在空中、水、及地面环境中安全操作的稳定性得到提升的通用汽车制造技术

本发明专利技术的通用汽车系统具有一升力体，该升力体由若干相互连接的模块组成，该若干模块被配置为可形成升力体的动力学可行的轮廓，该升力体包括前端中央模块、后模块和可移动地连接于前端中央模块的若干推力矢量模块，该若干推力矢量模块可操作地与与其对应的推进机构连接。在不同操作模式和在空中、水及地面环境的相互转换时，为了安全和稳定操作的需要，该推力矢量模块可被控制相对于升力体移动(以倾斜模式和/或转换模式)，来指挥和驱动至少一推进机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在空中、水、及地面环境中安全操作的稳定性得到提升的通用汽车相关专利申请本专利技术是基于2015年8月31日提交的申请号为62/212312的临时专利申请。
本专利技术涉及汽车运输行业，尤其涉及在自动和远程驾驶控制的状态下，可在空中、海洋及地面环境中运行的无人机或载人机。本专利技术还涉及一种在空中、水或地面环境中运行稳定性和安全性都得到提升的汽车，汽车还具有动态控制机制，通过动态地操纵(被动和/或主动地)汽车的特征来实时控制倾斜、转动或偏航力矩，该特征可选自：推力中心、与重心相关的推力的力矩臂、推力的方向、汽车的气动中心、气流压力的中心、汽车的重心及上述的组合。此外，本专利技术涉及一设计有升力体的通用汽车系统，升力体由若干相互连接的模块组成，该模块形成升力体的空气动力学的轮廓。通用汽车系统包括前端中央模块、后模块和可移动地连接于前端中央模块的若干推力矢量模块，该若干推力矢量模块可操作地连接于与与其对应的推进机构。在不同操作模式和在空中、水中及地面环境的相互转换时，为了安全和稳定操作的需要，该若干推力矢量模块相对于升力体动态地移动(以倾斜模式和/转换模式)，来指导和驱动至少一推进机构。本专利技术还涉及一具有推进系统的通用汽车，推进系统能够推进汽车或使汽车减速，且推进系统包括一倾斜短舱操作机构，倾斜短舱操作机构调节升力体结构的一个相应的模块，来适应空中、水或地面的操作模式。此外，本专利技术涉及无人或载人飞行器，且尤其涉及，通过使用升力体的空气动力使飞机获得预期的飞行操作状态。通过结合受控的升力体空气动力和驱动矢量推进系统，该系统通过允许水平飞行(通常优选在巡航或游荡期间)和垂直飞行(通常优选为驻地停悬、起飞和/或者着陆)，扩展了航空系统的功能，同时实现了在垂直飞机操作模式和水平飞行操作模式之间的无缝安全转换。本专利技术还涉及一通用汽车，在短跑道(或无跑道)上、停机坪上较多汽车、且高流通量时，该通用汽车的空气动力的和/或向量的推进特质允许汽车运行。
技术介绍
能够垂直和水平飞行的飞行器通常可分为垂直起飞和降落(VTOL)、短距起飞和降落(STOL)、短距起飞和垂直降落(STOVL)、垂直起飞和短距着陆(VTOSL)、或垂直/短距起飞和降落(V/STOL)平台。所述飞行器在从起飞状态转换为着陆飞行状态的过程中通常不能使用气动升力。现有的垂直/短距起飞和降落平台还存在其他的缺点：倾转旋翼和倾转机翼概念在直升机系统和飞机系统中通常只能发挥一半的效率。申请号为US1,981,700、US1,981,701、US2,062,148、US2,108,093、US2,430,820、US2,438,309及US2,481,379的美国专利均描述了具有特定形状的升力体飞行器。然而，这些飞机系统的设计既不能垂直起飞和降落(VTOL)，也不能垂直飞行或悬空飞行。而且，这些系统的控制能力仅局限于操纵气流以控制侧倾力矩，和通过驱动后缘操纵面来控制倾斜和偏航。现有系统操作的其他局限取决于推进系统以固定的方式安装于飞机上。一些现有的飞机被设计为具有倾转旋翼和倾转机翼。这些飞机具有的不足主要来源于以空气动力学为基础的飞行(飞机的飞行模式)和动力升力(直升机的飞行模式)之间的折中妥协。一方面，对有效的气动升力的需要主要来自大面积的产生有效升力的表面和前进速度。另一方面，在悬空飞行的操作模式中，当飞机的地面速度是零时，由是动力升力系统来产生所有的升力。这两个相矛盾的飞行操作模式(飞机和直升机)本质为，有效动力升力有利于若干大的、未扭曲的、灵活的叶片，该叶片移动大量的空气，此时可用的升力必定超过(或者至少等于)飞机的重量，然而，用于产生有效气动升力的推力优选地由小的、扭曲的、且坚硬的螺旋桨产生，螺旋桨仅需要克服飞机通过产生朝向地面的速度而带来的阻力。从本质上讲，这些飞行操作模式的整体缺陷是截然相反的，并且实现飞机的机制也存在本质的矛盾。倾斜机翼和倾斜旋翼飞行器、及其开发人员试图平衡飞机操作模式和直升机操作模式的效率。