在翼尖裝有兩個(gè)涵道風(fēng)扇并在機(jī)身上裝有一個(gè)水平涵道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)換式飛行器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】在翼尖裝有兩個(gè)涵道風(fēng)扇并在機(jī)身上裝有一個(gè)水平涵道風(fēng)扇的轉(zhuǎn)換式飛行器
[0001]本發(fā)明旨在改進(jìn)涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)換式飛行器。
[0002]此類(lèi)飛行器在機(jī)身的兩側(cè)裝有涵道風(fēng)扇，其整體被稱(chēng)為“發(fā)動(dòng)機(jī)艙”。將發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)置在不同的位置，飛行器既可以像直升飛機(jī)一樣低速度垂直移動(dòng)(稱(chēng)為“直升飛機(jī)”模式)，也可以像飛機(jī)一樣高速水平移動(dòng)(稱(chēng)為“飛機(jī)”模式)。
[0003]這類(lèi)飛行器與直升飛機(jī)和對(duì)轉(zhuǎn)子不加整流罩的飛行器相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn):提供一種多種用途的推進(jìn)方式、體積不大、噪聲小、更加穩(wěn)定和制造簡(jiǎn)單。
[0004]雖然目前已經(jīng)做出了許多涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)換式飛行器的樣機(jī)，但是由于一些技術(shù)上的原因，沒(méi)有一個(gè)可以進(jìn)入系列生產(chǎn)的階段。
[0005]事實(shí)上，對(duì)這類(lèi)飛行器的控制是亟待解決的問(wèn)題，因?yàn)閷?duì)轉(zhuǎn)子所加的整流罩遇到氣流時(shí)會(huì)產(chǎn)生升力。從直升飛機(jī)模式轉(zhuǎn)換到飛機(jī)模式時(shí)，整流罩的位置將發(fā)生變化，這將從本質(zhì)上改變升力和飛行器整體正面阻力的分布和強(qiáng)度。其特性的明顯變化使得控制難以掌握。盡管已經(jīng)設(shè)想出了一些控制系統(tǒng)和補(bǔ)償系統(tǒng)，但實(shí)踐證明這些系統(tǒng)太復(fù)雜和/或效率有限，難以使飛行器從樣機(jī)階段走向系列生產(chǎn)階段。
[0006]此外，在飛機(jī)模式時(shí)，當(dāng)前進(jìn)速度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，整流罩的表面將不可避免地產(chǎn)生很大的正面阻力，這使得飛行器的性能與飛機(jī)相比受到限制。
[0007]最后，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的重量以及其承受的空氣動(dòng)力，對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)和重量都會(huì)產(chǎn)生不良的影響。
[0008]因此，有需要推出一種至少可以限制或者解決如上所述的缺點(diǎn)其中之一的涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)換式飛行器。
[0009]具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是推出一種涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)換式飛行器，對(duì)其控制在效率上和可靠性上都有所改善，同時(shí)又符合飛行器認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，從而可以實(shí)現(xiàn)系列生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)。此外，其設(shè)計(jì)有利于計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)艙合理的尺寸以提高飛行器在所有飛行階段的性會(huì)K。
[0010]為此，本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)換式飛行器包括一個(gè)機(jī)身，至少一個(gè)水平固定在機(jī)身頭部或尾部的涵道風(fēng)扇，稱(chēng)之為“水平涵道風(fēng)扇”，由一個(gè)水平安定面和一個(gè)方向舵組成的尾翼，至少兩個(gè)放置在機(jī)身兩側(cè)的機(jī)翼，在翼尖至少安裝第一個(gè)和第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙。這些發(fā)動(dòng)機(jī)艙可以沿著與機(jī)身平行的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙都包含一個(gè)涵道風(fēng)扇，并在涵道出口裝有折翼，以確保對(duì)飛行器的控制。
