作为平飞动力，第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元作为发电机或空转以便节能。旋翼的旋转轴线可倾转的第三旋翼动力单元能够在机身中垂面内提供矢量气流，垂直起飞后，第三旋翼动力单元将朝向机身内下侧的气流调节至水平向后或关闭即可实现垂直起飞向水平飞行姿态的切换。高速平飞时，将第三旋翼动力单元水平朝向后气流转置朝向机身内下侧或水平朝前即可实现快速的空中刹车，实现高效的机动性控制和高可靠性的飞行姿态切换。
[0011]进一步的方案是，第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元和第三旋翼动力单元等距分布；在机身高度方向上，第一旋翼动力单元、第二旋翼动力单元和第三旋翼动力单元大致分布在同一高度。这样可以提高飞行器在纵向和横向上的稳定性的均衡度。
[0012]另一进一步的方案是，第一旋翼动力单元的旋转轴线和第二旋翼动力单元的旋转轴线与机身的长度方向所在的直线的夹角恒为45°。该角度既可提供水平推力，又可提供垂直升力，第一旋翼动力单元的旋转轴线和第二旋翼动力单元的旋转轴线无需倾转，提高了垂直起降与平飞及悬停之间的飞行姿态切换的可靠性。
[0013]更进一步的方案是，第一旋翼动力单元和第二旋翼动力单元外侧分别设置有沿机身长度方向延伸的前导风筒，前导风筒为向后倾斜的斜切圆筒，前导风筒不但有利于稳定气流，还有利于增加机翼的有效承载面积，增加机翼的升力，前导风筒为向后倾斜的斜切圆筒有利于减少气流向机身后下方流动时的阻力。
[0014]又一进一步的方案是，第三旋翼动力单元的外侧设置有后导风筒，后导风筒为向前倾斜的斜切圆筒。后导风筒不但有利于稳定气流，还有利于增加机翼的有效承载面积，增加机翼的升力，后导风筒为向前倾斜的斜切圆筒有利于减少气流向机身前下方流动时的阻力。
[0015]再更进一步的方案是，斜切圆筒的内侧设置有一对避让开口。这样有利于进一步减少前导风筒为向后倾斜的斜切圆筒时，气流向机身后下方流动时的阻力，以及进一步减少后导风筒为向前倾斜的斜切圆筒时，气流向机身前下方流动时的阻力。
[0016]再进一步的，前导风筒嵌入并固定在机翼上。有利于降低飞行器高度，提高飞行器强度，减轻飞行器重量。进一步的，在机翼的宽度方向上，第一旋翼动力单元距离所在机翼一侧的末端的距离约为机翼翼展的六分之一，第二旋翼动力单元距离所在机翼末端的距离约为机翼翼展的六分之一，有利于加强机翼结构强度和保证机身横向平衡控制的。
[0017]另一再进一步的，机翼的副翼的水平投影面积与机翼的水平投影面积之比在35%到45%之间。垂直起飞时，将副翼下摆，有利于减少垂直起飞时的气流阻力。垂直降落时，将副翼展平，有利于增加飞行器下降时受到的气流阻力，提高降落平稳性。
[0018]又一再进一步的，第一驾驶摄像头，设置在机身的前上方，第二驾驶摄像头，设置在机身的底部。这样便于随时可以获取前进和升降行驶环境图像，提高飞行控制的可靠性。
[0019]再一再进一步的，第三旋翼动力单元的旋翼为变距旋翼。动