旋翼載具的制作方法
【專利說(shuō)明】旋翼載具
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C§ 119(e)要求于2012年5月21日提交的第61/649，741號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)和于2013年3月15日提交的第61/799，878號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用被明確地并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本公開涉及航空載具，更具體地涉及無(wú)人航空載具(UAV)。更具體地，本公開涉及無(wú)人旋翼載具。
[0004]旋翼載具用于各種應(yīng)用中。無(wú)人旋翼載具常常用于軍隊(duì)、法律執(zhí)行機(jī)構(gòu)和用于航空偵察操作的商業(yè)活動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本公開的旋翼飛行器包括主體結(jié)構(gòu)和反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，所述主體結(jié)構(gòu)具有細(xì)長(zhǎng)型管狀支柱或芯，所述反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子具有分離的電機(jī)以繞公共轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)子。提供包括例如蓄電池、燃料電池或混合氣-電發(fā)電機(jī)向所述電機(jī)提供電力。向所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和在所述轉(zhuǎn)子系統(tǒng)之間的電力傳輸主要通過(guò)代替機(jī)械軸系的電氣布線完成。描述輔助可制造性的模塊化結(jié)構(gòu)。
[0006]在示例性實(shí)施方式中，提供扭矩管以在建立模塊化桅結(jié)構(gòu)的所述非旋轉(zhuǎn)管狀支柱內(nèi)傳輸機(jī)械動(dòng)力，所述模塊化桅結(jié)構(gòu)可用于支撐許多類型的載具上的共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
[0007]在示例性實(shí)施方式中，槳葉槳距(pitch)控制系統(tǒng)位于所述轉(zhuǎn)子槳葉之間。固定的非旋轉(zhuǎn)主體殼或空氣動(dòng)力學(xué)罩可設(shè)置在所述上轉(zhuǎn)子與所述下轉(zhuǎn)子之間以保護(hù)所述槳距控制系統(tǒng)和機(jī)體免受元件影響并且減小所述飛行器的空氣動(dòng)力學(xué)阻力。
[0008]在示例性實(shí)施方式中，提供輔助電源組，所述電源組在飛行中與所述載具分離以方便例如所述載具向遠(yuǎn)距離的輸送。在另一實(shí)施方式中，電池組包括載荷，例如爆炸性軍需品、吊放式聲吶、水診器、或可分離的聲納浮標(biāo)模塊。盡管本公開的各方面適用于包括全尺寸的載人直升機(jī)的許多直升機(jī)，但是本公開尤其適用于應(yīng)用于自動(dòng)或無(wú)線電控制的旋翼飛行器(已知為遙控載具(RPV)或無(wú)人航空載具(UAV))。
[0009]在考慮實(shí)例化實(shí)現(xiàn)本公開的最佳模式的示例性實(shí)施方式之后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本公開的附加特征將變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0010]詳細(xì)描述具體參考附圖，在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本公開的旋翼載具的示意圖，其示出了包括導(dǎo)航系統(tǒng)、與包括非旋轉(zhuǎn)脊柱或支柱、或承載載荷的機(jī)體耦接的一對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的飛行器；
[0012]圖2A是根據(jù)本公開的處于垂直飛行模式的旋翼載具的立體視圖，其示出了反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0013]圖2B是圖2A的處于水平飛行模式的旋翼載具的立體視圖，該旋翼載具具有反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和定翼助推器模塊；
[0014]圖3是圖2A的旋翼載具的側(cè)視圖，其為了示出了為了清楚起見(jiàn)被移除的外部機(jī)體板、電氣布線和助推器部分；
[0015]圖4是圖2A的載具的部分剖開的側(cè)視圖，其示出了反向旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和電氣電源；
[0016]圖5是圖2A的載具的部分剖開的放大立體視圖，其示出了載具的上內(nèi)部部分和反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0017]圖6是圖2A的載具的部分剖開的放大立體視圖，其示出了載具的下內(nèi)部部分和反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0018]圖7A是具有圓形截面的芯管或支柱和用作載具各部分之間的導(dǎo)管的中空內(nèi)部通道的立體視圖，其示出了穿過(guò)中空內(nèi)部且在各個(gè)點(diǎn)進(jìn)出的電氣布線；
