CN113879526A - 垂直起降及固定翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供两种有人驾驶垂直起降及固定翼飞行器和两种无人遥控垂直起降及固定翼飞行器。其采用外缘环翼叶式螺旋桨来提供升力，并且利用其外缘扁平环翼来切割和适应快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳和减小风阻；采用飞行驱进装置提供平飞动力，平飞后停止外缘环翼叶式螺旋桨的运转依靠主机翼产生升力维持平飞，以节省燃料或电力并提高续航时长，依靠机翼舵面调整飞行姿态，降低飞控难度；可实现垂直起飞、滑翔降落、滑翔起飞、垂直降落、短距滑翔起飞等混合升降方式，提高野外场地起降适应性；加装摄像设备后可实现长航时远程巡逻监视，和空中悬停定点监视功能。

Description

垂直起降及固定翼飞行器

技术领域

本发明涉及交通工具及飞行器领域，特别涉及两种有人驾驶的垂直起降及固定翼飞行器和两种无人遥控的垂直起降及固定翼飞行器。

背景技术

目前已有的垂直起降及固定翼飞行器主要有美制F35、英制AV7这类喷气式起降和固定翼飞行的飞行器，以及美制V22鱼鹰这类旋翼起降和固定翼飞行的倾转翼飞行器。这类飞行器采用垂直起降方式能不受起降条件困扰，并且采用固定翼飞行方式，相比直升机完全依靠旋翼提供升力的方式能提供更好的续航能力。但是不可避免会带来结构复杂、控制复杂、成本过高的问题。

此外，如发明专利申请号201910394171X的《一种油电混合垂直起降固定翼飞机》，这类以叶片式螺旋桨实现垂直起降和同时采用固定翼进行平飞的飞行器方案，其相对于单纯的四桨无人机，能从控制层面较为简单地将飞行运动控制分解为垂直起降控制和平飞加减速控制，以实现垂直起降与固定翼水平飞行，但是其四个用于提供垂直升力的叶式螺旋桨在飞机中高速平飞面对迎面高速层流时，螺旋桨翼尖与相对气流冲击容易产生激波导致翼尖震颤，因而存在翼型难以保持导致飞行不稳的问题。尤其是在高速平飞过程中，为了提高续航力需要使叶式螺旋桨停转，此时高速气流不可避免地会冲击静止桨叶产生紊流，导致飞行不稳。

因为采用一般叶式螺旋桨用于垂直起降的飞行器，在进行高速平飞时，存在天然的飞行障碍，这是由于采用一般叶式螺旋桨的飞行器高速平飞过程中，螺旋桨的翼尖在切削空气产生升力承重的同时还面临迎风来袭层流的空气动力干扰，螺旋桨的翼尖在速度过高时桨叶会有震颤，影响安全，翼型也很难保持，影响螺旋桨性能及安全，特别是一般叶式螺旋桨桨尖气流速度大于0.7倍音速时，会出现激波，引发安全问题。例如美国的SB-1“无畏”高速直升机计划一直存在高速飞行障碍，飞行时速难以进一步提高。

所以，为了实现垂直起降、为了利用固定翼平飞来提高续航能力、为了避免垂直旋翼在高速平飞时带来的飞行障碍、为了简化结构和控制方法、为了降低制造成本，首先就需要采用特别的桨叶机构来切割和适应水平高速气流，并且设计能够更好兼顾垂直起降、高续航力、实现中高速平稳飞行、结构简单、控制容易、成本较低的有人驾驶垂直起降及固定翼飞行器或无人遥控垂直起降及固定翼飞行器。

发明内容

本发明提供了四种垂直起降及固定翼飞行器，分别为两种有人驾驶的垂直起降及固定翼飞行器，和两种无人遥控的垂直起降及固定翼飞行器，其技术方案具体是这样实现的：

方案1，一种垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、驾驶舱21、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘；所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述驾驶舱21设置于机身2内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置6设置于驾驶舱21内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器61设置于驾驶舱21内，固定于机身2；电子仪表及传感器61检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元11和飞行驱进装置5的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转并提供垂直升力；所述驾驶员操纵装置6连接动力单元11、飞行驱进装置5、襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置6控制动力单元11、飞行驱进装置5的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，操纵襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

方案2，一种垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、驾驶舱21、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61、电源及驱控装置7；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；所述电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘；所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述驾驶舱21设置于机身2内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置6设置于驾驶舱21内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器61设置于驾驶舱21内，固定于机身2，电连接于控制单元73；电子仪表及传感器61检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元11、飞行驱进装置5和电源及驱控装置7的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转并提供垂直升力；

所述驱动单元72、控制单元73、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接各个动力单元11和/或飞行驱进装置5，以输出功率驱动其运转,所述驾驶员操纵装置6连接各个动力单元11和/或飞行驱进装置5以控制其的功率输出；所述控制单元73电连接驱动单元72和驾驶员操纵装置6，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自驾驶员操纵装置6的控制指令；所述驾驶员操纵装置6连接襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44、或动力单元11、或飞行驱进装置5；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置6控制驱动单元72、动力单元11、飞行驱进装置5的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，操纵襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

方案3，一种垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、电源及驱控装置7、油门舵机8、多个偏转舵机81、通信收发单元9、无线遥控装置90；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；所述电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，襟翼31连接一组偏转舵机81；所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置，副翼32连接一组偏转舵机81；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，升降舵42连接一组偏转舵机81，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘，方向舵44连接一组偏转舵机81；所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转提供垂直升力；

所述驱动单元72、控制单元73、通信收发单元9电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接各组偏转舵机81、油门舵机8、或动力单元11、或飞行驱进装置5，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元73电连接驱动单元72和通信收发单元9，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自通信收发单元9的控制指令；所述油门舵机8又连接并驱动动力单元11和/或飞行驱进装置5，以控制动力单元11和/或飞行驱进装置5的油门拉动动作；所述各组偏转舵机81又分别连接并驱动襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44，以控制襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的舵面偏转动作；所述通信收发单元9设置于机身2上，与无线遥控装置90通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置90发出无线控制指令，通信收发单元9接收无线控制指令并传送至控制单元73，控制单元73根据控制指令对驱动单元72发出控制信号控制驱动单元72不同输出通道的功率输出来控制动力单元11、飞行驱进装置5的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，调节偏转舵机81、油门舵机8的转动幅度，操纵襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

方案4，一种垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、电源及驱控装置7、多个偏转舵机81、通信收发单元9、无线遥控装置90；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；所述电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，襟翼31连接一组偏转舵机81；所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置，副翼32连接一组偏转舵机81；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，升降舵42连接一组偏转舵机81，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘，方向舵44连接一组偏转舵机81；所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转提供垂直升力；

所述驱动单元72、控制单元73、通信收发单元9电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接偏转舵机81、动力单元11和飞行驱进装置5，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元73电连接驱动单元72和通信收发单元9，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自通信收发单元9的控制指令；所述各组偏转舵机81分别连接并驱动襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44，以控制襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的舵面偏转动作；所述通信收发单元9设置于机身2上，与无线遥控装置90通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置90发出无线控制指令，通信收发单元9接收无线控制指令并传送至控制单元73，控制单元73根据控制指令对驱动单元72发出控制信号控制驱动单元72不同输出通道的功率输出来控制动力单元11、飞行驱进装置5的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，调节偏转舵机81的转动幅度，操纵襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

