具有机身和至少一个机翼的多旋翼飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有机身(2)和安装在机身(2)上的至少一个机翼(4)的多旋翼飞行器(1)，至少一个机翼(4)设置有设置在至少一个机翼(4)的翼展方向(1b)上的至少四个推力产生单元(3a、3b、3c、3d、3e、3f)，其中至少四个推力产生单元中的每一个(3a)都包括容纳在相关联的护罩(6a)中的至少一个旋翼组件(8)，相关联的护罩(6a)集成在至少一个机翼(4)中，其特征在于，相关联的护罩(6a)限定由空气入口区域和空气出口区域在轴向上界定的空气涵道，其中空气入口区域在空气涵道的周向上呈现至少两个不同的气动翼型。

Multi-rotor aircraft with fuselage and at least one wing

The present invention relates to a multi-rotor aircraft (1) with a fuselage (2) and at least one wing (4) mounted on the fuselage (2). At least one wing (4) is provided with at least four thrust generating units (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) in the wing span direction (1b) of at least one wing (4). Each of the at least four thrust generating units (3a) includes a shield that accommodates the associated shield. At least one rotor assembly (8) in (6a) is integrated in at least one wing (4), and the associated shield (6a) is characterized by that the associated shield (6a) limits the air passage defined axially by the air inlet area and the air outlet area, in which the air inlet area presents at least two different aerodynamic airfoils in the circumference of the air passage.

【技术实现步骤摘要】
具有机身和至少一个机翼的多旋翼飞行器
本专利技术涉及一种具有机身和安装在该机身上的至少一个机翼的多旋翼飞行器，所述至少一个机翼设置有用于在预定方向上产生推力的至少四个推力产生单元。
技术介绍
例如在文献EP2234883A1、US6568630B2、US7857253B2、US7946528B2和DE102013108207A1中已知各种传统的多旋翼飞行器。在现有技术中还已知其他多旋翼飞行器，例如，波音CH-47纵列式双旋翼直升机。此外，还已知所谓的无人机，尤其是所谓的四旋翼无人机，例如在文献US2015/0127209A1、DE102005022706A1和KR101451646B1中描述的那些。此外，存在多旋翼飞行器的许多研究和虚构作品，例如德国飞行者科技有限公司(SkyflyerTechnologyGmbH)的SkyflyerSFMKII飞行器以及阿凡达电影中示出的多旋翼直升机。另外，在现有技术中已知基于机翼的多旋翼飞行器。例子是贝尔XV-3倾转旋翼飞行器以及文献US8733690B2、EP2551190A1、EP2551193A1、EP2551198A1、USD696,618S和CA2947974A1中描述的倾转旋翼飞行器；具有涵道旋翼的贝尔XV-22四倾转旋翼机；文献GB905911中描述的具有设置在支撑表面中的升力产生旋翼的飞行器；文献US2007/0034738A1中描述的空气动力稳定的垂直起降飞行器；文献WO2016/153580A2中描述的多旋翼个人航空器；文献WO2016/059040A1中描述的飞行装置；文献WO2015/028627A1中描述的能够垂直起飞的飞行器；以及文献USD678169S、US2013/0118856A1、US8393564B2、WO2016/009376A1和US2013/0140404A1中描述的垂直起降飞行器。