一种旋翼机的制作方法

本发明涉及一种所谓旋翼机形式的飞机，飞机具有机身、在机身上布置在桨轴上的可转动的转子，通过飞机的向前运动空气从下方流过转子并且尤其由此在飞行中自转。本发明涉及一种用于飞机、尤其旋翼机或直升机的质量调节机构。本发明还涉及一种由蓄电池和运输舱室构成的组合的运输单元。

背景技术：

通过自转产生上升力。旋翼机向前运动所需的推动由优选地布置在后部区域中的发动机驱动的螺旋桨产生。

这种类型的旋翼机尤其在de112013002003t5和de202015005887u1中描述。这种旋翼机为了起飞和着陆需要相应的滑行路段。在起飞时经由简单的倾斜头控制使转子预旋转，在预旋转中旋翼机还未围绕自身的竖轴线转动。然后，在起飞和飞行期间不再有驱动能量被引入转子中。此时仅通过流来的空气使得引起上升力的转子自转。转子叶片通常不可调节(定距)地固定在转子轮毂上，这使得转子系统能够简单构造。

也已知这种类型的旋翼机，旋翼机具有两个侧面从机身突出布置的推进式螺旋桨。通过更高的驱动功率和更有利的流动技术性能应缩短所需的起飞滑行路段。

也已知具有可调节的转子叶片并且由此可实施竖直起飞的旋翼机。但是在此涉及所谓的助推起飞，其中，转子在没有产生上升力的叶片设置中被带到飞行转速以上的转速。然后转子与驱动机构脱离并且转子叶片进入产生上升力的设置中。借助转子系统的惯性，大多还通过重量在转子叶片尖端加强，然后旋翼机突然地起飞。但是这种起飞难以控制。这种方案在us5,727,754中描述。由于需要转子叶片的可调节性，该方案如传统的直升机一样麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的是，改进现有技术。尤其本发明的目的是提出一种旋翼机，借助该旋翼机能够受控地竖直起飞、盘旋和着陆。

该目的通过具有权利要求1的特征的旋翼机实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的旋翼机具有发动机驱动的转子，转子具有不可调节的或可调节的转子叶片，转子可经由发动机式驱动机构加速到在飞行中的自转转速以上的起飞转速。为了补偿由此在起飞过程中出现的使得旋翼机围绕自身的竖轴线转动的扭矩，如此控制两个在侧面从机身伸出的推进式螺旋桨，使得尤其在至少一个螺旋桨中可实现推动方向反向，由此实现典型的可控的竖直起飞。

在起飞之后，以这种方式切断转子驱动机构并且过渡到向前飞行，在向前飞行中仅还通过转子自转产生所需的上升力。类似于起飞过程实现了受控的盘旋飞行以及竖直着陆。

可通过不同的驱动原理实现对转子和螺旋桨的驱动。非常进步的变型方案是纯电动的驱动机构，其中转子以及螺旋桨经由电池供电的电动机被驱动。在此可以简单的技术方式实现转速控制以及螺旋桨通过转动方向反向的推动反向。

这也适用于混合驱动原理，其中经由非电动的驱动马达周期性地驱动转子以及持久地驱动发电机，借助发电机为螺旋桨的电动机供电。

尤其在非电动地驱动螺旋桨的变型方案中，也可通过相应地调节螺旋桨翼实现推动方向反向。

因此通过一种旋翼机实现了该目的，旋翼机具有机身，机身具有布置在其上侧的且通过空气流动可自转的带有转子叶片的转子，其中，转子具有转子驱动机构，从而可周期性地电动机式地驱动转动。

因此尤其没有用于稳定的尾部螺旋桨的旋翼机可实现竖直起飞。

以下应解释术语：

“旋翼机”也称为“自转旋翼机”、“旋翼飞机”或“gyrocopter”，其尤其是在工作方式方面与螺旋桨直升机类似的直升飞机。但是在此，通常不是通过动力总成、而是被动地通过气流使转子进行转动。进行转动称为“自转”。在此通过在转子轴线向后倾斜时转动的转子叶片的阻力获得上升力。大多通过螺旋桨动力总成来推进。原则上也可使用喷气发动机或其他的驱动机构。

“机身”也称为“机舱”，其尤其形成用于载货和人员的空间的罩。

机身的“上侧”是机身的通常距离地面最远的部分。

“空气流动”尤其通过在相对于空气运动时在上表面处(此处为机身和转子叶片)进行的流动以及与空气的相对运动产生。

“转子”尤其是机器的旋转的部件并且尤其在此具有“转子翼”。转子和转子翼通常水平定向，其中，在旋翼机中大多为相对于水平线的轻微倾斜。

在此，本发明的核心尤其在于，转子及其所属的转子叶片可发电机式地被驱动，其中，在正常的向前飞行中马达没有使转子及其所属的转子叶片旋转。

在一种实施方式中，旋翼机在机身处在两侧并且水平地从该机身伸出地具有受驱动的产生推动的第一推进机构、尤其螺旋桨和受驱动的产生推动的第二推进机构，受驱动的产生推动的第一推进机构的推动力和受驱动的产生推动的第二推进机构的推动力可彼此无关地设定。

