飞行器旋翼布置制造技术

本发明专利技术公开了一种飞行器，包括：第一旋翼组件、第二旋翼组件以及配置成将第二旋翼组件安装到飞行器的其余部分上的第二旋翼组件塔架。第一旋翼组件和第二旋翼组件定位成使得它们在飞行器的纵向方向上间隔开，并且因此第一旋翼组件和第二旋翼组件基本上位于平行于与飞行器的纵向轴线对准的垂直平面的垂直平面上。第一旋翼组件包括倾转旋翼，该倾转旋翼配置成在基本上垂直的飞行推力与基本上常规的飞行推力的变换之间倾转。第二旋翼组件包括叠置的多个基本上垂直的推力旋翼，这些推力旋翼安装到塔架，从而基本上位于所述塔架的同一侧。侧。侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞行器旋翼布置


[0001]本公开涉及一种飞行器旋翼布置。一方面涉及一种飞行器。实施方式可以在具有分布式推进系统的飞机中具有特定应用，诸如但不限于具有垂直起落(VTOL)能力的空中的士(taxi)。

技术介绍

[0002]为了便于说明，以下
技术介绍
将在VTOL空中的士的情况下进行描述。然而，这并不是限制性的。
[0003]最近的技术发展使一种新型飞机得以开发。这些飞机能够实现高巡航速度，使用分布式电力推进系统的VTOL。分布式电力推进系统可以通过冗余、低操作成本和低噪声特征实现高水平的安全性。
[0004]尽管如此，在选择机身和推进系统架构方面仍然存在挑战。主要挑战是配置飞机，使其能够高效VTOL飞行以及高速高效巡航，同时保持所有系统的充分冗余。