进一步地，方案1-4中所述的四种垂直起降及固定翼飞行器，还包括：摄像装置64和/或云台65和/或惯性测量单元62和/或电子罗盘66和/或气压计67和/或卫星定位模块63；所述摄像装置64固定于机身2，摄像装置64电连接于电源及驱控装置7由其供电和控制摄像装置64通电及拍摄动作，摄像装置64用于记录、拍摄、本地存储图像或视频；或者，所述摄像装置64还设置于云台65上，云台65固定于机身2上，云台65为摄像装置64提供固定、支撑、安装位置，为摄像装置64提供增稳和防抖功能，以及调整摄像装置64水平和俯仰的拍摄角度，云台65电连接于电源及驱控装置7由其供电和控制云台65的通电及转动拍摄动作；或者，摄像装置64还通过通信收发单元9与无线遥控装置90实现无线图传，用于飞行器在遥控飞行模式下，实现无线遥控远端监视操作下的辅助飞行；所述惯性测量单元62设置于机身2上，其电连接于控制单元73，惯性测量单元62测得三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度信号并传至控制单元73，控制单元73根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态进行解算、优化、误差补偿；控制单元73还电连接通信收发单元9，将飞行器的飞行运动数据通过通信收发单元9无线发送至无线遥控装置90进行参数显示；所述电子罗盘66固定于机身2，其电连接于控制单元73和电池单元71，其单独测得飞行方向数据并传至控制单元73，用作飞行方向数据参考；所述气压计67也固定于机身2，其电连接于控制单元73和电池单元71，其单独测得飞行高度数据并传至控制单元73，用作飞行高度数据参考；所述卫星定位模块63也固定于机身2，其电连接于控制单元73和电池单元71，其测得卫星定位数据为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员实现导航飞行；或者，控制单元73将卫星定位数据通过通信收发单元9无线发送至无线遥控装置90，用于飞行器在遥控飞行模式下，为用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行和便于丢失后定位找回。

进一步地，方案2-4中所述的三种垂直起降及固定翼飞行器，还包括：燃油发电装置70；所述燃油发电装置70固定安装于机身2；燃油发电装置70电连接于电源及驱控单元7中的电池单元71；燃油发电装置70主要由燃油引擎和发电机组成，通过燃烧所携带燃料，产生动力带动发电机发电，为电池单元71进行增程充电。

作为优选，方案1-4中，所述主机翼3为单层翼、或双层翼、或多层翼、或Y型翼；所述主机翼3为不可折叠式机翼、或可折叠式机翼；所述起落架20采用刚性起落架、或弹性起落架、或轮式固定起落架、或轮式可折叠起落架、或水面浮力起落架、或滑橇式起落架、或液压式缓冲起落架；所述尾翼4还采用V型尾翼，所述V型尾翼由左右两个翼面成V型构成,V型尾翼兼有垂尾和平尾的功能，V型尾翼的两个翼面后缘安装有偏转舵面，偏转舵面连接于驾驶员操纵装置6，或连接于控制尾翼4偏转舵面动作的偏转舵机81。

作为优选，方案1-4中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1中扁平外缘环翼101的直截面形状为平板翼型、或平凸翼型、或双凸翼型、或凹凸翼型、或扁三角翼型；所述外缘环翼叶式螺旋桨1中扁平外缘环翼101的扁平翼面的表面是平滑的；或者扁平外缘环翼101的扁平翼面的表面上设置有连续的导流凹槽、或连续的导流凸台、或连续的导流翼刀、或离散的导流凹槽、或离散的导流凸台、或离散的导流翼刀、或离散的导流通孔、或散射状的导流凹槽、或散射状的导流凸台、或散射状的导流翼刀、或散射状的导流通孔，以进一步减弱在飞行器平飞和桨叶102旋转时迎面高速冲击气流对桨叶102升力气流的干扰冲击，增强外缘扁平环翼101对迎风层流或横风层流的切割引流效果；所述外缘环翼叶式螺旋桨1中桨叶102的桨叶数量为两个、或三个、或多个；所述外缘环翼叶式螺旋桨1的叠合层数为单层、或双层、或三层、或多层。

作为优选，方案1-4中，所述动力单元11采用活塞发动机、或转子发动机、或涡轮轴发动机、或电动机；所述飞行驱进装置5采用脉动式喷气发动机、或涡喷发动机、或涡扇发动机、或涡桨发动机、或电动涡喷发动机、或活塞发动机驱动叶式螺旋桨、或转子发动机驱动叶式螺旋桨、或涡轮轴发动机驱动叶式螺旋桨、或电动机带动叶式螺旋桨、或电池驱动电动机带动叶式螺旋桨、或燃油发电装置驱动电动机带动叶式螺旋桨；所述外缘环翼叶式螺旋桨1或动力单元11的数量为两个或多个；所述外缘环翼叶式螺旋桨1设置于机身2的两侧、或设置于机身2两侧的主机翼3上、或同时设置于机身2两侧的主机翼3上和水平尾翼41上；所述动力单元11一对一驱动一个外缘环翼叶式螺旋桨1，或者，所述动力单元11一对二同时驱动两个外缘环翼叶式螺旋桨1；所述飞行驱进装置5的数量为一个、或两个、或多个；所述飞行驱进装置5设置于机身2的鼻首位置、或设置于机身2的腹部、或设置于机身2的顶部、或设置于机身2的两侧、或设置于机身2的尾部、或设置于机身2两侧的主机翼3上。

作为优选，方案3或4中，所述通信收发单元9和无线遥控装置90采用矿石收音机无源遥控电路、或WLAN通信模块、或蓝牙通信模块、或ZigBee通信模块、或4G/5G通信模块来实现两者之间的无线通信及控制；所述无线遥控装置90包括手机、或遥控腕带、或脑电波控制眼镜、或遥控VR眼镜、或遥控VR头盔、或影像控制头盔、或地面遥控站、或飞行控制遥控器、或飞行控制网络平台。

具体的，方案1-4中的飞行器准备垂直起飞时，驾驶员或用户控制动力单元11带动外缘环翼叶式螺旋桨1全速运转并达到设定转速后，所述外缘环翼叶式螺旋桨1中桨叶102快速拨动空气产生升力，外缘环翼叶式螺旋桨1带动整个飞行器升空，飞行器实现爬升或悬停；飞行器升空后，驾驶员或用户控制控制飞行驱进装置5向前产生牵引力或推力带动整个飞行器向前飞行，加速过程中，主机翼3和水平尾翼41的表面气流沿翼面流过产生升力，与此同时，外缘环翼叶式螺旋桨1迎风侧各层斜坡层面的气流流速加快，其去风侧的各层斜坡层面的气流流速减慢，但外缘环翼叶式螺旋桨1仍提供升力，整个飞行器的升力由外缘环翼叶式螺旋桨1、主机翼3和水平尾翼41共同提供；并且机翼两侧对称设置的外缘环翼叶式螺旋桨1的轴向运转还产生陀螺效应，提高飞行器上升过程中的稳定性；驾驶员或用户控制飞行器加速达到设定飞行速度后，调节外缘环翼叶式螺旋桨1减速运转至停止后，整个飞行器的升力仅由主机翼3和水平尾翼41共同提供；外缘环翼叶式螺旋桨1的外缘扁平环翼结构在停转后依旧能依靠迎风侧的扁平圆弧边缘切割气流和适应整个飞行器加速后带来的快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；飞行器准备垂直降落时，驾驶员或用户控制飞行驱进装置5使飞行器减速达到设定飞行速度后，控制动力单元11带动外缘环翼叶式螺旋桨1加速运转，整个飞行器的升力由外缘环翼叶式螺旋桨1、主机翼3和水平尾翼41共同提供；驾驶员或用户控制外缘环翼叶式螺旋桨1的转速使其达到设定转速后，控制飞行驱进装置5减速，直至主机翼3和水平尾翼41升力逐步降低为零，则整个飞行器的升力主要由外缘环翼叶式螺旋桨1提供；驾驶员或用户控制外缘环翼叶式螺旋桨1使其减速运转，飞行器逐步实现滑跑降落或垂直降落；

