垂直起降载具制造技术

飞行载具(1)，包括：机身(10)，该机身(10)具有尾部(20)；主旋翼(100)，该主旋翼(100)的旋转轴位于机身(10)的顶部；中央推力单元(200)，该中央推力单元(200)沿载具(1)的纵轴布置，与主旋翼(100)的旋转轴保持一定距离；位于机身任意侧的安装支撑件(40)；安装在每个安装支撑件(40)上侧推力单元(400)；中央推力单元包括风扇，该风扇提供至少一个垂直于载具虚拟垂直中平面的气流分量；每个侧推力单元包括风扇，该风扇提供至少一个平行于所述虚拟垂直中平面的气流分量的气流；推力单元中的至少一个设置有可控气流偏转装置(420)，所述可控气流偏转装置(420)以可控方式偏转相应的输出气流。流。流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】垂直起降载具


[0001]本专利技术总体上涉及一种飞机或飞行器，该飞机或飞行器能够垂直起降，因此其能够在相对较小的表面积上起降而无需任何长度的跑道。

技术介绍

[0002]垂直起降载具，下文称为VTOL载具，其本身是已知的。有些是基于安装在机身两侧的两个提供推力的喷气发动机而设计的，其可以倾斜以提供垂直推力，如AV
‑
8鹞式跳跃喷气机(AV
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8Harrier Jump Jet)。其他示例利用安装在机翼处的可倾斜螺旋桨的原理，如V
‑
22鱼鹰(V
‑
22Osprey)。
[0003]另一种设计将一个或多个升力旋翼安装在机身上方，例如直升机。适当控制桨叶和/或飞行器整体倾斜将为向前飞行提供水平推力。
[0004]至于动力，较大的飞机总是由燃料提供动力。飞机最好采用电力驱动，但对于预期任务内容而言，其所需的电力会使电源(电池)将非常沉重。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是提供一种载客载具(passenger vehicle)的简化设计，该载客载具能够飞行、重量相对较轻、具有响应控制，并提高了针对推进/推力系统故障(即推力发生装置(thrust generators)故障及其电源故障)的安全性。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供适合于电力驱动的设计。
[0007]本专利技术的设计基础是旋翼载具(rotor
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lifted vehicle)，即由中央旋翼提供升力。在一个实施例中，该载具能够垂直起降而不需要任何水平速度。在另一个实施例中，载具是基于旋翼机的原理设计，其在起飞和着陆时确实需要一定的水平速度,该速度可在相对较短的跑道段(通常小于100m)内获得(起飞)或移除(着陆)。将短语短距起降(Short Take Off and Landing)缩写为“STOL”，其将被用作一般短语以涵盖此类和其他实施例。
附图说明
[0008]本专利技术的这些和其他方面、特征和优点将参照附图通过对一个或多个优选实施例的描述来进一步解释，附图中相同的附图标记表示相同或相似的部分，其中：
[0009]图1示意性示出根据本专利技术的STOL载具的实施例；
[0010]图2是推力单元的透视示意图；
[0011]图3A
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3C是侧推力单元的横截面示意图，其示意性地描绘了偏转器的操作；
[0012]图4为根据本专利技术的反扭矩力(counter
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torque forces)。
具体实施方式
[0013]图1示意性地示出了根据本专利技术设计的STOL载具1。载具1包括带有尾部20的细长机身10，其构成了飞行器的纵向。尾部20设置有尾翼结构30。在机身10的每一侧，至少设置
一个安装支撑件40。在机身10的顶部设有轴50(轴50具有基本垂直的旋转轴线)，主旋翼100安装在轴50上。飞行器的虚拟垂直中平面由所述旋转轴线结合所述纵向界定。
[0014]除了主旋翼100之外，载具1还设置有布置在尾部20内或尾部20处的中央推力单元200，以及布置在安装支撑件40处的侧推力单元400。载具每侧可设置一个以上的安装支撑件，且每个安装支撑件可携带一个以上的侧推力单元。安装支撑件40的主要作用是将相应的侧推力单元保持在距机身10一定水平距离处，并且该安装支撑件40的精确设计对于本专利技术并不重要。例如，安装支撑件40可以由管构成。然而，优选地，安装支撑件40具有空气动力学轮廓，更可取地，安装支撑件40呈翼型以有助于在飞行期间提供升力。
[0015]推力单元200、400将在下文中得到更为详细的描述。这里，需要注意的是，推力单元200、400的作用是提供水平分力，以抵消主旋翼带来的反作用力矩，从而实现偏航控制(yaw control)，并且推力单元200、400提供竖直分力，从而实现俯仰控制(pitch control)和侧滚控制(roll control)。因此，尽管主旋翼本身的设计相对简单没有循环控制装置(cyclic control)，但对于水平操纵飞行器(即向前和向后，也可以侧向)，俯仰控制和侧滚控制可用于稍微倾斜由主旋翼产生的垂直升力矢量(the vertical lift vector)。这种简单的主旋翼设计成本较低(包括维护成本)，故障风险也较低。在最简单的实施例中，桨叶将具有固定的螺距(pitch)，优选地该螺距可集体调节，以便(快速)改变升力。
[0016]主旋翼100相对较大，从而使载具1可以有效悬停。主旋翼100可具有2、3、4、5、6或更多个桨叶，但桨叶数量的增多增加了复杂性和重量。
[0017]原则上，中央推力单元200可位于沿载具1纵向轴线的任何位置，甚至在机头处。中央推力单元200到主旋翼100的旋转轴线相对大的距离是有利的，因此其优选位于尾部20中或尾部20处。载具可具有两个或多个中央推力单元。
