本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种垂直起降飞行器及其飞行控制方法。
背景技术：
现有的飞行一般分为固定翼飞机和直升飞机两类，固定翼飞机能长距离高效飞行，但固定翼飞机无法垂直起降，必须借助飞行跑道起飞和降落；直升飞机可以垂直起飞和降落，不需要起飞降和降落的专用跑道、机动灵活，且可以在空中悬停，但直升飞机不能长距离高效飞行。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能长距离高效飞行的垂直起降飞行器及其飞行控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种垂直起降飞行器，包括机身、设置于所述机身的头部的共轴反转双旋翼装置、设置于所述机身的尾部的尾翼装置，以及设置于所述尾翼装置上的起降架，所述机身上设置有能收缩和展开的一对机翼，所述共轴反转双旋翼装置包括共轴的第一旋翼及第二旋翼，所述第一旋翼及所述第二旋翼的反向旋转给所述机身提供飞行的驱动力，所述尾翼装置包括相对设置的一对尾翼，每一尾翼上设置有能转动的尾翼扰流板，尾翼扰流板的转动能调节所述机身的飞行的方向，一对所述机翼在所述机身起飞后展开，所述起降架用于所述机身的起飞和降落。
优选的，所述共轴反转双旋翼装置还包括设置于所述第一旋翼与所述第二旋翼之间的齿轮组，所述机身内设置有双旋翼驱动件，所述双旋翼驱动件通过所述齿轮组带动所述第一旋翼及所述第二旋翼互为反向旋转。
优选的，所述齿轮组包括设置于所述第一旋翼的第一齿轮、设置于所述第二旋翼上的第二齿轮及第三齿轮、连接于所述双旋翼驱动件上的驱动齿轮、连接于所述机身顶端的连接轴，以及连接于所述连接轴并位于所述第一旋翼与所述第二旋翼之间的配合件，所述第一旋翼及所述第二旋翼转动连接于所述连接轴上，所述配合件上设置有能转动的齿轮柱，所述齿轮柱的一端啮合于第一齿轮，所述齿轮柱的另一端啮合于第二齿轮，所述驱动齿轮啮合于所述第三齿轮。
优选的，所述尾翼装置包括转动连接于所述机身的尾部的尾翼座体，一对所述尾翼设置于所述尾翼座体的左右两侧，所述尾翼座体的转动轴沿所述机身的头尾方向延伸。
优选的，每一尾翼还包括连接于所述尾翼座体的尾翼舵机，所述尾翼扰流板转动连接于对应的尾翼舵机的尾部，所述尾翼扰流板的转动轴垂直于所述机身的头尾方向，所述尾翼舵机驱动所述尾翼扰流板沿所述转动轴转动。
优选的，每一尾翼舵机面朝所述机身的一侧设置成倾斜面，所述倾斜面向尾部倾斜。
优选的，每一尾翼扰流板的厚度等于或小于对应的尾翼舵机的厚度。
优选的，所述尾翼装置还包括设置于所述尾翼座体上的另一对尾翼，另一对所述尾翼设置于所述尾翼座体的上下两侧。
优选的，所述起降架包括连接于所述尾翼装置的底座，驱动件，以及连接于的所述底座的至少三个支脚，三个所述支脚均匀设置于所述底座的四周，所述驱动件能驱动每一个所述支脚展开或收缩。
优选的，当所述垂直起降飞行器着陆时，所述驱动件驱动至少三个支脚展开，至少三个支脚的支撑点之间围成的面积大于所述机身的直立时在着陆面上的投影面积。
优选的，所述驱动件为液压泵，每一所述支脚是液压杆，每一支脚包括一第一液压杆及一第二液压杆，所述第一液压杆及所述第二液压杆远离所述底座的端部转动连接于着陆块，所述着陆块由缓冲材料制成，所述第一液压杆远离所述着陆块的一端沿滑动地连接于所述底座上，所述第二液压杆远离所述着陆块的一端固定于所述底座上，所述第一液压杆及第二液压杆与所述底座围成一个三角形的支撑架。
优选的，一对所述机翼设置于所述机身的左右两侧，所述机身起飞和降落时，机翼收缩于所述机身内。
优选的，所述机身的左右两侧分别设置有一机翼舱，所述机翼收容入或展开出对应的机翼舱。
优选的，每一机翼包括转动连接于所述机身内的机翼杆，以及转动连接于所述机翼杆的机翼扰流板，所述机翼扰流板的转动轴平行于所述机翼杆的延伸方向，所述机翼杆能转动地收容于所述机翼舱内。
优选的，每一机翼的机翼杆上设置有至少一螺旋桨，至少一所述螺旋桨随所述机翼杆一同转动，所述螺旋桨能产生推动所述垂直起降飞行器前进的动力。
优选的，所述起降架的背朝所述尾翼装置的侧面设置有螺旋桨，所述螺旋桨能提供所述垂直起降飞行器飞行的驱动力。
优选的，每一尾翼背朝所述机身的侧面设置有螺旋桨，所述螺旋桨用于提供所述垂直起降飞行器飞行的驱动力及对所述垂直起降飞行器的平衡动态的调整。
优选的，所述机身内设置有载人舱，所述载人舱内设置有操作界面、安全带，以及头盔。
一种垂直起降飞行器的飞行控制方法，用于控制垂直起降飞行器；所述飞行控制方法包括：通过所述垂直起降飞行器的第一旋翼及第二旋翼相反旋转，产生向上的驱动力，使所述垂直起降飞行器离地；通过所述垂直起降飞行器的控制舱检测机身是否偏移；通过所述控制舱控制对应的尾翼进行调整使机身呈垂直状态；通过所述控制舱控制所述垂直起降飞行器的起降架收起；以及在所述垂直起降飞行器垂直向上飞行至预设高度时，通过所述控制舱控制所述垂直起降飞行器的机翼展开，并通过所述控制舱控制尾翼调整机身偏转至水平状态，使所述垂直起降飞行器水平飞行。
