在翼尖装有两个涵道风扇并在机身上装有一个水平涵道风扇的转换式飞行器的制造方法
【专利说明】在翼尖装有两个涵道风扇并在机身上装有一个水平涵道风扇的转换式飞行器
[0001]本发明旨在改进涵道风扇转换式飞行器。
[0002]此类飞行器在机身的两侧装有涵道风扇，其整体被称为“发动机舱”。将发动机舱设置在不同的位置，飞行器既可以像直升飞机一样低速度垂直移动(称为“直升飞机”模式)，也可以像飞机一样高速水平移动(称为“飞机”模式)。
[0003]这类飞行器与直升飞机和对转子不加整流罩的飞行器相比，具有以下的优点:提供一种多种用途的推进方式、体积不大、噪声小、更加稳定和制造简单。
[0004]虽然目前已经做出了许多涵道风扇转换式飞行器的样机，但是由于一些技术上的原因，没有一个可以进入系列生产的阶段。
[0005]事实上，对这类飞行器的控制是亟待解决的问题，因为对转子所加的整流罩遇到气流时会产生升力。从直升飞机模式转换到飞机模式时，整流罩的位置将发生变化，这将从本质上改变升力和飞行器整体正面阻力的分布和强度。其特性的明显变化使得控制难以掌握。尽管已经设想出了一些控制系统和补偿系统，但实践证明这些系统太复杂和/或效率有限，难以使飞行器从样机阶段走向系列生产阶段。
[0006]此外，在飞机模式时，当前进速度达到一定数值时，整流罩的表面将不可避免地产生很大的正面阻力，这使得飞行器的性能与飞机相比受到限制。
[0007]最后，发动机舱的重量以及其承受的空气动力，对飞行器的结构和重量都会产生不良的影响。
[0008]因此，有需要推出一种至少可以限制或者解决如上所述的缺点其中之一的涵道风扇转换式飞行器。
[0009]具体地说，本发明的目的是推出一种涵道风扇转换式飞行器，对其控制在效率上和可靠性上都有所改善，同时又符合飞行器认证的标准，从而可以实现系列生产和大批量生产。此外，其设计有利于计算出发动机舱合理的尺寸以提高飞行器在所有飞行阶段的性會K。
[0010]为此，本发明提出的转换式飞行器包括一个机身，至少一个水平固定在机身头部或尾部的涵道风扇，称之为“水平涵道风扇”，由一个水平安定面和一个方向舵组成的尾翼，至少两个放置在机身两侧的机翼，在翼尖至少安装第一个和第二个发动机舱。这些发动机舱可以沿着与机身平行的轴线转动，每个发动机舱都包含一个涵道风扇，并在涵道出口装有折翼，以确保对飞行器的控制。
[0011]这种设计的优点是多方面的。首先，由于使用两个发动机舱和一个水平涵道风扇，当飞行器处于悬停的时候有三个支撑点，可以保证飞行器在这个飞行阶段在水平方向有一个完美的稳定性。
[0012]此外，水平涵道风扇的存在可以使飞行器的重心在相当宽的范围内变化，从而非常有利于负荷的纵向分布。
[0013]在飞行的所有阶段，安装在整流罩出口的折翼可以以差动的方式运行。不管在飞行的任何阶段当飞行器侧翻、偏航或俯仰时，折翼的独立运行功能再加上水平涵道风扇的作用，为飞行器提供一些控制和做精确且简单的补偿的可能性。尤其是在转换阶段，转子的旋转轴从垂直方向变到水平方向，发动机舱的推力中心和飞行器的重心不再对齐，水平涵道风扇可以保证飞行器纵向轴的稳定。
[0014]控制系统的复杂性被简化到最小，而且可靠性得得改进。实际上，使用两个发动机舱并在每个机舱上安放用于控制的折翼，是装配涵道风扇转换式飞行器的最小配置，因为很明显，仅仅使用一个可调节方向的发动机舱来推动和控制这一类飞行器是不可以考虑的。
[0015]此外，安放在发动机舱出口的折翼，不管在飞行的任何阶段，都可以处在充足的气流中。因此，不管飞行器以什么速度飞行，其控制都能得到保证。
[0016]另一方面，机翼的存在可以在其内放置发动机舱的驱动系统和功率传输系统，存放燃油或其它能源，而不占用驾驶舱的空间。
[0017]最后，这种设计与常规飞机接近，使得飞行器既可以垂直起降，也可以在跑道上水平起降，并确保水平飞行时空气动力的稳定性。
[0018]本设计在许多方面与传统的技术相似，比如在财政预算方面和通过民航当局认证方面。因此，本发明提供了一种在满足可靠性和成本要求并通过认证的前提下系列生产转换式飞行器的可能性。
[0019]此外，作为可选，本发明至少具有以下的特征之一:
