用于飞行式运载工具的中央翼板及其控制方法与流程

本发明总体上涉及一种用于飞行式运载工具的中央翼板。这种中央翼板的一个特定用途是用于将机翼安装在混合式空中和地面交通运载工具上。

背景技术：

用于地面运输的运载工具(例如，汽车)和用于空中运输的运载工具(例如，飞机)已存在许多年。在近几年里，已投入了越来越多的努力来研发另一类别的交通运载工具，即，完全可以将空中使用与通常的地面使用合二为一的混合式运载工具。

一种这样的混合式运载工具为wo2007/114877(“wo'877”)中记载的“特拉弗吉亚过渡(terrafugiatransition)”。wo'877公报公开了一种既是汽车又是两座飞机的运载工具，其配备有四轮底盘和可折叠机翼。在地面上，发动机的动力传递到前桥，车轮由常规方向盘转向，而在空中，发动机使位于机身的后部的螺旋桨旋转。该运载工具配备有紧凑的翼根，所述翼根在运载工具的两侧与机身刚性地连接，并且机翼通过第一铰链机构与所述翼根连接。第一铰链机构允许机翼的竖向塌缩。第一铰链机构的旋转轴线平行于运载工具的纵向轴线(即，横摇轴线)。机翼包括在机翼中途的第二铰链机构，从而使得机翼的外半部能够向下塌缩。第二铰链机构的旋转轴线也平行于运载工具的纵向轴线。

“飞行汽车”是wo2013/032409(“wo'409”)中记载的另一种混合式运载工具。wo'409也公开了一种混合式运载工具，其中该运载工具具有用于其中央翼板的简单的横梁结构，中央翼板在两端处通过两个垂直的旋转轴线而具有单自由度。中央翼板使得机翼能够围绕旋转轴线缩回。

“特拉弗吉亚过渡”和“飞行汽车”两者都具有使得机翼能够塌缩的机构，但这些机构均不能控制其它的机翼功能，例如，调节迎角、调节副翼等。因此，需要分开的独立系统或机构，这通常会增加运载工具的复杂性、成本和重量。

这些问题的解决办法提供了一种构造成用于机翼的安装、转换(即，在操作位置之间的移动)和迎角的改变的中央翼板(即，机翼安装结构)。

技术实现要素：

在第一方面中，一种用于包括体部和位于体部的每一侧的机翼的飞行式运载工具的中央翼板，该中央翼板包括：用于与体部连接以便与体部的纵向轴线大致对齐的支承结构；安装在支承结构的前部的前横向部件，和安装在支承结构的后部的后横向部件，其中前、后横向部件各自具有垂直于体部的纵向轴线的大致水平的旋转轴线；与前横向部件连接并且可围绕前横向部件的旋转轴线旋转的机翼支承部件，该机翼支承部件设置有机翼枢轴连接器，每个机翼的前部通过所述机翼枢轴连接器与机翼支承部件连接，每个机翼都可在第一机翼位置与第二机翼位置之间围绕相应连接器的大致竖直轴线枢转，在所述第一机翼位置机翼从体部大致水平地延伸，在所述第二机翼位置机翼平行于体部的纵向轴线大致水平地设置；与后横向部件连接的机翼锁定部件，该机翼锁定部件可通过围绕后横向部件旋转在锁定位置与释放位置之间移动，在所述锁定位置机翼锁定部件上的锁定部段与每个机翼的后部处的相应锁定部段接合以便阻止机翼从第一机翼位置向第二机翼位置移动，在所述释放位置所述锁定部段与相应锁定部段脱离接合以便允许机翼在第一机翼位置与第二机翼位置之间移动；以及致动器，其用于使支承结构围绕前横向部件的旋转轴线枢转，以便在处于第一机翼位置时调节机翼的倾角。

在第二方面中，一种飞行式运载工具包括体部和位于体部的每一侧的机翼，机翼借助于根据第一方面的中央翼板安装在体部上；以及一种用于地面和空中运输的混合式交通运载工具，其包括：体部、舱室、尾翼、包含转向轮和从动轮的一组轮、发动机、螺旋桨和位于体部的每一侧的机翼，机翼借助于根据第一方面的中央翼板安装在体部上。

在第三方面中，一种操作根据第二方面的运载工具的方法——其中机翼最初处于第一机翼位置——包括：使机翼锁定部件从锁定位置旋转到释放位置；使每个机翼围绕其各自的机翼枢轴连接器在第一机翼位置与第二机翼位置之间旋转；操作致动器以便当机翼在第一和第二机翼位置之间移动的同时使该结构倾侧。

在第四方面中，一种操作根据第二方面的运载工具的方法——其中机翼最初处于第二机翼位置——包括：使每个机翼围绕其各自的机翼枢轴连接器在第二机翼位置与第一机翼位置之间旋转；操作致动器以便当机翼在第二和第一机翼位置之间移动的同时使该结构倾侧；以及使机翼锁定部件从释放位置旋转到锁定位置。