飞行器准备滑翔起飞时，驾驶员或用户控制飞行驱进装置5使飞行器加速并达到设定飞行速度后，调节水平尾翼41上的升降舵42的舵面动作使其向上偏转实现飞行器抬头进入滑飞姿态，并控制主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其向下偏转，使主机翼3翼面升力增大实现滑翔起飞；飞行器准备滑翔降落时，驾驶员或用户控制飞行驱进装置5使飞行器减速，调节水平尾翼41上的升降舵42的舵面动作使其向下偏转实现飞行器低头进入滑降姿态，并控制主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其向上偏转，使主机翼3翼面产生的升力减小实现滑翔降落。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明方案1和2提供了两种有人驾驶垂直起降兼顾固定翼飞行的飞行器新方案，本发明方案3和4提供了两种无人遥控垂直起降兼顾固定翼飞行的飞行器新方案；

2、本发明方案1-4中采用外缘环翼叶式螺旋桨来替代传统的叶片式螺旋桨，其采用外缘环翼叶式螺旋桨来提供垂直方向上的升力，并且利用其外缘扁平环翼来切割和适应快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻，能够提高飞行稳定性；

3、本发明方案1-4中采用外缘环翼叶式螺旋桨来提供飞行器垂直方向上的升力，采用飞行驱进装置来提供平飞时的牵引力或推力，又利用其外缘扁平环翼来切割和适应快速层流，避免中高速飞行翼尖震颤的问题，能更好兼顾垂直起降、实现中高速平飞；

4、本发明方案1-4中采用外缘环翼叶式螺旋桨如果采用多层层面结构，在单位半径内相比单层叶式螺旋桨能够提供更大的升力；

5、本发明方案1-4中采用外缘环翼叶式螺旋桨在扁平外缘环翼上增加导流凹槽、凸台、翼刀以进一步减弱在飞行器平飞和桨叶旋转时迎面高速冲击气流对桨叶升力气流的干扰冲击，增强外缘扁平环翼对迎风层流或横风层流的切割引流效果；

6、本发明方案1-4中采用外缘环翼叶式螺旋桨来提供飞行器垂直起降时的升力，采用飞行驱进装置使飞行器平飞从而使主机翼产生升力，能从控制层面较为简单地将飞行运动控制分解为垂直起降控制和平飞加减速控制，特别是平飞时依靠机翼舵面动作调整飞行器的姿态，降低飞控难度，有利于方案3和4下使无人遥控软件方法简单化；与美制V-22鱼鹰倾转翼飞机相比，方案1和2的控制结构也相对更为简单；

7、本发明方案1-4中采用飞行驱进装置使飞行器获得平飞时的动力，停止外缘环翼叶式螺旋桨的运转后依靠主机翼产生升力维持平飞，相比需要维持桨叶旋转滞空的多旋翼无人机，更能节省燃料或电力，从而提高续航时长；

8、本发明方案1-4能自由选择滑翔起飞与滑翔降落、滑翔起飞与垂直降落、垂直起飞与滑翔降落、垂直起飞与垂直降落这几种混合起降方式；特别是方案1的有人驾驶的垂直起降及固定翼飞行器，可在有跑道时仅依靠主机翼升力满负载滑翔起飞；可在跑道较短时同时运转外缘环翼叶式螺旋桨增加辅助升力实现短距滑跑起飞；可在跑道较长时同时运转外缘环翼叶式螺旋桨增加辅助升力实现超重负载滑翔起飞；在无跑道的野外可实现轻载垂直起降，战场或野外场地适应性更强；

9、本发明方案1-4中采用云台和摄像装置的垂直起降兼顾固定翼飞行器，采用垂直起降能适应野外战场场地，采用固定翼飞行方式，能提高续航时长，所以采用云台和摄像装置能实现野外战场环境下的长航时远程巡逻监视，并且飞行方式切换为空中悬停时可实现空中定点监视功能。

附图说明

图1为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例1；

图2为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例2；

图3为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例3；

图4为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例4；

图5为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例1的系统原理图；

图6为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例2的系统原理图；

图7为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例3的系统原理图；

图8为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例4的系统原理图；

图9为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例5的系统原理图；

图10为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例6的系统原理图；

图11为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例5；

图12为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例6；

图13为外缘环翼叶式螺旋桨的单层结构样式图1；

图14为外缘环翼叶式螺旋桨的多层结构样式图2；

图15为外缘环翼叶式螺旋桨扁平外缘环翼直截面形状样式说明图；

图16为外缘环翼叶式螺旋桨扁平外缘环翼翼面导流结构样式说明图；

图17为外缘环翼叶式螺旋桨静止时被动切割气流以引流的侧视效果图；

图18为外缘环翼叶式螺旋桨转动时迎风切割气流以引流的侧视效果图；

图19为外缘环翼叶式螺旋桨静止时被动切割气流以引流的俯视效果图；

图20为外缘环翼叶式螺旋桨转动时迎风切割气流以引流的俯视效果图。

标号说明：

外缘环翼叶式螺旋桨1；动力单元11；机身2；起落架20；驾驶舱21；主机翼3；襟翼31；副翼32；尾翼4；水平尾翼41；升降舵42；垂直尾翼43；方向舵44；飞行驱进装置5；驾驶员操纵装置6；电子仪表及传感器61；惯性测量单元62；卫星定位模块63；摄像装置64；云台65；电子罗盘66；气压计67；电源及驱控装置7；电池单元71；驱动单元72；控制单元73；燃油发电装置70；油门舵机8；偏转舵机81；通信收发单元9；无线遥控装置90；扁平外缘环翼101；桨叶102；盘毂103；转轴104；导流凹槽111；导流凸台112；导流翼刀113；导流通孔114；V型尾翼400；斜面舵420。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。

图1为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例1。如图所示，一种有人驾驶的垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、驾驶舱21、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘；

所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述驾驶舱21设置于机身2内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置6设置于驾驶舱21内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器61设置于驾驶舱21内，固定于机身2；电子仪表及传感器61检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元11和飞行驱进装置5的运行数据和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；

所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转并提供垂直升力。

图2为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例2。如图所示，一种有人驾驶的垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、驾驶舱21、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61、电源及驱控装置7；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；所述电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘；

所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述驾驶舱21设置于机身2内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置6设置于驾驶舱21内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器61设置于驾驶舱21内，固定于机身2；电子仪表及传感器61检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元11、飞行驱进装置5和电源及驱控装置7的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；