[0020]飞行器在机身上装有一个热力发动机，最好放置在机翼的后面，它通过机械传动的方式驱动安置在发动机舱内的转子。
[0021]每个发动机舱都包含一个功率传输箱和能改变转子叶片受力角度的装置，这就使它们能够在相同功耗的条件下给出不同的推力。
[0022]作为可选，飞行器装配一个与热力发动机连接的发电机、一个蓄电系统、一个变压系统和一个给发动机舱里的电动马达供电的系统。
[0023]飞行器的特征在于，热力发动机通过一个开口向机身的上方排放废气，这可以将排气的噪声向上方扩散，因此，对于地面上的观察者来说其噪声将明显地降低。
[0024]飞行器在机身上方位于机翼前面的地方开有两个进气口，用于给热力发动机供给空气以保证系统的冷却。
[0025]机翼被固定在位于机身上部的位置，作为优选，它们被连接在机身顶部。高位固定机翼可以增加发动机舱的尺寸，从而使推进系统的总推力保持恒定。同时，它使得进入机舱更方便，并可以提高飞行员和乘客的可见度。
[0026]机翼向与飞行器的机身接近垂直的方向延伸。作为另一种可能，它们可以向后展开形成一个箭头。
[0027]飞行器拥有一个常规的尾翼，由一个称为水平安定面的水平面和一个称为方向舵的垂直面组成。水平安定面装配升降舵，方向舵装配转向舵。
[0028]作为优选，飞行器拥有一个这样的尾翼:一个水平安定面和两个放置在水平安定面每个尽头的方向舵。水平安定面装配升降舵，方向舵装配转向舵。这样的设计允许我们在机身的两端装配一个水平涵道风扇，从而在飞行器飞行时获得最佳的空气动力功效。以这种方式，水平尾翼在转换阶段将受到发动机舱的吹击，使其在风力不足的情况下也能正常工作。
[0029]此外，水平涵道风扇放置在机身的末端，处于湍流的气流中，这使得它对飞行器空气动力阻力的影响不大。
[0030]作为可选，飞行器配备一个V型尾翼，称为“蝴蝶型尾翼”，水平安定面和方向舵被两个形成V型的平面取代，由于它们是活动的，故既是升降舵也是转向舵。这种布局与上面谈到的布局一样，允许在机身上放置一个水平涵道风扇。
[0031]此外，可以在飞行器上装配副翼和/或在机翼上装配折翼。上述的所有这些空气动力面被称为“常规控制装置”。
[0032]发动机舱拥有一个或数个折翼，其摆动可以是对称的，也可以是不对称的。
[0033]发动机舱及其折翼放置在翼尖，可以以最大的力矩控制和补偿飞行器，从而可以减小它们的尺寸和对控制系统功率的要求。
[0034]第一个和第二折翼是可以摆动的。它们的摆动轴分别与第一个和第二个发动机舱的转动轴接近平行。
[0035]折翼几乎可以占据发动机舱的全部内部空间，以提高效率。
[0036]水平涵道风扇固定在机身的前端或后端，两个折翼可以被独立地操作，从而可以通过改变转子叶片的受力角度或者转子的速度来改变推力。
[0037]作为优选，水平涵道风扇的旋转由一个或多个电动马达来驱动。
[0038]飞行器装有与折翼、尾翼的活动面、翼尖的涵道风扇和水平涵道风扇相连的控制和传输系统。
[0039]作为第二套设计方案，水平涵道风扇放置在飞行器的头部，尾翼为T型。这种尾翼由一个方向舵和一个固定在方向舵顶端的水平安定面组成，它们分别装配升降舵和转向舵。这种尾翼的优点是，它不处在发动机舱产生的气流当中，从而仅仅受飞行器水平移动时所产生的气流的影响。这种尾翼可以提供一种与发动机舱相对独立的控制源，从而可以加强对飞行器的控制。
[0040]飞行器还拥有两个前翼，又称为鸭翼，分别位于机身前部的两侧，以平衡飞行器在水平飞行时的空气动力。
[0041]作为优点，这种三面设计(前翼、机翼和水平安定面)可以将机翼和发动机舱放置在离驾驶舱更远的后部，从而增加乘客侧面的可见度，并能在悬停时执行各种类型的任务，尤其是涉及公民安全的任务。
[0042]本发明的其它特征、目的和优点将在下文中详细阐述，并附有示意图。比如:
[0043]示意图1是根据本发明制造的第一个样机的立体图，发动机舱处于飞机模式的位子。
[0044]示意图2是根据本发明制造的第一个样机的立体图，发动机舱处于直升飞机模式的位子。
[0045]示意图3是示意图1中显示的飞行器的俯视图。
[0046]示意图4是示意图1中显示的飞行器的侧视图。