[發(fā)明專利]一種可垂直起降的飛行器及其控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210588701.6
• 申請(qǐng)日: 2022-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN114771827A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊福鼎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云翼航空科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): B64C29/02
• 分類號(hào): B64C29/02;B64C9/04;B64C15/12;B64C15/14;B64C27/28;B64C29/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李帶娣

本發(fā)明涉及一種可垂直起降的飛行器及其控制方法，該飛行器設(shè)置有至少位于機(jī)身的前端部分的升力風(fēng)扇系統(tǒng)及位于主翼的矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)控制二者的工作狀態(tài)能夠滿足飛行器飛行需求，并且本發(fā)明中的升力風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)置于機(jī)身，空間比較大，這樣升力風(fēng)扇系統(tǒng)可以使用大尺寸風(fēng)扇從而降低整體槳盤負(fù)載、降低起降能耗，矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)在滿足垂直起降功能的同時(shí)亦能為飛行器提供航向推力；整套動(dòng)力系統(tǒng)在巡航時(shí)不產(chǎn)生廢阻力，能有效提升飛行器巡航升阻比以及提升續(xù)航性能，從而明顯提升飛行器的飛行速度和運(yùn)營(yíng)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及城市空中交通技術(shù)領(lǐng)域，再具體涉及一種可垂直起降的飛行器及其控制方法。

背景技術(shù)

交通擁堵是影響全球交通可持續(xù)發(fā)展的首要問(wèn)題，人們?nèi)粘Ｍㄇ跁r(shí)間因此而逐漸增加；傳統(tǒng)道路的容量擴(kuò)大帶來(lái)的積極效應(yīng)已經(jīng)被人口和車輛的增長(zhǎng)以及城市擴(kuò)張導(dǎo)致的車輛行駛里程的增加所抵消；政府機(jī)構(gòu)和研究團(tuán)體意識(shí)到了開發(fā)利用低空空間的必要性和可能性，低空空間是目前尚未得到充分利用的寶貴資源。近年來(lái)提出的城市空中交通(UAM)的概念以電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）為基礎(chǔ)，這種飛行器有著綠色環(huán)保、噪音低、運(yùn)營(yíng)成本低、對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施依賴程度小等重要優(yōu)勢(shì)。

目前行業(yè)內(nèi)存在幾種電動(dòng)垂直起降飛行器布局形式，一種布局為多旋翼布局形式：這類飛行器依靠多組升力旋翼提供飛行器垂直起降以及前飛動(dòng)力，因不具備直升機(jī)旋翼復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)使飛行速度受到旋翼載荷的限制而較低，同時(shí)由于沒(méi)有機(jī)翼導(dǎo)致前飛時(shí)飛行效率極低，這將飛行器限制在較短的航程內(nèi)，續(xù)航能力差；一種布局為“升力+推力”的組合布局形式：這類飛行器結(jié)合傳統(tǒng)固定翼布局并在其上增加多組升力旋翼以實(shí)現(xiàn)垂直起降的功能，在巡航時(shí)升力旋翼關(guān)閉僅依靠推進(jìn)動(dòng)力前飛，這種復(fù)合式推進(jìn)系統(tǒng)的機(jī)翼巡航具有邊際爬升率，由于需要設(shè)計(jì)更高的巡航升力系數(shù)(機(jī)翼較小)的優(yōu)化，機(jī)翼失速速度的裕度可能較小(陣風(fēng)進(jìn)入和恢復(fù))，并且升力旋翼在巡航階段產(chǎn)生的廢阻力將會(huì)較大地降低飛行效率；一種布局為傾轉(zhuǎn)機(jī)翼布局即旋翼固定在機(jī)翼上，垂直起降到巡航轉(zhuǎn)變時(shí)傾轉(zhuǎn)整個(gè)機(jī)翼，如Airbus A3 Vahana，此類飛行器從垂直升力轉(zhuǎn)變到向前飛過(guò)程中，機(jī)翼發(fā)揮了大型氣閘(減速板)的作用，需要非常高的功率需求，損失了向前飛行中的高效率；另一種布局是在機(jī)翼上增加多個(gè)風(fēng)扇，例如德國(guó)Lilium GmbH公司設(shè)計(jì)的采用36個(gè)小型風(fēng)扇推進(jìn)的傾轉(zhuǎn)涵道eVTOL，由于全部采用小直徑風(fēng)扇導(dǎo)致總槳盤面積太小而產(chǎn)生非常高的槳盤負(fù)載，起降功率需求過(guò)大，同時(shí)降低了垂直起降效率和續(xù)航性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可垂直起降的飛行器及其控制方法，該飛行器巡航效率高, 續(xù)航性能好。

本發(fā)明提供一種可垂直起降的飛行器，包括以下部件：

機(jī)身，包括前端部分、后端部分以及位于所述前端部分和所述后端部分之間的中段部分；

兩個(gè)前翼，對(duì)稱位于所述機(jī)身的前端部分兩側(cè)；

兩個(gè)主翼，對(duì)稱位于所述機(jī)身的中段部分或/和后端部分兩側(cè)；

兩所述主翼均設(shè)置有矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)，所述矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)包括至少一個(gè)第一風(fēng)扇以及傾轉(zhuǎn)裝置，所述傾轉(zhuǎn)裝置至少能夠配置所述第一風(fēng)扇的推力在水平推力和垂直升力之間往復(fù)移動(dòng)；

至少所述機(jī)身的前端部分設(shè)置有升力風(fēng)扇系統(tǒng)，至少能夠提供垂直升力。

本發(fā)明設(shè)置有至少位于機(jī)身的前端部分的升力風(fēng)扇系統(tǒng)及位于主翼的矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)控制二者的工作狀態(tài)能夠滿足飛行器飛行需求，并且本發(fā)明中的升力風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)置于機(jī)身，空間比較大，這樣升力風(fēng)扇系統(tǒng)的風(fēng)扇可以使用大尺寸風(fēng)扇從而降低整體槳盤負(fù)載、降低起降能耗，矢量推力動(dòng)力系統(tǒng)在滿足垂直起降功能的同時(shí)亦能為飛行器提供航向推力；整套動(dòng)力系統(tǒng)在巡航時(shí)不產(chǎn)生廢阻力，能有效提升巡航升阻比以及提升續(xù)航性能，能有效提高升阻比、顯著提升巡航性能，從而明顯提升飛行器的飛行速度和運(yùn)營(yíng)效率。