本實(shí)用新型涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垂直起降固定翼無(wú)人飛行器。

背景技術(shù)：
固定翼無(wú)人機(jī)具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、巡航半徑大、飛行效率高等優(yōu)勢(shì)。利用固定翼無(wú)人機(jī)作為任務(wù)平臺(tái)搭載各種負(fù)載設(shè)備進(jìn)行飛行作業(yè)，可廣泛應(yīng)用于地理測(cè)繪、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。然而相比于旋翼式無(wú)人機(jī)，普通固定翼無(wú)人機(jī)的起飛和降落存在一定難度。就起飛方式而言，大型固定翼飛行器需要一定的起飛速度，一般利用彈射架提供一定的初始速度，降落時(shí)也需要較大面積的開闊場(chǎng)地。前拉單槳飛機(jī)前方視野受阻，發(fā)生故障降落時(shí)前端螺旋槳可能構(gòu)成安全隱患；后推單槳飛機(jī)手拋或彈射起飛時(shí)快速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳也構(gòu)成安全隱患。固定翼無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)垂直起飛并以多種形式靈活降落，能夠有效降低無(wú)人機(jī)在起降時(shí)對(duì)場(chǎng)地的限制。解決固定翼起降受限的難題將對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)的應(yīng)用和推廣起著極為關(guān)鍵的推動(dòng)作用。事實(shí)上，部分無(wú)人機(jī)公司通過(guò)在固定翼機(jī)翼上安裝四個(gè)電動(dòng)機(jī)的方式已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了固定翼垂直起飛轉(zhuǎn)平飛的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)方式造成飛行姿態(tài)不穩(wěn)定，導(dǎo)致飛行效率大打折扣。飛行器在水平飛行階段，四個(gè)電動(dòng)機(jī)都處于關(guān)閉狀態(tài)，不僅增加整個(gè)飛行系統(tǒng)的阻力，還增加了負(fù)載的重量。因此，讓固定翼飛行器實(shí)現(xiàn)垂直起飛，并選擇跑道和垂直的方式降落，成為需要攻克的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
解決現(xiàn)有技術(shù)中固定翼無(wú)人機(jī)起飛距離長(zhǎng)，降落方式單一的問(wèn)題，為各類復(fù)雜的行業(yè)應(yīng)用提供一種既能垂直起降也能跑道起降、控制精度高且可搭載多種設(shè)備的垂直起降固定翼無(wú)人飛行器。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種垂直起降固定翼無(wú)人飛行器，基礎(chǔ)型方案，包括機(jī)體，所述機(jī)體后側(cè)設(shè)有主機(jī)翼，機(jī)翼中部的前方設(shè)有螺旋槳，后方設(shè)有副翼，機(jī)體前方設(shè)有鴨翼，機(jī)體的上方和下方分別垂直設(shè)置有垂尾。為了實(shí)現(xiàn)垂直起降，所述下方的垂尾位于機(jī)體中部，所述垂尾的后翼面與機(jī)體尾部、機(jī)翼的末端位于同一平面。為了提高升力，所述螺旋槳與機(jī)翼緊貼設(shè)置。延伸型方案，為了實(shí)現(xiàn)冗余控制，提高飛行可靠性，位于所述機(jī)身上方的垂直尾翼后方設(shè)有垂直舵。為了增加翼面積以提高載荷，同時(shí)增加橫滾安定性幫助實(shí)現(xiàn)無(wú)降落傘失速迫降，在主機(jī)翼的末端設(shè)有反角翼尖。為了實(shí)現(xiàn)跑道起降，所述機(jī)體的前方設(shè)有起落架，垂尾的結(jié)構(gòu)為分別位于機(jī)翼下方的下垂尾，下垂尾的數(shù)量2個(gè)，下垂尾的下方設(shè)有滑輪。進(jìn)一步的，所述機(jī)體前方的前輪架可折疊設(shè)置。為提高飛行的精度，所述鴨翼前緣兩側(cè)及機(jī)翼后緣兩側(cè)安裝立體視覺避障傳感器，機(jī)身上設(shè)有超聲波模塊。本實(shí)用新型的有益之處在于，1.基礎(chǔ)型的設(shè)計(jì)方案，利用兩只螺旋槳及兩側(cè)副翼提供四個(gè)自由度全姿態(tài)油門控制，控制簡(jiǎn)單；螺旋槳強(qiáng)大的后洗氣流提高副翼舵面控制效能，有助于水平短距起降；采用前置鴨翼向機(jī)頭方向移動(dòng)升力中心及重心，增加與副翼控制面的距離，有效提高姿態(tài)控制效率及水平飛行時(shí)縱向安定性。2.延伸型的方案可以安裝起落架，可以實(shí)現(xiàn)水平起降；主機(jī)翼上設(shè)有反角翼尖，既增加翼面積以提高載荷，又增加橫滾安定性幫助實(shí)現(xiàn)無(wú)降落傘失速迫降；立體視覺避障傳感器，實(shí)現(xiàn)飛行避障及垂直自主精準(zhǔn)降落；機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制作成本低。