[发明专利]可变几何形状垂直起降(VTOL)飞行器系统

说明书

一种可变几何形状垂直起降VTOL飞行器系统可经由部分或完全自主飞行操作将乘客从出发点运送到目的地。所述VTOL飞行器系统可在基于悬停的上升/下降模式、水平飞行巡航模式以及这两种模式之间的过渡模式下操作。可由相对于机身可铰接的导管式螺旋桨单元提供推力；通过铰接将推力源连接到所述机身的翼型支柱，可操纵所述推力源用于上升/下降、过渡及巡航，以便控制上升、下降及巡航。可通过环形螺旋桨导管相对于所述翼型支柱的进一步铰接实现更精确的推力控制。所述翼型支柱及螺旋桨导管可呈现翼形或可变分段的横截面以最大化可实现的升力。

相关申请案的交叉参考

本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张2017年12月12日申请的序列号为62/597,823的临时美国专利申请案的优先权。所述美国专利申请案62/597,823的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

垂直起降(VTOL)型飞行器(不管是有人驾驶还是无人驾驶)的特征在于垂直或接近垂直的起降及“悬停”阶段(例如，飞行段)、相对水平的向前飞行或“巡航”阶段(例如，相对平行于地面)及过渡阶段或段。举例来说，已经沿大体上垂直航向起飞的飞行器可过渡到向前飞行；类似地，向前飞行的飞行器在准备降落时可过渡到大体上垂直的降落阶段。在任何情况下，飞行器在其行进时的推力向量可通过垂直升力分量及向前推力分量来特性化，两个分量之间的关系根据需要从一个阶段转换到另一个阶段，以将飞行器保持在空中或推动其向前。

此类过渡阶段可包含飞行器或其组件的重新配置，以考虑到飞行器的速度或重心的偏移。关于VTOL飞行器的核心设计问题是贯穿飞行的所有阶段或段都实现合理的操作效率(例如成本效率)。此合理有效的设计的特性可包含：

·机翼的定向，使得机翼下表面保持平行或接近平行于飞行器的前向路径或迎面而来的气流；

·推力源(例如，引擎、螺旋桨)的定向，使得其定向推力向量平行于飞行器的前向路径或迎面而来的空流；

·防止任何一个推力源的流出/排出由任何其它推力源的进气口摄入或引发跨越另一气动表面的湍流气流；

·对于具有两个或更多个推力源的飞行器，当飞行器处于“悬停”阶段时，关于飞行器的重心对称地布置所述推力源；

·对于具有多个推力源的飞行器，使每一推力源的维持在类似大小以避免跨源干扰并最小化操作噪声；

·定位推力源，使得在“巡航”阶段期间飞行器的重心与其升力中心重合，并且侧向升力(例如，由于横向向内气流而相对于飞行器的偏航或Z轴线的力)的中心充分位于重心后部足以产生稳定力；及

·不仅通过优化飞行器的形状，而且通过最小化必要的运动组件、致动器及结构元件来最小化总重量及体积。

发明内容