这些传统的多旋翼飞行器中的每一个都配备有用于在该多旋翼飞行器的运行期间在预定方向上产生推力的两个或更多的推力产生单元。一般而言，每个推力产生单元包括一个或多个旋翼或螺旋桨，并且通常被设计为用于特定的飞行状态。例如，被设计为飞机螺旋桨的推力产生单元在巡航状态下最优地运行，而被设计为复合式直升机的螺旋桨的推力产生单元相反在悬停或向前飞行状态下是最优的，而实现例如所谓的尾旋翼的推力生产单元特别被设计为用于悬停状态。在所有这些例子中，相应的推力产生单元被优化为用于在轴向气流条件下运行，即，在至少大致沿旋翼轴线取向或沿给定的一个或多个旋翼或螺旋桨的旋转轴线取向的气流方向(因此，称为轴向气流方向)上运行。然而，如果相应的推力产生单元在横向气流条件下运行，即，在横切于给定的一个或多个旋翼或螺旋桨的旋翼轴线取向的气流方向(因此称为非轴向气流方向)上运行，则推力产生单元的相应效率通常显著降低。例如，具有两个或更多推力产生单元的多旋翼飞行器的常规飞行路径包括垂直起飞，进行朝向指定目的地的向前飞行，然后垂直着陆。例如，垂直起飞和着陆阶段可以与相应的悬停阶段相结合。例如，在垂直起飞阶段期间，多旋翼飞行器的推力产生单元将经受轴向气流条件。然后，在垂直起飞和/或相应的悬停阶段之后，多旋翼飞行器需要在预定的向前飞行方向上加速，以进行朝向指定目的地的向前飞行。通常通过使推力产生单元从垂直起飞位置倾转或倾斜到向前飞行位置来产生在向前飞行期间用于加速和用于补偿出现的阻力的所需推进力。换言之，由推力产生单元产生的各推力矢量通过相应地旋转推力产生单元而在预定方向上倾斜，使得多旋翼飞行器获得速度并且离开先前的垂直起飞或悬停阶段，从而转换为向前飞行，其中推力产生单元经受横向气流条件。在到达指定的目的地时，推力产生单元通常从向前飞行位置倾转回到垂直起飞位置。因此，可以进行指定目的地处的着陆。然而，由于需要控制和监视所需的主动致动装置，因此设置可倾转的推力产生单元导致高的系统复杂性和系统重量。特别地，设置这种所需的主动致动装置已经通常显著地增加了基础的系统复杂性和重量，使得这样的多旋翼飞行器的相应维护成本通常非常高，因此将这样的多旋翼飞行器的使用至少主要地限制为军事或政府应用。因此，目前的多旋翼飞行器主要设置有用于将相应的推力产生单元刚性地附接至对应的多旋翼飞行器机身的固定附接单元。就将相应的推力产生单元刚性地附接至指定的多旋翼飞行器的机身的这种固定附接单元而言，一个或多个推力产生单元的倾转对应于使整个机身倾斜，即，使整个多旋翼飞机倾斜。然而，特别是对于最近出现的与快速飞行和/或载客用多旋翼飞行器有关的多旋翼飞行器概念，如下文所述，这种整个多旋翼飞行器的倾斜意味着多个技术问题和缺点。更具体而言，在将这样的固定附接单元与指定的多旋翼飞行器一起使用时，整个多旋翼飞行器在向前飞行期间必须倾斜，使得可以相应地产生所需的推进力。然而，指定的多旋翼飞行器飞行得越快，必须选择的基础倾斜度越大，特别是对于快速向前飞行而言。不幸的是，较大的倾斜度自然会导致较高的阻力，这继而限制了指定的多旋翼飞行器可获得的性能。此外，就乘客舒适性而言，客舱倾斜度相对于乘客的接受度和舒适性的典型的最大倾斜角度在+/-5°之间。然而，在将固定附接单元与指定的多旋翼飞行器一起使用时，这种典型的最大倾斜角度会限制可实现的最大推进力(该推进力是相应地产生的推力矢量在给定的倾斜角度下的水平分量)的可实现的大小，因此，显著地限制了指定的多旋翼飞行器的可实现的总体性能。此外，固定附接单元将推力产生单元的振动直接传递至指定的多旋翼飞行器的相应客舱中，这将进一步降低乘客舒适性。此外，在将固定附接单元与指定的多旋翼飞行器一起使用时，指定的多旋翼飞行器需要额外地操纵发动机过功率来实现对飞行的操纵。这种过功率必须根据整个多旋翼飞行器的重量和惯性来限定。换言之，必须根据指定的多旋翼飞行器的相应的总质量来设计相对较高的操纵过功率。最后，在将固定附接单元与指定的多旋翼飞行器一起使用时，必须移动或旋转整个多旋翼飞行器来补偿在运行期间阵风的任何影响。然而，这会产生相对较高的功耗。因此，所有上述传统多旋翼飞行器的主要缺点在于，它们不容易适用于目前新兴的空中运输概念。更具体而言，这种目前新兴的空中运输概念特别涉及乘客的运输，但也涉及城市地区、更特别是涉及大城市和/或所谓的巨型城市的产品和货物的运输。因此，特别严格适用的管理规定、认证要求和安全性要求以用于这种目前新兴的运输概念的多旋翼飞行器为基础。更具体而言，用于这种目前新兴的运输概念的多旋翼飞行器的主要任务是在相对较短的行程内对相对较少数量(例如达到4个)的乘客或相当量的产品和货物进行空中运输。