本发明专利技术公开了一种垂直起飞和装载(VTOL)的旋转飞机或直升机(10)，其具有处于四螺旋桨臂(34)构型的八个螺旋桨(42)，其中每个螺旋桨臂(34)都具有两个反向旋转的螺旋桨(42)。折叠的螺旋桨臂(34)被设计成允许存放在单个汽车大小的车库中。每个螺旋桨(42)可以由三相交流马达(44)供电。飞机的主要动力装置是产生电力的气体燃烧引擎(64)。如果气体引擎(64)出现故障，则电池备用系统将安全地使飞机(10)下降以进行受控着陆。直流总线是冗余的，因为即使在气体燃烧引擎发生故障的情况下，直流总线电池组也将安全地使飞机(10)下降。本发明专利技术的各种实施方案还可以包括具有被设计成缓和硬着陆的溃缩区的起落架(22)。
Auxiliary power system for rotorcraft with folded propeller arm and collapsible landing gear
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有折叠螺旋桨臂和溃缩区起落架的旋翼飞行器的辅助动力系统本申请要求2017年6月1日提交的美国临时申请序列号62/513,677的权益，该临时申请据此全文以引用方式并入本文。
技术介绍
本专利技术属于旋翼飞机领域，尤其用于提高直升机的安全性和性能。直升机的升空能力完全取决于转子叶片的旋转移动，并且直升机本身不具有代表许多固定翼飞机的任何滑行特性。因此，如果直升机中的主推进装置发生故障，则当不再向转子系统递送动力时，转子速度下降。由转子系统产生的升力很大程度上取决于转子速度。在足够高的海拔高度处，主推进装置的故障将允许飞行员成功地进入自转模式，其中直升机的下降用于将动力传递到转子系统中，从而使转子叶片旋转、提供升力，并从而降低下降速率。在适当设计的转子系统中，直升机将能够在自转模式下经受住硬着陆，但只有在下降期间有足够的能量被耦接到该转子系统中时才可以。由于现有技术的直升机设计的限制，除非直升机在动力故障时处于或高于最小海拔高度，否则不能将足够的能量耦接到转子系统中。然而，直升机的许多飞行应用是在远低于安全自转的最小海拔高度的低海拔高度处进行的，并且必须在该低海拔高度处进行。这些海拔高度区(通常称为“死人区”)表示这样的海拔高度：在其以下，单引擎直升机中的动力故障通常将导致摔机着陆。许多飞行操作往往在死人区中进行。高比例的飞机损失是由于在低海拔高度区和中海拔高度区中主推进系统出现损失或部分损失，随后直升机不能自转到未受损的着陆而造成的。因此，需要这样的装置：其将允许在因任何理由主推进系统遭受损失或实质上失能的情况下，旋转飞机的乘客受到最小的损害并得以生存。
技术实现思路
根据各种实施方案，本专利技术涉及垂直起飞和装载(VTOL)的旋转飞机或直升机，其具有处于四螺旋桨臂构型的八个螺旋桨，其中每个螺旋桨臂都具有两个反向旋转的螺旋桨。本专利技术的各种实施方案中的螺旋桨臂可以被折叠。折叠的螺旋桨臂被设计成允许存放在单个汽车大小的车库中。折叠的螺旋桨臂允许飞机被存放在车库中。螺旋桨臂通过锁定销铰接并保持在延伸位置。缩回锁定销允许乘客或飞行员将螺旋桨臂向下折以妥善放置飞机。每个螺旋桨可以由三相交流马达供电。每个马达从直流接收其交流电力，并接收到三相交流逆变器模块。每个逆变器模块从冗余直流总线接收其电力。该飞机的主要动力装置是产生电力的气体燃烧引擎。如果该气体引擎出现故障，则电池备用系统将安全地使飞机下降以进行受控着陆。大部分的电池电力将在约三分钟的飞行时间内耗尽。直流总线是冗余的，因为即使在气体燃烧引擎发生故障的情况下，直流总线电池组也将安全地使飞机下降。直流总线由确保电池组总是被充电的电池管理系统管理。一旦电池管理系统感测到气体燃烧引擎已经发生故障，主系统飞行控制器就将使飞机进入紧急下降模式，这将安全地使飞机下降。