例如，需要若干大型叶片来进行盘旋或垂直起飞和着陆。然而，当转换到飞机飞行模式时，即使该若干大型叶片正试图将整个飞机向前移动，该若干大型叶片也会产生巨大的阻力。另外，悬停时所需要的该若干大型叶片也对飞机与地面间隙、可用的翼展、结构稳定性、整体机械的复杂性和安全性产生极大的影响。相反，一小型的螺旋桨却最适合飞机的该飞行模式，不能高效地移动所需体积的空气，通过一单独的动力升力来抵消飞机的重量。因此，现有的倾转机翼和倾转旋翼飞行器不使用小型螺旋桨。同时，对终点飞行模式的运行方式进行优化，例如，飞机模式和直升机模式，是非常具有挑战性的，两种飞行模式之间的转换更加危险。倾斜过程中的位于90度(处于直升机模式)和0度(处于飞机模式)之间的任意临时角度，和动力升力和空气动力升力(反之亦然)之间的传递经常会产生航空问题。例如，在起飞倾斜时，从90度到0度，由于推力矢量从垂直方向(90度)移动到水平(0度)方向，力的升力矢量分量会减小。进一步地，地面速度不能满足预期的启动升力，启动升力从有限的可用的翼区域产生(如果可用翼区域不在失速攻角)。此外，飞机在飞行和垂直着陆时，由飞行模式转换到直升机模式的过程中，会发生具有复杂的失速特征的气动现象。在直升机的操作模式下，叶片失速时，螺旋桨需要转动以使飞机的飞行模式更高效并实现更高速的水平飞行。这就是所谓的涡环状态，即旋翼被其滑流所包裹。在前进速度较低时，处于或高于一设定的下降速率时，该叶片失速现象会发生。这种不可逆的失速状态意味着转换到垂直飞行或垂直降落是非常危险的，下降速率需要与升力的突然丧失相一致。因此，从一个旋翼产生升力到其他组件来产生升力之间的不协调会导致了一个突然的翻滚力矩，这可能导致灾难性的结果。早在1964年，上述危险已被各种项目标记，例如，以美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的LVTXC-142A机翼倾斜项目举例来说，该项目不恰当的飞行特征包括：机翼倾斜角度在35度到80度之间不稳定的标准、高磁盘加载、过度下降、由于驱动轴而过度振动、及由于机翼弯曲而带来的驱动轴损坏。在目前的技术时代，军事使用的倾斜旋翼V-22鱼鹰，具有许多气动问题。尾坐式飞机的设计和功能也需要改进。20世纪50年代，美国海军(USN)的试验品康维尔XFY高跷(XFYPogo)和洛克希德XFV-1都是尾坐式飞机，都具有垂直起飞和着陆功能。尾坐式的分类是指飞机在垂直方向完全地通过尾部(后部)坐下。在不同程度上，高跷和XFV-1都具有飞行转换的困难(尤其是在高速度水平飞行后转换为静止的垂直方向)、机械复杂、安全问题，还具有一额外的缺点，即在垂直飞行时，阵风会造成严重的破坏。即使在静止时，在大风的情况下，起落架系统的狭窄的尾部和飞机的高重心(CG)都会使尾坐式飞机易翻倒。在该领域，一直都需要能够在飞行操作模式和直升机操作模式下安全操作，且安全转换(反之亦然)的飞机系统，此时，飞行操作模式和直升机操作模式之间的相矛盾也有效地得到平衡。另外，还需要为升力体提供一推进系统来提高飞机的性能，该推进系统可提供高于升力体表面的气流，以在垂直飞机操作模式和水平飞行操作模式相互转换时，提供持久的升力，除了(代替)控制后缘操纵面的运动，还可在飞机上安装其他部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用汽车，用于在未压缩的和平衡的空气中、水中及地面上以不同的操作模式行驶，并在空气中、水中及地面上进行安全的转换，其特征在于，所述通用汽车包括：一升力体，该升力体由若干协作模块组成，该若干协作模块共同形成升力体的基本的气动轮廓，其中，所述若干升力体模块中的至少两个升力体模块可移动地相互锁合，所述若干升力体模块包括至少一推力矢量模块和可操作地连接至该至少一推力矢量模块的至少一推进机构，其中，该至少一推力矢量模块被动态控制以影响至少一推进机构的位置和运行，使得汽车到达所需的位置，并获得至少一操作模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.31 US 62/212,3121.一种通用汽车，用于在未压缩的和平衡的空气中、水中及地面上以不同的操作模式行驶，并在空气中、水中及地面上进行安全的转换，其特征在于，所述通用汽车包括：一升力体，该升力体由若干协作模块组成，该若干协作模块共同形成升力体的基本的气动轮廓，其中，所述若干升力体模块中的至少两个升力体模块可移动地相互锁合，所述若干升力体模块包括至少一推力矢量模块和可操作地连接至该至少一推力矢量模块的至少一推进机构，其中，该至少一推力矢量模块被动态控制以影响至少一推进机构的位置和运行，使得汽车到达所需的位置，并获得至少一操作模式。