可收回且可展开的飞行旋翼系统技术方案

本发明专利技术为可收回且可展开的飞行旋翼系统。在一种实施方式中，一种设备包括轴、旋翼和凸轮表面。轴包括沿着轴的长度的螺旋花键。旋翼包括从旋翼延伸的桨叶和延伸到旋翼中的管状孔。管状孔包括构造成与轴上的螺旋花键配合的螺旋凹槽。螺旋花键与螺旋凹槽之间的相对旋转使得旋翼沿着轴线性地移动。凸轮表面包括凹部。嵌套在凹部中的桨叶限制旋翼围绕轴的旋转并且允许旋翼沿着轴的线性运动。

【技术实现步骤摘要】
可收回且可展开的飞行旋翼系统
本公开总体上涉及飞行器性能，并且更具体地但非排他地，涉及飞行旋翼系统以改善飞行器的性能。
技术介绍
飞行器在运行期间经受各种气动力和操作力，包括例如升力、阻力和推力。在某些情况下，气动力可能增加飞行器部件上的结构负荷。通常，当飞行器运动时，气动力可能是由飞行器(及其上的部件)周围的气流引起的。例如，从飞行器的机身、吊杆(boom)、机翼或其他空气动力学表面突出的任何部件都可以在飞行期间扰乱气流并增加对飞行器的阻力。飞行器运行过程中的过大阻力是不合要求的并且可能对飞行器有害，因为它们会对飞行器的结构完整性、机械完整性和性能产生负面影响。例如，阻力可以导致飞行器的部件弯曲并可能降低飞行器的结构完整性和疲劳寿命。此外，阻力抵消了飞行器(向前和/或垂直)飞行所需的推力并减小了飞行器的最大速度和/或燃料效率。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，一种设备包括轴、旋翼和凸轮表面。轴包括沿着轴的长度的螺旋花键。旋翼包括从旋翼延伸的至少一个桨叶和延伸到旋翼中的管状孔。管状孔包括构造成与轴上的螺旋花键配合的螺旋凹槽。螺旋花键与螺旋凹槽之间的相对旋转使得旋翼沿着轴线性地移动。凸轮表面包括至少一个凹部。嵌套在至少一个凹部中的至少一个桨叶限制旋翼围绕轴的旋转并且允许旋翼沿着轴的线性运动。附图说明图1A、图1B、图1C和图1D示出根据某些实施方式的飞行器的各种视图。图2A和图2B示出根据本说明书的包括可收回且可展开的飞行旋翼系统的飞行器的一部分的等轴侧视图。图3A、图3B、图3C、图3D、图3E和图3F示出根据本说明书的可收回且可展开的飞行旋翼系统的细节。图4A和图4B示出包括凸轮表面的设备的细节。图5A和图5B示出包括凸轮表面的另一设备的细节。图6A示出从凹腔展开的飞行旋翼系统，并且图6B示出收回到凹腔中的飞行旋翼系统，其中，所述凹腔凹入到飞行器的表面中。图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F示出根据本说明书的包括可收回且可展开的倾转旋翼的飞行器的各种视图。图8和图9示出示例性飞行器，每个飞行器包括根据本说明书的至少一个可收回且可展开的飞行旋翼系统。图10示出包括凸轮表面的又一设备的细节。图11示出收回和展开飞行旋翼系统的示例的流程图。具体实施方式以下公开对用于实施本公开的特征和功能的各种说明性实施方式和示例进行了描述。尽管以下结合各种示例性实施方式描述了特定的部件、布置和/或特征，但这些仅仅是用于简化本公开的示例，并不旨在成为限制。显然应当理解的是，在任何实际实施方式的开发中都必须做出许多具体的实施决定，以实现开发者的特定目标，包括符合体系、商业和/或法律约束，这些约束可能随实施方案的不同而不同。此外，应当理解的是，尽管这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开的本领域的普通技术人员而言，这仍然是常规工作。在说明书中，可以参照如附图中所示的各个部件之间的空间关系以及部件的各方面的空间取向。然而，如本领域技术人员在完整阅读本公开之后将认识到的那样，本文所描述的装置、部件、构件、设备等可以以任何期望的取向定位。因此，由于本文所描述的部件可以以任何期望的方向定向，因而使用诸如“在...上方”、“在...下方”、“上”、“下”、“垂直”、“水平”或其他类似术语来描述各个部件之间的空间关系或描述这些部件的各方面的空间取向应当分别被理解成描述这些部件之间的相对关系或这些部件的各方面的空间取向。