[0019]圖7B是具有大體十字形截面的支柱的立體視圖，支柱具有沿支柱的長(zhǎng)度延伸的內(nèi)部通道，該內(nèi)部通道可用作載具的各個(gè)部分之間的導(dǎo)管；
[0020]圖8是第一環(huán)形安裝件的放大立體視圖；
[0021]圖9是第二環(huán)形安裝件的分解立體視圖，其示出了附接的連桿和主體支撐件；
[0022]圖10是圖2A的載具的中間內(nèi)部部分的部分剖開的放大立體視圖，其示出了方向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0023]圖11A是包括具有可變循環(huán)槳距和固定集體槳距的轉(zhuǎn)子槳葉的轉(zhuǎn)子模塊的分解立體視圖；
[0024]圖11B是包括具有可變循環(huán)槳距和可變集體槳距的轉(zhuǎn)子槳葉的轉(zhuǎn)子模塊的分解立體視圖；
[0025]圖12A和圖12B是電機(jī)安裝件的第一側(cè)和第二側(cè)的立體視圖；
[0026]圖13A和圖13B是轉(zhuǎn)子轂的第一側(cè)和第二側(cè)的立體視圖；
[0027]圖14是圖2B的沿線14-14截取的截面視圖，其示出了轉(zhuǎn)子模塊；
[0028]圖15是圖2A的反向旋轉(zhuǎn)式共軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和從轉(zhuǎn)子系統(tǒng)下垂的芯管的側(cè)視圖；
[0029]圖16A和圖16B是包括若干電池的單個(gè)電源模塊的分解立體視圖；
[0030]圖17是圖2B的助推器模塊的正視圖，其示出了被折疊用于貯存的一個(gè)翼和在飛行配置中擴(kuò)展的一個(gè)翼；
[0031]圖18是描繪了在飛行中從旋翼載具分離的助推器模塊的正視圖；
[0032]圖19是旋翼載具的立視圖，其示出了從載具底部下垂的吊放式聲吶或水診器組件；
[0033]圖20A、圖20B和圖20C是旋翼載具的連續(xù)視圖，其示出了在載具緊急著陸到旋翼載具下方的地上期間不等長(zhǎng)的折疊槳葉的操作；
[0034]圖21A和圖21B是存儲(chǔ)罐和旋翼載具的側(cè)視圖，其示出了被折疊用于貯存的載具;
[0035]圖22是根據(jù)本公開的旋翼載具的立體視圖，其將傳感器或標(biāo)記運(yùn)輸至遠(yuǎn)程位置(為了說(shuō)明目的被顯示為公海上的船)；
[0036]圖23是被折疊用于貯存在重力運(yùn)輸?shù)恼◤椇蟛恐械男磔d具的側(cè)視圖；
[0037]圖24是從重力運(yùn)輸?shù)恼◤椀暮蟛坎渴鹬聊繕?biāo)位置附近的旋翼載具的立體視圖，其示出了重力運(yùn)輸?shù)恼◤棁娚湫磔d具并且旋翼載具被部署成垂直飛行模式以在目標(biāo)區(qū)域中徘徊從而在重力運(yùn)輸?shù)恼◤椧u擊目標(biāo)之后用實(shí)時(shí)戰(zhàn)斗損壞評(píng)估提供攻擊力；
[0038]圖25A是另一旋翼載具的示意性視圖，其示出了包括具有電力和信號(hào)導(dǎo)管的中心總線體系結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航系統(tǒng)和耦接至機(jī)體的一對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其中機(jī)體包括非旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)脊柱或支柱并且承載載荷；
[0039]圖25B是圖25A的旋翼載具的示意性視圖，其示出了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通過(guò)中心數(shù)據(jù)/電源總線與電力和信號(hào)導(dǎo)管連通的供電器；
[0040]圖26是根據(jù)本公開的旋翼載具的另一實(shí)施方式的示意性視圖，旋翼載具包括具有電力和信號(hào)導(dǎo)管的重心總線體系結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航系統(tǒng)和耦接至機(jī)體的一對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；
[0041]圖27是根據(jù)本公開的旋翼載具的側(cè)視圖，其示出了旋翼載具包括適于高速前飛的流線型主體和包括用于驅(qū)動(dòng)上轉(zhuǎn)子的內(nèi)部扭矩管的共軸桅模塊；
[0042]圖28是圖27的旋翼載具的側(cè)視圖，旋翼載具的主體殼的一部分被剖開以暴露桅模塊和轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)；
[0043]圖29是圖28的旋翼載具的放大側(cè)視圖，桅模塊和轉(zhuǎn)子罩的一部分被切割以暴露內(nèi)部細(xì)節(jié)；
[0044]圖30是根據(jù)本公開的旋翼載具的另一實(shí)施方式的側(cè)視圖，其示出了旋翼載具包括適于高速前飛的流線型主體和包括上轉(zhuǎn)子減速器的共軸桅模塊，其示出了包括在流線型主體中的主體殼的一部分被剖開以暴露桅模塊和轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)；
[0045]圖31是圖29的旋翼載具的放大側(cè)視圖，桅模塊和轉(zhuǎn)子罩的一部分被剖開以暴露內(nèi)部細(xì)部；