所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转并提供垂直升力。

图3为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例3。如图所示，一种无人遥控的垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、电源及驱控装置7、三组油门舵机8、七组偏转舵机81、通信收发单元9、无线遥控装置90；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，襟翼31连接一组偏转舵机81；所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置，副翼32连接一组偏转舵机81；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，升降舵42连接一组偏转舵机81，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘，方向舵44连接一组偏转舵机81；

所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转提供垂直升力。

图4为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例4。如图所示，一种无人遥控的垂直起降及固定翼飞行器，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨1、两个动力单元11、机身2、起落架20、主机翼3、尾翼4、飞行驱进装置5、电源及驱控装置7、七组偏转舵机81、通信收发单元9、无线遥控装置90；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1又包括：扁平外缘环翼101、多个桨叶102、盘毂103、转轴104；所述主机翼3又包括：襟翼31和副翼32；所述尾翼4又包括：水平尾翼41、升降舵42、垂直尾翼43和方向舵44；所述电源及驱控装置7又包括：电池单元71、驱动单元72、控制单元73；

所述扁平外缘环翼101为扁平圆环结构，所述多个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103，由动力单元11连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转；所述襟翼31设置于主机翼3的后缘靠近机身2的位置，襟翼31连接一组偏转舵机81；所述副翼32设置于主机翼3的后缘远离机身2的位置，副翼32连接一组偏转舵机81；所述升降舵42设置于水平尾翼41的后缘，升降舵42连接一组偏转舵机81，所述方向舵44设置于垂直尾翼43的后缘，方向舵44连接一组偏转舵机81；

所述主机翼3的翼根固定于机身2的两侧；所述尾翼4固定于机身2的尾部；所述起落架20固定于机身2的腹部；所述飞行驱进装置5固定于机身2上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨1利用其外缘扁平环翼101来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶102的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身2两侧的主机翼3上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨1和动力单元11，由动力单元11驱动外缘环翼叶式螺旋桨1旋转提供垂直升力。

图5为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例1的系统原理图。如图所示，所述驾驶员操纵装置6连接动力单元11、飞行驱进装置5、襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置6控制动力单元11的功率输出，进而调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，改变其产生升力的大小，从而带动整个飞行器实现升空、降落或悬停；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制飞行驱进装置5的功率输出，进而调节飞行驱进装置5的牵引力或推力，从而带动整个飞行器实现加减速飞行；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制两侧主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其产生偏转，以调节整个飞行器的升力大小实现飞行器上升或下降；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制两侧主机翼3上的副翼32的舵面动作使其产生滚转力矩，以调节整个飞行器的平衡姿态或实现飞行器滚转；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制升降舵42和方向舵44的舵面动作使其产生偏转力矩，以调节整个飞行器快速飞行时的俯仰姿态和方向；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6调节机身2两侧的外缘环翼叶式螺旋桨1的转速使之产生转速差和差动力矩，实现低速飞行或悬停时的转向。

图6为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例2的系统原理图。如图所示，所述驱动单元72、控制单元73、驾驶员操纵装置6、电子仪表及传感器61电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接各个动力单元11和/或飞行驱进装置5，以输出功率驱动其运转,所述驾驶员操纵装置6连接各个动力单元11和/或飞行驱进装置5以控制其的功率输出；所述控制单元73电连接电子仪表及传感器61由其检测和显示飞行辅助参数；所述控制单元73还电连接驱动单元72和驾驶员操纵装置6，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自驾驶员操纵装置6的控制指令；

所述驾驶员操纵装置6连接襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44、或动力单元11、或飞行驱进装置5；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置6控制动力单元11的功率输出，进而调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，改变其产生升力的大小，从而带动整个飞行器实现升空、降落或悬停；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制飞行驱进装置5的功率输出，进而调节飞行驱进装置5的牵引力或推力，从而带动整个飞行器实现加减速飞行；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制两侧主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其产生偏转，以调节整个飞行器的升力大小实现飞行器上升或下降；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制两侧主机翼3上的副翼32的舵面动作使其产生滚转力矩，以调节整个飞行器的平衡姿态或实现飞行器滚转；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6控制升降舵42和方向舵44的舵面动作使其产生偏转力矩，以调节整个飞行器快速飞行时的俯仰姿态和方向；驾驶员还通过驾驶员操纵装置6调节机身2两侧的外缘环翼叶式螺旋桨1的转速使之产生转速差和差动力矩，实现低速飞行或悬停时的转向。

具体的，图中虚线所表示的连接关系，包括了三种系统方案：系统方案一，两个动力单元11均采用电动机，飞行驱进装置7采用电动机带动叶式螺旋桨时，三者均电连接驱动单元72由其输出功率来控制和驱动；系统方案二，两个动力单元11均采用电动机，飞行驱进装置7中采用发动机输出动力时，前两者电连接驱动单元72由其输出功率来驱动，后者依靠自身系统产生动力且需要连接驾驶员操纵装置6来控制启停；系统方案三，两个动力单元11均采用发动机，飞行驱进装置7中采用电动机输出动力时，前两者依靠自身系统产生动力且需要连接驾驶员操纵装置6来控制启停，后者电连接驱动单元72由其输出功率来驱动。

图7为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例3的系统原理图。如图所示，所述驱动单元72、控制单元73、通信收发单元9电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接各组偏转舵机81、油门舵机8、或动力单元11、或飞行驱进装置5，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元73电连接驱动单元72和通信收发单元9，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自通信收发单元9的控制指令；所述油门舵机8又连接并驱动动力单元11和/或飞行驱进装置5，以控制动力单元11和/或飞行驱进装置5的油门拉动动作；所述各组偏转舵机81又分别连接并驱动襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44，以控制襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的舵面偏转动作；所述通信收发单元9设置于机身2上，与无线遥控装置90通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置90经通信收发单元9控制和调节电源及驱控单元7的输出功率，从而控制和调节飞行器的加减速、飞行姿态、垂直起降、空中悬停和滑翔起降；

用户操作无线遥控装置90发出无线控制指令，通信收发单元9接收无线控制指令并传送至控制单元73，控制单元73根据控制指令对驱动单元72发出控制信号控制驱动单元72不同输出通道的功率输出；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节动力单元11对外缘环翼叶式螺旋桨1的驱动功率，进而调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，改变其产生升力的大小，从而带动整个飞行器实现升空、降落或悬停；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节飞行驱进装置5的功率输出，进而调节飞行驱进装置5的牵引力或推力，从而带动整个飞行器实现加减速飞行；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于襟翼31的偏转舵机81的功率输出，控制两侧主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其产生偏转，以调节整个飞行器的升力大小，实现飞行器上升或下降；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于副翼32的偏转舵机81的功率输出，控制两侧主机翼3上的副翼32的舵面动作使其产生滚转力矩，以调节整个飞行器的平衡姿态或实现飞行器滚转；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于制升降舵42和方向舵44的偏转舵机81的功率输出，控制升降舵42和方向舵44的舵面动作使其产生偏转力矩，以调节整个飞行器快速飞行时的俯仰姿态和方向；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节机身2两侧的外缘环翼叶式螺旋桨1的转速使之产生转速差和差动力矩，实现低速飞行或悬停时的转向。