“受驱动的产生推动的第一推进机构”和“受驱动的产生推动的第二推进机构”尤其彼此水平间隔开地布置并且为旋翼机施加相应的力，该力通常用于向前飞行。

优选地，如在此称为螺旋桨的空气推进器用于推进。原则上也可使用其他的动力总成，例如喷气发动机。

为了能够竖直起飞并且补偿借助发动机进行旋转的转子叶片和由此产生的机身转动，受驱动的产生推动的第一推进机构和受驱动的产生推动的第二推进机构可彼此独立地设定。此外，通过该特性可使旋翼机改变方向。

为了在通过发动机驱动的转子叶片竖直起飞时补偿加载在机身上的旋转力，可使用推进机构的推动方向反向机构。该推动方向反向机构尤其产生推动反向。

在使用螺旋桨作为推进机构时可通过调节螺旋桨翼或通过改变螺旋桨的转速来设定推动力。此外，推动方向反向机构可借助螺旋桨来实现，其中，尤其通过调节螺旋桨翼和/或通过改变转动方向实现推动反向。

因此本发明的核心基于，通过不同地控制受驱动的产生推动的第一推进机构和受驱动的产生推动的第二推进机构并且与转子及其转子叶片的发电机式驱动相组合，使得可实现旋翼机的竖直起飞。这是指，与例如在使用持续发动机运行以及通过转子叶片的定距向前运动以及下降和升起的直升飞机中不同，这可在本发明的具有转子叶片的固定定距角且没有尾部螺旋桨的旋翼机中实现。

在另一方案中，该目的通过前述旋翼机实现，该旋翼机具有质量调节机构，从而机身尤其在竖直起飞时可水平定向和/或可控制旋翼机的方向。这使得在根据本发明的旋翼机中以及在现有技术的旋翼机或直升飞机中能够基于相应飞机的质量移动以及重心移位定向机身或改变飞行方向。

在与此相关的实施方式中，质量调节机构具有质量单元和调节单元。

通过调节单元使质量布置在机身之内，使得这引起相应的飞机的重心的显著移位。这又可用于，如果可调节性能实现在三个空间方向上的移动，这可用于控制或调整飞机或也可用于机身的定向。

这尤其在根据本发明的旋翼机中是重要的，因为在旋翼中在竖直起飞期间通常机身严重倾斜。这会导致乘客不舒适。但是通过使重心主动地移位可使机身例如水平定向，从而优化乘客的飞行体验。由此尤其可预防乘客晕机。

为了避免旋翼机中的附加质量，质量单元可为运输舱室、尤其运货箱，储能器、尤其电池组或蓄电池，和/或驱动单元、尤其发动机。

如果使用运输舱室，在装载之前以及在起飞之前例如借助应变仪确定运输舱室的重量并且相应地借助控制机构以及对运输舱室以及装载物的可调节性的操控作为质量单元使用。

尤其有利的是，使用重量以及质量在使用期间基本上不变化的物质。这例如尤其在电驱动的旋翼机中为蓄电池或在混合式或发动机式旋翼机中为发动机本身。

“可调节性”尤其可使用伺服发动机或斯图尔特平台，伺服发动机尤其质量位于三个空间方向中。因此斯图尔特平台尤其是有利的，因为借助斯图尔特平台可非常有效地操控相应的空间方向。斯图尔特平台是并联机床的特殊形式并且基本上具有六个支腿且实现在六个自由度上的运动性(三个平移以及六个旋转的自由度)。

为了使用质量移动来控制飞机并因此控制旋翼机或使机身定向，飞机以及尤其根据本发明的旋翼机具有控制机构，控制机构操控和/或调控质量调节机构。在控制中尤其通过调节元件实现预设信号，其中在调控时反馈相应的测量值。

由此例如可经由飞机中的控制杆操控可调节性并且相应地改变重心，从而尤其借助控制杆实现方向改变。还可实现相应的调整。

例如如果提供确定机身在空间中的位置的位置传感器，还可通过操控或相应地调控在旋翼机竖直起飞时使机身如此定向和调控，使得机身基本上水平地定向。

在另一方案中，根据本发明的旋翼机具有电驱动机构或混合驱动机构，其中，电驱动机构或混合驱动机构具有可更换的电能存储器、尤其蓄电池。

由此飞机无需持久地预存最大电荷量的蓄电池，而是可根据其任务设置蓄电池，蓄电池针对相应的任务充足的电荷量。

因此例如可提供更多装载空间来运输物或人员。

但是，在与此相关的实施方式中在实现目的的另一方案中，旋翼机具有可更换的运输物容器，其中，可更换的运输物容器借助机械连接与可更换的电能存储器耦联，从而实现用于运输物且用于为电驱动机构或混合驱动机构供能的组合的运输单元并且组合的运输单元可整体装载或卸载。

因此本发明的核心是，储能器以及蓄电池与用于运输运输物的实际容器形成单个单元。这意味着在装载和/或卸载时不仅装载或卸载具有相应货物的运输舱室，而且始终也还装载或卸载与其机械连接的蓄电池。

