【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及航空交通工具的偏航/姿态控制，并且更具体地涉及有人操纵或无人操纵的多旋翼分布式推进vtol交通工具。
技术介绍
1、现有技术中存在大量的对多旋翼直升机的设计。1950年11月7日授权的美国专利号2,529,033(linville)、1951年2月6日授权的美国专利号2,540,404(john)、1952年12月30日授权的美国专利号2,623,711(pullen)、1953年7月21日授权的美国专利号2,646,130(udelman)、2014年1月30日公开的美国专利公开号2014/0032034(raptopoulos)以及2014年8月5日授权的美国设计专利号d71o,452(barajas)仅仅是公开了关于多旋翼主题的变型的许多美国专利中的一些专利。多旋翼航空交通工具设计已经激增，这主要是因为多个相同的风机和马达单元提供的简单性和实用性。这些单元通过对这些单元进行速度输入的单个马达来控制升降或高度、俯仰、横滚和偏航中的交通工具姿态、以及推力或向前飞行速度。例如，对于姿态控制，四旋翼形式的简单轴流风机通过增加交通工具的一侧上的两个旋翼的速度而减小另一侧上的两个旋翼的速度来产生横滚，通过增加前部的两个旋翼的速度而减小后部的两个旋翼的速度来产生俯仰，并且通过增加沿对角相对的两个旋翼的速度而同时减小另外两个旋翼的速度来产生偏航。该偏航扭矩是使沿对角相对的两个风机在相同方向上旋转并且使沿相反对角的两个风机在相反方向上旋转的结果。然后，这两个部分的速度之间的任何差异都在交通工具上产生合成偏航扭矩。应当注意，由于
2、已经在包括(dang)的许多技术期刊中公开了部分地嵌入机翼内并且具有合适的出口管道以产生分布式推进和潜在伴随的推进效率的横流风机(cff)、切向风机或横向风机。由于流动的2d性质，风机容易地整合到机翼中，以用于推力的产生和转向以及边界层控制。除了提高推进效率之外，嵌入式横流风机推进提供了降低的噪声和提高的安全性，这是因为推进器现在埋在航空器的结构内(例如，没有露出的推进器)。
3、此外，在2000年1月25日授权的美国专利号6,016,992(kolacny)、2003年3月4日授权的美国专利号6,527,229(peebles)、2010年1月5日授权的美国专利号7,641,144(kummer)、2013年11月12日授权的美国专利号8,579,57335(kolacny)以及2012年5月10日公开的美国专利公开号2012/0111994(kummer)和2014年2月20日公开的美国专利公开号2014/0048657(lin)中已经公开了多个横流风机推进的航空器设计。这些设计没有公开紧凑的四旋翼横流风机布局，并且在起降时通常维持基本上垂直的交通工具姿态，这对乘客使用是不可接受的，但应用于无人机是可接受的。为了解决这个问题，因此在2017年10月10日授权的美国专利号9,783,291b2(kummer)中提出了使用多个轴流风机的可替代vtol解决方案。这允许在起降期间交通工具姿态为基本上水平的，但在很大程度上增加了交通工具的重量和复杂性，以仅在交通工具操作任务的非常短的时间内使用。
技术实现思路
1、然而，虽然在多旋翼交通工具(特别是具有嵌入式cff的多旋翼交通工具)中存在明显的优点，但是当多旋翼布局部署cff而不是轴流风机时，产生了姿态控制方面的巨大挑战。vtol交通工具的大多数应用中的任务在水平向前飞行期间消耗大部分能量，这要求在设计时优先考虑向前飞行几何形状并且优化例如在悬停飞行中对姿态控制的需要。这意味着多个横流风机最好部署成所有风机在一个方向上旋转，使得每个风机有助于在一个向前方向上提供高效分布式推进。这又意味着沿对角的旋翼不能在与沿另一对角的旋翼相反的方向上旋转。因此，如上所述，在具有多个轴流风机的交通工具中用于偏航控制的常规方法不再可行。此外，当交通工具横滚或偏航时由旋翼产生的回转力以及旋翼转速增加的反作用扭矩不再被抵消。
2、澳大利亚临时专利2021902564(schlunke)中提出了一种新颖的横流风机型升降、推进和控制元件(lpce)(crossflow fan lift,propulsion and control elements)的解决方案，并且所述元件通过引证并入本文。在临时专利2021902568(schlunke)中提出了许多新颖的多旋翼横流风机型evtol交通工具，并且所述交通工具通过引证并入本文。
3、现有技术没有公开多个紧凑的横流风机型lpce，其以紧凑的四旋翼形式围绕交通工具设置，以提供四旋翼的控制权和简单性益处、向前飞行中的高效分布式推进以及用于vtol操作的足够垂直推力。现有技术也没有公开当多个横流风机型lpce部署成所有风机在一个方向上旋转，使得每个lpce在一个向前方向上提供分布式推进时控制偏航的挑战的解决方案。evtol交通工具的大多数应用中的任务在水平向前飞行期间消耗大部分能量，这要求在设计时优先考虑向前飞行几何形状并且优化例如在悬停飞行中对姿态控制的需要。
4、因此，本专利技术的目的是提供一种用于偏航控制的系统，该系统克服了如本文所描述的至少一些问题。
5、本专利技术的目的通过专利权利要求来实现。
6、在一个实施方式中，提供了一种用于在(e)vtol航空交通工具的vtol操作期间控制偏航的系统，该系统包括多个短跨度的横流风机型lpce，如在澳大利亚临时专利2021902564(schlunke)中所描述的，该多个短跨度的横流风机型lpce以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，如临时专利2021902568(schlunke)中所描述的，其中，所述系统涉及将来自交通工具的一侧上的lpce的推力朝向更水平的方向转向，同时增加旋翼速度以补偿产生的垂直升降损失。