优选的，当所述垂直起降飞行器需要降落时，通过所述控制舱控制机翼及尾翼共同调节所述机身偏转至垂直状态，并通过所述控制舱控制机翼收起以及检测所述机身是否偏移；在检测所述机身偏移时，通过所述控制舱控制对应的尾翼进行调整使机身呈垂直状态，并通过所述控制舱控制第一旋翼及第二旋翼的旋转速度，使所述垂直起降飞行器接近着陆面；以及在所述垂直起降飞行器接近着陆面时，通过所述控制舱控制所述起降架展开，使所述垂直起降飞行器通过所述起降架着陆。
优选的，所述第一旋翼及所述第二旋翼的旋转方向与机身的长度方向垂直，调整所述机身的偏移方向能调整所述垂直起降飞行器的飞行驱动力的方向。
本发明垂直起降飞行器通过所述机身的起降架支撑于着地面上，所述第一旋翼及所述第二旋翼反向旋转给所述垂直起降飞行器提供起飞、飞行及降落的驱动力，且能使所述垂直起降飞行器垂直起飞或降落，所述尾翼装置的尾翼扰流板的转动能利用旋翼产生的沿着机身的气流来调节所述垂直起降飞行器的动态平衡和飞行方向，所述垂直起降飞行器起飞后，所述机翼能展开使所述垂直起降飞行器具有固定翼飞机的性能。因此，所述垂直起降飞行器既能垂直起飞和降落，不需要专用跑道，机动灵活，又能长距离高效飞行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明垂直起降飞行器的第一实施例的立体结构示意图。
图2是图1的立体分解示意图。
图3是图2中的共轴反转双旋翼装置的放大图。
图4是图1的另一视角的立体分解结构示意图。
图5是图4中的共轴反转双旋翼装置的放大图。
图6是本发明垂直起降飞行器的立体剖视图。
图7是本发明垂直起降飞行器起飞时的示意图。
图8是本发明垂直起降飞行器起飞后向右偏移的示意图。
图9是本发明垂直起降飞行器起飞后由右偏移回归至垂直方向的示意图。图10是本发
明垂直起降飞行器起飞后向左偏移的示意图。
图11至图14是本发明垂直起降飞行器起飞过程的示意图。
图15是本发明垂直起降飞行器的起降过程流程图。
图16是本发明垂直起降飞行器的第二实施例的结构示意图。
图17是本发明垂直起降飞行器的第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“厚度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是暗示或指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，图1是本发明垂直起降飞行器的第一实施例的立体结构示意图。本发明提供一种垂直起降飞行器100，其包括机身20、设置于所述机身20的头部的共轴反转双旋翼装置40、设置于所述机身20的尾部的尾翼装置50，以及设置于所述尾翼装置50的尾部的起降架60，所述机身20上设置有能收缩和展开的一对机翼22，所述共轴反转双旋翼装置40包括共轴的第一旋翼42及第二旋翼44，所述第一旋翼42及所述第二旋翼44的反向旋转给所述机身20提供飞行的驱动力，所述尾翼装置50包括相对设置的一对尾翼52，每一尾翼52上设置有能转动的尾翼扰流板523，所述尾翼扰流板523的转动能调节所述机身20的飞行方向，所述机身20起飞后，一对所述机翼22展开，所述起降架60用于所述机身20的起飞和降落。
本发明垂直起降飞行器100通过所述机身20的起降架60支撑于着地面上，所述第一旋翼42及所述第二旋翼44反向旋转给所述垂直起降飞行器100提供起飞、飞行及降落的驱动力，且能使所述垂直起降飞行器100垂直起飞或降落，所述尾翼装置50的尾翼扰流板523的转动能调节所述垂直起降飞行器100的飞行方向，所述垂直起降飞行器100起飞后，所述机翼22能展开使所述垂直起降飞行器100具有固定翼飞机的性能，可以进行水平飞行。因此，所述垂直起降飞行器100既能垂直起飞和降落，不需要专用跑道，机动灵活，又能长距离高效飞行。
请一参图2至图6，图2是图1的立体分解示意图；图3是图2中的共轴反转双旋翼装置的放大图；图4是图1的另一视角的立体分解结构示意图；图5是图4中的共轴反转双旋翼装置的放大图；图6是本发明垂直起降飞行器的立体剖视图。所述机身20包括一控制舱21及一载人舱23，所述控制舱21邻近所述共轴反转双旋翼装置40，所述控制舱21内设置有驱动系统、操作系统、动力传输系统、仪表显示系统、燃料储存供给系统、起落架控制系统、飞行控制系统、探测系统、重力传感器以及陀螺仪等。所述驱动系统通过所述动力传输系统带动所述共轴反转双旋翼装置40、机翼22、尾翼装置50，以及起降架60等各个装置工作。所述载人舱23内设置有操作界面231、安全带233，以及头盔235等，所述头盔235上设置有显示器，用于飞行员操控所述垂直起降飞行器100。本实施例中，所述驱动系统包括能驱动所述共轴反转双旋翼装置40工作的双旋翼驱动件212，以及驱动所述机翼22工作的机翼驱动件214。
本实施例中，所述机身20呈中空的圆柱体状，所述控制舱21与所述载人舱23之间通过隔板24分隔，所述隔板24上开设连通所述控制舱21与载人舱23的通孔242。所述头盔235通过一连接线237穿过所述通孔242电性连接于所述控制舱21的探测系统。当所述垂直起降飞行器100起飞或降落时，飞行员站立在所述载人舱23内，所述安全带233系在飞行员身上，所述头盔235佩戴在飞行员的头部；当所述垂直起降飞行器100的机身水平飞行时，飞行员趴在所述操作界面231上。