具体的，图中油门舵机8处的虚线框所表示的连接关系，也包括了三种系统方案：系统方案一，两个动力单元11均采用发动机，飞行驱进装置7中采用发动机输出动力时，三者均通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制油门舵机8对三者的油门拉动和启停；系统方案二，两个动力单元11均采用电动机，飞行驱进装置7中采用发动机输出动力时，前两者此时不需要通过油门舵机8而是直接电连接驱动单元72由其输出功率来驱动，后者仍需要通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制油门舵机8对后者的油门拉动和启停；系统方案三，两个动力单元11均采用发动机，飞行驱进装置7中采用电动机输出动力时，前两者此时又需要通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制油门舵机8对后者的油门拉动和启停，后者则不需要通过油门舵机8而是直接电连接驱动单元72由其输出功率来驱动。

图8为本发明垂直起降及固定翼飞行器实施例4的系统原理图。如图所示，所述驱动单元72、控制单元73、通信收发单元9电连接电池单元71由其供电；所述驱动单元72又以不同输出通道电连接偏转舵机81、动力单元11和飞行驱进装置5，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元73电连接驱动单元72和通信收发单元9，以输出对驱动单元72的控制信号，和接收来自通信收发单元9的控制指令；所述各组偏转舵机81分别连接并驱动襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44，以控制襟翼31、副翼32、升降舵42、方向舵44的舵面偏转动作；所述通信收发单元9设置于机身2上，与无线遥控装置90通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置90经通信收发单元9控制和调节电源及驱控单元7的输出功率，从而控制和调节飞行器的加减速、飞行姿态、垂直起降、空中悬停和滑翔起降；

用户操作无线遥控装置90发出无线控制指令，通信收发单元9接收无线控制指令并传送至控制单元73，控制单元73根据控制指令对驱动单元72发出控制信号控制驱动单元72不同输出通道的功率输出；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节动力单元11对外缘环翼叶式螺旋桨1的驱动功率，进而调节外缘环翼叶式螺旋桨1的转速，改变其产生升力的大小，从而带动整个飞行器实现升空、降落或悬停；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节飞行驱进装置5的功率输出，进而调节飞行驱进装置5的牵引力或推力，从而带动整个飞行器实现加减速飞行；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于襟翼31的偏转舵机81的功率输出，控制两侧主机翼3上的襟翼31的舵面动作使其产生偏转，以调节整个飞行器的升力大小，实现飞行器上升或下降；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于副翼32的偏转舵机81的功率输出，控制两侧主机翼3上的副翼32的舵面动作使其产生滚转力矩，以调节整个飞行器的平衡姿态或实现飞行器滚转；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节连接于制升降舵42和方向舵44的偏转舵机81的功率输出，控制升降舵42和方向舵44的舵面动作使其产生偏转力矩，以调节整个飞行器快速飞行时的俯仰姿态和方向；用户还通过操作无线遥控装置90无线调节机身2两侧的外缘环翼叶式螺旋桨1的转速使之产生转速差和差动力矩，实现低速飞行或悬停时的转向。

图9为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例5的系统原理图。该系统原理图同时也是图7的系统原理图中的系统方案三，即两个动力单元11均采用发动机，飞行驱进装置7中采用电动机输出动力时，前两者此时又需要通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制油门舵机8对后者的油门拉动和启停，后者则不需要通过油门舵机8而是直接电连接驱动单元72由其输出功率来驱动。此外，还附加了电子罗盘66和气压计67。所述电子罗盘66固定于机身2，其电连接于控制单元73和电池单元71，其单独测得飞行方向数据并传至控制单元73，用作飞行方向数据参考；所述气压计67也固定于机身2，其电连接于控制单元73和电池单元71，其单独测得飞行高度数据并传至控制单元73，用作飞行高度数据参考。

图10为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例6的系统原理图。该系统原理图对应于图7的系统原理图中的系统方案二，但是在其基础上，采用了两个斜面舵420来替换两个升降舵42和一个方向舵44；还增加了惯性测量单元62、卫星定位模块63、摄像装置64、云台65和燃油发电装置70；还多增加了一个飞行驱进装置7和一组油门舵机8，图中两个动力单元11均采用电动机，两个飞行驱进装置7中均采用发动机输出动力时，前两者此时不需要通过油门舵机8而是直接电连接驱动单元72由其输出功率来驱动，后两者仍需要通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制两组油门舵机8对后两者的油门拉动和启停。图中惯性测量单元62电连接于控制单元73；控制单元73还电连接通信收发单元9；所述卫星定位模块63电连接于控制单元73和电池单元71，其测得卫星定位数据后送至控制单元73，控制单元73将卫星定位数据通过通信收发单元9无线发送至无线遥控装置90；所述摄像装置64电连接于电源及驱控装置7由其供电和控制摄像装置64通电及拍摄动作；摄像装置64还通过通信收发单元9与无线遥控装置90实现无线图传，用于飞行器在遥控飞行模式下，实现无线遥控远端监视操作下的辅助飞行；所述云台65电连接于电源及驱控装置7由其供电和控制云台65的通电及转动拍摄动作；燃油发电装置70电连接于电源及驱控单元7中的电池单元71；在本系统原理图中，燃油发电装置70对电池单元71的充电时的通断，可以由控制单元73实施控制；还可以不连接受控于控制单元73，可由用户手动启停实施充电。

此外，图中油门舵机8处的虚线框所表示的连接关系，还包括了一种系统方案，即两个动力单元11均采用电动机和两个飞行驱进装置7中均采用电动机输出动力时，四者均通过油门舵机8来连接驱动单元72由其输出功率来控制油门舵机8对三者的油门拉动和启停；四者均电连接驱动单元72由其输出功率来控制和驱动。这种方案适合用于垂直起降及固定翼的轻型电动遥控飞行器。

图11为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例5。本图实施例对应于图9的系统原理图。如图所示，本实施例与图3的实施例有两处不同，即，两个动力单元11采用发动机时，所以只需要两组油门舵机8用于控制油门拉动；此外还增加了电子罗盘66和气压计67，两者固定于机身2，图中电子罗盘66单独测得飞行方向数据用作飞行方向数据参考；图中气压计67也单独测得飞行高度信号用作飞行高度数据参考。

图12为本发明垂直起降及固定翼飞行器的实施例6。本图实施例对应于图10的系统原理图。如图所示，在本实施例中，两个飞行驱进装置5各自固定于机身2两侧的主机翼3上；所述惯性测量单元62设置于机身2上；图中卫星定位模块63也固定于机身2；图中燃油发电装置70固定安装于机身2；图中尾翼4中采用了V型尾翼400来替代水平尾翼41和垂直尾翼43，采用两个斜面舵420来替换两个升降舵42和一个方向舵44，采用这种方案时能够节省一组偏转舵机81，有利于节省成本。

图13为本发明外缘环翼叶式螺旋桨的单层结构样式图1。本图所展示的是四桨叶、单层的外缘环翼叶式螺旋桨。如图所示，由四个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，转轴104连接固定盘毂103；外部动力机构通过连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转。同理，外缘环翼叶式螺旋桨1每层的桨叶数量还可以为两叶、或三叶、或多叶。