[0018]中央推力单元200包括至少一个风扇，该风扇的旋转轴线大致垂直于所述垂直中平面。中央推力单元200的精确定位对于本专利技术并不重要，并且可以基于二次设计的考虑，只要该中央推力单元200处于任何能够提供垂直于所述垂直中平面的分力的情况下。
[0019]载具1可以包括一个以上的中央推力单元200。在这种情况下，各个风扇可呈线性对齐，并且其旋转轴处于同一虚拟平面，该虚拟平面可以是水平的，或者朝着载具1的纵向方向倾斜。例如三个风扇可呈三角形布置。载具1可以包括至少一个位于主旋翼100前方的中央推力单元200和至少一个位于主旋翼100后方的中央推力单元200。
[0020]每个侧推力单元400优选地安装在对应的支撑件40的远端。支撑件40的精确长度对于本专利技术不是必要的；通常认为较长的支撑为侧推力单元400的力矢量提供较长的臂，并且在机翼展开时也提供更大的升力，但也带来了更大的阻力。
[0021]每个侧推力单元400包括至少一个风扇，其旋转轴线大体平行于所述垂直中平面。侧推力单元400的精确定向对于本专利技术并不重要，并且可以基于二次设计的考虑，只要该侧推力单元400处于任何能够提供大致平行于所述垂直中平面的分力的情况下。可以将侧推力单元400位置固定以使得其始终产生大致水平的分力。侧推力单元400可绕大体垂直于所述垂直中平面的轴倾斜；在这种情况下，该倾斜范围包括可提供大体上水平分力的工作位置。
[0022]图2是推力单元的示意立体图。此处将侧推力单元400作为示例进行描述并在下文讨论，但基本上相同的设计考虑也同样适用于(多个)中央推力单元。这也适用于图3A
‑
C，图
3A
‑
C是推力单元的横截面示意图。
[0023]为了更好地引导空气，优选地，推力单元400包括大致圆柱形的护罩410，该护罩410具有入口开口411和出口开口412。在护罩410内部，布置有风扇430，风扇轴431基本上与护罩410同轴。一组风扇叶片432安装在风扇轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.能够在空中飞行的载具(1)，包括：
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机身(10)，所述机身(10)具有尾部(20)；
‑
主旋翼(100)，所述主旋翼(100)具有位于所述机身(10)顶部的旋转轴；
‑
至少一个中央推力单元(200)，所述中央推力单元(200)沿所述载具(1)的纵轴布置，与所述主旋翼(100)的所述旋转轴存在距离；
‑
安装支撑件(40),机身(10)每一侧至少安装一个安装支撑件(40)；
‑
侧推力单元(400)，每个所述安装支撑件(40)上至少安装一个侧推力单元(400)；其中，所述中央推力单元(200)包括风扇，所述风扇提供至少一个垂直于所述载具虚拟垂直中平面的气流分量；其中，每个所述侧推力单元(400)包括风扇，所述风扇提供至少一个平行于所述虚拟垂直中平面的气流分量；其中，所述推力单元(200，400)中的至少一个设置有可控气流偏转装置(420)，所述可控气流偏转装置(420)以可控方式偏转相应的输出气流。2.根据权利要求1所述的载具(1)，其中，所述中央推力单元(200)提供大体水平方向的气流。3.根据权利要求1或2所述的载具(1)，其中，所述中央推力单元(200)位于所述尾部(20)内部或所述尾部(20)处。4.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，其中，所述侧推力单元(400)至少具有一个水平操作位置，在所述水平操作位置，所述侧推力单元提供大体水平方向的气流。5.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，其中，所述侧推力单元(400)可围绕水平倾斜轴倾斜。6.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，其中，所述可控气流偏转装置(420)包括一组相互平行的偏转条(421)，所述偏转条(421)纵向方向横向输出气流，其中，所述偏转条(421)在静止位置和倾斜位置之间可围绕其自身的纵向轴倾斜，在所述静止位置，所述偏转条(421)的宽度方向与所述气流平行，在所述倾斜位置，所述偏转条(421)的宽度方向与所述气流成角度。7.根据权利要求6所述的载具(1)，其中，所述偏转条(421)设置有多个倾斜致动器，用于成组或单独致动。8.根据权利要求6
‑
7中任一项所述的载具(1)，其中，所述气流偏转装置(420)安装成可绕平行于所述气流的轴旋转。9.根据权利要求8所述的载具(1)，其中，所述气流偏转装置(420)安装为可在至少90
°
的旋转范围内旋转，所述旋转范围包括水平位置和竖直位置，在所述水平位置，所述偏转条(421)在水平方向上纵向延伸；在所述竖直位置，所述偏转条(421)在竖直方向上纵向延伸。10.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，其中，每个所述推力单元(200、400)包括：
‑
护罩(410)，所述护罩(410)大体为筒形，所述护罩(410)设置有入口开口(411)和出口开口(412)；
‑
风扇(430)，所述风扇(430)位于所述护罩(410)内部，所述风扇(430)具有基本上与所述护罩(410)同轴的风扇轴(431)。
11.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，所述的载具(1)能够以这样的方式操作：至少一个所述中央推力单元(200)产生反扭矩力以保持所述载具静止和/或提供偏航控制。12.根据上述权利要求中任意项所述的载具(1)，所述的载具(1)能够以这样的方式操作：至少一个所述侧推力单元(400)用于产生反扭矩力以保持所述载具静止和/或提供偏航控制。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：帕尔夫知识产权私人有限公司，
类型：发明
国别省市：