在其他实施例中，所述载人舱23内设置有安全座椅，所述安全座椅在重力的作用下会转动，即，所述安全座椅相当于吊椅。当所述垂直起降飞行器100起飞、降落或水平飞行时，飞行员均能一直座在所述安全座椅上，从而提高舒适度。
在其他实施例中，所述载人舱23内可以设置有供两个或两个以上人员站立的空间，以及配套的安全带，以及头盔等。
在其他实施例中，所述载人舱23内可以设置有两个或两个以上的安全座椅，或者将安全座椅设置成两层或两层以上，以便承载更多的人员。
在其他实施例中，所述垂直起降飞行器100也可以设置成无人机，即，所述机身20内不需要设置载人舱23。
一对所述机翼22设置于所述机身20的左右两侧，所述机身20起飞和降落时，所述机翼22收缩于所述机身20内。所述机身20的左右两侧分别设置有一机翼舱215，每一机翼舱215上设置有一机翼舱盖板2152，所述控制舱21能控制驱动件(图中未示)驱动所述机翼舱盖板2152移动而开启或关闭对应的机翼舱215，即，当需要机翼22需要收缩于所述机身20内时，所述控制舱21控制所述驱动件驱动机翼舱盖板2152移动而开启机翼舱215，所述机翼驱动件214驱动机翼22收缩至对应的机翼舱215内(如图9所示)，所述驱动件再驱动所述机翼舱盖板2152关闭，此时，所述机翼22收容于所述机翼舱215内；当需要机翼22展开时，所述控制舱21控制所述驱动件驱动机翼舱盖板2152移动而开启机翼舱215，所述机翼驱动件214驱动机翼22展出对应的机翼舱215，所述驱动件再驱动所述机翼舱盖板2152关闭，此时，所述机翼22伸展于所述机身20的左右两侧。
本实施例中，每一机翼22是转动地连接于所述机身20，所述机翼驱动件214驱动所述机翼22转入或转出对应的机翼舱215。
每一机翼22包括转动连接于所述机身20内的一机翼杆221，以及转动连接于所述机翼杆221的一机翼扰流板223。所述机翼扰流板223的转动轴平行于所述机翼杆221的延伸方向。所述机翼驱动件214不仅能驱动所述机翼杆221转入或转出对应的机翼舱215，还能驱动所述机翼扰流板233转动，所述机翼扰流板233的转动能调节所述垂直起降飞行器100在飞行中的方向。
在他实施例中，所述机翼22可以通过伸缩的方式连接于所述机身20内，即，所述机翼22由可滑动地套接在一起的连接片组成，机翼驱动件能驱动这些连接片收缩在一起或逐一伸展开。当需要使用机翼22时，所述机翼驱动件驱动这些连接片展开，以使机翼22伸展开；当不需要使用机翼22时，所述机翼驱动件驱动这些连接片收缩至所述机身20内，以使机翼22收缩。
所述共轴反转双旋翼装置40还包括设置于所述第一旋翼42与所述第二旋翼44之间的齿轮组、设置于所述第一旋翼42与所述第二旋翼44之间的一垫片47，以及一连接轴48。所述双旋翼驱动件212通过驱动所述齿轮组而带动所述第一旋翼42及所述第二旋翼44相互反向旋转。
所述第一旋翼42包括一第一旋转体421，以及沿所述第一旋转体421的轴心线均匀地圆周阵列于所述第一施转体421上的若干第一旋翼叶423。所述第一旋转体421是中部设置有一连接片4212的圆筒，若干所述第一旋翼叶423均匀地阵列于所述圆筒的外周面上。所述连接片4212的中部沿所述第一旋转体421的轴心线开设有一连接孔4214，所述连接孔4214内设置有一第一轴承4215，所述第一轴承4215的轴心线与所述第一旋转体421的轴心线重合。所述连接片4212面朝所述第二旋翼44的侧面沿所述第一旋转体421的内周面凸设有一连接环4216，所述连接环4216的内周壁上设置有一第一齿轮4217。
本实施例中，第一旋翼叶423的数量为三个，三个第一旋翼叶423均匀地设置于所述第一旋转体421上，即，每相邻的两个第一旋翼叶423之间的夹角是120度。
在其他施例中，第一旋翼叶423的数量可以是两个，两个第一旋翼叶423相对地设置于所述第一旋转体421上，即，两个所述第一旋翼叶423之间的夹角是180度。
在其他施例中，第一旋翼叶423的数量可以是三个以上，这些第一旋翼叶423均匀地设置于所述第一旋转体421上。
所述第二旋翼44包括一第二旋转体441，以及沿所述第二旋转体441的轴心线均匀地圆周阵列于所述第二施转体441上的若干第二旋翼叶443。所述第二旋转体441是中部设置有一连接片4412的圆筒，若干所述第二旋翼叶423均匀地阵列于所述圆筒的外周面上。所述连接片4412的中部沿所述第二旋转体441的轴心线开设有一连接孔4414，所述连接孔4414内设置有一第二轴承4415，所述第二轴承4415的轴心线与所述第二旋转体441的轴心线重合。所述连接片4412面朝所述第一旋翼42的侧面上于所述连接孔4412的四周凸设有一连接环4416，所述连接环4416的外周壁上设置有一第二齿轮4417。所述连接片4412面朝所述机身20的侧面上于所述连接孔4414的四周凸设有一连接环4418，所述连接环4418的外周壁上设置有一第三齿轮4419，所述第三齿轮4419与所述第二齿轮4417的大小相同。
