[發明專利]具有傾斜推進器的垂直起飛和著陸能力飛機

在審

• 申請號: 202110331847.8
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113443138A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 傅崇杰;傅崇豪
• 申請（專利權）人: 傅崇杰;傅崇豪
• 主分類號: B64C29/00
• 分類號: B64C29/00;B64C27/28;B64C27/32;B64C27/82
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王增強

本發明涉及一種能夠超短距/垂直起飛和著陸(hyper?STOL/VTOL)并且具有向水平推進器(104A，104B)施加的正傾角的飛機。正傾角也可以施加到垂直推進器(106A、106B、106A1、106A2、106B1、106B2)。本發明試圖減小懸停和垂直飛行期間的俯仰角。

技術領域

本發明涉及一種具有水平和垂直推進器的能夠超短距/垂直起飛和著陸(hyper-STOL/VTOL)的飛機。

背景技術

全球范圍內，諸如Uber Air之類的個人航空和空中乘車共享正在上升。用空降公司的話來說，“OEM和初創公司都在爭分奪秒地爭取在2025年之前推出首架電動垂直起飛和著陸(eVTOL)飛機”[1]。用于實現eVTOL的許多機身很大程度上基于固定翼和多旋翼飛機的組合，也稱為“QuadPlane”[2]。已知這種類型的飛機具有垂直起飛和著陸的優勢，明顯更高的巡航速度以及能夠在目的地垂直著陸的能力[2]。QuadPlane的設計建立在飛機上，但至少增加了4個用于垂直飛行的旋翼/螺旋槳[2]。換句話說，水平巡航飛行和垂直飛行都有單獨的推進力。因此，通常，當QuadPlane懸停時，它的水平飛機狀推進器是不活動的。同樣，當所述QuadPlane在水平飛行模式下使用機翼升力在空中巡游時，其強大的類似直升機的垂直推進系統將處于非活動狀態，并且貢獻為零。從我們的角度來看，這是低效且未優化的。其他使飛機能夠懸停并執行垂直飛行的機身配置是基于傾斜機翼和傾斜旋翼的飛機，其中包括可旋轉的推進單元，這些單元在技術上通常比QuadPlane[3,4]更復雜。

我們提出了一種具有“串聯旋翼穩定器”的固定翼飛機(飛機)的概念，作為在懸停和垂直飛行過程中有效利用水平和垂直推進力來克服QuadPlane設計局限性的有效解決方案(馬來西亞專利申請號PI 2020000674)。在懸停和垂直飛行期間，飛機采取一種被稱為“鷂式”的抬頭姿態，俯仰角為正，因此水平推進器和垂直推進器都可以通過矢量分解對升力有貢獻。如果水平和垂直推進力都具有相等的推力輸出，則所述飛機通常將以45°的俯仰角起飛或懸停。這種飛機的示例性實施例如圖1所示。然而，盡管這種俯仰角對于無人駕駛飛機的應用來說是很好的，但對于有人駕駛的飛機或載有乘客的飛機來說可能有點不舒服。

發明內容

因此，本發明的目的是試圖減小配備有“串聯旋翼穩定器”的飛機的起飛和懸停俯仰角。

在馬來西亞專利申請號PI 2020000674中，水平推進器的推力矢量基本平行于飛機的縱向軸線，如圖1所示。本發明的一個顯著特征是，在懸浮和VTOL期間，水平推進器的推力矢量向上傾斜一個角度φ，導致垂直推力分量更大，從而減小了俯仰角ρ。這是通過在懸停和VTOL期間向水平推進器施加傾角φ來實現的。傾角τ也可應用于垂直推進器，以幫助進一步減小懸停和VTOL期間的傾角ρ。

本發明的飛機的實施例包括飛機機身，該飛機機身可分為前部和后部。飛機機身還包括至少一對帶有副翼的機翼，用于側傾控制；至少一對水平推進器，其在懸停和VTOL期間相對于飛機縱向軸線具有為0.5°至80°的正傾角φ；以及至少兩個垂直推進器，其可以分為前部單元和后部單元，至少一個前垂直推進器位于飛機機身的前部，至少一個后垂直推進器位于飛機機體的后部，其中前垂直推進器和后垂直推進器在圍繞飛機的縱向軸線的大致橫向對稱的位置上。實施例中的飛機機身還可包括至少一個機身。至少一個水平推進器可安裝在機翼的每一側，其中水平推進器的推力矢量基本平行于相應機翼的弦線，因此，其上安裝有水平推進器的機翼的迎角θ等于推進器的傾角φ。換句話說，在本發明中，θ＝φ總是正確的，反之亦然。還應注意，在hyper-STOL期間，水平推進器(104A，104B)的傾角φ可能保持在0.5°至80°的范圍內。

此外，根據本發明，每個機翼可具有一個或多個副翼或升降副翼，用于側傾控制，但應至少有一個副翼浸沒在水平推進器產生的強螺旋槳沖刷中，以幫助確保在垂直飛行和懸停期間進行有效的側傾控制。因此，水平推進器應當以這樣的方式安裝使得所述副翼能夠暴露于由水平推進器所產生的強氣流中，以幫助確保在深機翼失速狀態下進行足夠的側傾控制。因此，水平推進器應位于副翼的前方。