图14为本发明外缘环翼叶式螺旋桨的多层结构样式图2。本图所展示的是四桨叶、三层的外缘环翼叶式螺旋桨。如图所示，在每一层中，由四个桨叶102均匀散布且连接于扁平外缘环翼101和盘毂103之间，三层之间通过转轴104串连叠合各层的盘毂103来进行连接固定，使之成为三层的外缘环翼叶式螺旋桨；外部动力机构再通过连接和驱动转轴104从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨1旋转。同理，外缘环翼叶式螺旋桨1每层的桨叶数量还可以为两叶、或三叶、或多叶。

图15为本发明外缘环翼叶式螺旋桨扁平外缘环翼直截面形状样式说明图。如图所示，所述外缘环翼叶式螺旋桨1中扁平外缘环翼101的直截面形状为平板翼型、或平凸翼型、或双凸翼型、或凹凸翼型、或扁三角翼型；并且所述外缘环翼叶式螺旋桨1中扁平外缘环翼101的扁平翼面的表面是平滑的。

图16为本发明外缘环翼叶式螺旋桨扁平外缘环翼翼面导流结构样式说明图。如图所示，在本图中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1中扁平外缘环翼101的扁平翼面的表面上设置有散射状的导流凹槽111、或散射状的导流凸台112、或散射状的导流翼刀113、或散射状的导流通孔114，以进一步减弱在飞行器平飞和桨叶102旋转时迎面高速冲击气流对桨叶102升力气流的干扰冲击，增强外缘扁平环翼101对迎风层流或横风层流的切割引流效果。

图17为本发明外缘环翼叶式螺旋桨静止时被动切割气流以引流的侧视效果图。如图所示，在本图中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1在停止转动时，在迎击高速气流时，可以借助其扁平外缘环翼101迎风侧的翼面圆弧边缘来破割或切割气流，使之从扁平外缘环翼101的上方、下方和两侧通过，以避免来袭层流直接冲击桨叶102和盘毂103造成更多紊乱气流。当然，迎风高速层流在避开直接冲击桨叶102和盘毂103的情况下，依旧会存在少许紊流，这是无法完全避免的，但是强干扰乱流已经大大减弱的情况下，飞行器的飞行稳定性能够得到极大提高。而与之相比，普通叶式螺旋桨在静止时迎击高速气流时，桨叶和盘毂会直接面临高速层流的强力冲击，所造成的强干扰乱流无法得到减弱，只能由飞行器的安定舵面系统来分担承受，因此对飞行稳定性和安全性极为不利。

图18为本发明外缘环翼叶式螺旋桨转动时迎风切割气流以引流的侧视效果图。如图所示，在本图中，所述外缘环翼叶式螺旋桨1在转动时，在迎击高速气流时，可以借助其扁平外缘环翼101迎风侧的翼面圆弧边缘来转动切割气流，使之从扁平外缘环翼101的上方、下方通过，此外，由于扁平外缘环翼101的翼面旋转摩擦气流带动附面层气流和层流偏离直接迎向，使迎风侧正中的一部分气流受扁平外缘环翼101转动摩擦的影响，在迎风时向左侧偏离；而右侧迎向气流受扁平外缘环翼101转动摩擦的影响和右边外侧正常气流的共同作用，会产生一部分涡流；这种情况下，来袭层流也能够避免直接冲击桨叶102和盘毂103，从而减少紊乱气流的产生，因此依旧有利于提高飞行器的飞行稳定性和安全性。

图19为本发明外缘环翼叶式螺旋桨静止时被动切割气流以引流的俯视效果图。本图对应为图17的俯视图。从图中可以看出，所述外缘环翼叶式螺旋桨1在停止转动时，在迎击高速气流时，可以借助其扁平外缘环翼101迎风侧的翼面圆弧边缘来破割或切割气流，使之从扁平外缘环翼101的上方、下方和两侧通过，但是从上方、下方通过的气流受桨叶叶扇斜面的影响，并非平直通过，而是产生一定的气流偏向，但是其依旧能够避免来袭层流直接冲击桨叶102和盘毂103，并不过多造成紊乱气流。相比普通的叶式螺旋桨，非常有利于提高飞行器的飞行稳定性和安全性。

图20为本发明外缘环翼叶式螺旋桨转动时迎风切割气流以引流的俯视效果图。本图对应为图18的俯视图。如图所示，在本图中，能够比较具体体现，由于扁平外缘环翼101的翼面旋转摩擦气流带动附面层气流和层流偏离直接迎向，使迎风侧正中的一部分气流受扁平外缘环翼101转动摩擦的影响，在迎风时向左侧偏离；而右侧迎向气流受扁平外缘环翼101转动摩擦的影响和右边外侧正常气流的共同作用，会产生一部分涡流；这种情况下，来袭层流也能够避免直接冲击桨叶102和盘毂103，从而减少紊乱气流的产生，因此依旧有利于提高飞行器的飞行稳定性和安全性。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、两个动力单元(11)、机身(2)、起落架(20)、驾驶舱(21)、主机翼(3)、尾翼(4)、飞行驱进装置(5)、驾驶员操纵装置(6)、电子仪表及传感器(61)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述主机翼(3)又包括：襟翼(31)和副翼(32)；所述尾翼(4)又包括：水平尾翼(41)、升降舵(42)、垂直尾翼(43)和方向舵(44)；

所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由动力单元(11)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；所述襟翼(31)设置于主机翼(3)的后缘靠近机身(2)的位置，所述副翼(32)设置于主机翼(3)的后缘远离机身(2)的位置；所述升降舵(42)设置于水平尾翼(41)的后缘，所述方向舵(44)设置于垂直尾翼(43)的后缘；所述主机翼(3)的翼根固定于机身(2)的两侧；所述尾翼(4)固定于机身(2)的尾部；所述起落架(20)固定于机身(2)的腹部；所述驾驶舱(21)设置于机身(2)内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置(6)设置于驾驶舱(21)内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器(61)设置于驾驶舱(21)内，固定于机身(2)；电子仪表及传感器(61)检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元(11)和飞行驱进装置(5)的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；所述飞行驱进装置(5)固定于机身(2)上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其外缘扁平环翼(101)来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶(102)的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身(2)两侧的主机翼(3)上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨(1)和动力单元(11)，由动力单元(11)驱动外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转并提供垂直升力；所述驾驶员操纵装置(6)连接动力单元(11)、飞行驱进装置(5)、襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置(6)控制动力单元(11)、飞行驱进装置(5)的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，操纵襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

2.一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、两个动力单元(11)、机身(2)、起落架(20)、驾驶舱(21)、主机翼(3)、尾翼(4)、飞行驱进装置(5)、驾驶员操纵装置(6)、电子仪表及传感器(61)、电源及驱控装置(7)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述主机翼(3)又包括：襟翼(31)和副翼(32)；所述尾翼(4)又包括：水平尾翼(41)、升降舵(42)、垂直尾翼(43)和方向舵(44)；所述电源及驱控装置(7)又包括：电池单元(71)、驱动单元(72)、控制单元(73)；