此外，本公开可能在各示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是出于简洁和清楚的目的，并且本质上并不规定所讨论的各实施方式和/或各构型之间的关系。现在将更具体地参照附图来对可以用于实施本公开的特征和功能的示例性实施方式进行描述。图1A、图1B、图1C和图1D示出根据某些实施方式的飞行器100的视图。在该示例中，飞行器100是垂直起降(“VTOL”)飞行器。VTOL飞行器100包括机身102、左机翼104a和右机翼104b。机翼104a和机翼104b中的每一者从机身102延伸。机身102联接至向前推力旋翼118。向前推力旋翼118使桨叶120a和桨叶120b旋转以向VTOL飞行器100提供用于向前飞行的向前推力。机翼104a和机翼104b中的每一者支承前吊杆和后吊杆。左机翼104a支承左前吊杆106a和左后吊杆108a。右机翼104b支承右前吊杆106b和右后吊杆108b。左后吊杆108a和右后吊杆108b支承尾部组件122。吊杆中的每一个吊杆支承竖向推力旋翼；VTOL飞行器100包括四个竖向推力旋翼，即旋翼109、旋翼111、旋翼113和旋翼115。每个竖向推力旋翼向VTOL飞行器100提供用于垂直起飞和/或垂直着陆的竖向推力。每个旋翼支承一个或更多个桨叶并使一个或更多个桨叶旋转以产生推力。旋翼109使桨叶110a和桨叶110b旋转。旋翼111使桨叶112a和桨叶112b旋转。旋翼113使桨叶114a和桨叶114b旋转。旋翼115使桨叶116a和桨叶116b旋转。通过旋翼118使桨叶120a和桨叶120b旋转。旋翼中的每一个旋翼联接至向旋翼施加转矩的单独的马达。VTOL飞行器100能够基于分别操作竖向推力旋翼109、111、113和115以及向前推力旋翼118而垂直起降以及向前飞行。转向图1A，图1A示出处于垂直起飞或垂直着陆状态的VTOL飞行器100的等轴侧视图。在该状态下，竖向推力旋翼109、111、113和115中的每一者主动提供竖向推力以保持VTOL飞行器100的垂直飞行(大致如由描绘桨叶旋转的虚线所示)。在该状态下，VTOL飞行器100不向前飞行。因此，向前推力旋翼118不起作用并且不向VTOL飞行器100提供向前推力。转向图1B，图1B示出处于在垂直起飞(或着陆)与向前飞行之间转变的状态的VTOL飞行器100的等轴侧视图。在该状态下，VTOL飞行器100处于向前飞行和垂直起降的组合中。因此，四个竖向推力旋翼109、111、113和115以及向前推力旋翼118中的所有旋翼都主动向VTOL飞行器100提供推力。例如，这可以是VTOL飞行器100由向前飞行(例如，如图1C中所示)转变至垂直着陆(例如，如图1A中所示)时和/或由垂直起飞(例如，如图1A中所示)转变至向前飞行时的状态。轴线132穿过吊杆106b和吊杆108b的中心；轴线142穿过吊杆106a和吊杆108a的中心。轴线132和轴线142中的每一者与VTOL飞行器100的向前飞行的方向对齐(例如平行)。转向图1C，图1C示出处于向前飞行状态的VTOL飞行器100。在该状态下，向前推力旋翼118主动提供推力以保持VTOL飞行器100的向前飞行(大致如由描绘桨叶的旋转的虚线所示)。由于VTOL飞行器100不垂直飞行，所以竖向推力旋翼109、111、113和115中的每一者都不起作用，并且不向VTOL飞行器100提供竖向推力。转向图1D，图1D示出了由图1A、图1B和图1C的VTOL飞行器100的前吊杆106a支承的竖向推力旋翼系统的一部分的细节。驱动轴130延伸通过吊舱128以将旋翼109联接至马达124。马达124在操作时将转矩施加至驱动轴130，驱动轴130使旋翼109以及桨叶110a和桨叶110b旋转以产生竖向推力。在图1D中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：轴，所述轴包括沿着所述轴的长度的螺旋花键；旋翼，所述旋翼包括从所述旋翼延伸的桨叶以及延伸到所述旋翼中的管状孔，所述管状孔包括构造成与所述轴上的所述螺旋花键配合的螺旋凹槽，其中，所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间的相对旋转使得所述旋翼沿着所述轴线性地移动；以及凸轮表面，所述凸轮表面包括凹部，其中，嵌套在所述凹部中的桨叶限制所述旋翼围绕所述轴的旋转并且允许所述旋翼沿着所述轴的线性运动。