附图说明

附图示出了中央翼板和操作方法的实施例，其中：

图1是配置成用于空中运行的混合式运载工具的一个实施例的侧面透视图。

图2是配置成用于地面运行的混合式运载工具的侧面透视图。

图3是配置成用于空中运行的混合式运载工具的侧视图，其示出中央翼板的一个实施例的一部分。

图4是中央翼板的一个实施例的一部分。

图5是中央翼板的一个实施例的一部分。

图6是中央翼板的一个实施例的一部分。

图7是中央翼板的一个实施例的一部分。

图8是中央翼板的一个实施例的一部分。

现在将详细说明在附图中示出的非限制性的示例性实施例。只要有可能，所有附图中将使用相同的标号来表示相同或相似的部件。

具体实施方式

图1和2示出分别配置成用于空中运行和地面运行的根据一个示例性实施例的混合式运载工具100。运载工具100构造成用于至少在飞行、滑行、起飞和着陆期间的空中运行。运载工具100的构型可从空中运行转换为地面运行，或者在处于地面时进行相反的转换。运载工具100构造成用于在地面上行进例如沿道路行驶时的地面运行。

运载工具100包括体部110、舱室120、一组可伸缩机翼130(第一机翼301和第二机翼302)、尾翼140、螺旋桨150和车轮，所述车轮可包括一组前轮161和后轮162。运载工具100还具有底盘和容纳在体部110内的发动机170，发动机170构造成驱动螺旋桨150(在空中运行期间)，或者驱动前轮161或后轮162(在地面运行期间)。

如图1和2所示，可伸缩机翼130包括在每个机翼130上的副翼131。每个副翼131借助于铰链附接在相应机翼130的后缘上。副翼131用于以通常方式控制在飞行时运载工具100围绕其纵向轴线的横摇。尾翼140包括在尾翼140的每一侧的升降舵141。升降舵141借助于铰链附接在每个尾翼区段110的后缘上。升降舵141用于以通常方式控制在飞行时运载工具100的俯仰。

运载工具100还包括中央翼板300，如图3-8所示。在图3-8中，在每个图中仅示出第一机翼301或第二机翼302以便更好地图示其它构件。应理解，尽管在每个图中未示出两个机翼，但是本文中关于示出的任意机翼描述的所有方面旨在也适用于未示出的另一机翼。

中央翼板300在运载工具100的体部110内定位成与其纵向轴线大致对齐，例如如图3所示。中央翼板300与机翼130和可被容纳在体部110内的运载工具100的一个结构框架(未示出)联接。中央翼板300可构造成允许围绕多个轴线调节机翼130。

图4示出中央翼板300的一个示例性实施例。中央翼板300具有通过一个或多个横向部件330连接的前框架部310和后框架部320，前框架部310包括前横向部件和机翼支承部件，后框架部320包括后横向部件和机翼锁定部件。如图4-6所示，前框架部310和后框架部320具有互相连接的多个竖向、水平和斜向部件。

如图4所示，前框架部310借助于机翼枢轴连接器与第一机翼301和第二机翼302(在图4中未示出)的前部可旋转地联接。前框架部310具有竖直地取向并且位于相对两端的一对铰链机构311和312。第一竖直轴线321和第二竖直轴线322由铰链机构311和312形成。第一机翼301和第二机翼302构造成围绕第一竖直轴线321和第二竖直轴线322旋转。前框架部310包括朝第一机翼301和第二机翼302的前部延伸的止挡部323和324，如图4所示。止挡部323和324构造成限制第一机翼301和第二机翼302在向前方向上(即伸出位置)不平行地旋转。第一机翼301和第二机翼302围绕第一竖直轴线321和第二竖直轴线322的旋转是运载工具100在空中运行模式(参见图1)和地面运行模式(参见图2)之间的过渡的一部分。

第一机翼301和第二机翼302构造成由一个或多个致动器机构围绕第一竖直轴线321和第二竖直轴线322旋转。例如，如图4所示，中央翼板300包括与前框架部310连接并与第一机翼301连结/关联的第一致动器341。第一致动器341构造成伸出或缩回，从而导致第一机翼301围绕第一竖直轴线321的旋转。中央翼板300包括与前框架部310连接并与第二机翼302(未示出)连结/关联的第二致动器342(未示出)，其构造成导致第二机翼302围绕第二竖直轴线322的旋转。

前框架部310与运载工具100的所述结构框架可旋转地联接。例如，限定出前框架部310的前横向部件313的下方部件可与运载工具100的结构框架联接，以便形成大致平行于部件313的第一水平轴线314。中央翼板300构造成围绕如图4所示的第一水平轴线314旋转。

中央翼板300由一个或多个致动器机构围绕第一水平轴线314旋转。例如，中央翼板300可包括在一端与中央翼板300联接并与运载工具100的结构框架(未示出)联接的第三致动器343。如图4所示，第三致动器343与后框架部320的下部联接。设想在其它实施例中，可使用另外的致动器来驱动中央翼板300围绕第一水平轴线314的旋转。

