能垂直起飞和降落的联结翼的多旋翼飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种适于垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)。多旋翼飞行器包括机身(2)、具有垂直尾翼(5)的尾梁(4)、被设置用于在运行中产生推力的推力产生单元组(40)、至少一个下机翼(12)以及至少一个上机翼(11)，下机翼(12)包括连接至机身的下机翼内侧部分(12a)以及形成下机翼翼梢(27)的下机翼外侧部分(12b)，上机翼(11)连接至垂直尾翼并形成上机翼翼梢。至少一个上机翼(11)以联结翼构造连接至至少一个下机翼(12)。

【技术实现步骤摘要】
能垂直起飞和降落的联结翼的多旋翼飞行器
本专利技术涉及一种适于垂直起飞和降落的多旋翼飞行器，其包括机身、尾梁、被设置用于在运行中产生推力的推力产生单元组、至少一个下机翼以及至少一个上机翼，其中至少一个上机翼以联结翼构造连接至至少一个下机翼。
技术介绍
例如，从文献EP2551190A1、EP2551193A1、EP2551198A1、EP2234883A1、EP2571762A1、EP2985220A1、WO2015/028627A1、WO2016/004852A1、WO2017/021918A1、WO2017/155348A1、WO2018/078388A1、WO2015028627、WO2018081734、US3,262,657A、US7857253B2、US7946528B2、US2007/0034738A1、US2017/0369162A1、GB905911A、CN104176250A、CN105151292A、CN105270620A、CN105346719A、CN107539472A、CN107600405A、CN201306711U、CN202728571U、CN205098474U、CN205707349U、CN206012959U、CN206427269U、CN105564633和KR20090101413A已知了各种常规的适于垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(VTOL)，其在下文中被称为“VTOL的多旋翼飞行器”。从现有技术中还已知了其他VTOL的多旋翼飞行器，例如波音CH-47纵列式双旋翼直升机、贝尔XV-3倾斜旋翼飞行器、具有涵道旋翼的贝尔XV-22四倾斜旋翼机以及所谓的无人机，尤其是所谓的四旋翼无人机，例如在文献US2015/0127209A1、DE102005022706A1和KR101451646B1中描述的那些。此外，还存在VTOL的多旋翼飞行器的研究和原型，例如来自空中客车公司、意大利设计公司和奥迪公司的Pop.UpNext型跨界交通工具、来自北京亿航创新科技有限公司的亿航184型自主控制飞行器、来自德国飞行者科技有限公司(SkyflyerTechnologyGmbH)的SkyflyerSFMKII飞行器、来自空中客车公司的Quadcruiser。这些VTOL的多旋翼飞行器中的每一个都配备有推力产生单元组，该推力产生单元组具有少于八个被设置用于在多旋翼飞行器的运行期间在预定的推力方向上产生推力的推力产生单元。然而，也存在配备了八个或更多个推力产生单元的VTOL的多旋翼飞行器的研究和原型，例如来自德国e-Volo公司的Volocopter2X型多旋翼直升机、来自小鹰公司(KittyHawkCorp.)的Cora、来自空客A3的eVTOLVahana以及来自杰欧比航空有限公司(JobyAviation)的JobyS2VTOL。在文献WO2013/126117A1、WO2015/143093A2、DE102013108207A1、US6568630B2、USD678169S、US8393564B2、US8733690B2、US2013/0118856A1、CN206218213U、US9944386B1、US10086931B2、US9975631B1、EP3366582A1、EP3333072A1、WO2018/075414A1、US3089666A、WO2018/075414A1和RU180474U1中描述了具有八个或更多个推力产生单元的另外的VTOL的多旋翼飞行器。更一般而言，目前主要发展了三种不同类型的VTOL的多旋翼飞行器。第一VTOL的多旋翼飞行器类型具有可以被称为“常规设计”的设计。