[0046]圖32是圖28的旋翼飛行器的桅管的截面視圖；
[0047]圖33是旋翼載具中包括的伺服模塊的放大立體視圖，其示出了伺服模塊包括三個(gè)伺服致動(dòng)器和三個(gè)Z形聯(lián)接件用于以不同的相角同時(shí)改變上和下轉(zhuǎn)子的槳距；
[0048]圖34是圖33的伺服模塊中包括的兩個(gè)槳距控制器滑盤(swashplate)的放大立體視圖，其示出了通過(guò)Z形聯(lián)接件連接以不同的相角致動(dòng)滑盤的槳距控制器滑盤；
[0049]圖35是圖34的滑盤和Z形聯(lián)接件的平面視圖，其示出了約90度的滑盤相角；
[0050]圖36是圖33和圖34的Z形聯(lián)接件槳距控制連桿的分解的裝配圖；
[0051 ] 圖37是根據(jù)本公開的旋翼載具的平面視圖，其示出了上轉(zhuǎn)子相角(實(shí)線雙箭頭)、下轉(zhuǎn)子相角(空心雙箭頭)和所產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相角(組合的實(shí)線和空心雙箭頭)；
[0052]圖38是根據(jù)本公開的轉(zhuǎn)子飛機(jī)電力和控制系統(tǒng)的側(cè)視圖，其被配置用于具有單個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩個(gè)轉(zhuǎn)子和推式推進(jìn)器的飛行器；
[0053]圖39是圖38的轉(zhuǎn)子飛機(jī)的放大立體視圖，其示出了反向旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子的主軸分離器和驅(qū)動(dòng)軸承以及推式推動(dòng)器的帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的細(xì)部；
[0054]圖40是主轉(zhuǎn)子桅的立體端視圖，其配置有用于扭轉(zhuǎn)管和電氣布線或水管的內(nèi)部通路；
[0055]圖41是主轉(zhuǎn)子桅的立體端視圖，其示出了用于扭轉(zhuǎn)管和電氣布線或水管的內(nèi)部通路；
[0056]圖42是主轉(zhuǎn)子桅組件的立體視圖，其包括圖41的主轉(zhuǎn)子桅和與六個(gè)內(nèi)部通路接合且連接至上和下滑盤的六個(gè)滑動(dòng)件連桿；
[0057]圖43是圖42的主轉(zhuǎn)子桅組件的放大立體視圖，其示出了與六個(gè)內(nèi)部桅通路接合的六個(gè)滑盤滑動(dòng)件；
[0058]圖44A是滑動(dòng)件連桿的立體視圖，其配置有朝下的從動(dòng)聯(lián)接件以控制下滑盤；
[0059]圖44B是互動(dòng)連桿的分解立體視圖，其配置有朝上的從動(dòng)聯(lián)接件以控制上滑盤；
[0060]圖45是直升機(jī)的立體側(cè)視圖，其具有非旋轉(zhuǎn)桅和與具有上和下轉(zhuǎn)子轂和轉(zhuǎn)子槳葉(為了清楚起見(jiàn)被移除)耦接的六個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服致動(dòng)器；
[0061]圖46是圖45的非旋轉(zhuǎn)主轉(zhuǎn)子桅組件的放大立體端視圖，其示出了耦接至桅且與具有單獨(dú)連桿的上和下滑盤連接的六個(gè)旋轉(zhuǎn)伺服致動(dòng)器；
[0062]圖47是根據(jù)本公開的高速直升機(jī)的立體視圖，其示出了高速直升機(jī)包括在上和下轉(zhuǎn)子槳葉之間支撐空氣動(dòng)力學(xué)遮罩以減小阻力；
[0063]圖48是圖47是直升機(jī)的放大的部分立體視圖，其部分被剖開以暴露非旋轉(zhuǎn)桅、桅罩、六個(gè)線性伺服致動(dòng)器和包括由上和下轉(zhuǎn)子槳葉之間的桅支撐的電子和天線的其他控制系統(tǒng)；
[0064]圖49是圖47的直升機(jī)的非旋轉(zhuǎn)桅的放大的部分立體視圖，其示出了上和下轉(zhuǎn)子轂、上和下轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)齒輪、以及線性伺服致動(dòng)器；
[0065]圖50是圖49中所示的桅組件的中心非旋轉(zhuǎn)桅的立體視圖，其桅套筒被移除以顯示電氣總線嵌體的細(xì)節(jié)；
[0066]圖51是沿圖50的線A-A截取的截面視圖，其示出了位于桅內(nèi)的扭轉(zhuǎn)管并且示出了用于電氣總線嵌體的內(nèi)部通道；
[0067]圖52是圖51的電氣總線嵌體的立體視圖；
[0068]圖53是桅套筒的立體視圖，它具有被配置為減少桅組件正面區(qū)域的六個(gè)交叉的線性伺服致動(dòng)器和兩個(gè)滑盤；以及
[0069]圖54是圖53的下滑盤的平面視圖，其示出了滑盤臂之間的關(guān)系以減少桅組件的正面區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0070]如圖1示意性所示，旋翼載具1順序地包括關(guān)于沿公共軸線7延伸的機(jī)體40間隔地耦接的第一模塊2、第一和第二轉(zhuǎn)子系統(tǒng)3、5、電源模塊13和14、以及第二模塊15。示例性地，機(jī)體40是細(xì)長(zhǎng)型中心支柱40，并且可被布置成中空的芯或具有十字形截面。在操作中，第一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)3 (也稱為第一轉(zhuǎn)子3)和第二