这尤其对于运输领域来说是重要的。这种由明显有助于对车辆供电的蓄电池和为运输物提供相应储藏空间的运输舱室构成的组合可独立于车辆来使用。

此外，借此可快速更换并且无需注意车辆的蓄电池的充电时间，因为例如从车辆中移除了已放电的蓄电池并且必要时又将新的蓄电池以及所属的相应的运输舱室定位在车辆中。

因此接下来车辆可满足设置的工作。由蓄电池和运输舱室构成的经卸载的组合可被装载并且继续在另一车辆中、例如在运输车或载货车中使用。

因此组合的运输单元与车辆无关地描述。

这种组合的运输单元的另一应用为应用在船舶中或飞机中。这也可用作具有供能部的容器。

因此可为所有的运输机构，例如物流公司使用的火车提供相应的组合的运输单元。

使可更换的电能存储器和可更换的运输物储存器组合的机械连接可设计为固定连接或能可逆地松开的连接。

“固定连接”大致理解为只有通过破坏连接才分开组合的运输单元的连接。“能可逆地松开的连接”例如可为螺旋连接或夹紧连接，其通常可重复使用。

由此例如可在蓄电池故障之后将可更换的运输物容器或相应地将可更换的运输储存器装到另一蓄电池上并且进行使用。

在旋翼机以及组合的运输单元的实施方式中，运输物容器具有可封闭的开口。该开口例如可为活动板，例如箱子等可通过该开口装入可更换的运输舱室的内部空间中。

为了在运输中防止运输物离开位置，可更换的运输(物)容器具有锁定机构和/或运输格。

锁定机构例如可通过皮带实现。运输格本身尤其分成可用的运输空间并且例如本身又可具有用于封闭和贮藏的活动板。

为了确保更换组合的运输单元以及也为了给车辆供给电能或相应给蓄电池充电，可更换的电能存储器可具有用于吸收能量或用于释放能量的电接头。

在根据本发明的旋翼机的实施方式中以及在组合的运输单元的实施方式中，可更换的电能存储器的体积与可更换的运输物容器的体积的比例小于1:2，尤其小于1:3。

因此，通常用于装载的空间显著大于蓄电池所需的体积。

因此，组合的运输单元基本上可构造成方形。尤其理解为，以一定距离来看构型为方向。此外可使方形的角部倒圆等地构造，从而避免棱边的尖部使人员损伤。

为了实现快速且简单地借助现有工具更换组合的运输单元，组合的运输单元可具有叉形支架容纳部。

因此例如陆地运输车，例如叉式装卸车，可用其叉形件容纳组合的运输单元并且从车辆中移除或再次装入车辆中。

附图说明

在附图中示出了本发明的一种实施例并且在下面进行详细描述。在示出的实施例中涉及具有纯电驱动的旋翼机。

旋翼机的示意图示出了：

图1为侧视图；

图2为主视图；

图3为自转时的俯视图；

图4为在转子受到驱动时的俯视图；

图5为具有质量调节机构和布置在其上的组合的运输单元的旋翼机的示意性侧视图。

具体实施方式

根据本发明的旋翼机具有机身1，机身具有布置在桨轴8上的转子2，转子具有不可调节的转子叶片3(图1)。经由未示出的电池供电的电动机可驱动转子2。在机身1的后部区域中，电动机6和7以及螺旋桨4和5在两侧从机身1的侧面伸出轮廓上(图2)。

图3示出了以转子2的自转进行的典型起飞过程。在此，转子叶片3的转动方向和受到驱动的螺旋桨4和5的推动方向示意性地通过箭头示出。

图4示出了借助发动机驱动的转子2进行竖直起飞时的驱动状态。在此如此选择转子转速，使得转子转速产生上升力，上升力大于总质量，因此旋翼机升起。为了补偿此时出现的扭矩，该扭矩迫使机身1围绕自身的数轴线转动，在螺旋桨4中通过替换电动机6的转动方向实现推动方向反转。通过相应地调控电动机6和7的转速，作用在机身2上的扭矩可受控地得到补偿。在图3和图4中，转子叶片3仅部分地且示意性地示出。

旋翼机15具有机身1、包括转子叶片3的转子2，转子叶片3布置在桨轴8上。在旋翼机15的内部，斯图尔特平台14与机身1固定连接。在斯图尔特平台14上布置运输单元11。运输单元11在其下部区域中具有蓄电池9并且在其上部区域中具有运输舱室10。运输舱室10还具有运输格13。在运输舱室10中装入运输物12，例如包裹并且相应地借助皮带(未示出)固定。

如果此时旋翼机15借助竖直起飞进行起飞，如此操控斯图尔特平台14，旋翼机15的重心通过运输单元11的移动如此移位，使得机身1基本上水平定向。

附图标记列表

1机身

2转子

3转子叶片

4螺旋桨

5螺旋桨

6电动机

7电动机

8桨轴

9蓄电池

10运输舱室

11运输单元

12运输物

13运输格

14斯图尔特平台

15旋翼机