根据这种常规设计，第一VTOL的多旋翼飞行器类型通常是无机翼的，并且仅配备有推力产生单元，该推力产生单元刚性附接于相应的机体并且基本上适于悬停，但是仍然也被用于在巡航向前飞行运行中提供推力。第一VTOL的多旋翼飞行器类型的例子是来自德国e-Volo公司的Volocopter2X。第二VTOL的多旋翼飞行器类型具有可以被称为“可变换设计”的设计。根据这种可变换设计，第二VTOL的多旋翼飞行器配备有能在第一位置和第二位置之间倾斜的能倾斜的推力产生单元，这些能倾斜的推力产生单元在第一位置仅产生用于悬停的推力，这些能倾斜的推力产生单元在第二位置仅产生用于巡航运行的推力。第二VTOL的多旋翼飞行器类型通常采用固定的机翼或能倾斜的机翼布局来实现。这种能倾斜的机翼布局的第二VTOL的多旋翼飞行器类型的例子是来自空中客车A3的eVTOLVahana。例如，在文献US10,086,931B2和US9,975,631B1中描述了具有能倾斜的推力产生单元的其他VTOL的多旋翼飞行器。第三VTOL的多旋翼飞行器类型具有可以被称为“复合设计”的设计。根据这种复合设计，第三VTOL的多旋翼飞行器类型配备有被设置为主要产生升力并基本上适于悬停的刚性安装的推力产生单元以及被设置为产生用于向前飞行的推进的附加向前推力的刚性安装的推力产生单元。第三VTOL的多旋翼飞行器类型通常采用无机翼或固定机翼的布局来实现。固定机翼的布局的第三VTOL的多旋翼飞行器类型的例子是来自小鹰公司的Cora。。更具体地，为具有固定机翼布局的复合设计的VTOL的多旋翼飞行器有利地将升力面(即，机翼)和多个推力产生单元结合起来，升力面(即，机翼)和多个推力产生单元均提供不同的升力/推力复合特性。机翼被设置用于在向前飞行期间产生升力，因此允许减少飞行期间的相应的功率消耗。这对于给定的VTOL的多旋翼飞行器产生了有益的范围扩展，并提高了推力产生单元的相应的马达和旋翼的性能特征。实际上，将可用的动力资源经济地用于VTOL的多旋翼飞行器目前是影响飞行期间的电机动性的总体适用性的一个重大主题。然而，在指定的机翼上使用基本上产生升力的多个推力产生单元在任何情况下都对VTOL的多旋翼飞行器的可控性和稳定性构成了挑战，在一个或多个相关联的旋翼不能运行的情况下，甚至对飞行器的空气动力学和结构效率以及相应的机舱、产生向前推力的推力产生单元、升力面和电池关于安全性和运行要求的结构设置构成了更多挑战。这种挑战一方面在于将基本上产生升力的多个推力产生单元相对于指定的VTOL的多旋翼飞行器的机身在机翼上设置成使得可以避免不利的气动相互作用。另一方面，必须确保飞行器安全地进行常规或紧急的运行，以容易进出系统并实现优异的重量，从而实现优异的任务效率。举例来说，机翼和基本上产生升力的推力产生单元的不利的气动相互作用例如一方面在悬停飞行期间与重叠相关联，另一方面在向前飞行期间与尾流干扰相关联，因此进一步强调需要增加指定的VTOL的多旋翼飞行器的总体尺寸及其对应的总覆盖区。为了克服至少一些上述缺点，VTOL的多旋翼飞行器的新概念基于支撑式机翼构造，即，具有所谓的箱式机翼或联结翼构造的VTOL的多旋翼飞行器。通常，这样的箱式机翼或联结翼构造设置成带有两个主要机翼平面的双平面机翼结构的形式。在箱式机翼构造中，相应的上机翼和下机翼连接在一起以形成环状的闭合机翼，而不限定传统的机翼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，其包括机身(2)、设置有垂直尾翼(5)的尾梁(4)、被设置用于在运行中产生推力的推力产生单元组(40)、至少一个下机翼(12)以及至少一个上机翼(11)，所述至少一个下机翼包括连接至所述机身(2)的下机翼内侧部分(12a)和形成下机翼翼梢(27)的下机翼外侧部分(12b)，所述至少一个上机翼连接至所述垂直尾翼(5)并形成上机翼翼梢(26)，/n其中，所述至少一个上机翼(11)以联结翼构造连接至所述至少一个下机翼(12)，/n其中，所述推力产生单元组(40)的第一推力产生单元(19)以不能倾斜的方式被安装到所述至少一个上机翼(11)上，并被设置用于至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，所述第一推力产生单元(19)设置在所述至少一个上机翼(11)的前缘(11c)附近，并且/n其中，所述推力产生单元组(40)的第二推力产生单元(20)以不能倾斜的方式被安装到所述至少一个下机翼(12)上，并被设置用于至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，所述第二推力产生单元(20)设置在所述至少一个下机翼(12)的后缘(12d)附近。/n