技术实现思路

[0005]根据第一方面，提供了一种飞行器，该飞行器包括可选的第一旋翼组件、可选的第二旋翼组件以及可选地配置成将第二旋翼组件安装到飞行器的其余部分上的可选的第二旋翼组件塔架，其中，第一旋翼组件和第二旋翼组件可选地定位成使得第一旋翼组件和第二旋翼组件在飞行器的纵向方向上间隔开，因此第一旋翼组件和第二旋翼组件基本上位于这样的垂直平面上，该垂直平面平行于与飞行器的纵向轴线对准的垂直平面，并且其中第一旋翼组件可选地包括倾转旋翼，该倾转旋翼可选地配置成在基本上垂直的飞行推力与基本上常规的飞行推力的变换之间倾转，并且其中，第二旋翼组件还可选地包括叠置的多个基本上垂直的推力旋翼，这些推力旋翼可选地安装到塔架从而基本上位于塔架的同一侧。
>[0006]第一旋翼组件和第二旋翼组件的对准使得第一旋翼组件和第二旋翼组件在飞行器的纵向方向上间隔开并且因此第一旋翼组件和第二旋翼组件基本上位于平行于与飞行器的纵向轴线对准的垂直平面的垂直平面上，可以使得具有一个平行于飞行器的纵向轴线的轴线，第一旋翼组件和第二旋翼组件中的一者或另一者沿着该轴线朝向另一者突起，将至少部分地与另一者叠置。相关的对准度可以是这样的对准度，其对于由第一旋翼组件和第二旋翼组件的上游产生的第一旋翼组件和第二旋翼组件的下游潜在的不可忽略的洗流干扰是足够的。
[0007]倾转旋翼的使用可以有助于提高巡航/常规飞行的效率，同时仍允许旋翼在垂直飞行配置和过渡飞行配置期间做出垂直推力的贡献。叠置的多个基本上垂直的推力旋翼的使用提供了用于额外的垂直推力的设施，而无需提供可能更重的倾转旋翼。因此，倾转旋翼和叠置组合可以提供增强的性能和/或额外的飞行配置选项。由于各种原因(例如动态考虑、重量分布、包装、复杂性降低、部件和/或系统共享等)，在纵向方向上以及可选地在垂直方向上使第一旋翼组件和第二旋翼组件间隔开，但是定位成基本上共同的横向轴线移位可
能是期望的或有利的。尽管如此，这可能使第一旋翼组件和第二旋翼中的一者在至少一些飞行配置期间更可能经受另一者的洗流。
[0008]在塔架的一侧设置叠置旋翼叶片(例如没有塔架将它们分开)可能意味着可以减少叠置旋翼之间的分离(甚至基本上没有分离)。这可以降低旋翼之间叶片涡流相互作用的可能性，从而提高效率和噪声性能。更近的距离还可以使得叠置在收起(不使用时，例如在常规飞行期间)配置与展开(需要它们提供垂直推力时)配置之间进行调节。在收起配置中，每个叠置旋翼的叶片可以与其他叠置旋翼中的相对应的叶片对准，并且旋翼旋转定向以呈现基本上最小的总正面截面，以减小它们引起的阻力。当叠置旋翼(至少在某些飞行配置中)撞击/摄入另一个旋翼(例如倾转旋翼)的尾流的至少一部分时，此类影响可能更加显著。然而，可替代地，叠置旋翼之间更接近的可能性可以允许叠置旋翼的整体封装更小，并且这可以有助于定位成在很大程度上或完全避免倾转旋翼的尾流，尽管该尾流的持续存在带来潜在优势。叠置旋翼之间更接近的可能性也可以允许分离成使得叠置旋翼表现为具有潜在的效率、动态和噪声益处的单个多元件升力机翼。更接近的可能性还可以允许共享(例如)支撑和维护叠置旋翼的部件，这可以降低复杂性和/或重量。
[0009]在一些实施方式中，第一旋翼组件和第二旋翼组件以这样的方式定位，即，使得第一旋翼组件和第二旋翼组件基本上都在平行于飞行器的纵向轴线的轴线上。因此，例如第一旋翼组件和第二旋翼组件的中心线和/或旋转轴线落在基本上平行于飞行器的中心轴线的轴线上。由于各种原因(例如动态考虑、重量分布、包装、复杂性降低、部件和/或系统共享等)，将第一旋翼组件和第二旋翼组件中的一者基本上定位在另一者的正下游(在常规飞行中)可能是期望的。此外，通过将叠置旋翼定位在其支撑塔架的一侧，可以至少部分地减轻与这种布置相关的潜在缺点(例如洗流效应)(如上所述)。
[0010]在一些实施方式中，第二旋翼组件的垂直推力旋翼之间的间隔基本上小于垂直推力旋翼的叶片的平均空气动力学叶片弦长的100％。在其他实施方式中，第二旋翼组件的垂直推力旋翼之间的间隔基本上小于垂直推力旋翼的叶片的平均空气动力学叶片弦长的80％、60％、40％、30％或20％。这样的接近性可以强调以上讨论的本专利技术的至少一些潜在益处，其中不断减少的分离提供了不断增强的益处。尽管如此，可能会出现一定程度的权衡，因为随着不断减少的间隔，叶片轮毂的设计自由度可能会受到限制。
[0011]在一些实施方式中，不存在位于限定在叠置的多个基本上垂直的推力旋翼中的至少一对的叶片平面之间的环形空间中的静态结构。通过避免在旋转叶片之间设置静态结构(例如塔架或机舱)，可以将叠置旋翼设置得更靠近，并且可以避免流动干扰(从而破坏叠置旋翼之间的协同空气动力学效应)。
[0012]在一些实施方式中，第一旋翼组件比第二旋翼组件位于飞行器的机架上更靠前的位置。出于各种原因包括在过渡期间，这种布置可能是期望的，可能需要来自更多的后部旋翼比更多的前部旋翼提供更多的垂直推力。这是因为在过渡期间，存在着飞行器采用机头向上姿态的自然趋势，与朝向飞行器前部产生的推力相比，可以通过朝向飞行器后部增加的垂直推力来抵消这种趋势。由于第二旋翼组件是专用的垂直推力组件(例如固定用于垂直推力或仅允许有限的旋翼俯仰调节，例如为了稳定性)可能意味着与倾转旋翼可能经受的角度调整相比，它更适合在过渡期间提供增加的垂直推力，因此可以有利地相对于飞行器位于更靠后的位置。在第一旋翼组件比第二旋翼组件位于飞行器的机架上更靠前的布置