本实施例中，第二旋翼叶443的数量为三个，三个第二旋翼叶443均匀地设置于所述第二旋转体441上，即，每相邻的两个第一旋翼叶423之间的夹角是120度。
在其他施例中，第二旋翼叶443的数量可以是两个，两个第二旋翼叶423相对地设置于所述第二旋转体441上，即，两个所述第一旋翼叶423之间的夹角是180度。
在其他施例中，第二旋翼叶443的数量可以是三个以上，这些第二旋翼叶443均匀地设置于所述第二旋转体441上。
所述齿轮组包括上述的第一齿轮4217、第二齿轮4417、第三齿轮4419、连接于所述双旋翼驱动件212上的驱动齿轮452，以及配合件455。所述双旋翼驱动件212设置于所述控制舱21内，所述双旋翼驱动件212设置有一驱动轴2122，所述驱动轴2122穿过所述控制舱21延伸至邻近所述第二旋翼44。所述驱动齿轮452连接于所述驱动轴2122上。
所述配合件455包括一连接片4551、一轴承4553及一齿轮柱4555，所述连接片4551概呈手铐形，即，所述连接片4551上开设有间隔的一固定孔4556及一安装孔4557。所述轴承4553安装于所述安装孔4557内，所述齿轮柱4555设置于所述轴承4553上，且所述齿轮柱4555相对的两端分别延伸出所述连接片4551相对的两侧面。
所述机身20还包括一顶盖27，所述顶盖27连接于所述第一旋翼42上，所述顶盖27的顶部设置有摄像头及雷达等探测器271。所述连接轴48的中部沿其轴心线开设有一通孔，所述连接线237穿过所述通孔连接于所述探测器271。
所述尾翼装置50包括转动连接于所述机身20的尾部的一尾翼座体51，设置于所述尾翼座体51的左右两侧的一对所述尾翼52，所述尾翼座体51的转动轴沿所述机身20的头尾方向延伸。所述尾翼座体51上设置有连接于所述机身20的转动轴512，所述转动轴512的轴心线沿所述机身20的头尾方向延伸。所述尾翼装置50还包括电性连接于所述控制舱21的驱动件，所述驱动件驱动所述尾翼座体51沿所述转动轴512转动，从而能调整所述尾翼装置50的角度。所述尾翼装置50能实现360度转动调整，所述控制舱21控制所述尾翼装置50沿所述转动轴512转动，所述尾翼装置50的转动调整主要用于所述机身20的平稳调整，例如所述机身20垂直起飞时，当遇到任意一个方向的气流，使所述机身朝所述任意一个方向偏移，如果这个偏移方向和两对尾翼52都不垂直，所述控制舱21控制所述尾翼装置50旋转使得有一对尾翼52与所述这个偏移方向垂直，此时，可以通过尾翼52进行调整偏移方向，以对外力影响的偏移进行矫正。
每一尾翼52还包括连接于所述尾翼座体51的尾翼舵机521，所述尾翼扰流板523转动连接于所述尾翼舵机521的尾部，所述尾翼扰流板523的转动轴垂直于所述机身20的头尾方向。所述尾翼舵机521电性连接于所述控制舱21，所述控制舱21能控制所述尾翼舵机521驱动所述尾翼扰流板523沿所述转动轴转动。
本实施例中，所述尾翼装置50还包括设置于所述尾翼座体51的上下两侧的另一对所述尾翼52，即，所述尾翼装置50包括四个所述尾翼52，四个所述尾翼52分别位于所述尾翼座体51的上、下、左、右四个方位上。具体的，每一尾翼舵机521面朝所述机身20的一侧设置成倾斜面，所述倾斜面向尾部倾斜，从而能减少所述尾翼舵机521的风阻。每一尾翼扰流板523的厚度等于或小于对应的尾翼舵机521的厚度，所述尾翼扰流板523转动地连接于对应的尾翼舵机521背朝所述机身20的一侧，所述尾翼扰流板523不转动时，所述尾翼扰流板523平行于所述机身20的头尾方向，从而能减少飞行阻力。
在其他实施例中，所述尾翼座体51上设置有三个所述尾翼52，即，所述尾翼座体51的上侧、左侧及右侧分别设置有一个所述尾翼52。
所述起降架60包括连接于所述尾翼装置50的一底座62，电性连接于所述控制舱21的一驱动件63，以及连接于的所述底座62的至少三个支脚64，三个所述支脚64均匀设置于所述底座62的四周。所述驱动件63能驱动每一个所述支脚64展开或收缩于所述尾翼装置50的尾部。
本实施例中，所述底座62连接于所述尾翼座体51背朝所述身体20的侧面中部，所述底座62的外周面均匀地设置有四个所述支脚64。即，所述底座62的上、下、左、右四个方位上分别设置有所述支脚64，四个所述支脚64与所述四个尾翼52一一对应。
本实施例中，所述驱动件63为液压泵，每一所述支脚64是液压杆，所述驱动件63驱动每一支脚64延伸或收缩，当所述垂直起降飞行器100着陆时，所述驱动件63驱动四个所述支脚64延伸，从而使四个所述支脚64的支撑点之间围成的面积大于所述机身20的直立时在着陆面上的投影面积，且所述起降架60具有缓冲作用。当垂直起降飞行器100飞行时，所述驱动件63驱动四个所述支脚64收缩，使每一支脚64收缩于对应的尾翼52的尾部，从而减少每一支脚64的风阻。
每一支脚64包括一第一液压杆642及一第二液压杆644，所述第一液压杆642及所述第二液压杆644远离所述底座62的端部转动连接于一着陆块656，所述着陆块656由缓冲材料制成，当所述垂直起降飞行器100着陆时，所述着陆块656支撑于着陆面上。所述第一液压杆642远离所述着陆块656的一端沿所述底座62的头尾方向滑动地连接于所述底座62上，所述第二液压杆644远离所述着陆块656的一端固定于所述底座62上，且所述第一液压杆642位于所述第二液压杆644的后部。每一支脚64的第一液压杆642及第二液压杆644与所述底座62围成一个三角形的支撑架，能使所述垂直起降飞行器100着陆更稳定。