【技术特征摘要】
20190227 EP 19400005.51.一种适于垂直起飞和着陆的多旋翼飞行器(1)，其包括机身(2)、设置有垂直尾翼(5)的尾梁(4)、被设置用于在运行中产生推力的推力产生单元组(40)、至少一个下机翼(12)以及至少一个上机翼(11)，所述至少一个下机翼包括连接至所述机身(2)的下机翼内侧部分(12a)和形成下机翼翼梢(27)的下机翼外侧部分(12b)，所述至少一个上机翼连接至所述垂直尾翼(5)并形成上机翼翼梢(26)，
其中，所述至少一个上机翼(11)以联结翼构造连接至所述至少一个下机翼(12)，
其中，所述推力产生单元组(40)的第一推力产生单元(19)以不能倾斜的方式被安装到所述至少一个上机翼(11)上，并被设置用于至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，所述第一推力产生单元(19)设置在所述至少一个上机翼(11)的前缘(11c)附近，并且
其中，所述推力产生单元组(40)的第二推力产生单元(20)以不能倾斜的方式被安装到所述至少一个下机翼(12)上，并被设置用于至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，所述第二推力产生单元(20)设置在所述至少一个下机翼(12)的后缘(12d)附近。


2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述至少一个上机翼(11)和所述至少一个下机翼(12)经由中间吊架(13)互连以形成所述联结翼构造，其中所述中间吊架(13)被安装到所述上机翼翼梢(26)上并且在所述下机翼翼梢(27)附近被安装到所述下机翼外侧部分(12b)上。


3.根据权利要求1或2所述的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述至少一个下机翼(12)包括将所述下机翼内侧部分(12a)和所述下机翼外侧部分(12b)互连的机翼过渡区域(16)，其中至少一个第三推力产生单元(21)在所述至少一个下机翼(12)的后缘(12d)附近以不能倾斜的方式被安装到所述至少一个下机翼(12)上，并被设置用于至少在垂直起飞和着陆期间产生升力，所述至少一个第三推力产生单元(21)设置在所述机翼过渡区域(16)附近。


4.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器(1)，
其中，第一机翼吊舱(32)被安装到所述上机翼翼梢(26)上以支撑所述第一推力产生单元(19)，其中第二机翼吊舱(31)被安装到所述下机翼翼梢(27)上以支撑所述第二推力产生单元(20)，并且其中至少一个第三机翼吊舱(33)在所述机翼过渡区域(16)中被安装到所述至少一个下机翼(12)上以支撑所述至少一个第三推力产生单元(21)。


5.根据前述任一项权利要求所述的多旋翼飞行器(1)，
其中，所述至少一个下机翼(12)是后掠机翼，并且其中所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿克塞尔·芬克，乌韦·基塞韦特，克劳斯·基克，
申请(专利权)人：空客直升机德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE