[发明专利]能变几何形状涵道风扇及相关方法

说明书

本申请公开了一种能变几何形状涵道风扇以及用于使用能变几何形状涵道风扇来增加飞机在竖直飞行模式和水平飞行模式中的空气动力学效率的方法，该能变几何形状涵道风扇可包括：空气导管，具有纵向轴线，该空气导管包括能变几何形状涵道风扇的入口；风扇，在入口下游能转动地安装在空气导管内，风扇包括限定风扇面积的风扇叶片；以及能变面积喷嘴，在风扇下游耦接于空气导管，该能变面积喷嘴包括能变几何形状涵道风扇的具有能变排放面积的排放部。

技术领域

本公开总体上涉及用于空中飞行器(air vehicle，飞行器，航空器)的涵道风扇(ducted fan，导管风扇)，并且更具体地，涉及用于竖直起落(vertical take-off andlanding，垂直起降)空中飞行器的能变几何形状涵道风扇。

背景技术

涵道风扇空中飞行器可包括至少一个涵道风扇、以及位于涵道风扇的空气导管内部的用于驱动风扇的发动机。涵道风扇空中飞行器可具有向前飞行和静止悬停的能力。例如，涵道风扇已知被用于竖直起落(“VTOL”)空中飞行器。但是，虽然涵道风扇可实现水平飞行和竖直飞行两者，传统设计要求用于每种飞行模式(例如，水平飞行和竖直飞行)的设计特征的妥协，以便以平衡的方式满足总的空气动力学性能要求。许多约束排除了使每种操作飞行模式中的空气动力学效率最大化的设计。因而，两种飞行模式的空气动力学效率受到损害。

因此，本领域技术人员在涵道风扇推进领域继续研究和开发工作。

发明内容

在一个实例中，所公开的能变几何形状涵道风扇可包括：空气导管，具有纵向轴线，该空气导管包括能变几何形状涵道风扇的入口；风扇，在所述入口下游能转动地安装在空气导管内，所述风扇包括限定风扇面积的风扇叶片；以及能变面积喷嘴，在所述风扇下游耦接于空气导管，所述能变面积喷嘴包括所述能变几何形状涵道风扇的具有能变排放面积的排放部(exhaust，排放装置)。

在另一实例中，所公开的飞行器可包括飞行器本体、以及耦接于所述飞行器本体的至少一个能变几何形状涵道风扇，其中，所述能变几何形状涵道风扇能在大致竖直定向与大致水平定向之间转动，并且其中，所述能变几何形状涵道风扇包括：空气导管，具有纵向轴线，所述空气导管包括所述能变几何形状涵道风扇的入口；风扇，在所述入口下游能转动地安装在所述空气导管内，所述风扇包括限定风扇面积的风扇叶片；以及能变面积喷嘴，在所述风扇下游耦接于所述空气导管，所述能变面积喷嘴包括所述能变几何形状涵道风扇的具有能变排放面积的排放部。

在另一实例中，所公开的方法可包括以下步骤：(1)将能变几何形状涵道风扇定位在大致竖直定向或大致水平定向中的一个中，所述能变几何形状涵道风扇包括：空气导管，包括所述能变几何形状涵道风扇的入口；风扇，在所述入口下游能转动地安装在所述空气导管内；以及能变面积喷嘴，在所述风扇下游耦接于所述空气导管，并且所述能变面积喷嘴包括所述能变几何形状涵道风扇的排放部；(2)以下步骤中的一个：当所述能变几何形状涵道风扇处于所述大致竖直定向中以用于竖直飞行时，使所述能变面积喷嘴相对于所述能变几何形状涵道风扇的纵向轴线扩张以增大所述排放部的排放面积，或者当所述能变几何形状涵道风扇处于所述大致水平定向中以用于水平飞行时，使所述能变面积喷嘴相对于所述能变几何形状涵道风扇的所述纵向轴线收缩以减小所述排放部的所述排放面积；(3)通过所述入口将空气抽入所述能变几何形状涵道风扇中；(4)使所述空气移动通过所述能变面积喷嘴；以及(5)通过所述排放部使所述空气从所述能变几何形状涵道风扇离开，以根据所述能变几何形状涵道风扇的定向产生适于实现所述竖直飞行或所述水平飞行中的一个的推力。

所公开的设备和方法的其它实例将从以下的详细描述、附图和所附的权利要求而变得显而易见。

附图说明

图1是设置有能变几何形状涵道风扇的飞机的一个实例的示意性立体图，其中能变几何形状涵道风扇处于竖直飞行模式；

图2是设置有能变几何形状涵道风扇的飞机的示意性立体图，其中能变几何形状涵道风扇处于水平飞行模式；