[发明专利]垂直升降飞机

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直升降飞机，即，具有可调节旋翼的混合式飞行器（aircraft），所述混合式飞行器能够选择性地采用“飞机（aeroplane）”结构和“直升机”结构，以兼具固定机翼涡轮螺旋桨飞行器和直升机的优点在“飞机”结构中，旋翼定位成其轴线与飞行器的纵向轴线基本上平行，在“直升机”结构中，旋翼定位成其轴线与飞行器的纵向轴线基本上垂直且交叉。

背景技术

如上所述的调节垂直升降飞机的旋翼的能力使得垂直升降飞机能像直升机一样起飞和着陆，即，不需要跑道并沿着非常陡的轨道，以将地面噪声减到最小，例如，甚至是在市区起飞和着陆的情况下；并且，能够像飞机一样飞行，能够达到并保持大约500km/h的巡航速度，或以比直升机的大约300km/h的巡航速度高的任何速率、以及在7500米的典型巡航高度（该巡航高度大约是直升机的巡航高度的两倍）处飞行，并使得所述垂直升降飞机能够在大多数云体和大气扰动上方飞行。

换句话说，相对于传统的直升机，垂直升降飞机具有以下优点：几乎两倍的巡航速度；对于给定的有效负载和燃料供应，具有基本上两倍的飞行距离和时间，从而使得垂直升降飞机的运转成本更低廉；以及超过两倍的巡航高度，从而使得垂直升降飞机对大部分飞行过程中的天气条件（云、湍流）不敏感。另一方面，相对于传统的飞机，垂直升降飞机具有以下优点：能够盘旋，并能够在有限空间内（甚至是在市区内）起飞和着陆。

目前，基本上已知有两种垂直升降飞机结构：“倾斜旋翼”，在该结构中，半翼（semi-wing）保持基本上固定，仅有电机-旋翼组件相对于半翼旋转；和“倾斜机翼”，在该结构中，通过将半翼和旋翼系统组件作为整体旋转来调节旋翼姿态。

在US 6,220,545中或在US-A-2009/0256026中示出了“倾斜旋翼”结构的实例。在EP-A-1057724中示出了“倾斜机翼”结构的一个实例。

已知的倾斜旋翼垂直升降飞机基本上包括：机身、在机身的相对侧向侧部上伸出的一对半翼、以及相对于相应的半翼旋转的一对发动机舱。

每个发动机舱容纳相关的电机-旋翼组件，所述电机-旋翼组件由此与发动机舱一起相对于对应的半翼旋转。

特别地，半翼是笔直的，并且每个发动机舱基本上布置在相关半翼的末端处。

因此，发动机舱的位置会减小半翼的升力面。

在行业内存在这样一种需要，即，增加作用于处于飞行器模式和处于直升机模式中的倾斜旋翼垂直升降飞机上的升力。

只要涉及飞机模式，就需要增加垂直升降飞机的升力面。

只要涉及直升机模式，就需要减小在直升机模式中盘旋过程中的风遮蔽效应。更精确地，风遮蔽效应由旋翼的下降气流（downwash）部分地撞击到半翼上从而减小可用升力而引起。

此外，在行业内还存在这样的需要，尽可能减小旋翼所产生的噪声。

从几个观点来看，在行业内还需要大幅增加垂直升降飞机的灵活性。

特别地，在行业内首先还存在这样的需要，在执行任务过程中，当垂直升降飞机主要以飞机模式操作时，需要将空气动力效率增至最大，并且，在执行任务过程中，当垂直升降飞机主要以直升机模式操作时，需要减小重量。

其次，需要制造可简单地从无人驾驶配置转换成有人驾驶配置的模块化垂直升降飞机。

在行业内，还需要尽可能增加垂直升降飞机的稳定性，特别是在直升机模式与飞机模式之间的转换过程中。

最后，由于倾斜旋翼的存在，所以，还需要减小作用于半翼上的弯矩。

US-A-2011/003135公开了一种垂直升降飞机，其包括：机身、前翼和后翼、以及在机翼之间延伸的一对尾桁（boom），每个尾桁支撑一个旋翼。将旋翼布置在机身的侧向侧部上，每个旋翼在由机身的相关侧以及前翼和后翼限定的区域中倾斜。

US-A-6,434,768公开了一种垂直升降飞机，其包括：机翼以及可以相对于机翼倾斜的一对反向旋转旋翼。反向旋转的旋翼同轴地安装，因此，都围绕相同的轴线旋转并倾斜。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种垂直升降飞机，包括：

-一对半翼；

-至少两个旋翼，所述至少两个旋翼可围绕第一轴线旋转，并且可以在直升机模式与飞机模式之间相对于所述半翼与所述第一轴线一起围绕相关的第二轴线倾斜；

在使用中，所述第一轴线在所述直升机模式中与所述垂直升降飞机的纵向方向横切，并且，在使用中，所述第一轴线在所述飞机模式中与所述纵向方向基本上平行；