使用旋翼以模拟刚性机翼空气动力学的VTOL飞行器制造技术

一种垂直起飞和降落飞行器，其关于VTOL和向前飞行操作二者使用固定旋翼。旋翼形成合成机翼并且定位以实现高翼展效率。旋翼定位以穿过合成机翼翼展均匀掉升力。合成机翼也可以具有窄前部和后部翼型，其可以提供结构支撑以及在向前飞行期间提供升力。机翼旋翼向前倾斜，并且在水平飞行期间提供一些向前推进力。并且在水平飞行期间提供一些向前推进力。并且在水平飞行期间提供一些向前推进力。

【技术实现步骤摘要】
使用旋翼以模拟刚性机翼空气动力学的VTOL飞行器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2017年11月2日申请的Mikic等人的美国临时专利申请第62/416,168号的优先权，其通过完整引用合并到此。


[0003]本专利技术涉及航空载具，一种使用旋翼以模拟刚性机翼空气动力学的航空载具。
附图说明
[0004]图1A
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图1D是根据本专利技术的一些实施例的具有使用堆叠式反向旋转推进器的合成机翼的航空载具的阴影渲染。
[0005]图2A
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图2D是根据本专利技术的一些实施例的具有使用堆叠式反向旋转推进器的合成机翼的航空载具的绘图。
[0006]图3是根据本专利技术的实施例的向前飞行中的航空载具的求解图。
[0007]图4A
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图4B是根据本专利技术的一些实施例的具有合成机翼的航空载具的阴影渲染。
[0008]图5A
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图5C是根据本专利技术的一些实施例具有合成机翼的航空载具的绘图。
[0009]图6A
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图6G是关于各种参数值的升力阻力曲线。
[0010]图7是根据本专利技术的一些实施例的具有使用纵向交错旋翼的合成机翼的航空载具的视图。
[0011]图8是根据本专利技术的一些实施例的具有使用垂直交错旋翼的合成机翼的航空载具的视图。
[0012]图9A
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图9E是示出用于不同载具配置的升力的均匀性的概图。
[0013]图10A
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图10B是根据本专利技术的一些实施例的旋翼的视图。
[0014]图11A
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图11C是根据本专利技术的一些实施例的航空载具的视图。