所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由动力单元(11)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；所述襟翼(31)设置于主机翼(3)的后缘靠近机身(2)的位置，所述副翼(32)设置于主机翼(3)的后缘远离机身(2)的位置；所述升降舵(42)设置于水平尾翼(41)的后缘，所述方向舵(44)设置于垂直尾翼(43)的后缘；所述主机翼(3)的翼根固定于机身(2)的两侧；所述尾翼(4)固定于机身(2)的尾部；所述起落架(20)固定于机身(2)的腹部；所述驾驶舱(21)设置于机身(2)内，为驾驶员提供操纵位；所述驾驶员操纵装置(6)设置于驾驶舱(21)内供驾驶员操纵驾驶；所述电子仪表及传感器(61)设置于驾驶舱(21)内，固定于机身(2),电连接于控制单元(73)；电子仪表及传感器(61)检测及显示续航里程、飞行高度、飞行空速、爬升及下降速率、飞行姿态、飞行航向数据以及动力单元(11)、飞行驱进装置(5)和电源及驱控装置(7)的运行数据参数和控制参数，为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员驾驶飞行；所述飞行驱进装置(5)固定于机身(2)上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其外缘扁平环翼(101)来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶(102)的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身(2)两侧的主机翼(3)上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨(1)和动力单元(11)，由动力单元(11)驱动外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转并提供垂直升力；

所述驱动单元(72)、控制单元(73)、驾驶员操纵装置(6)、电子仪表及传感器(61)电连接电池单元(71)由其供电；所述驱动单元(72)又以不同输出通道电连接各个动力单元(11)和/或飞行驱进装置(5)，以输出功率驱动其运转,所述驾驶员操纵装置(6)连接各个动力单元(11)和/或飞行驱进装置(5)以控制其的功率输出；所述控制单元(73)电连接驱动单元(72)和驾驶员操纵装置(6)，以输出对驱动单元(72)的控制信号，和接收来自驾驶员操纵装置(6)的控制指令；所述驾驶员操纵装置(6)连接襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)、或动力单元(11)、或飞行驱进装置(5)；驾驶员在驾驶时操作驾驶员操纵装置(6)控制驱动单元(72)、动力单元(11)、飞行驱进装置(5)的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，操纵襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

3.一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、两个动力单元(11)、机身(2)、起落架(20)、主机翼(3)、尾翼(4)、飞行驱进装置(5)、电源及驱控装置(7)、油门舵机(8)、多个偏转舵机(81)、通信收发单元(9)、无线遥控装置(90)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述主机翼(3)又包括：襟翼(31)和副翼(32)；所述尾翼(4)又包括：水平尾翼(41)、升降舵(42)、垂直尾翼(43)和方向舵(44)；所述电源及驱控装置(7)又包括：电池单元(71)、驱动单元(72)、控制单元(73)；

所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由动力单元(11)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；所述襟翼(31)设置于主机翼(3)的后缘靠近机身(2)的位置，襟翼(31)连接一组偏转舵机(81)；所述副翼(32)设置于主机翼(3)的后缘远离机身(2)的位置，副翼(32)连接一组偏转舵机(81)；所述升降舵(42)设置于水平尾翼(41)的后缘，升降舵(42)连接一组偏转舵机(81)，所述方向舵(44)设置于垂直尾翼(43)的后缘，方向舵(44)连接一组偏转舵机(81)；所述主机翼(3)的翼根固定于机身(2)的两侧；所述尾翼(4)固定于机身(2)的尾部；所述起落架(20)固定于机身(2)的腹部；所述飞行驱进装置(5)固定于机身(2)上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其外缘扁平环翼(101)来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶(102)的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身(2)两侧的主机翼(3)上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨(1)和动力单元(11)，由动力单元(11)驱动外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转提供垂直升力；

所述驱动单元(72)、控制单元(73)、通信收发单元(9)电连接电池单元(71)由其供电；所述驱动单元(72)又以不同输出通道电连接各组偏转舵机(81)、油门舵机(8)、或动力单元(11)、或飞行驱进装置(5)，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元(73)电连接驱动单元(72)和通信收发单元(9)，以输出对驱动单元(72)的控制信号，和接收来自通信收发单元(9)的控制指令；所述油门舵机(8)又连接并驱动动力单元(11)和/或飞行驱进装置(5)，以控制动力单元(11)和/或飞行驱进装置(5)的油门拉动动作；所述各组偏转舵机(81)又分别连接并驱动襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)，以控制襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的舵面偏转动作；所述通信收发单元(9)设置于机身(2)上，与无线遥控装置(90)通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置(90)发出无线控制指令，通信收发单元(9)接收无线控制指令并传送至控制单元(73)，控制单元(73)根据控制指令对驱动单元(72)发出控制信号控制驱动单元(72)不同输出通道的功率输出来控制动力单元(11)、飞行驱进装置(5)的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，调节偏转舵机(81)、油门舵机(8)的转动幅度，操纵襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

4.一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，包括：两个外缘环翼叶式螺旋桨(1)、两个动力单元(11)、机身(2)、起落架(20)、主机翼(3)、尾翼(4)、飞行驱进装置(5)、电源及驱控装置(7)、多个偏转舵机(81)、通信收发单元(9)、无线遥控装置(90)；其中，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)又包括：扁平外缘环翼(101)、多个桨叶(102)、盘毂(103)、转轴(104)；所述主机翼(3)又包括：襟翼(31)和副翼(32)；所述尾翼(4)又包括：水平尾翼(41)、升降舵(42)、垂直尾翼(43)和方向舵(44)；所述电源及驱控装置(7)又包括：电池单元(71)、驱动单元(72)、控制单元(73)；

所述扁平外缘环翼(101)为扁平圆环结构，所述多个桨叶(102)均匀散布且连接于扁平外缘环翼(101)和盘毂(103)之间，转轴(104)连接固定盘毂(103)，由动力单元(11)连接和驱动转轴(104)从而带动整个外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转；所述襟翼(31)设置于主机翼(3)的后缘靠近机身(2)的位置，襟翼(31)连接一组偏转舵机(81)；所述副翼(32)设置于主机翼(3)的后缘远离机身(2)的位置，副翼(32)连接一组偏转舵机(81)；所述升降舵(42)设置于水平尾翼(41)的后缘，升降舵(42)连接一组偏转舵机(81)，所述方向舵(44)设置于垂直尾翼(43)的后缘，方向舵(44)连接一组偏转舵机(81)；所述主机翼(3)的翼根固定于机身(2)的两侧；所述尾翼(4)固定于机身(2)的尾部；所述起落架(20)固定于机身(2)的腹部；所述飞行驱进装置(5)固定于机身(2)上，其产生牵引力或推力带动整个飞行器实现平飞；并且在飞行过程中，外缘环翼叶式螺旋桨(1)利用其外缘扁平环翼(101)来切割快速层流，使高速气流经外缘环翼切割引流后，减弱对环翼内侧桨叶(102)的强气流冲击，避免产生过强激波导致飞行不稳定和减小风阻；所述机身(2)两侧的主机翼(3)上对称位置各自连接外缘环翼叶式螺旋桨(1)和动力单元(11)，由动力单元(11)驱动外缘环翼叶式螺旋桨(1)旋转提供垂直升力；