[0011]這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。首先，由于使用兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙和一個(gè)水平涵道風(fēng)扇，當(dāng)飛行器處于懸停的時(shí)候有三個(gè)支撐點(diǎn)，可以保證飛行器在這個(gè)飛行階段在水平方向有一個(gè)完美的穩(wěn)定性。
[0012]此外，水平涵道風(fēng)扇的存在可以使飛行器的重心在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化，從而非常有利于負(fù)荷的縱向分布。
[0013]在飛行的所有階段，安裝在整流罩出口的折翼可以以差動(dòng)的方式運(yùn)行。不管在飛行的任何階段當(dāng)飛行器側(cè)翻、偏航或俯仰時(shí)，折翼的獨(dú)立運(yùn)行功能再加上水平涵道風(fēng)扇的作用，為飛行器提供一些控制和做精確且簡(jiǎn)單的補(bǔ)償?shù)目赡苄?。尤其是在轉(zhuǎn)換階段，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸從垂直方向變到水平方向，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的推力中心和飛行器的重心不再對(duì)齊，水平涵道風(fēng)扇可以保證飛行器縱向軸的穩(wěn)定。
[0014]控制系統(tǒng)的復(fù)雜性被簡(jiǎn)化到最小，而且可靠性得得改進(jìn)。實(shí)際上，使用兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙并在每個(gè)機(jī)艙上安放用于控制的折翼，是裝配涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)換式飛行器的最小配置，因?yàn)楹苊黠@，僅僅使用一個(gè)可調(diào)節(jié)方向的發(fā)動(dòng)機(jī)艙來(lái)推動(dòng)和控制這一類(lèi)飛行器是不可以考慮的。
[0015]此外，安放在發(fā)動(dòng)機(jī)艙出口的折翼，不管在飛行的任何階段，都可以處在充足的氣流中。因此，不管飛行器以什么速度飛行，其控制都能得到保證。
[0016]另一方面，機(jī)翼的存在可以在其內(nèi)放置發(fā)動(dòng)機(jī)艙的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和功率傳輸系統(tǒng)，存放燃油或其它能源，而不占用駕駛艙的空間。
[0017]最后，這種設(shè)計(jì)與常規(guī)飛機(jī)接近，使得飛行器既可以垂直起降，也可以在跑道上水平起降，并確保水平飛行時(shí)空氣動(dòng)力的穩(wěn)定性。
[0018]本設(shè)計(jì)在許多方面與傳統(tǒng)的技術(shù)相似，比如在財(cái)政預(yù)算方面和通過(guò)民航當(dāng)局認(rèn)證方面。因此，本發(fā)明提供了一種在滿(mǎn)足可靠性和成本要求并通過(guò)認(rèn)證的前提下系列生產(chǎn)轉(zhuǎn)換式飛行器的可能性。
[0019]此外，作為可選，本發(fā)明至少具有以下的特征之一:
[0020]飛行器在機(jī)身上裝有一個(gè)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，最好放置在機(jī)翼的后面，它通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)安置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的轉(zhuǎn)子。
[0021]每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙都包含一個(gè)功率傳輸箱和能改變轉(zhuǎn)子葉片受力角度的裝置，這就使它們能夠在相同功耗的條件下給出不同的推力。
[0022]作為可選，飛行器裝配一個(gè)與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)連接的發(fā)電機(jī)、一個(gè)蓄電系統(tǒng)、一個(gè)變壓系統(tǒng)和一個(gè)給發(fā)動(dòng)機(jī)艙里的電動(dòng)馬達(dá)供電的系統(tǒng)。
[0023]飛行器的特征在于，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)開(kāi)口向機(jī)身的上方排放廢氣，這可以將排氣的噪聲向上方擴(kuò)散，因此，對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)其噪聲將明顯地降低。
[0024]飛行器在機(jī)身上方位于機(jī)翼前面的地方開(kāi)有兩個(gè)進(jìn)氣口，用于給熱力發(fā)動(dòng)機(jī)供給空氣以保證系統(tǒng)的冷卻。
[0025]機(jī)翼被固定在位于機(jī)身上部的位置，作為優(yōu)選，它們被連接在機(jī)身頂部。高位固定機(jī)翼可以增加發(fā)動(dòng)機(jī)艙的尺寸，從而使推進(jìn)系統(tǒng)的總推力保持恒定。同時(shí)，它使得進(jìn)入機(jī)艙更方便，并可以提高飛行員和乘客的可見(jiàn)度。