与其他电驱动旋翼飞行器相比，本专利技术的各种实施方案的直流总线和气体燃烧引擎的一个附加优点是，一旦着陆，则该旋翼飞行器几乎立即准备好飞行，因为当气体燃烧引擎在工作时电池连续充电并产生动力。本专利技术的各种实施方案还可以包括被设计成缓和硬着陆的起落架溃缩区。起落架可以由碳纤维制成，并且被独特地设计成在硬着陆时分阶段破裂，这将所有的力施加在起落架上而不是乘客上。起落架被设计成在机身撞击地面之前分三个阶段溃缩或断裂。起落架将分阶段破裂，从而在转动时减慢机身撞击地面的力。在一个实施方案中，起落架在每一侧上都具有五个三角形，包括两个中心三角形，每个中心三角形都具有指向下的三角形顶点。首先撞击地面的起落架底部区段比具有附接到机身的三个点的顶部区段长。该设计吸收硬着陆的能量。假设有两名乘客，或多达400磅的有效载荷，重心大致位于机身的中部，邻近中心防火隔板。该飞机被设计成笔直地下降。在硬垂直着陆时，如上所述，第一阶段将迫使两个起落架片件彼此分离。第二阶段将迫使最靠近重心的内部三角形分离和破裂。最后阶段的力施加在起落架的剩余三个三角形上。紧急着陆可以基于故障事件发生时飞机所处的高度来表征。例如，在发动机故障的情况下，冗余直流总线或电池组将供应足够的电力，以在约四分钟的飞行时间内安全地使飞机下降。如果发生完全故障(即，引擎出现故障并且电池组未充电)，则将部署弹道降落伞。可以预期，这种场景将是极其罕见的，因为如果电池组未被充电，则详细的飞行前诊断测试将不允许垂直起飞。在4,000英尺与150英尺海拔高度之间的紧急着陆可以利用弹道降落伞。然而，对于在150英尺以下的紧急着陆，没有足够的时间来接合降落伞，因此这将被认为是硬着陆。当在低于150英尺的海拔高度下出现故障时，飞机将不会自由落体，因为螺旋桨将仍在旋转但逐渐减速，这进而将减慢自由落体下降。在各种实施方案中，本专利技术是具有机身和四个转子臂的旋转飞机，其中每个转子臂都具有远侧端部和近侧端部。每个转子臂的近侧端部都安装到机身。该飞机有八个转子。每个转子臂都具有安装到其远侧端部的两个转子。第一组转子在与第二组转子相反的方向上旋转，且每组转子安装在每个转子臂上。第一组转子的每个转子的旋转轴线与第二组转子的一个转子的旋转轴线重合。该飞机还可以具有八个电动马达，每个电动马达都耦接到转子中的一个。电池电耦接到电动机，并且逆变器耦接到电池。转换器耦接到逆变器，并且发电机耦接到转换器。内燃机耦接到发电机以产生电能来给电池充电，并从而给马达提供动力以使转子旋转。本专利技术的这些方面和其他方面克服了现有技术中的各种缺点。附图说明通过参考结合附图对本专利技术实施方案作出的以下描述，本专利技术的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且本专利技术本身将被更好地理解，其中：图1是根据本专利技术的旋翼飞行器的一个实施方案的透视图，其中驾驶舱上的一对门打开；图2是与图1类似的视图，其中驾驶舱门关闭；图3是根据本专利技术的一个实施方案的图1至图2的旋翼飞行器的转子臂的正视图，该转子臂容纳电池组；图4是根据本专利技术的一个方面的类似于图3的视图，其中转子臂处于塌缩构型；图5A至图7B是根据本专利技术的一个实施方案的正从延伸位置行进到塌缩位置的转子臂上的铰链组件的剖视图；图8是根据本专利技术一个实施方案的机身的一部分的示意性剖视图，示出了内燃机隔舱和发电机隔舱；以及图9是根据本专利技术的一个方面的电力生成系统的示意图。具体实施方式参见图1和图2，示出了根据本专利技术的旋翼飞行器10的一个实施方案。旋翼飞行器10包括机身12。机身12包括驾驶舱14，该驾驶舱能够经由一对铰接到机身12任一侧的驾驶舱门16进入。机身12还包括机械隔舱18，其同样能够经由一对铰接门20(图2)进入，这对铰接门中的一个位于机身12的任一侧上。