图5示出至少部分地伸长以使得第一机翼301大致水平的第三致动器343。在图6中，第三致动器343缩回，从而导致中央翼板300围绕第一水平轴线314旋转角度β。角度β可以是例如约0至15度。图7示出中央翼板300由第三致动器343(未示出)围绕第一水平轴线314的旋转，该旋转实现了对机翼相对于水平方向的倾角调节角度α。角度α可以是例如约0至15度并且可与角度β一致。角度α代表在飞行中运载工具100的机翼的迎角。因此，借助于第三致动器343，运载工具100的操作人员能够在空中运行时调节机翼的倾角。如本领域中已知的，调节迎角是有利的，因为迎角影响通过机翼产生的升力。对于起飞和着陆而言，在低速下增大机翼的倾角以增大迎角和增大升力是有利的。通过增大升力，起飞所需的距离减小，从而允许使用较短的跑道并且同样也可以减小着陆所需的距离。在空中时(例如，未着陆或起飞)，在以通常姿势飞行时可减小倾角以减小阻力并提高空速。

中央翼板300还构造成使得当中央翼板300正在或已经围绕第一水平轴线314旋转时，第一机翼301和第二机翼302围绕第一竖直轴线321和第二竖直轴线322旋转。这两个单独的旋转轴线可使得在空中运行模式与地面运行模式之间的过渡期间，第一机翼301和第二机翼302的外端部能够抬升到尾翼140上方。例如，如图3所示，如果机翼130缩回并且保持大致平行于地面，则它们将撞击尾翼140，除非它们足够短。然而，中央翼板300使得机翼130在缩回或打开时能够抬升到尾翼140上方以避免干涉。

如图4所示，后框架部320与第一机翼301和第二机翼302(未示出)联接。后框架部320经由铰接接头325与第一机翼301和第二机翼302可旋转地、可释放地联接。铰接接头325包括附接到后框架部320的一个部件上的球，和构造成接纳该球的“u”形袋部，所述球和袋部限定出锁定部段。铰接接头325构造成限制第一机翼301和第二机翼302的运动，如图4所示。例如，当后框架部320经由铰接接头325与第一机翼301联接时，可阻止第一机翼301围绕第一竖直轴线321旋转。可设想采用其它可旋转、可释放的接头。

如图4和8所示，后框架部320构造成围绕位于后框架部320的下部的第二水平轴线315旋转。第二水平轴线315沿后框架部320的长度大致平行地延伸。后框架部320可构造成围绕第二水平轴线315旋转角度γ。角度γ可以在例如约0与80度之间。通过使后框架部320围绕第二水平轴线315旋转，将后框架部320下降到第一机翼301和第二机翼302(未示出)的下表面下方，使得当第一机翼301和第二机翼302围绕第一竖直轴线321和第二竖直轴线322朝向彼此旋转时，第一机翼301和第二机翼302在后框架部320上方缩回(例如，当过渡为地面模式时)。根据一个示例性实施例，一个或多个致动器机构构造成使后框架部320围绕第二水平轴线315旋转。例如，如图4所示的第四致动器344构造成伸出和缩回以引起后框架部320的旋转。第四致动器344在一端与后框架部320的上方部件连接，而另一端与结构框架(未示出)连接。

如图4所示，第三水平轴线316沿第一机翼301和第二机翼302的长度延伸。第一机翼301构造成使得：一个或多个副翼131和襟翼构造成围绕第三水平轴线316旋转，以便副翼和襟翼折叠到第一机翼301的前方顶部上，由此减小第一机翼301的深度。第二机翼302同样如此构成。通过减小第一机翼301和第二机翼302的深度，可以允许在缩回以用于地面运行模式时减小机翼130的宽度。副翼131和襟翼构造成通过一个或多个致动器机构围绕第三水平轴线316旋转。例如，第五致动器345构造成使副翼131和襟翼围绕第一机翼301的第三水平轴线316旋转。第六致动器346构造成使副翼131和襟翼围绕第二机翼302的第三水平轴线316旋转。

本文中描述的致动器可以是本领域中公知的电源、液压源、气压源或其它源。还可设想采用其它机构以引起本文中描述的围绕竖直轴线和水平轴线的旋转。例如，齿轮、杠杆、线缆等。运载工具100构造成单独地且独立地操作每个致动器，或者两个或更多个致动器可以在它们的操作中同步。例如，根据一个示例性实施例，第一致动器341、第二致动器342和第三致动器343构造成同时操作一段时间。在另一个实施例中，当从空中运行模式转换为地面运行模式时，运载工具100构造成在致动第一致动器341、第二致动器342和第三致动器343之前致动第四致动器344、第五致动器345和第六致动器346。相反地，当从地面运行模式转换为空中运行模式时，运载工具100构造成在致动第四致动器344、第五致动器345和第六致动器346之前致动第一致动器341、第二致动器342和第三致动器343。

可以对本文中描述的中央翼板和方法做出各种改型和变型。同时，在文中的适当位置，可以用术语“转动(turn)”或“半转(half-turn)”代替术语“旋转”。