此外，用于这种目前新兴的运输概念的多旋翼飞行器应该是电动的，至少可减少环境污染和噪声产生。然而，对于电动飞行，作为电源的分别设置的蓄电装置的基础能量密度导致仅可获得有限的能量。因此，相对较短的行程通常限于最多半小时的飞行时间。此外，在典型的运输飞行期间，用于这种目前新兴的运输概念的多旋翼飞行器的相应的悬停时间通常会非常短，并且大多数时候多旋翼飞行器进行向前飞行。因此，悬停和向前飞行都需要高效率。另外，适当的自旋能力将显著提高用于这种当前新兴的运输概念的多旋翼飞行器的安全性。然而，对于所有上述传统的多旋翼飞行器而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有机身(2)和安装在机身(2)上的至少一个机翼(4)的多旋翼飞行器(1)，所述至少一个机翼(4)设置有用于在预定方向上产生推力的至少四个推力产生单元(3a，3b，3c，3d，3e，3f)，所述至少四个推力产生单元(3a，3b，3c，3d，3e，3f)设置在所述至少一个机翼(4)的翼展方向(1b)上，其中所述至少四个推力产生单元中的每一个(3a)都包括容纳在相关联的护罩(6a)中的至少一个旋翼组件(8)，所述相关联的护罩(6a)集成在所述至少一个机翼(4)中，其特征在于，所述相关联的护罩(6a)限定由空气入口区域(11e)和空气出口区域(11f)在轴向上界定的空气涵道(11)，其中所述空气入口区域(11e)在空气涵道(11)的周向上呈现至少两个不同的气动翼型(12，12c)。

【技术特征摘要】
2017.10.13 EP 17400058.81.一种具有机身(2)和安装在机身(2)上的至少一个机翼(4)的多旋翼飞行器(1)，所述至少一个机翼(4)设置有用于在预定方向上产生推力的至少四个推力产生单元(3a，3b，3c，3d，3e，3f)，所述至少四个推力产生单元(3a，3b，3c，3d，3e，3f)设置在所述至少一个机翼(4)的翼展方向(1b)上，其中所述至少四个推力产生单元中的每一个(3a)都包括容纳在相关联的护罩(6a)中的至少一个旋翼组件(8)，所述相关联的护罩(6a)集成在所述至少一个机翼(4)中，其特征在于，所述相关联的护罩(6a)限定由空气入口区域(11e)和空气出口区域(11f)在轴向上界定的空气涵道(11)，其中所述空气入口区域(11e)在空气涵道(11)的周向上呈现至少两个不同的气动翼型(12，12c)。2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述空气涵道(11)是圆柱形的，并且包括前侧涵道壁(11a)、左舷侧涵道壁(11b)、后侧涵道壁(11c)和右舷侧涵道壁(11d)，其中至少所述前侧涵道壁(11a)和所述左舷侧涵道壁(11b)以及所述右舷侧涵道壁(11d)在所述空气涵道(11)的轴向方向上呈现不同的高度，其中所述不同的高度限定波状几何形状。3.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述左舷侧涵道壁(11b)和所述右舷侧涵道壁(11d)的高度大于所述前侧涵道壁(11a)的高度，所述前侧涵道壁(11a)的高度大于所述后侧涵道壁(11c)的高度。4.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述前侧涵道壁(11a)通过流线型的过渡部连接至所述左舷侧涵道壁(11b)和所述右舷侧涵道壁(11d)。5.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述至少一个机翼(4)设置有气动翼型(4e)，其中相对于所述多旋翼飞行器(1)的向前飞行方向(1d)设置在所述空气涵道(11)的上游的、所述至少一个机翼(4)的前部区段(4d)设置有不同的第一气动翼型(12)。6.根据权利要求5所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，所述不同的第一气动翼型(12)成形在所述至少一个机翼(4)的翼展方向上，以在运行中分段地形成流入所述空气涵道(11)的流入气流(13)的不同迎角。7.根据权利要求5所述的多旋翼飞行器(1)，其特征在于，相对于所述多旋翼飞行器(1)的向前飞行方向(1d)设置在所述空气涵...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁珀特·普法勒，乌韦·基塞韦特，塞巴斯蒂安·莫尔斯，马里乌斯·贝贝塞尔，
申请(专利权)人：空客直升机德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE