[发明专利]一种倾转螺旋桨可垂直起降的高速飞行器的控制方法

权利要求书

1.一种倾转螺旋桨可垂直起降的高速飞行器的控制方法，其特征在于：所述倾转螺旋桨可垂直起降的高速飞行器，包括机身、机翼、垂尾，机身内安装有发动机及传动系统；机身头部安装有鸭翼，鸭翼采用下单翼布置，具有前缘后掠角；机身尾部靠前位置安装有机翼，机翼采用上单翼布置并具有前缘前掠角；垂尾安装于机身尾部上方，具有前缘后掠角；

所述高速飞行器还包括两个倾转臂、两个倾转螺旋桨和一个尾桨；倾转臂为可倾转螺旋桨的支持机构，倾转螺旋桨安装在倾转臂外端；倾转臂截面为纺锤形，倾转臂长度大于倾转螺旋桨的半径，轴线与机体坐标系OY轴平行，两个倾转臂对称安装在机身中部靠前位置两侧，处于鸭翼和机翼之间，倾转臂连同倾转螺旋桨能够绕倾转臂轴线同步倾转；两个可倾转螺旋桨能够由发动机经传动系统驱动对向旋转，尾桨安装在机身尾部，采用单独电机驱动，尾桨旋转轴线与机体坐标系OYZ平面平行，产生向上的拉力，且尾桨能够绕机身纵轴左右偏转；

飞机起飞时，可倾转螺旋桨倾转到旋转平面与机体坐标系OXY平面平行位置，尾桨处于旋转平面与机体坐标系OXY平面平行位置，发动机驱动可倾转螺旋桨旋转，电机驱动尾桨旋转，可倾转螺旋桨与尾桨产生垂直起降所需拉力，飞机垂直起飞；

在起飞过程中，通过改变两侧可倾转螺旋桨的桨距，形成拉力差及绕重心的滚转力矩，进行飞机的滚转控制；通过改变尾桨的桨距，实现改变尾桨产生的向上拉力及绕重心的俯仰力矩大小，进行飞机的俯仰控制；通过将尾桨绕机身纵轴偏转，形成水平分力，进行飞机的偏航控制；

当飞机离地到达安全高度后，控制可倾转螺旋桨向前倾转，形成向前的水平拉力，飞机开始向前飞行，鸭翼和机翼产生升力，进入转换过程；随着可倾转螺旋桨向前倾转角度增大，向前的水平拉力增大，飞机前飞速度增大，鸭翼和机翼产生升力增大；当飞机加速达到和超过转换速度后，转换过程完成，且可倾转螺旋桨倾转到旋转平面与机体坐标系OYZ平面平行，完全提供水平飞行的拉力，尾桨停转，进入固定翼飞行模式，通过鸭翼、机翼和垂尾上的控制舵面进行飞机姿态控制；

当飞机需要降落时，控制可倾转螺旋桨降低前飞速度，当前飞速度降低到某个大于转换速度的设定值时，尾桨启动旋转，控制可倾转螺旋桨向上倾转，前飞速度进一步降低，通过鸭翼及机翼升力、可倾转螺旋桨拉力的向上分力和尾桨拉力保持飞机垂直方向拉力；当可倾转螺旋桨倾转至旋转平面与机体坐标系OXY平面平行位置，前飞速度降低为0，进入垂直着陆阶段；

在垂直着陆阶段，通过改变两侧可倾转螺旋桨的桨距，形成拉力差及绕重心的滚转力矩，进行飞机的滚转控制；通过改变尾桨的桨距，实现改变尾桨产生的向上拉力及绕重心的俯仰力矩大小，进行飞机的俯仰控制；通过将尾桨绕机身纵轴偏转，形成水平分力，进行飞机的偏航控制。

2.根据权利要求1所述一种倾转螺旋桨可垂直起降的高速飞行器的控制方法，其特征在于：所述机身截面为四角倒圆的方形，机身头部和尾部收缩形成头锥和尾锥。