具有至少八个推力产生单元的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器制造技术

本发明专利技术涉及具有机体(2)和至少八个推力产生单元(4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d)的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，至少八个推力产生单元(4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d)中的每个推力产生单元被设置用于在相关联的预定推力方向上产生推力，其中至少八个推力产生单元(4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d)中的至少四个推力产生单元(4a、4b、4c、4d)形成第一推力产生单元子组(4)，并且至少八个推力产生单元(4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d)中的其他至少四个推力产生单元(5a、5b、5c、5d)形成第二推力产生单元子组(5)，第一推力产生单元子组(4)能独立于第二推力产生单元子组(5)操作。

Vertical takeoff and landing multirotor aircraft with at least eight thrust generating units

【技术实现步骤摘要】
具有至少八个推力产生单元的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器
本专利技术涉及一种具有机体和至少八个推力产生单元的垂直起飞和着陆(VTOL)的多旋翼飞行器，至少八个推力产生单元中的每一个推力产生单元都被设置用于在相关联的预定推力方向上产生推力。
技术介绍
例如，从文献EP2551190A1、EP2551193A1、EP2551198A1、EP2234883A1、EP2571762A1、EP2985220A1、WO2015/028627A1、WO2016/004852A1、WO2017/021918A1、WO2017/155348A1、WO2018/078388A1、US3262657、US7857253B2、US7946528B2、US2007/0034738A1、US2017/0369162A1、GB905911、CN104176250A、CN105151292A、CN105270620A、CN105346719A、CN107539472A、CN107600405A、CN201306711U、CN202728571U、CN205098474U、CN205707349U、CN206012959U、CN206427269U和KR20090101413A中已知了各种常规的VTOL的多旋翼飞行器。从现有技术中还已知了其他VTOL的多旋翼飞行器，例如波音CH-47纵列式双旋翼直升机、贝尔XV-3倾斜旋翼飞行器、具有涵道旋翼的贝尔XV-22四倾斜旋翼机以及所谓的无人机，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，还存在VTOL的多旋翼飞行器的研究、原型和虚构作品，例如来自空中客车公司、意大利设计公司和奥迪公司的Pop.UpNext型跨界机动车、来自北京亿航创新科技有限公司的亿航184型自主控制飞行器、来自德国飞行者科技有限公司(SkyflyerTechnologyGmbH)的SkyflyerSFMKII飞行器、来自空中客车集团公司的Quadcruiser以及阿凡达电影中示出的多旋翼直升机。文献US2016236775、US6659394、US2003062443和GB2555439也值得被引用。这些VTOL的多旋翼飞行器中的每一个都配备有少于八个推力产生单元，这些推力产生单元被设置用于在多旋翼飞行器的运行期间在预定的推力方向上产生推力。然而，还存在配备了八个或更多个推力产生单元的VTOL的多旋翼飞行器的研究、原型和虚构作品，例如来自德国e-Volo公司的Volocopter2X型多旋翼直升机、来自杰欧比航空有限公司(JobyAviationInc.)的S2型VTOL飞行器、来自极光飞行科学公司(AuroraFlightSciences)的AuroraeVTOL和LightningStrike(XV-24A)、来自电动飞行器概念公司(ElectricAircraftConcept)的EACWhisper、来自埃姆普里萨有限公司(EmbraerS.A.)的DreamMaker、来自Hi-Lite飞行器有限责任公司(Hi-LiteAircraftLLC)的Hi-LiteLynx-us、来自Hoversurf公司的Formula、来自小鹰公司(KittyHawkCorp.)的Cora、来自拿破仑航空公司(NapoleonAero)的拿破仑航空VTOL、来自电动梦幻飞行器公司(ElectricVisionaryAircrafts)的X01、来自HopFlyt公司的Venturi、来自KARI的可选驾驶的私人飞行器、来自德国Lilium公司的LiliumJet、来自Neoptera有限公司的eOpter、来自Opener公司的BlackFly、来自VerdeGoAero公司的PAT200、来自AMSLAeroPty有限公司的Vertiia、来自VimanaGlobal公司的AAV、来自ZenithAltitude公司的EOPA以及来自空客A3的eVTOLVahana。在文献WO2013/126117A1、WO2015/143093A2、DE102013108207A1、US6568630B2、USD678169S、US8393564B2、US8733690B2、US2013/0118856A1和CN206218213U中描述了具有八个或更多个推力产生单元的其他VTOL的多旋翼飞行器。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基本上适于悬停或向前飞行状态，而实现例如所谓的尾旋翼的推力产生单元尤其被设计用于悬停状态。然而，在任何情况下，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。结果，目前开发主要三种不同类型的VTOL的多旋翼飞行器。第一VTOL的多旋翼飞行器类型具有可以被称为“常规设计”的设计。根据这种常规设计，第一VTOL的多旋翼飞行器类型通常是无机翼的，并且仅配备有推力产生单元，该推力产生单元刚性附接于相应的机体并且基本上适于悬停，但是仍然也被用于在巡航运行期间提供推力。第一VTOL的多旋翼飞行器类型的例子是来自德国e-Volo公司的Volocopter2X。使用具有常规设计的VTOL的多旋翼飞行器的、用于在巡航运行期间产生推力的刚性附接的推力产生单元通常意味着使刚性附接有推力产生单元的整个机体倾斜，即，使整个VTOL的多旋翼飞行器倾斜。然而，特别是对于最近出现的与快速飞行和/或载客的VTOL的多旋翼飞行器有关的VTOL的多旋翼飞行器的概念，整个VTOL的多旋翼飞行器的这种倾斜意味着多个技术问题和缺点，例如相对较大的功耗、不成比例的性能限制、有限的乘客舒适度等。第二VTOL的多旋翼飞行器类型具有可以被称为“可变换设计”的设计。根据这种可变换设计，第二VTOL的多旋翼飞行器配备有能在第一位置和第二位置之间倾斜的能倾斜的推力产生单元，这些能倾斜的推力产生单元在第一位置仅产生用于悬停的推力，这些能倾斜的推力产生单元在第二位置仅产生用于巡航运行的推力。第二VTOL的多旋翼飞行器类型通常采用固定的机翼或能倾斜的机翼布局来实现。这种能倾斜的机翼布局的第二VTOL的多旋翼飞行器类型的例子是来自空中客车A3的eVTOLVahana。然而，由于需要控制和监视所需的主动致动装置，因此设置能倾斜的推力产生单元导致高的系统复杂性和系统重量。设置这种所需的主动致动装置已经通常显著地增加了基本的系统复杂性和重量，使得这种可变换设计的VTOL的多旋翼飞行器的相应维护成本通常非常高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有机体(2)和至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的每个推力产生单元被设置用于在相关联的预定推力方向上产生推力，/n其中，所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的至少四个推力产生单元(4a，4b，4c，4d)形成第一推力产生单元子组(4)，并且所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的至少四个其他推力产生单元(5a，5b，5c，5d)形成第二推力产生单元子组(5)，所述第一推力产生单元子组(4)能独立于所述第二推力产生单元子组(5)操作，/n其中，所述第一推力产生单元子组(4)的至少两个推力产生单元(4b，4d)和所述第二推力产生单元子组(5)的至少两个推力产生单元(5a，5c)设置在所述第一推力产生单元子组(4)和所述第二推力产生单元子组(5)的相交区域(9)中，并且以不能倾斜的方式连接至所述机体(2)以至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，/n其中，所述第二推力产生单元子组(5)的至少两个推力产生单元(5b，5d)相对于飞行器(1)的纵向方向(1a)倾斜预定的倾斜角度(β)，并且以不能倾斜的方式连接至所述机体(2)以至少在低速巡航运行期间产生向前推力，并且/n其中，所述第一推力产生单元子组(4)的至少两个推力产生单元(4a，4c)能倾斜地连接至所述机体(2)以至少在高速巡航运行期间产生附加的向前推力。/n...

