[发明专利]有最小阻力的巡航旋翼定位控制的垂直起降（VTOL）飞行器

说明书

本发明涉及有最小阻力的巡航旋翼定位控制的垂直起降(VTOL)飞行器。垂直起降(VTOL)飞行器设置有固定位置的左舷机翼和右舷机翼，该左舷机翼和右舷机翼从细长机身横向地延伸，该机身具有在该机身的后端处的尾翼和螺旋桨，螺旋桨用于在飞行器的纵向轴线的方向上向飞行器提供水平推力。设置一系列左舷旋翼单元和右舷旋翼单元，每个旋翼单元都包括轴向相对的旋翼叶片，并且包括用于使旋翼叶片旋转并向飞行器提供垂直推力的马达。逻辑控制单元(LCU)响应于确定旋翼叶片在巡航飞行操作期间的最佳位置而以可控制的方式设定相对于飞行器的纵向轴线的相对的旋翼叶片的沿位置轴线的角度位置，由此最小化固定位置的机翼上的气流扰乱。

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年9月11日提交的美国临时申请序列号62/729,603并要求其国内优先权权益，其全部内容在此通过引用清楚地并入本文。

技术领域

本文公开的实施例总体上涉及能够垂直起降(VTOL)操作的飞行器。根据本文公开的某些实施例，具有VTOL能力的飞行器设置有旋翼，该旋翼提供垂直推力以允许在推进飞行期间悬停，同时最小化在机翼飞行期间机翼翼型上的旋翼气流扰动。

背景技术

机翼飞行器的设计要求巡航效率。为了在主飞行时间期间实现最佳升阻比，需要对所有外表面进行非常详细的设计。然而，这种飞行器没有VTOL能力。一旦纵向速度在起降程序中较低，垂直飞行就会带来更大的挑战。此外，由机翼(如果存在)提供的升力在垂直飞行期间相对较小。

作为目前最广泛接受的技术的一种提供VTOL能力的典型解决方案是旋翼飞行器，诸如直升机，其提供一种推进解决方案。现代VTOL飞行器设计目前结合了机翼和推进两种能力，这主要是由于对于电动动力系统的改进。一些电动VTOL(e-VTOL)飞行器架构允许通过使用多个电动旋翼进行分布式动力管理。目前可用于e-VTOL飞行器的最常见解决方案是多旋翼直升机，它与传统直升机的不同之处在于它包括多个电动马达而非内燃机驱动的单个旋翼，并且可替选地包括提供推力或升力的多个机翼、推进器、倾斜或其它机构。

许多e-VTOL多旋翼直升机架构和设计都是可能的。由于近年来无人驾驶飞行器的普及，四旋翼直升机配置是大多数人的优选工艺。然而，原始设备制造商(OEM)已经开发了几种不同的组合，即六和八旋翼直升机。尽管任何这种e-VTOL飞行器上的旋翼数目都很多，但旋翼的定位对于确保安全水平和性能也很重要。

用于客运的复杂e-VTOL飞行器架构导致非常严格的安全要求。市场趋势表明，在可预见的未来，多旋翼直升机运输网络将大幅增加。为了减少广泛的运输方法中的人为差错，可能开发出能够自主、安全、廉价、高效且安静地完成整个任务的智能交通工具。

如果假设特定配置需要一组在起降期间产生推力的旋翼，但在巡航飞行期间不需要这组旋翼，那么这些旋翼的存在将在巡航飞行中产生阻力，降低交通工具性能。在这种情况下，至少存在两种可能的解决方案，即(1)保持旋翼旋转以部分地产生推力并减小机翼载荷，或(2)停止所有旋翼的旋转(例如，如USP 9944387和US 2018/0118335所提出的，每个文献的全部内容都通过引用明确地并入本文)。如果交通工具的尺寸要求旋翼具有两个以上叶片，则第一种解决方案合适。第二种解决方案适用但不限于具有两个或更少叶片的旋翼，但如果旋翼叶片在机翼飞行期间能够折叠也是适当的。

因此，将非常希望能够提供以下VTOL飞行器，其能够调节推进飞行所需的旋翼，以便在机翼飞行期间最小化(如果不是完全消除)飞行器机翼上的气流扰动。本文公开的实施例就是为了满足这种需求。

发明内容