具有可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有竖向起飞及着陆飞行模式和向前飞行模式的倾转旋翼式飞行器。该倾转旋翼式飞行器包括纵向延伸的机身和从机身横向地延伸并且具有在相反两侧远离机身设置的翼梢的机翼，梢端吊杆分别从翼梢纵向延伸。前旋翼联接至梢端吊杆的前端部，前旋翼能够在其中前旋翼位于梢端吊杆上方的竖向升力取向与其中前旋翼位于梢端吊杆前方的向前推力取向之间可逆地倾转，后旋翼联接至机身的后端部，后旋翼能够在其中后旋翼位于机身下方的竖向升力取向与其中后旋翼位于机身后方的向前推力取向之间可逆地倾转。

【技术实现步骤摘要】
具有可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器
本公开总体上涉及具有向前飞行模式和竖向起飞及着陆飞行模式的飞行器，并且具体地涉及具有多个可向上倾转的前旋翼和一个可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器，可向上倾转的前旋翼和可向下倾转的后旋翼能够操作成在向前推力取向与竖向升力取向之间进行转换。
技术介绍
固定翼飞行器——比如飞机——能够使用机翼进行飞行，机翼响应于飞行器的向前空速而产生升力，该升力由来自一个或更多个喷气发动机或螺旋桨的向前推力产生。机翼具有翼型横截面，翼型横截面在飞行器向前移动时使空气向下偏转，从而产生支撑飞机飞行的竖向升力。然而，固定翼飞行器需要用于起飞和着陆的跑道。与固定翼飞行器不同，竖向起飞和着陆(VTOL)飞行器不需要跑道。而是，VTOL飞行器能够竖向起飞、悬停和着陆。VTOL飞行器的一个示例是直升机，直升机是具有向飞行器提供竖向升力和向前推力的一个或更多个旋翼的旋翼飞行器。直升机旋翼不仅可以实现悬停、竖向起飞和竖向着陆，而且还可以实现向前飞行、向后飞行和横向飞行。这些特性使得直升机高度通用于固定翼飞行器可能无法进行起飞和降落的拥挤区域、孤立区域或偏远区域。然而，直升机通常缺乏固定翼飞行器的向前空速。倾转旋翼式飞行器是VTOL飞行器的另一示例。倾转旋翼式飞行器利用能够操作成在向前推力取向与竖向升力取向之间进行转换的可倾转旋翼系统。该旋翼系统能够相对于固定翼倾转成使得相关联的螺旋桨具有用于竖向起飞、悬停和竖向着陆的大体水平的旋转平面以及用于向前飞行的大体竖向的旋转平面，其中，固定翼提供升力。以此方式，倾转旋翼式飞行器将直升机的竖向升力能力与固定翼飞行器的速度和航程相结合。
技术实现思路
在第一方面，本公开涉及一种具有竖向起飞及着陆飞行模式和向前飞行模式的倾转旋翼式飞行器。该飞行器包括纵向延伸的机身，该机身具有后端部。机翼从机身横向地延伸并且具有在相反两侧远离机身设置的第一翼梢和第二翼梢。第一梢端吊杆和第二梢端吊杆分别从第一翼梢和第二翼梢纵向延伸。第一梢端吊杆和第二梢端吊杆各自均具有前端部和后端部。第一前旋翼和第二前旋翼分别联接至第一梢端吊杆的前端部和第二梢端吊杆的前端部。第一前旋翼和第二前旋翼能够在其中第一前旋翼和第二前旋翼位于相应的第一梢端吊杆和第二梢端吊杆上方的竖向升力取向与其中第一前旋翼和第二前旋翼位于相应的第一梢端吊杆和第二梢端吊杆前方的向前推力取向之间可逆地倾转。后旋翼联接至机身的后端部。后旋翼能够在其中后旋翼位于机身下方的竖向升力取向与其中后旋翼位于机身后方的向前推力取向之间可逆地倾转。在某些实施方式中，飞行控制系统可以以可操作的方式与前旋翼和后旋翼相关联成使得飞行控制系统能够操作成独立地控制旋翼中的每个旋翼，包括控制在竖向升力取向与向前推力取向之间进行的转换。在这样的实施方式中，飞行控制系统可以响应于机载飞行员飞行控制、远程飞行控制、自主飞行控制或它们的任何组合来操控旋翼的操作。在一些实施方式中，前旋翼反向旋转并且利用差动纵向推力矢量，以控制竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。在其他实施方式中，前旋翼反向旋转并且后旋翼扭矩偏移，以控制竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。在其他实施方式中，前旋翼反向旋转且利用差动纵向推力矢量并且后旋翼扭矩偏移，以控制竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。在另外的实施方式中，前旋翼共同旋转并且后旋翼反向旋转，以控制竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。在这样的实施方式中，前旋翼中的每个前旋翼可以比后旋翼更小以及/或者在固定桨距式旋翼的实施方案中前旋翼中的每个前旋翼的桨距可以比后旋翼的桨距更小。