固定翼短距起降飞机及其相关方法技术

本发明专利技术的名称是固定翼短距起降飞机以及相关方法。飞机包括机体，该机体包括后部机翼组件和位于后部机翼组件前方的前部机翼组件、后部多个吹气旋翼组件和前部多个吹气旋翼组件，该后部多个吹气旋翼组件可操作地耦接后部机翼组件并配置为将空气吹过后部机翼组件以在后部机翼组件中引起升力，该前部多个吹气旋翼组件可操作地耦接前部机翼组件并配置为将空气吹过前部机翼组件以在前部机翼组件中引起升力。方法包括通过利用前部多个吹气旋翼组件将空气吹过前部机翼组件以在前部机翼组件中引起升力和通过利用后部多个吹气旋翼组件将空气吹过后部机翼组件以在后部机翼组件中引起升力。

【技术实现步骤摘要】
固定翼短距起降飞机及其相关方法
本
技术实现思路
一般地涉及短距起降飞机。
技术介绍
在航空工业中，人们对无需使用大型跑道就可以起降的飞机具有强烈且日益增长的兴趣。例如，多种军事和城市空中移动操作希望在不提供常规固定翼飞机起降所需跑道长度的环境中利用航空。传统上，对不需使用大型跑道即可运行的飞机的需求已经通过垂直起降(VTOL)飞机解决，例如其中通过升力旋翼实现升力的直升机、多旋翼以及复式旋翼和机翼配置。尽管VTOL飞机可以在没有跑道的情况下起降，但VTOL飞机的效率通常较低，在较低的飞行速度下运行，并且相对于固定翼飞机产生高水平的噪音。短距起降(short-takeoff-and-landing，STOL)飞机是被认为作为解决常规固定翼飞机跑道限制的解决方案的另一类飞机。与VTOL飞机不同，STOL飞机通常是固定翼飞机，其利用(leverage)多种空气动力学原理(例如低机翼载荷)，以允许STOL飞机以较短的跑道起降。总的来说，相对于VTOL飞机，STOL飞机倾向于更高的效率，并且在更高的飞行速度下运行；但是，由于与VTOL相比要求较长的跑道，因此在某些环境中STOL飞机的应用仍然受到限制。最近的STOL飞机设计利用吹气升力(blown-lift)效应来减少起飞距离，其中利用一系列旋翼将空气吹过飞机的固定翼并在其上产生升力。但是，考虑到能够实现短起飞距离，现有的吹气升力STOL飞机设计倾向于轻机翼载荷，这可使飞机更容易受到风干扰，并导致着陆期间较低的控制权。因此，由于对着陆分散(landingdispersion)的较低控制权而导致需要更大的着陆距离，可能限制了现有的吹气升力STOL飞机的应用。因此，存在对更加可控并且可以更精确控制起降的STOL飞机的需求。
技术实现思路
本文公开了具有多个吹气表面(blownsurface)的固定翼短距起降飞机以及用于操作飞机的相关方法。飞机包括机体，该机体包括后部机翼组件(rearwingassembly)和前部机翼组件(forwardwingassembly)，该前部机翼组件位于后部机翼组件的前方的机体内。飞机进一步包括后部多个吹气旋翼组件和前部多个吹气旋翼组件，该后部多个吹气旋翼组件接近后部机翼组件的前缘区域可操作地耦接后部机翼组件，其中，后部多个吹气旋翼组件配置为将空气吹过后部机翼组件以在后部机翼组件中引起升力，该前部多个吹气旋翼组件接近前部机翼组件的前缘区域可操作地耦接前部机翼组件，其中前部多个吹气旋翼组件配置成将空气吹过前部机翼组件以在前部机翼组件中引起升力。方法包括通过利用前部多个吹气旋翼组件将空气吹过前部机翼组件以在固定翼短距起降飞机的前部机翼组件中引起升力，该前部多个吹气旋翼组件接近前部机翼组件的前缘区域可操作地耦接所述前部机翼组件。方法进一步包括通过利用后部多个吹气旋翼组件将空气吹过后部机翼组件以在飞机的后部机翼组件中引起升力，该后部多个吹气旋翼组件接近后部机翼组件的前缘区域可操作地耦接后部机翼组件。附图说明图1是示意性地表示根据本公开内容的飞机的示意图。图2是根据本公开内容的实例飞机的等距视图。图3是图2的实例飞机的俯视图。图4是图2的实例飞机的正视图。图5是图2的实例飞机的侧视图。图6是巡航配置中所示的图2的实例飞机的另一个等距视图。图7根据本公开内容的另一个实例飞机的等距视图。图8是示意性地表示可以在根据本公开内容的飞机中使用的实例控制器的示意图。图9是示意性地表示根据本公开内容操作飞机的方法的流程图。具体实施方式本文讨论了具有多个吹气表面的固定翼短距起降飞机以及相关方法。图1-9提供了根据本公开内容的飞机100、飞机100的电气系统20以及用于操作飞机100的相关方法500的实例。用于相似或至少基本上相似目的的元件在图1-9的每一个中都用相似的数字标记，并且本文中这些元件可以不参考图1-9中的每一个进行详细地讨论。类似地，在图1-9的每一个中不可能标记所有元件，但是为了一致性，本文中可以使用与其相关的附图标记。本文参考图1-9中的一个或多个讨论的元件、部件和/或特征在不脱离本公开内容的范围的前提下可被包括在图1-9的任何一个中和/或与图1-9中的任何一个一起使用。图1示意性地表示根据本公开内容的飞机100，图2-6示出了实例飞机100，其在本文中被指示并称为飞机700，图7示出了实例飞机100，其在本文中被指示并称为飞机800，并且图8示意性地表示了飞机100的实例电气系统20。通常，在图1中，以实线示出了可能包括在飞机100的给定(即，具体)实例中的元件，而以虚线示出了飞机100的给定实例中任选的元件。但是，图1中实线所示的元件并不是本公开内容的飞机100的所有实例所必需的，并且在不脱离本公开内容的范围内，从飞机100的具体实例中可以省略图1中实线所示的元件。以下讨论集中于图1中飞机100的示意性表示；但是，适当时并为了促进理解飞机100，在图2-6和图7中分别参考了飞机700和800的说明性、非排他性实例。实例飞机700和800是非排他性的并且不将飞机100限于图2-7的实例。也就是说，根据本公开内容的飞机100可以并入参照图1和图8的示意性表示和/或图2-7的实例及其变型中示出和讨论的飞机100的任何数量的多种实例、配置、特性、性质等，而无需包括所有此类实例、配置、特征、性质等。为了简洁起见，关于飞机700和800可能不会讨论、说明和/或标记每个讨论的部件、零件、部分、实例、区域或其变型；然而，在本公开内容的范围内，飞机700和800可利用飞机100的所讨论的特征、变型等。同样，根据本公开内容的其他飞机100可以利用飞机700和800具体说明和讨论的实例。首先参考图1，飞机100包括机体110，该机体110包括前部机翼组件200和后部机翼组件300。飞机100还包括前部多个吹气旋翼组件410和后部多个吹气旋翼组件420，该前部多个吹气旋翼组件410可操作地耦接前部机翼组件200，该后部多个吹气旋翼组件420可操作地耦接后部机翼组件300。在一些实例中，飞机100包括前部机翼组件200和后部机翼组件300可操作地耦接的机身120。在一些实例中，机身120包括配置为接收有效载荷的内部容积，并且任选地包括配置为允许进入机身120的内部容积的一个或多个检修门130。飞机100进一步可以包括尾翼组件150、起落架组件140和/或一个或多个飞行控制表面160。飞机100可以采取任何合适的形式，其包括商用飞机、军用飞机、私人飞机、货机、客机或任何其他合适的飞机。同样，飞机100可以是有人驾驶的飞机、半自主飞机、自主飞机和/或遥控飞机。飞机100可描述为短距起降(STOL)飞机。例如，飞机100可以配置为在城市环境中操作和/或可以配置为利用小于40米的跑道起降。飞机100是固定翼飞机，其中前部机翼组件200和后部机翼组件300固定地定位于机体110内(而不是在机体11内枢转)，和/或非旋转地固定在机体110中。同样地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固定翼短距起降飞机(100)，其包括：/n机体(110)，其包括后部机翼组件(300)和位于所述后部机翼组件(300)前方的前部机翼组件(200)，其中所述前部机翼组件(200)非旋转地固定在所述机体(110)内，并且其中所述后部机翼组件(300)非旋转地固定在所述机体(110)内；/n后部多个吹气旋翼组件(420)，其接近所述后部机翼组件(300)的前缘区域(330)可操作地耦接所述后部机翼组件(300)，其中所述后部多个吹气旋翼组件(420)被配置为将空气吹过所述后部机翼组件(300)以在所述后部机翼组件(300)中引起升力；和/n前部多个吹气旋翼组件(410)，其接近所述前部机翼组件(200)的前缘区域(230)可操作地耦接所述前部机翼组件(200)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)被配置为将空气吹过所述前部机翼组件(200)以在所述前部机翼组件(200)中引起升力。/n

【技术特征摘要】
20200224 US 16/799,3931.一种固定翼短距起降飞机(100)，其包括：
机体(110)，其包括后部机翼组件(300)和位于所述后部机翼组件(300)前方的前部机翼组件(200)，其中所述前部机翼组件(200)非旋转地固定在所述机体(110)内，并且其中所述后部机翼组件(300)非旋转地固定在所述机体(110)内；
后部多个吹气旋翼组件(420)，其接近所述后部机翼组件(300)的前缘区域(330)可操作地耦接所述后部机翼组件(300)，其中所述后部多个吹气旋翼组件(420)被配置为将空气吹过所述后部机翼组件(300)以在所述后部机翼组件(300)中引起升力；和
前部多个吹气旋翼组件(410)，其接近所述前部机翼组件(200)的前缘区域(230)可操作地耦接所述前部机翼组件(200)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)被配置为将空气吹过所述前部机翼组件(200)以在所述前部机翼组件(200)中引起升力。