【技术特征摘要】
2017.06.19 US 15/627,3731.一种设备，包括：轴，所述轴包括沿着所述轴的长度的螺旋花键；旋翼，所述旋翼包括从所述旋翼延伸的桨叶以及延伸到所述旋翼中的管状孔，所述管状孔包括构造成与所述轴上的所述螺旋花键配合的螺旋凹槽，其中，所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间的相对旋转使得所述旋翼沿着所述轴线性地移动；以及凸轮表面，所述凸轮表面包括凹部，其中，嵌套在所述凹部中的桨叶限制所述旋翼围绕所述轴的旋转并且允许所述旋翼沿着所述轴的线性运动。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述桨叶基于所述桨叶被嵌套在所述凹部中而与飞行器的向前飞行的轴线对齐。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间的相对旋转包括：使所述旋翼沿所述轴在第一轴向方向上移动的围绕所述轴在第一旋转方向上的相对旋转；以及使所述旋翼沿所述轴在第二轴向方向上移动的围绕所述轴在第二旋转方向上的相对旋转；并且其中，所述第一旋转方向和所述第二旋转方向彼此相反，并且所述第一轴向方向和所述第二轴向方向彼此相反。4.根据权利要求3所述的设备，还包括：头部，所述头部位于所述轴的端部；以及止动件，所述止动件位于所述旋翼与所述头部之间，所述止动件构造成使所述旋翼沿着所述轴的线性运动停止。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述止动件包括弹簧，其中：所述旋翼构造成基于所述旋翼沿所述轴在所述第一轴向方向上移动而压缩所述弹簧；所述弹簧构造成至少部分地基于所述弹簧被压缩而沿着所述第二轴向方向对所述旋翼施加力；并且其中，所述旋翼构造成至少部分地基于所述弹簧沿着所述第二轴向方向对所述旋翼施加力而沿所述轴在所述第二轴向方向上移动。6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述螺旋凹槽构造成基于所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间围绕所述轴在所述第二旋转方向上的相对旋转来驱动所述桨叶嵌套在所述凹部中；并且其中，所述螺旋花键构造成基于所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间围绕所述轴在所述第一旋转方向上的相对旋转来驱动所述桨叶从嵌套在所述凹部中退出。7.根据权利要求1所述的设备，还包括围绕所述桨叶的基部定位的套筒，其中，所述套筒构造成随着所述旋翼围绕所述轴旋转而沿着所述凸轮表面的轮廓运动。8.一种飞行器，包括：轴，所述轴包括沿着所述轴的长度的螺旋花键；马达，所述马达构造成将转矩施加至所述轴；旋翼，所述旋翼包括从所述旋翼延伸的桨叶以及延伸到所述旋翼中的管状孔，所述管状孔包括构造成与所述轴上的所述螺旋花键配合的螺旋凹槽，其中，所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间的相对旋转使得所述旋翼沿着所述轴线性地移动；以及凸轮表面，所述凸轮表面包括凹部，其中，嵌套在所述凹部中的所述桨叶限制所述旋翼围绕所述轴的旋转并且允许所述旋翼沿着所述轴的线性运动。9.根据权利要求8所述的飞行器，其中，所述桨叶基于所述桨叶被嵌套在所述凹部中而与所述飞行器的向前飞行的轴线对齐。10.根据权利要求8所述的飞行器，其中，所述螺旋花键与所述螺旋凹槽之间的相对旋转包括：使所述旋翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·E·路易斯，迈克尔·约翰·里安，丹尼尔·B·罗伯特森，弗兰克·B·斯坦普斯，
申请(专利权)人：贝尔直升机德事隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US