【技术特征摘要】
20181126 EP 18400033.91.一种具有机体(2)和至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的每个推力产生单元被设置用于在相关联的预定推力方向上产生推力，
其中，所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的至少四个推力产生单元(4a，4b，4c，4d)形成第一推力产生单元子组(4)，并且所述至少八个推力产生单元(4a，4b，4c，4d，5a，5b，5c，5d)中的至少四个其他推力产生单元(5a，5b，5c，5d)形成第二推力产生单元子组(5)，所述第一推力产生单元子组(4)能独立于所述第二推力产生单元子组(5)操作，
其中，所述第一推力产生单元子组(4)的至少两个推力产生单元(4b，4d)和所述第二推力产生单元子组(5)的至少两个推力产生单元(5a，5c)设置在所述第一推力产生单元子组(4)和所述第二推力产生单元子组(5)的相交区域(9)中，并且以不能倾斜的方式连接至所述机体(2)以至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，
其中，所述第二推力产生单元子组(5)的至少两个推力产生单元(5b，5d)相对于飞行器(1)的纵向方向(1a)倾斜预定的倾斜角度(β)，并且以不能倾斜的方式连接至所述机体(2)以至少在低速巡航运行期间产生向前推力，并且
其中，所述第一推力产生单元子组(4)的至少两个推力产生单元(4a，4c)能倾斜地连接至所述机体(2)以至少在高速巡航运行期间产生附加的向前推力。


2.根据权利要求1所述的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，
其中，低速巡航运行包括速度为0.3*Vh至小于0.7*Vh的运行，其中高速巡航运行包括速度为至少0.7*Vh的运行，并且其中Vh是所述飞行器(1)的预定巡航速度。


3.根据权利要求1或2所述的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，
其中，使所述第一推力产生单元子组(4)的、能倾斜地连接至所述机体(2)以至少在高速巡航运行期间产生附加的向前推力的所述至少两个推力产生单元(4a，4c)在低速巡航运行期间倾斜。


4.根据前述任一项权利要求所述的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述第一推力产生单元子组(4)的、能倾斜地连接至所述机体(2)以至少在高速巡航运行期间产生附加的向前推力的所述至少两个推力产生单元(4a，4c)能相对于所述飞行器(1)的纵向方向(1a)倾斜在-90°至0°的范围内的相关联的倾斜角度(α)。


5.根据前述任一项权利要求所述的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述相交区域(9)设置有机翼(6)、吹翼、一个或多个局部罩(15a，15b，15c，15d)或全罩中的至少一个。


6.根据前述任一项权利要求所述的垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述相交区域(9)包括机翼(6)，该机翼(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌韦·基塞韦特，克里斯蒂安·赖兴施佩格尔，卢卡什·帕卢沙克，克劳斯·基克，
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