在其他实施例中，起降架60包括若干转动转动连接于所述底座62的尾部的弹性支撑杆，每一支撑杆的转动轴垂直于所述垂直起降飞行器100的头尾方向，当所述垂直起降飞行器100着陆时，每一支撑杆转动展形，从而使这些所述支撑杆的支撑点之间围成的面积大于所述机身20的直立时在着陆面上的投影面积，且对所述垂直起降飞行器100有缓冲作用。当垂直起降飞行器100飞行时，这些支撑杆转动而收缩至所述尾翼座体51的尾部，从而减少的风阻。
组装所述垂直起降飞行器100时，将连接轴48邻近头盔235的一端安装至所述控制舱21内，所述头盔235收容于所述载人舱23内，此时，所述连接轴48远离所述头盔235的一端延伸出所述控制舱21。将所述双旋翼驱动件212安装于所述控制舱21内，使所述驱动轴2122延伸出所述控制舱21的顶部，且所述驱动齿轮452露出所述控制舱21的顶部。将所述第二旋翼44的第二轴承4415套设于所述连接轴48上，使所述驱动齿轮452啮合于所述第三齿轮4419。所述配合件455通过所述固定孔4556卡接于所述连接轴48上，使所述齿轮柱4555的一端啮合于所述第二齿轮4417。将所述垫片47放置于所述第二旋转体441上，将所述第一旋翼42的第一轴承4215套设于所述连接轴48上，使所述齿轮柱4555的另一端啮合于所述第一齿轮4217。所述驱动齿轮452旋转带动所述第三齿轮4419旋转，使所述第二旋翼44旋转，所述第二齿轮4417随所述第二旋翼44旋转从而带动所述齿轮柱4555旋转，所述齿轮柱4555带动所述第一齿轮4217旋转，以带动所述第一旋翼42旋转，此时，所述第一旋翼42与所述第二旋翼44朝相反的方向旋转。将顶盖27连接于所述第一旋翼42的顶部，所述连接线237电性连接于所述探测器271。将所述尾翼装置50通过所述转动轴512连接于所述机身20的尾部，再将所述起降架60的底座62连接于所述尾翼座体51的尾部，使所述起降架60的支脚64分别与所述尾翼装置50的尾翼52一一对应。
请参阅图7，图7是本发明垂直起降飞行器起飞时的示意图。使用时，所述第一旋翼42的第一旋翼叶423及所述第二旋翼44的第二旋翼叶443反向旋转，产生向上的驱动力，使所述垂直起降飞行器100垂直向上移动，即所述垂直起降飞行器100沿f方向移动。此时，机翼22收容于机翼舱215，且所述机翼舱盖板2152关闭，以减少风阻力，当所述垂直起降飞行器100离开着陆地时，所述起降架60的支脚64收缩，使每一支脚64收缩于对应的尾翼52的尾部，以减少风阻力。
请参阅图8，图8是本发明垂直起降飞行器起飞后向右偏移的示意图。如需要向右偏移所述垂直起降飞行器100时，所述第一旋翼叶423及所述第二旋翼叶443反向旋转，继续提供向上的驱动力使所述垂直起降飞行器100向上飞行或停留在空中。所述垂直起降飞行器100的左右两侧的尾翼52的尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523朝右下转动，使尾翼扰流板523产生空气阻力，从而使所述垂直起降飞行器100的尾翼装置50产生一个向左上方的力f1，所述力f1使得机身20的尾部向左偏移，从而使机身20的整体向右倾斜，此时，由于所述共轴反转双旋翼装置40的旋翼驱动力是向右上方的，抵消掉所述垂直起降飞行器100的重力后，使得所述机身20就有一个向右的驱动力，从而使所述垂直起降飞行器100向右偏移飞行，所述尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523复位即可。本实施例中，所述垂直起降飞行器100有两种方法实现向右飞行，其中一种是在所述垂直起降飞行器100垂直飞行时向右侧偏移飞行，即，通过调节尾翼扰流板523来实现，此时的机身20是向右侧斜的；另一种是机翼22打开后，通过调节所述机翼22的角度使所述垂直起降飞行器100整体向右飞行。
请参阅图9，图9是本发明垂直起降飞行器起飞后由右偏移回归至垂直方向的示意图。如所述垂直起降飞行器100需要由右偏移回归至垂直方向时，所述第一旋翼叶423及所述第二旋翼叶443反向旋转，继续提供向上的驱动力使所述垂直起降飞行器100向上飞行。所述垂直起降飞行器100的左右两侧的尾翼52的尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523朝上转动，使尾翼扰流板523产生空气阻力，从而使所述垂直起降飞行器100的尾翼装置50产生一个向右偏下方的力f2，使所述垂直起降飞行器100的机身20的尾部向左偏移飞行，直至所述垂直起降飞行器100回归至垂直状态时，每一尾翼扰流板523复位于对应的尾翼舵机521的尾部。