在某些实施方式中，第一尾翼组件和第二尾翼组件可以分别联接至第一梢端吊杆的后端部和第二梢端吊杆的后端部。在这样的实施方式中，第一尾翼组件和第二尾翼组件可以在向前飞行模式中以上洗流进行操作。另外，在这样的实施方式中，第一尾翼组件和第二尾翼组件可以在向前飞行模式中以约1.0与约1.3之间的动态压力比进行操作。在一些实施方式中，第一尾翼组件和第二尾翼组件可以包括竖向稳定器、水平稳定器、方向舵和/或升降舵。在某些实施方式中，机翼可以包括至少一个襟副翼。在一些实施方式中，动力系统可以包括电能源和以可操作的方式与旋翼中的每个旋翼相关联的至少一个电动马达。在这样的实施方式中，电能源可以包括至少一个电池和/或至少一个内燃发动机和至少一个发电机。在某些实施方式中，前旋翼可以包括能够操作成使向前飞行模式中的阻力减小的折叠式旋翼叶片。在一些实施方式中，后旋翼可以包括固定桨距式旋翼叶片。在第二方面中，本公开涉及一种具有竖向起飞及着陆飞行模式和向前飞行模式的倾转旋翼式飞行器。该飞行器包括纵向延伸的机身，该机身具有后端部。机翼从机身横向地延伸并且具有在相反两侧远离机身设置的第一翼梢和第二翼梢。第一梢端吊杆和第二梢端吊杆分别从第一翼梢和第二翼梢纵向延伸。第一梢端吊杆和第二梢端吊杆各自均具有前端部和后端部。第一前旋翼和第二前旋翼分别联接至第一梢端吊杆的前端部和第二梢端吊杆的前端部。第一前旋翼和第二前旋翼能够在其中第一前旋翼和第二前旋翼位于相应的第一梢端吊杆和第二梢端吊杆上方的竖向升力取向与其中第一前旋翼和第二前旋翼位于相应的第一梢端吊杆和第二梢端吊杆前方的向前推力取向之间可逆地倾转。第一尾翼组件和第二尾翼组件分别联接至第一梢端吊杆的后端部和第二梢端吊杆的后端部。第一尾翼组件和第二尾翼组件在向前飞行模式中以上洗流操作。后旋翼联接至机身的后端部。后旋翼能够在其中后旋翼位于机身下方的竖向升力取向与其中后旋翼位于机身后方的向前推力取向之间可逆地倾转。飞行控制系统以可操作的方式与前旋翼和后旋翼相关联。飞行控制系统能够操作成独立地控制旋翼中的每个旋翼，包括控制在竖向升力取向与向前推力取向之间进行的转换。动力系统包括电能源和以可操作的方式与旋翼中的每个旋翼相关联的至少一个电动马达。附图说明为了更全面地理解本专利技术的特征和优点，现在参照本专利技术的详细描述以及附图，在附图中，不同附图中的对应的附图标记指代对应的部件并且在附图中：图1A至图1H是根据本公开的实施方式的具有多个可向上倾转的前旋翼和一个可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器的示意图；图2是根据本公开的实施方式的用于具有多个可向上倾转的前旋翼和一个可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器的推进及控制系统的框图；图3A至图3I是根据本公开的实施方式的在顺序飞行操作情景中的具有多个可向上倾转的前旋翼和一个可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器的示意图；以及图4是根据本公开的实施方式的用于具有多个可向上倾转的前旋翼和一个可向下倾转的后旋翼的倾转旋翼式飞行器的控制系统的框图。具体实施方式尽管下面对本公开的各种实施方式的实现和使用进行了详细描述，但是应当理解的是，本公开提供了可以在各种具体情况下实施的许多适用的专利技术构思。本文中所描述的具体实施方式仅是说明性的，而非限制本专利技术的范围。为清楚起见，在本公开中可能没有对实际实施方案的所有特征都进行描述。显然应当理解的是，在任何这种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，例如符合体系相关和业务相关的限制，这些限制随实施方案的不同而不同。此外，应当理解的是，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但仍然会是那些受益于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有竖向起飞及着陆飞行模式和向前飞行模式的倾转旋翼式飞行器，所述飞行器包括：纵向延伸的机身，所述机身具有后端部；机翼，所述机翼从所述机身横向地延伸并且具有在相反两侧远离所述机身设置的第一翼梢和第二翼梢；第一梢端吊杆和第二梢端吊杆，所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆分别从所述第一翼梢和所述第二翼梢纵向延伸，所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆各自均具有前端部和后端部；第一前旋翼和第二前旋翼，所述第一前旋翼和所述第二前旋翼分别联接至所述第一梢端吊杆的前端部和所述第二梢端吊杆的前端部，所述第一前旋翼和所述第二前旋翼能够在其中所述第一前旋翼和所述第二前旋翼位于相应的所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆上方的竖向升力取向与其中所述第一前旋翼和所述第二前旋翼位于相应的所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆前方的向前推力取向之间可逆地倾转；以及后旋翼，所述后旋翼联接至所述机身的后端部，所述后旋翼能够在其中所述后旋翼位于所述机身下方的竖向升力取向与其中所述后旋翼位于所述机身后方的向前推力取向之间可逆地倾转。