技术实现思路

[0015]一种垂直起飞和降落飞行器，其关于VTOL和向前飞行操作二者使用固定旋翼。旋翼形成合成机翼并且定位以实现高翼展效率。旋翼定位以穿过合成机翼的翼展均匀掉升力。合成机翼也可以具有窄前部和后部翼型，其可以提供结构支撑以及在向前飞行期间提供升力。机翼旋翼向前倾斜，并且在水平飞行期间提供一些向前推进力。
具体实施方式
[0016]在本专利技术的一些实施例中，一种航空载具，其具有被配置为执行为合成机翼或伪机翼(pseudo
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wing)的旋翼的阵列。旋翼相对于航空载具主体并且相对于彼此定位，从而旋翼阵列的升力沿着伪机翼的翼展具有相对均匀的升力。合成机翼产生(相对)均匀的升力和相对均匀的尾部垂直速度(下冲)。脱出涡量(shed vortictiy)汇聚在机翼尖端处，与传统翼型机翼相似。
[0017]在一些实施例中，旋翼固定地安装到耦合到航空载具主体的结构。旋翼可以沿着航空载具的纵轴而交错，从而沿着纵轴的差动推力(differential thrusting)允许载具的向前倾斜(forward pitch)，以从旋翼提供向前推力分量。也可以使用其他手段(例如升降器控制)实现倾斜控制。在一些实施例中，旋翼可以具有一些可表述的方面。
[0018]在一些实施例中，构成合成机翼的旋翼阵列可以在旋翼前方具有短弦向前机翼。由于航空载具在起飞期间使用旋翼作垂直推力，因此航空载具在起飞操作期间不需要来自传统机翼的显著升力。在较高的空速(airspeed)操作期间，短弦长度的向前机翼允许在向前飞行期间的升力。航空载具也可以在旋翼的后方具有短的向后机翼。具有短弦长度的向后机翼在较高速度向前飞行操作期间可以提供升力。向后机翼也可以进一步均匀掉伪机翼的下冲。向前机翼以及向后机翼可以用作支撑对旋翼进行支撑的支柱的结构元件。向前机翼和向后机翼可以在舷外端处接合，这样可以允许增加的强度和稳定性。附加地，处于旋翼的阵列的外部(水平平面上)周围的地方中的向前机翼和向后机翼为用户和地面人员提供安全性的元件作为旋翼的旋转叶片周围的防护体。
[0019]在一些实施例中，可以仅存在尾部机翼。在一些实施例中，可以仅存在前沿机翼。在一些实施例中，存在前部机翼和尾部机翼二者。
[0020]在一些实施例中，一个或多个旋翼用来提供向向前推力。在一些方面，单个推进器旋翼可以用在航空载具的后部处。在一些实施例中，机翼旋翼的旋转轴可以相对于垂直而倾斜。在一些实施例中，机翼旋翼可以向前倾斜。向前倾斜的机翼旋翼有助于向前飞行期间航空载具的向前推力。在一些实施例中，向前飞行期间的总向前推力来自向前倾斜的机翼旋翼和一个或多个传统旋翼(它们的旋转轴平行于航空载具的翻滚轴)的组合。
[0021]航空载具可以构造为这样的：在向前飞行中，机翼和机翼旋翼二者提供升力，并且向前推进力由尾部推进器和向前倾斜的机翼旋翼提供。
[0022]在平衡其他飞行器参数的同时，在向前飞行期间的飞行器的效率(升力/阻力比率)可以寻求为尽合理的那样高。例如，在向前飞行期间的旋转机翼旋翼的尖端速度与在向前飞行期间的飞行器的速度的比率是当关于效率进行设计时要考虑的重要比率。此外，机翼旋翼提供的升力相对于总升力(机翼加上机翼旋翼)的百分比是当关于效率进行设计时要考虑的重要比率。此外，机翼旋翼之间的功率分布与传送到机翼旋翼和传统向前推力推进器(例如尾部旋翼)二者的总功率的比率是当关于效率进行设计时要考虑的重要比率。这些比率之间的相互作用可能是复杂的而且并非有助于明显优化。潜在设计参数是，机翼旋翼在垂直起飞和降落期间提供足够的垂直推力，以使得飞行器安全地起飞并且降落。
[0023]根据本专利技术的实施例的航空载具适用于使用机翼旋翼的垂直起飞和降落。关于起飞，机翼旋翼旋转上至其悬停rmp的范围中的速度。在其中机翼旋翼使得其旋转轴相对于航空载具的水平轴向前倾斜的实施例中，航空载具将在起飞和降落期间向上倾斜，从而机翼旋翼的平面是水平的。在起飞之后，航空载具可以使得一个向前推动(或拉动)推进器(例如尾部旋翼)旋转起来，而机翼旋翼仍然功率不足。由于航空载具获得向前速度，因此前部机翼和尾部机翼产生升力，并且机翼旋翼提供的升力的比例减少。随着航空载具接近其巡航速度，机翼旋翼典型地使得其rpm降低，但它们保持为功率不足的，并且提供航空载具的总升力的部分。
[0024]根据本专利技术的实施例的航空载具将能够从事悬停、起飞、降落和向前飞行，包括通
过操纵单独旋翼的速度进行所有要求的机动和姿态调整，而不需要任何其他控制表面。在一些实施例中，航空载具将没有副翼、或升降器、或任何其他可控的控制表面。在一些实施例中，用于每个机翼的机翼旋翼沿着线形直线或沿着弯曲线排列，其中，每一旋翼进一步离开飞行器主体。机翼旋翼也可以处于前掠式或后掠式配置中，从而旋翼处于沿着飞行器的翻滚轴的不同站(station)处。通过沿着翻滚轴的差动站(differential station)，机翼旋翼就能够提供绕俯仰轴的控制。通过以进一步离开飞行器主体的距离而间隔，机翼旋翼能够围绕翻滚轴提供控制。
[0025]在一些实施例中，如图1A
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图1D的阴影渲染和图2A
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图2D的线图中可见本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有固定向前倾斜旋翼的垂直起飞和降落飞行器的飞行方法，所述方法包括以下步骤：为多个右侧机翼旋翼组件和多个左侧机翼旋翼组件供电，其中，所述右侧机翼旋翼组件中的每一个的旋转轴相对于航空载具在标称向前飞行中的水平飞行线的法线以固定角度向前倾斜，所述左侧机翼旋翼组件中的每一个的旋转轴相对于航空载具在标称向前飞行中的水平飞行线的法线以固定角度向前倾斜；将航空载具提升到向上倾斜的垂直起飞和降落配置，从而从所述多个右侧机翼旋翼组件和所述多个左侧机翼旋翼组件产生主要的垂直推力；使用所述垂直推力获得高度；使航空载具向前倾斜，以便从所述向前倾斜的多个右侧机翼旋翼组件和多个左侧机翼旋翼组件获得向前推力分量；增加水平推动旋翼的功率，从而增加航空载具的向前速度并增加由所述航空载具的机翼提供的升力量；以及通过降低所述多个右侧机翼旋翼组件和所述多个左侧机翼旋翼组件的功率以向前飞行模式飞行，使得由所述向前倾斜的多个右侧机翼旋翼组件和多个左侧机翼旋翼组件提供的升力与机翼的升力之比大于0.2。2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述向前倾斜的多个右侧机翼旋翼组件和多个左侧机翼旋翼组件提供的升力与机翼的升力之比大于0.25。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括通过区分由不同机翼旋翼组件提供的推力来从事航空载具的机动。4.根据权利要求2所述的方法，其还包括通过区分由不同机翼旋翼组件提供的推力和扭矩来从事航空载具的机动。5.根据权利要求1所述的方法，其还包括仅通过区分由不同机翼旋翼组件提供的推力和扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔本，
申请(专利权)人：杰欧比航空有限公司，
类型：发明
国别省市：