请参阅图10，图10是本发明垂直起降飞行器起飞后向左偏移的示意图。所述垂直起降飞行器100起飞后，如需要向左偏移飞行，所述第一旋翼叶423及所述第二旋翼叶443反向旋转，继续提供向上的驱动力使所述垂直起降飞行器100向上飞行。所述垂直起降飞行器100的左右两侧的尾翼52的尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523朝左下方转动，使尾翼扰流板523产生空气阻力，从而使所述垂直起降飞行器100的尾翼装置50产生一个向右偏上方的力f3，使所述垂直起降飞行器100的机身20的尾部向左偏移飞行。当所述垂直起降飞行器100水平向右飞行时，所述尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523复位即可。
请一并参阅图11至图14，图11至图14是本发明垂直起降飞行器起飞过程的示意图。起飞时，所述第一旋翼42的第一旋翼叶423及所述第二旋翼44的第二旋翼叶443反向旋转，产生向上的驱动力，使所述垂直起降飞行器100垂直向上移动，当所述垂直起降飞行器100离开着陆地时，所述起降架60的支脚64收缩，使每一支脚64收缩于对应的尾翼52的尾部，以减少风阻力；所述垂直起降飞行器100上升至预定高度准备水平飞行时，先打展开机翼22，所述垂直起降飞行器100的左右两侧的尾翼52的尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523朝下转动，使尾翼扰流板523产生空气阻力，从而使所述垂直起降飞行器100的尾翼装置50产生一个向上方的力，使所述垂直起降飞行器100朝机翼22垂直的底部侧方向偏移飞行，从而能使所述垂直起降飞行器100调整至水平状态时，所述机翼22刚好处于水平工作状态；当所述垂直起降飞行器100呈水平状态飞行时，所述尾翼舵机521驱动对应的尾翼扰流板523复位即可，所述机翼22控制所述垂直起降飞行器100的飞行方向。
所述垂直起降飞行器100需要降落时，所述控制舱21控制所述机翼驱动件214驱动机翼扰流板223转动，使所述垂直起降飞行器100朝邻近着陆点的方向飞行，当所述垂直起降飞行器100靠近所述着陆点时，所述尾翼装置50的尾翼扰流板523转动使所述垂直起降飞行器100偏移成垂直状态，即，所述垂直起降飞行器100的起降架60朝向着陆点。在此过程中，所述机翼22收缩至对应的机翼舱215内，所述起降架60的支脚64展开。所述控制舱21能控制所述第一旋翼42及第二旋翼44的旋转方向、速度使所述垂直起降飞行器100通过所述起降架60平稳着地。
请参阅图15，图15是本发明垂直起降飞行器的起降过程流程图。所述垂直起降飞行器100的起降过程：启动所述垂直起降飞行器100；所述垂直起降飞行器100的所述第一旋翼42及所述第二旋翼44相反旋转，产生向上的驱动力，由于第一旋翼42及所述第二旋翼44的旋转方向与所述机身20的长度方向垂直，因此，当调整机身20的偏移方向能调整垂直起降飞行器100的飞行驱动力的方向，从而实现向各个角度的飞行；当所述垂直起降飞行器100离地后，所述控制舱21检测所述机身20是否偏移，由于所述机身20上设置有重力传感器和陀螺仪，在所述垂直起降飞行器100垂直起降时可以进行精准的动态调整；如果所述机身20发生了偏移，所述控制舱21控制对应的尾翼52进行调整偏移方向，即，调整所述机身20呈垂直状态，使所述垂直起降飞行器100垂直稳定向上飞行，即，如果受到侧向风力将机身20吹偏移垂直状态，那么所述传感器将精准识别倾斜度，并调节所述尾翼装置50旋转到相应的位置以对所述垂直起降飞行器100的飞行状态的进行调整；如果所述机身20没有发生了偏移，则所述垂直起降飞行器100能垂直稳定向上飞行；所述控制舱21控制所述起降架60收起，即，所述控制舱21控制所述驱动件63驱动每一支脚64收缩；当所述垂直起降飞行器100垂直向上飞行至预设高度时，所述控制舱21控制所述机翼22展开；所述控制舱21控制尾翼52调整机身偏转至水平状态，使所述垂直起降飞行器100水平飞行；当需要降落时，所述控制舱21控制机翼22及尾翼52共同调节所述机身20偏移至垂直状态；所述控制舱21控制机翼22收起，即，所述机翼22收缩至所述机身20内，准备降落；所述控制舱21检测所述机身20是否偏移，如果所述机身20发生了偏移，所述控制舱21控制对应的尾翼52进行调整偏移方向，即，调整所述机身20呈垂直状态，使所述垂直起降飞行器100垂直稳定向下飞行，如果所述机身20没有发生了偏移，则所述垂直起降飞行器100直接垂直稳定向下飞行；所述控制舱21控制所述第一旋翼42及第二旋翼44的旋转速度，使所述垂直起降飞行器100缓慢接近着陆面；所述控制舱21控制所述起降架60展开，即，所述控制舱21控制所述驱动件63驱动每一支脚64延伸；所述垂直起降飞行器100通过所述起降架60平稳着陆。
所述垂直起降飞行器100的飞行控制方法，用于控制垂直起降飞行器100；所述飞行控制方法包括如下：
通过所述垂直起降飞行器100的第一旋翼42及第二旋翼44相反旋转，产生向上的驱动力，使所述垂直起降飞行器100离地；
通过所述垂直起降飞行器100的控制舱21检测机身20是否偏移；
通过所述控制舱21控制对应的尾翼52进行调整使机身20呈垂直状态；