2.根据权利要求1所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件包括吹气旋翼(400)，其被配置为在固定的旋转轴上旋转，并且其中所述固定的旋转轴相对于所述飞机(100)的纵向轴线(82)被固定。


3.根据权利要求2所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件包括吹气旋翼(400)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的一个或多个的所述吹气旋翼(400)被配置为选择性地折叠成低轮廓配置(460)，并且其中所述后部多个吹气旋翼组件(420)的一个或多个的所述吹气旋翼(400)被配置为选择性地折叠成低轮廓配置(460)。


4.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述后部多个吹气旋翼组件(420)包括12个吹气旋翼组件。


5.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)包括6个吹气旋翼组件。


6.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述机体(110)进一步包括具有配置为接收有效载荷(124)的内部容积(122)的机身(120)，其中所述前部机翼组件(200)和所述后部机翼组件(300)可操作地耦接所述机身(120)并且沿所述机身(120)的长度被纵向隔开，其中所述机身(120)包括被配置为允许进入所述机身(120)的所述内部容积(122)的一个或多个检修门(130)，其中所述一个或多个检修门(130)的每个检修门(130)沿所述机身(120)定位于所述前部机翼组件(200)和所述后部机翼组件(300)之间，其中所述一个或多个检修门(130)的每个检修门(130)包括后部检修门部分和前部检修门部分，所述后部检修门部分被配置为向后枢转打开以遮蔽从所述后部多个吹气旋翼组件(420)的至少一部分进出所述机身(120)，所述前部检修门部分被配置为向前枢转打开以遮蔽从所述前部多个吹气旋翼组件(410)的至少一部分进出所述机身(120)。


7.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述前部机翼组件(200)和所述后部机翼组件(300)以纵向间隔(612)沿所述飞机(100)的长度隔开，其中所述纵向间隔(612)被限定为所述飞机(100)的总长度的阈值分数，其中所述阈值分数为至多75％。


8.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件具有旋压直径(450)，并且其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件的所述旋压直径(450)与所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件的所述旋压直径(450)垂直上不重叠。


9.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件包括具有旋压直径(450)的吹气旋翼(400)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼(400)的所述旋压直径(450)是所述前部机翼组件(200)的平均吹气宽度(276)的阈值分数，并且所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼(400)的所述旋压直径(450)是所述后部机翼组件的平均吹气宽度(376)的阈值分数，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼(400)的所述旋压直径(450)的所述阈值分数为至多50％，并且其中所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼(400)的所述旋压直径(450)的所述阈值分数为至多50％。


10.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述后部机翼组件(300)包括：
后部右机翼部分(310)，其包括后部右襟翼(342)和右副翼(352)，所述后部右襟翼(342)限定所述后部右机翼部分(310)的后缘(332)的内侧部分(360)，和所述右副翼(352)限定所述后部右机翼部分(310)的所述后缘(332)的外侧部分(362)；和
后部左机翼部分(320)，其包括后部左襟翼(344)和左副翼(354)，所述后部左襟翼(344)限定所述后部左机翼部分(320)的后缘(332)的内侧部分，和所述左副翼(354)限定所述后部左机翼部分(320)的所述后缘(332)的外侧部分(362)；
其中所述后部左襟翼(344)被配置为通过引导由所述后部多个吹气旋翼组件(420)的左内侧子集(444)吹过所述后部左机翼部分(320)的空气来调节在所述后部左机翼部分(320)中引起的升力，和所述后部右襟翼(342)被配置为通过引导由所述后部多个吹气旋翼组件(420)的右内侧子集(442)吹过所述后部右机翼部分(310)的空气来调节在所述后部右机翼部分(310)中引起的升力；和
其中所述左副翼(354)被配置为通过引导由所述后部多个吹气旋翼组件(420)的左外侧子集(434)吹过所述后部左机翼部分(320)的空气来调节在所述后部左机翼部分(320)中引起的升力，和所述右副翼(352)被配置为引导由通过所述后部多个吹气旋翼组件(420)的右外侧子集(432)吹过所述后部右机翼部分(310)的空气来调节在所述后部右机翼部分(310)中引起的升力。


11.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述飞机(100)被配置为利用至多35米的跑道长度起降。


12.根据前述权利要求的任一项所述的飞机(100)，其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件被配置为独立地操作；和
其中所述前部多个吹气旋翼组件(410)的每个吹气旋翼组件和所述后部多个吹气旋翼组件(420)的每个吹气旋翼组件被配置为响应于独立的操作输出差动吹气功率以控制下面的一个或多个：
(i)所述飞机(100)中的俯仰力矩(96)；
(ii)所述飞机(100)中的偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·S·陶，
申请(专利权)人：极光飞行科学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US