[發明專利]用于電動豎直起降(VTOL)航空器的機翼傾斜致動系統

在審

• 申請號: 201880061296.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN111247066A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: A·D·摩爾
• 申請（專利權）人: 艾姆索創新私人有限公司
• 主分類號: B64C29/00
• 分類號: B64C29/00;B64C27/52;B64C9/16
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;鄭特強

一種豎直起降(VTOL)航空器(10)，包括機身以及第一前機翼和第二前機翼(20、22)，每個機翼(20、22)具有固定前緣和圍繞大致水平的樞轉軸線樞轉的尾部控制面(50)。航空器(10)包括第一電動機和第二電動機(60)，每個均具有旋翼(70)，電動旋翼(70)與尾部控制面(50)一起在第一位姿與第二位姿之間樞轉，在第一位姿中每個旋翼(70)具有大致豎直的旋轉軸線，在第二位姿中每個旋翼(70)具有大致水平的旋轉軸線，控制系統(90)被構造成在不同的旋轉速度下選擇性運行第一電動機(60)和第二電動機(60)，以產生轉動力矩，從而使控制面(60)圍繞樞轉軸線(33)樞轉。

技術領域

本公開涉及一種用于電動豎直起降(VTOL)航空器的機翼傾斜致動系統。特別地，本發明涉及用于具有客運和/或軍事應用的電動VTOL航空器的機翼傾斜致動系統和機構。

背景技術

VTOL航空器能夠豎直地或以接近豎直的某個角度起降。這種類型的航空器包括直升機和某些固定機翼航空器，通常用于軍事應用。有利地，VTOL航空器允許在有限的空間內起降，這消除了對大跑道的需要，并且允許在較小的空間以及諸如船甲板和建筑物及其它結構上的停機坪上進行起降。

直升機是升力和推力都由旋翼提供的一種航空器。與直升機相關聯的一些問題在某些應用中可能是成問題的，諸如高水平的噪音輸出。與直升機相關聯的這種缺點之一涉及對于飛行來說至關重要的旋翼設計。在其設計中通常沒有冗余，這意味著該(或每個)旋翼的運行至關重要。沒有冗余意味著旋翼和傳動系統的所有部件必須具有較大的安全系數，這顯著增加了直升機的重量和制造成本。

出于各種商業和安全原因，電動航空器越來越受關注。近年來，關于無人機技術已經有了許多發展，無人機技術通常利用圍繞節圓直徑間隔開的多個電動旋翼。無人機通常由電動旋翼運行，每個電動旋翼均圍繞大致豎直的軸線旋轉。

雖然無人機對于運輸較小的有效載荷來說在商業上日益變得可行，但是由于旋翼的豎直旋轉軸線，它們通常受限于相對較低的飛行速度。此外，它們傾向于在每次電池充電期間具有相當低的行程范圍。

傾轉機翼航空器是可用的，并且通常根據用于起降的豎直螺旋槳軸線的原理來操作，并且機翼被構造為在螺旋槳具有用于起降的豎直軸線的構造與螺旋槳具有用于前飛的水平軸線的構造之間傾斜。

上面提到的傾轉機翼布置提供了在具有有限的可用空閑空間的區域(諸如航空母艦和停機坪)中起降的優勢。另外，傾轉機翼航空器能夠提供與傳統螺旋槳驅動的固定機翼飛機相比擬的飛行速度。

傾轉機翼航空器通常具有電動機或燃氣渦輪發動機，所述電動機或燃氣渦輪發動機用于驅動直接安裝至機翼的螺旋槳或管道風扇。整個機翼在豎直和水平之間旋轉，以使推力矢量從豎直到水平傾斜以及返回。

通過定義，“推力線”(也被稱為“推力矢量”)是螺旋槳的推力，并且與螺旋槳的旋轉軸線近似相同。“鉸鏈線”是鉸鏈旋轉軸線。

現有的傾轉機翼航空器有一些固有的缺點。一個缺點與用于控制機翼在起/降構造與前飛構造之間的傾角角度所需的致動器和軸承或其它此類機構有關。致動器還可以用于在前飛期間將機翼鎖定在期望的傾角。然而，實際上，致動器和軸承會顯著增加航空器的重量。這導致諸如人員或貨物之類的可以被運輸的有效載荷量的減少。此外，由于機翼傾斜致動系統和軸承的關鍵特性，該組件必須被設計成具有足夠的冗余度以減少災難性故障的風險。

目前，Lilium Aviation(百合航空)正在設計和測試電動VTOL噴氣機(electricVTOL jet)，其商標為Lilium Jet^TM。該原型機旨在作為輕型通勤航空器，供兩名乘客使用，它具有兩個機翼和大約36個電動機。

Lilium Jet^TM型航空器的缺點與電動機有關，所述電動機是封閉式風扇型電動機。這種布置是高能耗的，導致給定電池尺寸下減少的可能飛行范圍。