7、还提供了一种用于在(e)vtol航空交通工具的vtol操作期间控制偏航的系统，该系统包括多个短跨度的横流风机型lpce，如在澳大利亚临时专利2021902564(schlunke)中所描述的，该多个短跨度的横流风机型lpce以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，如在澳大利亚临时专利2021902568(schlunke)中所描述的，所述系统包括由每个lpce产生横向推力分量，该横向推力分量平行于每个lpce中的cff的轴线并且位于平坦出口射流的平面中，所述横向推力分量通过右前(frh)lpce和左后(rlh)lpce两者产生从上方观察时绕所述交通工具的中央垂直轴线的为顺时针的扭矩，并且通过左前(flh)lpce和右后(rrh)lpce两者产生从上方观察时绕所述交通工具的中央垂直轴线的为逆时针的扭矩。
8、在一个实施方式中，提供了一种用于在航空交通工具的垂直起降(vtol)操本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，所述升降、推进和控制元件包括旋翼并且以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，其中，所述系统包括：
2.一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置的多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，其中，所述系统包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述LPCE包括：螺旋叶片式旋翼，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述LPCE包括：偏航叶片，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括：偏航叶片，
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述LPCE包括具有柔性唇缘并具有襟翼的至少一个机翼，并且其中，所述系统还包括偏航叶片，所述偏航叶片定位成在着陆期间保护所述LPCE的襟翼和柔性唇缘，并且在着陆后提供用于支撑所述航空交通工具的支脚。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，用于控制所述LPCE的装置配置成在FRH旋翼和RLH旋翼上设定较高的旋翼速度，并且在FLH旋翼和RRH旋翼上设定相对较低的速度，从而产生从上方观察时绕所述航空交通工具的垂直轴线为顺时针的扭矩，并且维持高度以及横滚姿态和俯仰姿态。
8.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，用于控制所述LPCE的装置配置成在FLH旋翼和RRH旋翼上设定较高的旋翼速度，并且在FRH旋翼和RLH旋翼上设定相对较低的速度，从而产生从上方观察时绕所述航空交通工具的垂直轴线为逆时针的扭矩，并且维持高度以及横滚姿态和俯仰姿态。
9.一种用于在航空交通工具的向前飞行操作期间在转弯时控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，所述LPCE包括风机旋翼，其中，所述LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，其中，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于在航空交通工具的垂直起降(vtol)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(lpce)，所述升降、推进和控制元件包括旋翼并且以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，其中，所述系统包括：
2.一种用于在航空交通工具的垂直起降(vtol)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置的多个横流风机型升降、推进和控制元件(lpce)，其中，所述系统包括：
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述lpce包括：螺旋叶片式旋翼，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述lpce包括：偏航叶片，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括：偏航叶片，定位成仅在vtol操作期间与所述旋翼的出口推力接合，并且在向前水平飞行中提供最小的阻力。
...【专利技术属性】
技术研发人员：基姆·施伦克，
申请(专利权)人：挪威航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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