【技术特征摘要】
2017.10.04 US 15/724,6491.一种具有竖向起飞及着陆飞行模式和向前飞行模式的倾转旋翼式飞行器，所述飞行器包括：纵向延伸的机身，所述机身具有后端部；机翼，所述机翼从所述机身横向地延伸并且具有在相反两侧远离所述机身设置的第一翼梢和第二翼梢；第一梢端吊杆和第二梢端吊杆，所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆分别从所述第一翼梢和所述第二翼梢纵向延伸，所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆各自均具有前端部和后端部；第一前旋翼和第二前旋翼，所述第一前旋翼和所述第二前旋翼分别联接至所述第一梢端吊杆的前端部和所述第二梢端吊杆的前端部，所述第一前旋翼和所述第二前旋翼能够在其中所述第一前旋翼和所述第二前旋翼位于相应的所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆上方的竖向升力取向与其中所述第一前旋翼和所述第二前旋翼位于相应的所述第一梢端吊杆和所述第二梢端吊杆前方的向前推力取向之间可逆地倾转；以及后旋翼，所述后旋翼联接至所述机身的后端部，所述后旋翼能够在其中所述后旋翼位于所述机身下方的竖向升力取向与其中所述后旋翼位于所述机身后方的向前推力取向之间可逆地倾转。2.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，还包括以可操作的方式与所述前旋翼和所述后旋翼相关联的飞行控制系统，所述飞行控制系统能够操作成独立地控制所述旋翼中的每个旋翼，包括控制所述竖向升力取向与所述向前推力取向间的转换。3.根据权利要求2所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述飞行控制系统响应于机载飞行员飞行控制、远程飞行控制、自主飞行控制以及它们的组合中的至少一者来操控所述旋翼的操作。4.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼反向旋转并且利用差动纵向推力矢量来控制所述竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。5.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼反向旋转并且所述后旋翼扭矩偏移，以控制所述竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。6.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼反向旋转且利用差动纵向推力矢量并且所述后旋翼扭矩偏移，以控制所述竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。7.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼共同旋转并且所述后旋翼反向旋转，以控制所述竖向起飞及着陆飞行模式中的横摆。8.根据权利要求7所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼中的每个前旋翼均比所述后旋翼更小。9.根据权利要求7所述的倾转旋翼式飞行器，其中，所述前旋翼中的每个前旋翼的桨距均小于所述后旋翼的桨距。10.根据权利要求1所述的倾转旋翼式飞行器，还包括分别联接至所述第一梢端吊杆的后端部和所述第二梢端吊杆的后端部的第一尾翼组件和第二尾翼组件，所述第一尾翼组件和所述第二尾翼组件在所述向前飞行模式中以上洗流进行操作。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：基普·格雷戈里·坎贝尔，
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