混合式飞机制造技术

一种飞机，它包括：机身；多个机翼，机翼设计为翼型，彼此隔开距离地围绕机身安装，每个机翼被安装成可绕其中性轴回转运动；以及，在每个机翼上安装一个推进装置并能独立于机翼作回转运动。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种混合式飞机，具体而言涉及一种能垂直起落(VTOL)和/或短距垂直起落(R-VTOL)和/或超短距起落(S-STOL)的混合式飞机。术语“混合式”指的是将四种升力原理动力学、地面效应、推力升力和静升力综合在飞机设计中。在需要长距离快速有效并低成本地运输重载和/或大量乘客时，导致设计多种多样的中型到大型(30-100吨有效载荷)的飞机，有限制地成功应用于中到长距离范围内，即在那里有大型地面基础设施可用于支持它们的工作。目前没有可用于运输服务的这样一种恰当平衡的设计，以便提供中型(30-40吨)有效载荷能力、有高达约400km/h的高巡航速度，有宽机身舒适的客舱、能大升力VTOL和超短矩起落(S-STOL)地工作、在常用的短到中(150-1000英里)距离范围内处于运输经济性良好的情况下、以及有能力从没有准备的场地和/或落后的和/或存在航空地面设施的地点起飞，与此同时与民用飞机飞行活动和工作模式在功能上是兼容的。新型飞艇设计出现在七十年代和八十年代中，它们可看作是一种企图获得特殊性能的飞机设计所作的努力。这些通常称为轻于空气(LTA)的飞行器的飞艇主要基于浮力上升原理。若使用净升力气体，则这种LTA飞行器的尺寸和体积非常大，以获得巨大的(30-50吨)上升能力。这些飞行器有一系列严重的缺点。它们的低速控制特性差、在地面上很难操纵、以及用压舱材料的方法使加载和卸载实际上难以操作。此外，这些飞行器不适应现有的航空支持设施，以及不能保持速度高于160km/h，因为其大的体积引起的巨大的阻力损失导致低劣的运输能力。曾企图通过创造“混合式飞艇”来克服LTA飞行器在速度方面的缺点，如Piasecki等人在美国专利4591112中所介绍的那样，在那里在LTA上加推进装置，使所提供的静升力用于抵消结构和推进装置的空载重量。这种设计仍然不能维持较高的速度，因为它保留了巨大的横截面和相应的严重的阻力损失。这种混合式飞艇仍存在有相应的地面操纵问题，因为物理尺寸过大。它的低的速度性能(110-130km/h)尤其不适用于在商业上用于运载旅客。剩下的只是一种适用于起重作业的典型的完成专项飞行任务的飞机的设计思想。在这种设计中遇到的另一个严重的工程问题是，由此直升机型式的推进装置引起的能寻址的振动力作用在推进装置和飞机框架结构没有良好组合在一起的大的空间范围内。此外，通过设计部分浮力式飞艇企图改进混合式飞艇，浮力来源于其机身形状引起的有限的升力。这种飞艇的一种例子公开在Clark等人的美国专利4052025中。这种飞艇实际上是尺寸极大的远程飞行器，它不能使用现有的航空设施。这种飞艇非常复杂和制造成本高，每一块机身壁板都有不同的造型。此外，螺旋形绕制作为基本结构的机身刚性不足，这就阻碍飞行器达到约400km/h的中高档的巡航速度。由于其巨大的翼展和其他的尺寸设计导致产生一些工程问题，以及，类似于LTA飞艇，此部分浮力式飞艇产生严重的地面操纵问题。还有，此部分浮力式飞艇不能VTOL或R-VTOL。此类飞艇可以携带很大的有效载荷飞行很长的距离。然而，当与其他飞行器诸如大型喷气式客机比较时，部分浮力式飞艇在有效负载能力和速度以及总生产力方面没有竞争力。在同样的范畴内还作出了其他的努力，设计了一种部分浮力式飞行器，它把重点放在使用一种“喷气襟翼”上并与产生升力的机身相结合，如在Miller，Jr的美国专利4149688中所述。此飞行器看来似乎适用于改进短距起落，它的针对VTOL性能的权利要求由于三角形的形状不太适合于推进器尤其大尺寸的推进器有效地产生垂直推力而缺少有效性。