通过所述控制舱21控制所述垂直起降飞行器100的起降架60收起；以及
在所述垂直起降飞行器100垂直向上飞行至预设高度时，通过所述控制舱21控制所述垂直起降飞行器100的机翼22展开，并通过所述控制舱21控制尾翼52调整机身20偏转至水平状态，使所述垂直起降飞行器100水平飞行。
当所述垂直起降飞行器100需要降落时，通过所述控制舱21控制机翼22及尾翼52共同调节使所述机身20偏转至垂直状态，并通过所述控制舱21控制机翼22收起，以及检测所述机身20是否偏移；
在检测到所述机身20偏移时，通过所述控制舱21控制对应的尾翼52进行调整使机身20呈垂直状态，并通过所述控制舱21控制第一旋翼42及第二旋翼44的旋转速度，使所述垂直起降飞行器100接近着陆面；以及
在所述垂直起降飞行器100接近着陆面时，通过所述控制舱21控制所述起降架60展开，以使所述垂直起降飞行器100通过所述起降架60着陆。
请参阅图16，图16是本发明垂直起降飞行器的第二实施例的结构示意图，所述垂直起降飞行器的第二实施例的结构与第一实施例的结构相似，第二实施例与第一实施例的不同之处在于：在第二实施例中，每一机翼22的机翼杆221的末端设置有至少一螺旋桨225，所述螺旋桨225电性连接于所述控制舱21，所述控制舱21控制所述螺旋桨225开启或关闭。每一螺旋桨225随所述机翼杆221收缩或伸展于对应的机翼舱215。当所述垂直起降飞行器100起飞或降落时，螺旋桨225随对应的机翼杆221收缩于对应的机翼舱215内，当所述垂直起降飞行器100起飞后，所述机翼22伸展开，螺旋桨225随所述机翼22的伸展而展开，且所述控制舱21控制所述螺旋桨225旋转，从而产生推动所述垂直起降飞行器100前进的动力，提高所述垂直起降飞行器100的飞行速度。
请参阅图17，图17是本发明垂直起降飞行器的第三实施例的结构示意图，所述垂直起降飞行器的第三实施例的结构与第一实施例的结构相似，第三实施例与第一实施例的不同之处在于：在第三实施例中，所述起降架60的底座62背朝所述尾翼装置50的侧面设置有螺旋桨66，所述螺旋桨66能提供所述垂直起降飞行器100在飞行时的驱动力。
在其他实施例中，四个所述尾翼52背朝所述机身20的侧面分别设置有螺旋桨，所述螺旋桨用于提供所述垂直起降飞行器100飞行的驱动力和对所述垂直起降飞行器100的平衡动态的调整。即，每一尾翼扰流板523背朝所述机身20的一侧设置有螺旋桨，所述螺旋桨能随所述尾翼扰流板523沿对应尾翼舵机521转动。
以上是本发明实施例的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干个改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种垂直起降飞行器，包括机身、设置于所述机身的头部的共轴反转双旋翼装置、设置于所述机身的尾部的尾翼装置，以及设置于所述尾翼装置上的起降架，所述机身上设置有能收缩和展开的一对机翼，所述共轴反转双旋翼装置包括共轴的第一旋翼及第二旋翼，所述第一旋翼及所述第二旋翼的反向旋转给所述机身提供飞行的驱动力，所述尾翼装置包括相对设置的一对尾翼，每一尾翼上设置有能转动的尾翼扰流板，尾翼扰流板的转动能调节所述机身的飞行的方向，一对所述机翼在所述机身起飞后展开，所述起降架用于所述机身的起飞和降落。
2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述共轴反转双旋翼装置还包括设置于所述第一旋翼与所述第二旋翼之间的齿轮组，所述机身内设置有双旋翼驱动件，所述双旋翼驱动件通过所述齿轮组带动所述第一旋翼及所述第二旋翼互为反向旋转。
3.根据权利要求2所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述齿轮组包括设置于所述第一旋翼的第一齿轮、设置于所述第二旋翼上的第二齿轮及第三齿轮、连接于所述双旋翼驱动件上的驱动齿轮、连接于所述机身顶端的连接轴，以及连接于所述连接轴并位于所述第一旋翼与所述第二旋翼之间的配合件，所述第一旋翼及所述第二旋翼转动连接于所述连接轴上，所述配合件上设置有能转动的齿轮柱，所述齿轮柱的一端啮合于第一齿轮，所述齿轮柱的另一端啮合于第二齿轮，所述驱动齿轮啮合于所述第三齿轮。
4.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述尾翼装置包括转动连接于所述机身的尾部的尾翼座体，一对所述尾翼设置于所述尾翼座体的左右两侧，所述尾翼座体的转动轴沿所述机身的头尾方向延伸。
5.根据权利要求4所述的垂直起降飞行器，其特征在于，每一尾翼还包括连接于所述尾翼座体的尾翼舵机，所述尾翼扰流板转动连接于对应的尾翼舵机的尾部，所述尾翼扰流板的转动轴垂直于所述机身的头尾方向，所述尾翼舵机驱动所述尾翼扰流板沿所述转动轴转动。
6.根据权利要求5所述的垂直起降飞行器，其特征在于，每一尾翼舵机面朝所述机身的一侧设置成倾斜面，所述倾斜面向尾部倾斜，每一尾翼扰流板的厚度等于或小于对应的尾翼舵机的厚度。