附圖說(shuō)明圖1本實(shí)用新型實(shí)施例一立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型實(shí)施例一俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本實(shí)用新型實(shí)施例一側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實(shí)用新型實(shí)施例二立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實(shí)用新型實(shí)施例二后視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本實(shí)用新型實(shí)施例二側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.螺旋槳，10.起落架，11.滑輪，12.下垂尾，2.電機(jī)，3.舵機(jī)，4.副翼，5.垂尾，51.垂直舵，6.鴨翼，7.反角翼尖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種垂直起降固定翼飛行器，包括機(jī)體，所述機(jī)體后側(cè)設(shè)有主機(jī)翼，位于機(jī)翼中部的前方設(shè)有連接電機(jī)2的螺旋槳1，機(jī)翼后方設(shè)有副翼4，副翼4連接機(jī)體內(nèi)部的舵機(jī)3。機(jī)體前方設(shè)有鴨翼6，位于機(jī)體的上方和下方分別垂直設(shè)置有垂尾5。為了便于控制，所述垂尾5位于機(jī)體中部，所述垂尾5的后翼面與機(jī)體尾部、機(jī)翼的末端位于同一平面。為了提高升力，利用強(qiáng)大的后洗氣流提高副翼4舵面控制效能，所述螺旋槳1與機(jī)翼緊貼設(shè)置。本實(shí)施例實(shí)施時(shí)，機(jī)頭向上機(jī)尾向下設(shè)置，利用螺旋槳強(qiáng)大的后洗氣流提高副翼舵面控制效能，使飛行器以豎直的姿態(tài)起飛。水平飛行時(shí)，前置鴨翼向機(jī)頭方向移動(dòng)升力中心及重心，增加與副翼控制面的距離，有效提高姿態(tài)控制效率及水平飛行時(shí)縱向安定性。降落時(shí)依靠螺旋槳實(shí)現(xiàn)機(jī)身豎直方向的垂直降落。本實(shí)施例中僅利用兩只螺旋槳及兩側(cè)副翼提供四個(gè)自由度全姿態(tài)油門控制；與單槳垂直起降飛機(jī)不同，兩只螺旋槳裝在兩側(cè)機(jī)翼前端，利用螺旋槳強(qiáng)大的后洗氣流提高副翼舵面控制效能，并提高水平飛行時(shí)的機(jī)翼升力，有助于水平短距起降；采用前置鴨翼向機(jī)頭方向移動(dòng)升力中心及重心，增加與副翼控制面的距離，有效提高姿態(tài)控制效率及水平飛行時(shí)縱向安定性。僅有兩只螺旋槳，采用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并能大大提高航程與載荷能力。此外與單槳固定翼飛機(jī)相比，本設(shè)計(jì)起降安全、操控實(shí)用性好，避免了前拉單槳飛機(jī)前方視野受阻、發(fā)生故障降落時(shí)前端螺旋槳構(gòu)成安全隱患以及后推單槳飛機(jī)手拋或彈射起飛時(shí)快速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳構(gòu)成安全隱患的問(wèn)題。實(shí)施例二如圖2所示，本實(shí)施例為了進(jìn)一步提高控制精度，實(shí)現(xiàn)多種方式起降，與實(shí)施例一相比區(qū)別之處在于采用的技術(shù)方案是機(jī)身上方的垂直尾翼后方設(shè)有垂直舵51。水平舵51在水平飛行時(shí)提供指向冗余控制，即使一側(cè)螺旋槳失去動(dòng)力，飛行器也能安全平飛返航。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)跑道降落，機(jī)體的前方設(shè)有可折疊的起落架10，相應(yīng)的后方下垂尾12數(shù)量為2個(gè)，分別位于兩側(cè)機(jī)翼的下方，垂尾的下方前部設(shè)有滑輪11，在水平起降時(shí)充當(dāng)滑行機(jī)構(gòu)，大大提高載荷能力。為了增加翼面積從而提高載荷和橫滾安定性，幫助實(shí)現(xiàn)無(wú)降落傘失速迫降，主機(jī)翼的末端設(shè)有反角翼尖。為實(shí)現(xiàn)飛行避障及垂直自主精準(zhǔn)降落，鴨翼前緣兩側(cè)及機(jī)翼后緣兩側(cè)安裝立體視覺避障傳感器，機(jī)身上還設(shè)有超聲波模塊，有效減小視覺盲區(qū)，擴(kuò)大定位和避障感知的范圍。本實(shí)用新型具體實(shí)施時(shí)，可以依靠起落架和機(jī)身后方的2組垂尾和滑輪組合實(shí)現(xiàn)水平跑道起降，也可以如實(shí)施例一一樣實(shí)現(xiàn)垂直起降，而且加上垂直尾翼控制面，水平飛行時(shí)提供指向冗余控制，即使出現(xiàn)一側(cè)動(dòng)力缺失的情況飛行器也能安全平飛返航。垂直起降受風(fēng)力影響較大，大風(fēng)天氣時(shí)可以采用水平起降；由于燃油消耗或空投負(fù)載等原因返航降落時(shí)飛機(jī)可能較輕，有利于采用垂直降落，大大降低降落難度。鴨翼前緣兩側(cè)及主機(jī)翼后緣兩側(cè)可以安裝立體視覺避障傳感器，實(shí)現(xiàn)飛行避障及垂直自主精準(zhǔn)降落。