后置的推进器妨碍良好的VTOL性能，因为它们的尾流冲击在机身的后尖端上。此外，在VTOL工作中的推进器当按前面建议的位置并处于尾部时，将导致气流下冲地面，对悬停中的飞机产生严重不平衡的俯仰力矩。此外，在结构上这种三角形的机身效率低和制造成本高。直升飞机是方便的VTOL飞机，但操作复杂和成本高。因为直升飞机由它的发动机获得其全部升力，当大部分可用的负荷通过消耗燃料时它不能运载大的有效载荷(≥10吨有效负载)飞行中长(1000英里)距离。尤其昂贵的是用直升机载客和低密度的散货，因而严重限制了有效利用机舱空间。尽管如此，直升机有利地用于将上述有效载荷运送到缺乏航空设施或地面通道的遥远地区，在那里它的VTOL能力证明在费用上是合算的。曾作出努力通过增加旋翼的尺寸和数量来改进直升机的运输性能。然而这些飞机没有明显地改善直升机运输的商用活力。致力于解决某些区域性短程(至500英里)飞机运输问题的另一种飞机设计是倾转旋翼飞机，这由Bell Boeing V-22也是已知的。这种倾转旋翼飞机有大的可倾动的旋翼，它允许飞机既能VTOL和又能水平推进。此类飞机有固定的机翼，它们提供一些动态升力。类似于直升机，这种倾转旋翼飞机制造和运行费用高，它不可能具有大的升力、载运大尺寸的货物，以及提供有限的机舱空间和舒服程度。它没有廉价地运送乘客的能力。倾转旋翼飞机优于直升机的主要之点是能以较高的速度运输有效载荷。然而，因为倾转旋翼飞机相当高的成本，所以只限于完成军用运输任务，在这种情况下运输速度是要考虑的事项，以及，限于执行某些选择的特殊勘测任务。其结果是，相信迄今倾转旋翼飞机并没有在民用飞机上采用。本专利技术专利技术了一种飞机，它在提供5和50吨之间的有效载荷能力、在航程范围有效的巡航速度、无论是存在航空设施还是航空设施落后的情况下都能工作、以及能在无准备的场地降落等方面均能恰当地平衡。此飞机能VTOL或R-VTOL和S-STOL，使用大约传统飞机跑道长度的30％，以及有能力达到300-400km/h的中等巡航速度范围。与传统的飞机和直升机相比，此飞机有明显增大的机舱和货物装载空间，以及有合理的生产、运行和维护费用。本专利技术的飞机可制成与传统的飞机类似的尺寸以允许适应现有的航空维修和支持设施。由于飞机的通用性及其高的成本效率，它的用途可以非常广泛。例如，本专利技术的飞机可借助于组合的R-VTOL和VTOL工作能力用于将旅客加上首先是轻的货物或重载运输到缺乏传统的航空运输设施的地区。此飞机可用于低速或低空飞行作业，诸如航测、巡逻、搜索和救援。此飞机可用于高度发达的工业区作为定点运送旅客和货物在极短程(150-300km)多停靠穿梭运输类型的服务航线上飞行。按本专利技术的飞机有机体几何形状和前后排列的机翼布局，由于明显减小起飞和降落速度至典型地为90-150km增加了毁机安全性；有产生升力的机身形状，所以基本上不可能失速并在VTOL和R-VTOL中在机身下方提供一安全的气垫。按本专利技术的一项设计，此飞机包括一个机身和在机身周围的多个翼剖面形状的机翼。每个机翼上装有一推进装置，例如螺旋桨或硬式旋翼螺旋桨。每个机翼可绕其气动压力中性轴转动，以及推进装置也安装成彼此可以独立转动。机翼和推进装置的转动是可控制的，并与提供升力推力、控制推力和前进推力相结合。在一种实施例中，所有部件的转动均由计算机控制，以便例如在存在侧风或类似情况下提供基本上即时的控制力。机翼绕其中性轴转动，所以只需用最小的力造成各机翼姿态明显的改变。这就允许即时地利用螺旋桨尾流作用在机翼上产生的力的矢量获得例如左右两个机翼不同偏转的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·J·伯恩，
申请(专利权)人：汉斯·J·伯恩，
类型：发明
国别省市：