[0026]機(jī)翼向與飛行器的機(jī)身接近垂直的方向延伸。作為另一種可能，它們可以向后展開(kāi)形成一個(gè)箭頭。
[0027]飛行器擁有一個(gè)常規(guī)的尾翼，由一個(gè)稱(chēng)為水平安定面的水平面和一個(gè)稱(chēng)為方向舵的垂直面組成。水平安定面裝配升降舵，方向舵裝配轉(zhuǎn)向舵。
[0028]作為優(yōu)選，飛行器擁有一個(gè)這樣的尾翼:一個(gè)水平安定面和兩個(gè)放置在水平安定面每個(gè)盡頭的方向舵。水平安定面裝配升降舵，方向舵裝配轉(zhuǎn)向舵。這樣的設(shè)計(jì)允許我們?cè)跈C(jī)身的兩端裝配一個(gè)水平涵道風(fēng)扇，從而在飛行器飛行時(shí)獲得最佳的空氣動(dòng)力功效。以這種方式，水平尾翼在轉(zhuǎn)換階段將受到發(fā)動(dòng)機(jī)艙的吹擊，使其在風(fēng)力不足的情況下也能正常工作。
[0029]此外，水平涵道風(fēng)扇放置在機(jī)身的末端，處于湍流的氣流中，這使得它對(duì)飛行器空氣動(dòng)力阻力的影響不大。
[0030]作為可選，飛行器配備一個(gè)V型尾翼，稱(chēng)為“蝴蝶型尾翼”，水平安定面和方向舵被兩個(gè)形成V型的平面取代，由于它們是活動(dòng)的，故既是升降舵也是轉(zhuǎn)向舵。這種布局與上面談到的布局一樣，允許在機(jī)身上放置一個(gè)水平涵道風(fēng)扇。
[0031]此外，可以在飛行器上裝配副翼和/或在機(jī)翼上裝配折翼。上述的所有這些空氣動(dòng)力面被稱(chēng)為“常規(guī)控制裝置”。
[0032]發(fā)動(dòng)機(jī)艙擁有一個(gè)或數(shù)個(gè)折翼，其擺動(dòng)可以是對(duì)稱(chēng)的，也可以是不對(duì)稱(chēng)的。
[0033]發(fā)動(dòng)機(jī)艙及其折翼放置在翼尖，可以以最大的力矩控制和補(bǔ)償飛行器，從而可以減小它們的尺寸和對(duì)控制系統(tǒng)功率的要求。
[0034]第一個(gè)和第二折翼是可以擺動(dòng)的。它們的擺動(dòng)軸分別與第一個(gè)和第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的轉(zhuǎn)動(dòng)軸接近平行。
[0035]折翼幾乎可以占據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的全部?jī)?nèi)部空間，以提高效率。
[0036]水平涵道風(fēng)扇固定在機(jī)身的前端或后端，兩個(gè)折翼可以被獨(dú)立地操作，從而可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子葉片的受力角度或者轉(zhuǎn)子的速度來(lái)改變推力。
[0037]作為優(yōu)選，水平涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)由一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0038]飛行器裝有與折翼、尾翼的活動(dòng)面、翼尖的涵道風(fēng)扇和水平涵道風(fēng)扇相連的控制和傳輸系統(tǒng)。
[0039]作為第二套設(shè)計(jì)方案，水平涵道風(fēng)扇放置在飛行器的頭部，尾翼為T(mén)型。這種尾翼由一個(gè)方向舵和一個(gè)固定在方向舵頂端的水平安定面組成，它們分別裝配升降舵和轉(zhuǎn)向舵。這種尾翼的優(yōu)點(diǎn)是，它不處在發(fā)動(dòng)機(jī)艙產(chǎn)生的氣流當(dāng)中，從而僅僅受飛行器水平移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的氣流的影響。這種尾翼可以提供一種與發(fā)動(dòng)機(jī)艙相對(duì)獨(dú)立的控制源，從而可以加強(qiáng)對(duì)飛行器的控制。
[0040]飛行器還擁有兩個(gè)前翼，又稱(chēng)為鴨翼，分別位于機(jī)身前部的兩側(cè)，以平衡飛行器在水平飛行時(shí)的空氣動(dòng)力。
[0041]作為優(yōu)點(diǎn)，這種三面設(shè)計(jì)(前翼、機(jī)翼和水平安定面)可以將機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)艙放置在離駕駛艙更遠(yuǎn)的后部，從而增加乘客側(cè)面的可見(jiàn)度，并能在懸停時(shí)執(zhí)行各種類(lèi)型的任務(wù)，尤其是涉及公民安全的任務(wù)。
[0042]本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將在下文中詳細(xì)闡述，并附有示意圖。比如:
[0043]示意圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的第一個(gè)樣機(jī)的立體圖，發(fā)動(dòng)機(jī)艙處于飛機(jī)模式的位子。
[0044]示意圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的第一個(gè)樣機(jī)的立體圖，發(fā)動(dòng)機(jī)艙處于直升飛機(jī)模式的位子。
[0045]示意圖3是示意圖1中顯示的飛行器的俯視圖。
[0046]示意圖4是示意圖1中顯示的飛行器的側(cè)視圖。