旋翼飞行器10还可以包括支撑机身12离开地面的起落架22。在各种实施方案中，起落架12包括两个沿机身12的任一横向侧边缘定位的滑橇。驾驶舱14可以包括通过机身12上的向前观察窗28面向前方的飞行员座椅24和副飞行员或乘客座椅26。窗30也可以包括在驾驶舱门本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种旋转飞机，包括：/n机身；/n至少一个转子，所述至少一个转子耦接到所述机身，所述转子在旋转时将所述机身从地面抬升；/n电动马达，所述电动马达耦接到所述转子以使所述转子旋转；/n内燃机；/n发电机，所述发电机能够操作地耦接到所述内燃机和所述电动马达。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170601 US 62/513,6771.一种旋转飞机，包括：
机身；
至少一个转子，所述至少一个转子耦接到所述机身，所述转子在旋转时将所述机身从地面抬升；
电动马达，所述电动马达耦接到所述转子以使所述转子旋转；
内燃机；
发电机，所述发电机能够操作地耦接到所述内燃机和所述电动马达。
2.根据权利要求1所述的旋转飞机，还包括：
电耦接到所述马达和所述内燃机的电池。
3.根据权利要求2所述的旋转飞机，还包括：
耦接到所述发电机和所述马达的转换器。
4.根据权利要求3所述的旋转飞机，还包括：
耦接到所述转换器和所述马达的逆变器。
5.根据权利要求1所述的旋转飞机，还包括：
多个转子；
多个马达，每个马达都旋转地驱动所述多个转子中的一个。
6.根据权利要求5所述的旋转飞机，还包括：
多个转子臂，每个转子臂都具有远侧端部和近侧端部，所述近侧端部安装到所述机身，并且所述马达中的至少一个和所述转子中的至少一个安装在每个转子臂的所述远侧端部的近侧。
7.根据权利要求6所述的旋转飞机，其中所述多个转子中的两个和所述多个马达中的两个安装在每个转子臂的所述远侧端部的近侧。
8.根据权利要求5所述的旋转飞机，其中第一组所述多个转子在第二组所述多个转子的相反方向上旋转。
9.根据权利要求8所述的旋转飞机，其中所述第一组所述多个转子的所述转子中的每一个的旋转轴线与所述第二组所述多个转子的所述转子中的一个的旋转轴线重合。
10.根据权利要求6所述的旋转飞机，还包括至少四个转子臂。
11.根据权利要求6所述的旋转飞机，其中所述机身还包括：
驾驶舱，所述驾驶舱的大小被确定成容纳所述旋转飞机的人类飞行员，并且所述驾驶舱适于容纳所述旋转飞机的人类飞行员。
12.根据权利要求10所述的旋转飞机，其中第一组所述多个转子在第二组所述多个转子的相反方向上旋转，并且所述第一组所述多个转子的所述转子中的每一个的旋转轴线与所述第二组所述多个转子的所述转子中的一个的旋转轴线重合；并且
所述至少四个转子臂中的每一个具有安装在其远侧端部近侧的所述第一组的所述转子中的一个和所述第二组的所述转子中的一个。
13.根据权利要求6所述的旋转飞机，其中所述转子臂中的每一个与相邻转子臂间隔开不超过九十度。
14.根据权利要求6所述的旋转飞机，其中所述多个转子臂中的所选择的转子臂能够从操作延伸位置塌缩至塌缩的存放位置。
15.根据权利要求1所述的旋转飞机，还包括：
起落架，所述起落架适于在紧急着陆情况下溃缩，从而为所述机身提供保护。
16.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·阿库斯，S·S·伯恩斯，P·康纳斯，W·韦，
申请(专利权)人：舒尔弗莱股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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