2.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，所示至少一推力矢量模块包括一短舱模块，该短舱模块设有至少一推进机构，并可移动地绕一沿所述升力体的侧边延伸的轴转动。3.如权利要求2所述的通用汽车，其特征在于，所述升力体还包括一中央前端模块和与该中央前端模块相结合的后模块，及其中，所述至少一推力矢量模块包括可移动地结合至所述中央前端模块的每一侧边的短舱模块，使得所述至少一推进机构对称地或非对称地沿一可控方向运动。4.如权利要求3所述的通用汽车，其特征在于，每一短舱模块具有一长度，该长度选自为：与所述中央前端模块的长度相匹配、与所述升力体的长度相匹配、及介于所述中央前端模块的长度和所述升力体的长度之间中的一种。5.如权利要求2所述的通用汽车，其特征在于，所述推进机构位于所述至少一短舱模块的前端，并倾斜地沿所述至少一短舱模块的轴移动。6.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，还包括至少一稳定模块，该稳定模块被置于与所述后模块相协作的竖直、水平、下反角、或上反角方向，其中，所述至少一稳定模块和后模块之间的配合为刚性固定配合或可展开的配合。7.如权利要求3所述的通用汽车，其特征在于，至少一升力体模块包括至少一设于升力体模块内的载荷容置部。8.如权利要求3所述的通用汽车，其特征在于，还包括至少二推进机构，其中，所述至少一推进机构被控制沿与另一推进机构相反的旋转方向运行，从而于升力体上方产生具有相反的旋涡流场的气流。9.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，受所述至少一推力矢量模块影响的所述操作模式包括短距起飞、短距着陆、常规起飞、常规着陆、外部辅助起飞、外部辅助着陆、及以上的组合。10.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，进一步包括至少一汽车元件，该汽车元件选自为航空电子系统、传感器系统、武器系统、导航和制导系统、通信系统、电力系统、储能装置、载荷系统、载荷、推进系统、燃料电池、起落架系统、对接系统、系缆系统、飞行辅助系统、避碰系统、减速系统、飞行终止系统、压载系统、浮力系统、机械系统及电子设备中的一种，及其中，至少一升力体模块内设有内部容纳，及所述至少一汽车元件封装于该至少一升力体模块的内部容纳。11.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，所述至少一推力矢量模块被配置为通过控制汽车的转动、倾斜及横摆力矩来控制汽车的横向和/或纵向位置。12.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，所述至少一推力矢量模块可控地部署于该推进机构产生推力的位置，使得汽车减速。13.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，还包括可移动地安装于汽车的上部结构，其中，所述至少一推力矢量模块用于限定推进机构的位置和旋转方向，以产生将上部结构与汽车分离的推力。14.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，在危机情况下或有意终止飞行时，所述至少一推力矢量模块受控地旋转至推进机构击打汽车的至少一模块的位置，以减小灾难。15.如权利要求3所述的通用汽车，其特征在于，所述若干短舱模块被设置为具有地面可操作性，通过交替地驱动所述若干短舱及启动处于俯卧位置的爬行操作模式。16.如权利要求1所述的通用汽车，其特征在于，所述至少一推力矢量模块用于推动汽车在一操作模式下运行，该操作模式包括在空中、地面上、地面下、水上、水下、及以上的组合中运行。17.如权利要求3所述的通用汽车，其特征在于，所述若干推力矢量模块的所述若干推进装置被设置为沿顺时针方向旋转或逆时针方向旋转，和顺时针方向和逆时针方向交替旋转。18.一种在平衡空气中、水及地面上以不同的操作模式运行，...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃万德罗·古尔格尔·多·阿马拉尔·瓦伦特，诺曼·M·威尔利，爱德华多·古尔格尔·多·阿马拉尔·瓦伦特，
申请(专利权)人：马里兰大学帕克分校，
类型：发明
国别省市：美国,US