7.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述尾翼装置还包括设置于所述尾翼座体上的另一对尾翼，另一对所述尾翼设置于所述尾翼座体的上下两侧。
8.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述起降架包括连接于所述尾翼装置的底座，驱动件，以及连接于的所述底座的至少三个支脚，三个所述支脚均匀设置于所述底座的四周，所述驱动件能驱动每一个所述支脚展开或收缩。
9.根据权利要求8所述的垂直起降飞行器，其特征在于，当所述垂直起降飞行器着陆时，所述驱动件驱动至少三个支脚展开，至少三个支脚的支撑点之间围成的面积大于所述机身的直立时在着陆面上的投影面积。
10.根据权利要求8所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述驱动件为液压泵，每一所述支脚是液压杆，每一支脚包括一第一液压杆及一第二液压杆，所述第一液压杆及所述第二液压杆远离所述底座的端部转动连接于着陆块，所述着陆块由缓冲材料制成，所述第一液压杆远离所述着陆块的一端沿滑动地连接于所述底座上，所述第二液压杆远离所述着陆块的一端固定于所述底座上，所述第一液压杆及第二液压杆与所述底座围成一个三角形的支撑架。
11.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，一对所述机翼设置于所述机身的左右两侧，所述机身起飞和降落时，机翼收缩于所述机身内。
12.根据权利要求11所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述机身的左右两侧分别设置有一机翼舱，所述机翼收容入或展开出对应的机翼舱。
13.根据权利要求12所述的垂直起降飞行器，其特征在于，每一机翼包括转动连接于所述机身内的机翼杆，以及转动连接于所述机翼杆的机翼扰流板，所述机翼扰流板的转动轴平行于所述机翼杆的延伸方向，所述机翼杆能转动地收容于所述机翼舱内。
14.根据权利要求13所述的垂直起降飞行器，其特征在于，每一机翼的机翼杆上设置有至少一螺旋桨，至少一所述螺旋桨随所述机翼杆一同转动，所述螺旋桨能产生推动所述垂直起降飞行器前进的动力。
15.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述起降架的背朝所述尾翼装置的侧面设置有螺旋桨，所述螺旋桨能提供所述垂直起降飞行器飞行的驱动力。
16.据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，每一尾翼背朝所述机身的侧面设置有螺旋桨，所述螺旋桨用于提供所述垂直起降飞行器飞行的驱动力及对所述垂直起降飞行器的平衡动态的调整。
17.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器，其特征在于，所述机身内设置有载人舱，所述载人舱内设置有操作界面、安全带，以及头盔。
18.一种垂直起降飞行器的飞行控制方法，用于控制垂直起降飞行器；所述飞行控制方法包括：
通过所述垂直起降飞行器的第一旋翼及第二旋翼相反旋转，产生向上的驱动力，使所述垂直起降飞行器离地；
通过所述垂直起降飞行器的控制舱检测机身是否偏移；
通过所述控制舱控制对应的尾翼进行调整使机身呈垂直状态；
通过所述控制舱控制所述垂直起降飞行器的起降架收起；以及
在所述垂直起降飞行器垂直向上飞行至预设高度时，通过所述控制舱控制所述垂直起降飞行器的机翼展开，并通过所述控制舱控制尾翼调整机身偏转至水平状态，使所述垂直起降飞行器水平飞行。
19.根据权利要求18所述的垂直起降飞行器的飞行控制方法，当所述垂直起降飞行器需要降落时，通过所述控制舱控制机翼及尾翼共同调节使所述机身偏转至垂直状态，并通过所述控制舱控制机翼收起，以及检测所述机身是否偏移；
在检测到所述机身偏移时，通过所述控制舱控制对应的尾翼进行调整使机身呈垂直状态，并通过所述控制舱控制第一旋翼及第二旋翼的旋转速度，使所述垂直起降飞行器接近着陆面；以及
在所述垂直起降飞行器接近着陆面时，通过所述控制舱控制所述起降架展开，使所述垂直起降飞行器通过所述起降架着陆。
20.根据权利要求18所述的垂直起降飞行器的飞行控制方法，其特征在于，所述第一旋翼及所述第二旋翼的旋转方向与机身的长度方向垂直，调整所述机身的偏移方向能调整所述垂直起降飞行器的飞行驱动力的方向。
技术总结
本发明提供了一种垂直起降飞行器，包括机身、设置于所述机身的头部的共轴反转双旋翼装置、设置于所述机身的尾部的尾翼装置，以及设置于所述尾翼装置上的起降架，所述机身上设置有能收缩和展开的一对机翼，所述共轴反转双旋翼装置包括共轴的第一旋翼及第二旋翼，所述第一旋翼及所述第二旋翼的反向旋转给所述机身提供飞行的驱动力，所述尾翼装置包括相对设置的一对尾翼，每一尾翼上设置有能转动的尾翼扰流板，尾翼扰流板的转动能调节所述机身的飞行的方向，一对所述机翼在所述机身起飞后展开，所述起降架用于所述机身的起飞和降落。本发明还提供一种垂直起降飞行器的飞行控制方法。
技术研发人员：吴廷强
受保护的技术使用者：绿灯实验室(深圳)科技有限公司
技术研发日：.05.09
技术公布日：.11.19
