【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于航空器的升力、推进和控制的系统和方法。更具体地，在竖直、水平和过渡飞行操作期间，控制系统的元件以实现飞行器的所需升力、推进和控制。
技术介绍
1、当前飞行器技术的进步促进了具有更高效率的推进系统。此外，随着更强且更轻的材料、增材制造工艺、计算机控制系统的引入，电力源和其他替代能源的使用的进一步发展使得竖直起飞和降落(vtol)/短距起飞和降落(stol)交通工具的发展不仅用于军事目的，而且用于商业目的。
2、如今，这些vtol和stol系统中的大多数采用矢量推力机构来提供竖直飞行能力。这是通过以多种方式设计推进系统来实现的。然而，这些推进系统通常需要使整个交通工具和/或发动机和/或推进器旋转或倾斜，从而需要复杂的结构和机构。
3、由mortier于1893年开发的横流风扇(cff)或切向风扇广泛用于供暖、通风和空调(hvac)行业。相对于直径而言，风扇通常较长，因此沿着风扇的长度，气流大致保持二维(2d)。cff使用具有前向弯曲叶片的叶轮，其放置在由后壁和涡流壁组成的壳体中。与径向机器不同，主流横向行进穿过叶轮，经过叶片两次。
4、图1示出了现有技术的系统，其示出常见hvac配置的截面图。为了使航空器有效地向前飞行，推进器必须以与向前飞行方向成小角度的方式吸收和排出气流。传统的hvac型cff壳体，特征是从入口到出口大约90度的转弯，不太适合该应用。
5、cff的流行源于其处置流动畸变和提供高压力系数的能力。实际上是矩形风扇，其直径易于缩放以适应可用空间，并且长度
6、除了提高推进效率外，嵌入式推进还提供了降低的噪音和提高的安全性，这是因为推进器现在埋在飞行器的结构内(例如，没有暴露的推进器)。此外，通过消除发动机挂架/机舱支撑结构，飞行器寄生阻力可以减小高达18％至20％，因此改进巡航效率和航程。
7、在飞行器机翼中提供横流风扇的尝试在很大程度上是不成功的。例如，一些系统设计使用嵌入传统飞机机翼中间内的横流风扇。其他系统设计在传统运输机后缘附近分布全嵌入式横流风扇，其中轴和联接器将它们连接到翼尖和翼根安装的燃气轮机。空气通过通道从两个机翼表面进入风扇中，并在后缘处排出。然而，这些系统设计限制了风扇尺寸和通道。此外，由于压缩性效应(即堵塞)，cff可能不是高速应用的可行选项。由于风扇放置不佳和壳体设计不佳，因此这些配置达不到预期。这些缺陷导致风扇性能低、循环控制减小和产生低推力。
8、还进行了一些尝试来改变cff出口区域的几何形状，以通过相对小的角度将出口流矢量化，用于例如stol飞行期间的前向飞行中的大攻角飞行和/或俯仰控制。然而，由于难以实现两种应用的空气动力学高效的几何形状，因此尚未考虑使用同一风扇和出口通道的高效vtol飞行。
9、特别是在现有技术中，kummer和dang等人公开了对安装在横流风扇后部的襟翼的各种表面的改变，以帮助在大攻角下实现短距起飞和降落(stol)与失速特性。特别地，2012年5月10日公布的美国专利公布号2012/0111994(kummer)公开了一种绕其前缘旋转的入口面，并且还公开了一种绕其前缘扭曲的下襟翼面和一种将改变与转子的间隙的风扇背面。
10、注意，这可以适用于vtol操作。然而，该形式的vtol通常被认为是不可接受的，其中飞行器乘客必须面向天空起飞和降落，身后的地面是半可见的。随后于2017年10月10日发布的美国专利号9,783,291b2(kummer)公开了将轴流风扇添加到具有横流风扇的飞行器以避免该问题，并提供进一步的向下推力以实现有效的vtol操作，尽管提高了复杂性和重量。
11、因此，运输人员的许多vtol飞行器被布置成使得机身保持大致水平，并且通过例如使机翼或旋翼和马达吊舱上的推进元件旋转来将用于推进和vtol的推力矢量化。另一种流行的替代方案是为竖直飞行和水平飞行提供单独的旋翼(aurora等人)。该设计的进一步的优点是vtol所需的推力比水平飞行所需的推力大许多倍，并且这可以显著改进向前飞行的推进效率和抬升效率两者。然而，这增加了系统的成本和复杂性。
12、因此，需要一种具有矢量推力机构的改进和先进的推进系统。此外，需要一种具有矢量推力机构的模块化设计的推进系统，以用于以更好的效率和降低的复杂性将vtol/stol能力赋予交通工具。
技术实现思路
1、在实施例中，本专利技术提供了一种用于飞行器交通工具的升力、推进和控制的系统，以有利于竖直起飞和降落(vtol)/短距起飞和降落(stol)操作，该系统包括：
2、a.从前缘延伸到后缘的至少一个机翼。
3、b.转子，其是至少部分地嵌入机翼中并且与该机翼基本上相同长度并且邻近该机翼的后缘安装的横流风扇转子；以及
4、c.用于横流风扇的出口通道，其被配置为沿着系统的后缘提供分布流以在向前飞行中实现高推进效率，并提供用于竖直起飞和降落的基本竖直的射流。
5、该系统还设置有可绕转子轴线旋转的襟翼，其中该襟翼具有上面和下面，并且其中机翼包括具有上面(16)的柔性唇缘，该上面(16)形成出口通道。
6、在实施例中，该系统可设置有襟翼，该襟翼连接到机翼并可绕转子轴线旋转，并且该机翼包括柔性唇缘。
7、该系统还包括出口通道，该出口通道还包括：
8、a.在一侧上的襟翼的下面；以及在另一侧上的柔性唇缘的上面。
9、出口通道还被配置为与横流风扇的预定风扇速度以及柔性唇缘和襟翼的位置组合来喷射产生竖直升力所需的纵向空气射流。在示例中，预定的速度可以是风扇的适当速度，以产生飞行器的竖直升力所需的纵向空气射流。
10、在实施例中，该系统可以还包括若干元件，这些元件被配置在飞行器机体中的多个位置处，并且包括厚机翼、嵌入式横流风扇和出口通道。此外，出口通道沿着系统的后缘产生分布流，以用于在向前飞行中获得高推进效率，并且出口通道可以被重新配置为产生用于竖直起飞和降落(vtol)的基本竖直的射流。
11、在实施例中，本专利技术提供了一种用于航空器的升力、推进和控制元件，该元件可以配置在飞行器机体中的多个位置。该系统进还配置有从前缘延伸到后缘的机翼和横流风扇转子，该横流风扇转子至少部分地嵌入机翼中并且与机翼基本上相同长度并且邻近机翼的后缘安装，并且该风扇的出口通道具有两个面，这两个面包括
12、i.襟翼的下面，其连接到机翼并可绕转子轴线旋转，该襟翼还具有上面，该上面的内边缘控制到转子的入口流动面积。
13、ii.柔性唇缘的上面，其与襟翼下面协同移动并基本平行于该襟翼下面以引导来自风扇的气流，使得沿着元件的长度形成基本均匀分布的推本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于为飞行器交通工具提供升力、推进和控制的系统，以有利于竖直起飞和降落(VTOL)/短距起飞和降落(STOL)操作，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，还包括被布置成能够绕转子轴线(27)旋转的襟翼(26)，其中所述襟翼具有上面(9)和下面(17)，并且其中所述机翼包括具有上面(16)的柔性唇缘(24)，所述柔性唇缘的上面(16)形成所述出口通道(15)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)包括：
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)还配置为与所述横流风扇(14)的预定风扇速度以及所述柔性唇缘(24)和所述襟翼(26)的位置组合来喷射产生竖直升力所需的纵向空气射流。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述襟翼(26)被配置为与所述柔性唇缘的下面一致且基本平行地移动。
6.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)的所述襟翼(26)和所述柔性唇缘(24)机械连接并且被配置为产生推力，能够从基本水平的方向到基本竖直的方向将推力矢量化。
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述襟翼(26)和所述柔性唇缘(24)配置为移动通过一角度以获得推力，能够通过大于70度的角度将推力矢量化以产生推力的大小和方向的变化。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述襟翼(26)和所述柔性唇缘(24)被连接并移动通过一角度，使得能够通过大于70度的角度将推力矢量化。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述机翼(20)具有大于30％的厚度翼弦比，并且流分离受到进入所述横流风扇中的边界层吸入的限制。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述机翼(20)是弯曲的，所述机翼的上表面半径在翼弦的50％至60％之间，并且其中弯曲部在所述上表面的至少三分之一、基本上平坦的下表面上延伸，并且在所述下表面的至少三分之一和形成嵌入式横流风扇的后壁的后表面上延伸。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述横流风扇(14)的转子直径配置在所述机翼(20)的翼弦的10％至30％之间。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为还提供沿着所述横流风扇的分布流，所述横流风扇在向前飞行中具有低寄生阻力，并且阻力随着攻角(22)的增加而减小，直到攻角(22)达到5度和15度之间的最大值。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述横流风扇(14)被配置为吸入所述机翼的边界层，以有利于在5度和20度之间的攻角(22)下无失速操作。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于为飞行器交通工具提供升力、推进和控制的系统，以有利于竖直起飞和降落(vtol)/短距起飞和降落(stol)操作，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，还包括被布置成能够绕转子轴线(27)旋转的襟翼(26)，其中所述襟翼具有上面(9)和下面(17)，并且其中所述机翼包括具有上面(16)的柔性唇缘(24)，所述柔性唇缘的上面(16)形成所述出口通道(15)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)包括：
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)还配置为与所述横流风扇(14)的预定风扇速度以及所述柔性唇缘(24)和所述襟翼(26)的位置组合来喷射产生竖直升力所需的纵向空气射流。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述襟翼(26)被配置为与所述柔性唇缘的下面一致且基本平行地移动。
6.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)的所述襟翼(26)和所述柔性唇缘(24)机械连接并且被配置为产生推力，能够从基本水平的方向到基本竖直的方向将推力矢量化。
7.根据权利要求2所述的系统，其中所述出口通道(15)的所述襟翼(26)和所述柔性唇缘(24)还配置为同时但以不同的角速率移动，以在矢量化的推力的角度和质量流两者中传递期望的变化。
8.根据权利要求7所述的系统，其...
【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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