[发明专利]带有排放流动路径外部的风扇叶片的VTOL交通工具

说明书

本发明涉及一种限定垂直方向和横向方向的飞行器。飞行机可包括机身、从机身延伸的翼、和混合电推进系统。混合电推进系统可包括功率源、沿翼布置且由功率源驱动的多个垂直推力电风扇、和向前推力推进器。功率源可包括燃烧发动机和电发生器。燃烧发动机也可限定用于排放燃烧气体的流动路径。向前推力推进器可选择性地或永久性地机械耦联至燃烧发动机。向前推力推进器可包括推进器风扇，其具有多个布置在用于排放燃烧气体的燃烧发动机的流动路径外部的风扇叶片。

相关申请

本申请基于并要求提交于2017年7月21日的美国临时专利申请系列号62/535,444的优先权。

技术领域

本主题大体涉及一种用于飞行器的推进系统，该飞行器具有垂直起飞与降落能力。

背景技术

飞行器已经开发成带有用于执行垂直起飞和降落的能力。这样的能力可允许飞行器到达相对崎岖的地形和偏远地点，在该处建造足够大到允许传统飞行器(缺乏垂直起飞能力)起飞或降落的跑道可能不切实际或不可实现。

典型地，这些能够执行垂直起飞和降落的飞行器具有发动机和推进器，其被矢量化以产生垂直推力和向前推力两者。然而，该使得推进器高效用于垂直起飞和降落的设计特征可能不能引起高效向前飞行。因此，现有的能够执行垂直起飞和降落的飞行器包括这样的推进器，其可良好适合于产生垂直推力，但是可能并非良好适合于高效向前飞行。在垂直起飞和降落和巡航效率之间的该差异被放大为巡航速度增加。能够更高效地执行垂直起飞和降落且结合高速度巡航的飞行器因而将是有用的。

发明内容

各方面和优点将在下面的描述中部分地阐明，或者可从描述中是明显的，或可通过本发明的实践而习得。

在一方面，本公开针对一种限定了垂直方向和横向方向的飞行器。该飞行器包括机身、从机身延伸的翼、和混合电推进系统。混合电推进系统包括功率源、沿翼布置的且由功率源驱动的多个垂直推力电风扇、和向前推力推进器。功率源包括燃烧发动机和电发生器。燃烧发动机也限定了用于排放燃烧气体的流动路径。向前推力推进器选择性地或永久性地机械耦联至燃烧发动机。向前推力推进器包括推进器风扇，其具有多个布置在用于排放燃烧气体的燃烧发动机的流动路径外部的风扇叶片。

在一个实施例中，燃烧发动机可包括壳体，其限定外部表面。另外，推进器风扇的多个风扇叶片可布置在燃烧发动机的壳体的外部表面外部。在另一实施例中，向前推力推进器可构造成可变桨距推进器。在这样的实施例中，向前推力推进器可包括外机舱，其至少部分地限定风扇空气流动路径且还包括桨距改变机构。桨距改变机构可定位在风扇空气流动路径内部和燃烧发动机的流动路径外部。在另一实施例中，燃烧发动机可限定出口，其沿基本上径向方向定位在风扇叶片内部且沿基本上轴向方向定位在风扇叶片下游、尾部、或二者。在另一实施例中，风扇叶片可沿轴向方向定位在燃烧发动机的涡轮区段的尾部、下游、或二者。

在另一实施例中，可变桨距推进器可限定桨距范围，其使向前推力推进器能够在操作期间产生向前推力、反向推力、和基本上不产生推力。在一个示例性实施例中，燃烧发动机可为涡轮轴发动机。在这样的实施例中，涡轮轴发动机可包括输出轴。另外，向前推力推进器可包括风扇轴，其选择性地或永久性地机械耦联至输出轴。在一个实施例中，向前推力推进器可在飞行器的尾端处安装至飞行器的机身。在另一实施例中，混合电推进系统还可包括耦联单元。另外，燃烧发动机可通过耦联单元机械耦联至向前推力推进器。

在另一实施例中，混合电推进系统还可包括变速机构。照此，燃烧发动机可通过变速机构机械耦联至向前推力推进器。在额外的实施例中，功率源还可包括电能存储单元。在这样的实施例中，多个垂直推力电风扇中的每个可电耦联至电发生器或电能存储单元中的至少一个或由其驱动。在一个示例性实施例中，功率源还可包括电马达，其电耦联至电能存储单元且由其驱动。另外，电马达可耦联至向前推力推进器且构造成驱动该向前推力推进器。