中，由于没有中间塔架而促进第二旋翼组件处的潜在减阻的意义可能更显著。这是因为在倾转旋翼的下游，第二旋翼组件可能经受由其尾流引起的加速气流。出于同样的原因，效率、动态和/或噪声性能的改善(例如通过作为单个多元件升力机翼的叠置旋翼可以促进的)也可能更加显著。可替代地，第二旋翼组件的更紧密的整体包装的便利性可以允许这样的布置，使得第二旋翼组件在更大程度上避免倾转旋翼的尾流。
[0013]在一些实施方式中，第一旋翼组件配置成使得在第一旋翼组件的倾转旋翼的倾转角度的整个范围内存在倾转旋翼的中心与第二旋翼组件的叠置旋翼的中心点之间的轴线基本上垂直于由旋转以传递推力的倾转旋翼叶片限定的旋转平面的倾转角度。在倾转旋翼具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种飞行器，包括第一旋翼组件、第二旋翼组件以及配置成将所述第二旋翼组件安装到所述飞行器的其余部分上的第二旋翼组件塔架，其中，所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件定位成使得所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件在所述飞行器的纵向方向上间隔开，并且因此所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件基本上位于垂直平面上，所述垂直平面平行于与所述飞行器的纵向轴线对准的垂直平面，并且其中，所述第一旋翼组件包括倾转旋翼，所述倾转旋翼配置成在基本上垂直的飞行推力与基本上常规的飞行推力的变换之间倾转，并且其中进一步地，所述第二旋翼组件包括叠置的多个基本上垂直的推力旋翼，所述叠置的多个基本上垂直的推力旋翼安装到所述塔架，从而基本上位于所述塔架的同一侧。2.根据权利要求1所述的飞行器，其中，所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件以这样的方式定位，使得所述第一旋翼组件和所述第二旋翼组件基本上位于平行于所述飞行器的纵向轴线的轴线上。3.根据权利要求1或2所述的飞行器，其中，所述第二旋翼组件的垂直推力旋翼之间的间隔基本上小于所述垂直推力旋翼的叶片的平均空气动力学叶片弦长的100％。4.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述第一旋翼组件比所述第二旋翼组件位于所述飞行器的机架上更靠前的位置。5.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器，其中，所述第二旋翼组件比所述第一旋翼组件位于所述飞行器的机架上更靠前的位置。6.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述第一旋翼组件配置成使得在所述第一旋翼组件的所述倾转旋翼的倾转角度的整个范围内存在一倾转角度，在所述倾转角度中，所述倾转旋翼的中心与所述第二旋翼组件的所述叠置旋翼的中心点之间的轴线基本上垂直于由所述倾转旋翼的叶片限定的旋转平面，所述倾转旋翼的所述叶片旋转以传递推力。7.根据权利要求1至5中任一项所述的飞行器，其中，所述第一旋翼组件配置成使得在所述第一旋翼组件的所述倾转旋翼的倾转角度的整个范围内不存在这样的倾转角度，在该倾转角度中，所述倾转旋翼的中心与所述第二旋翼组件的所述叠置旋翼的中心点之间的轴线基本上垂直于由所述倾转旋翼的叶片限定的旋转平面，所述倾转旋翼的所述叶片旋转以传递推力。8.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述叠置垂直推力旋翼安装到所述塔架，以基本上位于所述塔架上方。9.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述第二旋翼组件配置成在所述飞行器的至少一部分过渡飞行配置期间提供推力，在所述过渡飞行配置期间，所述第一旋翼组件的所述倾转旋翼在基本上垂直的飞行推力与基本上常规的飞行推力的变换之间倾转。10.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述叠置的多个垂直推力旋翼配置成在至少一些配置中用作单升力机翼。11.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述叠置的多个垂直推力旋翼由相同的推进单元驱动。12.根据任一前述权利要求所述的飞行器，其中，所述叠置的多个垂直推力旋翼在推进旋转中由所述叠置的多个垂直推力旋翼与所述第二旋翼组件的其余部分之...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：垂直航空航天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：