所述驱动单元(72)、控制单元(73)、通信收发单元(9)电连接电池单元(71)由其供电；所述驱动单元(72)又以不同输出通道电连接偏转舵机(81)、动力单元(11)和飞行驱进装置(5)，以输出功率驱动控制其动力运行或执行舵机转动动作；所述控制单元(73)电连接驱动单元(72)和通信收发单元(9)，以输出对驱动单元(72)的控制信号，和接收来自通信收发单元(9)的控制指令；所述各组偏转舵机(81)分别连接并驱动襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)，以控制襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的舵面偏转动作；所述通信收发单元(9)设置于机身(2)上，与无线遥控装置(90)通过无线通信匹配连接；用户操作无线遥控装置(90)发出无线控制指令，通信收发单元(9)接收无线控制指令并传送至控制单元(73)，控制单元(73)根据控制指令对驱动单元(72)发出控制信号控制驱动单元(72)不同输出通道的功率输出来控制动力单元(11)、飞行驱进装置(5)的输出功率，调节外缘环翼叶式螺旋桨(1)的转速，调节偏转舵机(81)的转动幅度，操纵襟翼(31)、副翼(32)、升降舵(42)、方向舵(44)的偏转动作，使飞行器实现升空、降落、悬停、加减速飞行、飞行滚转、飞行转向、飞行姿态调整。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，还包括：摄像装置(64)和/或云台(65)和/或惯性测量单元(62)和/或电子罗盘(66)和/或气压计(67)和/或卫星定位模块(63)；所述摄像装置(64)固定于机身(2)，摄像装置(64)电连接于电源及驱控装置(7)由其供电和控制摄像装置(64)通电及拍摄动作，摄像装置(64)用于记录、拍摄、本地存储图像或视频；或者，所述摄像装置(64)还设置于云台(65)上，云台(65)固定于机身(2)上，云台(65)为摄像装置(64)提供固定、支撑、安装位置，为摄像装置(64)提供增稳和防抖功能，以及调整摄像装置(64)水平和俯仰的拍摄角度，云台(65)电连接于电源及驱控装置(7)由其供电和控制云台(65)的通电及转动拍摄动作；或者，摄像装置(64)还通过通信收发单元(9)与无线遥控装置(90)实现无线图传，用于飞行器在遥控飞行模式下，实现无线遥控远端监视操作下的辅助飞行；所述惯性测量单元(62)设置于机身(2)上，其电连接于控制单元(73)，惯性测量单元(62)测得三维位置、三维速度、三维加速度、三轴角度、三维角速度、飞行方向、飞行高度信号并传至控制单元(73)，控制单元(73)根据这些飞行运动数据对当前飞行器姿态进行解算、优化、误差补偿；控制单元(73)还电连接通信收发单元(9)，将飞行器的飞行运动数据通过通信收发单元(9)无线发送至无线遥控装置(90)进行参数显示；所述电子罗盘(66)固定于机身(2)，其电连接于控制单元(73)和电池单元(71)，其单独测得飞行方向数据并传至控制单元(73)，用作飞行方向数据参考；所述气压计(67)也固定于机身(2)，其电连接于控制单元(73)和电池单元(71)，其单独测得飞行高度数据并传至控制单元(73)，用作飞行高度数据参考；所述卫星定位模块(63)也固定于机身(2)，其电连接于控制单元(73)和电池单元(71)，其测得卫星定位数据为驾驶员提供数据参考辅助驾驶员实现导航飞行；或者，控制单元(73)将卫星定位数据通过通信收发单元(9)无线发送至无线遥控装置(90)，用于飞行器在遥控飞行模式下，为用户提供数据参考辅助用户实现无线遥控飞行和便于丢失后定位找回。

6.根据权利要求2-4任一所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，还包括：燃油发电装置(70)；所述燃油发电装置(70)固定安装于机身(2)；燃油发电装置(70)电连接于电源及驱控单元(7)中的电池单元(71)；燃油发电装置(70)主要由燃油引擎和发电机组成，通过燃烧所携带燃料，产生动力带动发电机发电，为电池单元(71)进行增程充电。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，所述主机翼(3)为单层翼、或双层翼、或多层翼、或Y型翼；所述主机翼(3)为不可折叠式机翼、或可折叠式机翼；所述起落架(20)采用刚性起落架、或弹性起落架、或轮式固定起落架、或轮式可折叠起落架、或水面浮力起落架、或滑橇式起落架、或液压式缓冲起落架；所述尾翼(4)还采用V型尾翼，所述V型尾翼由左右两个翼面成V型构成,V型尾翼兼有垂尾和平尾的功能，V型尾翼的两个翼面后缘安装有偏转舵面，偏转舵面连接于驾驶员操纵装置(6)，或连接于控制尾翼(4)偏转舵面动作的偏转舵机(81)。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)中扁平外缘环翼(101)的直截面形状为平板翼型、或平凸翼型、或双凸翼型、或凹凸翼型、或扁三角翼型；所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)中扁平外缘环翼(101)的扁平翼面的表面是平滑的；或者扁平外缘环翼(101)的扁平翼面的表面上设置有连续的导流凹槽、或连续的导流凸台、或连续的导流翼刀、或离散的导流凹槽、或离散的导流凸台、或离散的导流翼刀、或离散的导流通孔、或散射状的导流凹槽、或散射状的导流凸台、或散射状的导流翼刀、或散射状的导流通孔，以进一步减弱在飞行器平飞和桨叶(102)旋转时迎面高速冲击气流对桨叶(102)升力气流的干扰冲击，增强外缘扁平环翼(101)对迎风层流或横风层流的切割引流效果；所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)中桨叶(102)的桨叶数量为两个、或三个、或多个；所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)的叠合层数为单层、或双层、或三层、或多层。

9.根据权利要求1-4任一所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，所述动力单元(11)采用活塞发动机、或转子发动机、或涡轮轴发动机、或电动机；所述飞行驱进装置(5)采用脉动式喷气发动机、或涡喷发动机、或涡扇发动机、或涡桨发动机、或电动涡喷发动机、或活塞发动机驱动叶式螺旋桨、或转子发动机驱动叶式螺旋桨、或涡轮轴发动机驱动叶式螺旋桨、或电动机带动叶式螺旋桨、或电池驱动电动机带动叶式螺旋桨、或燃油发电装置驱动电动机带动叶式螺旋桨；所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)或动力单元(11)的数量为两个或多个；所述外缘环翼叶式螺旋桨(1)设置于机身(2)的两侧、或设置于机身(2)两侧的主机翼(3)上、或同时设置于机身(2)两侧的主机翼(3)上和水平尾翼(41)上；所述动力单元(11)一对一驱动一个外缘环翼叶式螺旋桨(1)，或者，所述动力单元(11)一对二同时驱动两个外缘环翼叶式螺旋桨(1)；所述飞行驱进装置(5)的数量为一个、或两个、或多个；所述飞行驱进装置(5)设置于机身(2)的鼻首位置、或设置于机身(2)的腹部、或设置于机身(2)的顶部、或设置于机身(2)的两侧、或设置于机身(2)的尾部、或设置于机身(2)两侧的主机翼(3)上。

10.根据权利要求3或4所述的一种垂直起降及固定翼飞行器，其特征在于，所述通信收发单元(9)和无线遥控装置(90)采用矿石收音机无源遥控电路、或WLAN通信模块、或蓝牙通信模块、或ZigBee通信模块、或4G/5G通信模块来实现两者之间的无线通信及控制；所述无线遥控装置(90)包括手机、或遥控腕带、或脑电波控制眼镜、或遥控VR眼镜、或遥控VR头盔、或影像控制头盔、或地面遥控站、或飞行控制遥控器、或飞行控制网络平台。

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