CN116635299B - 航空器 - Google Patents

Abstract

在主视观察航空器(10)时，存在机身(12)的至少一部分和2个巡航旋翼(22)的至少一部分重合的重叠部分(66)，机身(12)的后部(12r)具有倾斜面(68)，倾斜面(68)以随着从前方靠向后方而重叠部分(66)的面积逐渐变小的方式，来随着从前方靠向后方而从上方向下方位移。

Description

航空器

技术领域

本发明涉及一种能够在垂直方向上起降(take off and landing)、和巡航(cruising)的航空器(aircraft)。

背景技术

在美国专利申请公开第2020/0115045号说明书中示出被称为垂直起降飞机(VTOL)的航空器。美国专利申请公开第2020/0115045号说明书所示的航空器具有机身、与机身相连接的前翼和尾翼(主翼)、被配置在机身的左右两侧的多个起降旋翼、被配置在尾翼的上方的多个巡航旋翼。该航空器在起降时和停止飞行时使用起降旋翼，在巡航时使用巡航旋翼。另外，该航空器在从停止飞行向巡航飞行转移时和从巡航飞行向停止飞行转移时并用起降旋翼和巡航旋翼。

发明内容

当在机翼的上部配置推力装置时，产生空气动力设计上的缺点。因此，优选为在机翼的下部配置推力装置。但是，在美国专利申请公开第2020/0115045号说明书所示的航空器中，假设当将推力装置配置在尾翼的下部时，担忧产生以下问题。

在美国专利申请公开第2020/0115045号说明书所示的航空器中，当俯视观察时在巡航旋翼的前方配置有起降旋翼。被配置在巡航旋翼的前方的一对起降旋翼使空气向下方流动。此时产生的空气与被从前方引导到巡航旋翼的空气相干涉。于是，被引导到巡航旋翼的空气的流动产生湍流，担忧会对巡航旋翼产生的推力产生影响。

另一方面，当将巡航旋翼配置在机身侧时，机身位于巡航旋翼的前方。于是，担忧机身会妨碍被引导到巡航旋翼的空气的流动。在此情况下，可导致无法充分获得巡航旋翼产生的推力。

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够充分获得巡航旋翼产生的推力的航空器。

本发明的方式是一种航空器，其具有机身、机翼和2个以上的巡航旋翼，其中，

所述机翼连接于所述机身的后部的上部；

2个以上的所述巡航旋翼分别配置在比所述机身的中心轴线靠右侧和靠左侧的位置，构成为在水平方向移动时产生推力，

在主视观察所述航空器时，存在所述机身的至少一部分和2个所述巡航旋翼的至少一部分重合的重叠部分，

所述机身的所述后部具有倾斜面，所述倾斜面以随着从前方靠向后方而所述重叠部分的面积逐渐变小的方式，来随着从前方靠向后方而从上方向下方位移。

根据本发明，能够充分获得巡航旋翼产生的推力。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的航空器的立体图。

图2是本实施方式所涉及的航空器的俯视图。

图3是本实施方式所涉及的航空器的左视图。

图4是本实施方式所涉及的航空器的主视图。

图5是本实施方式所涉及的航空器的后视图。

图6是从斜上方观察机身的后部的周边的情况下的立体图。

图7是从斜下方观察机身的后部的周边的情况下的立体图。

具体实施方式

下面，列举优选的实施方式且参照附图对本发明所涉及的航空器详细进行说明。

[1航空器10的整体结构]

在本实施方式中，设想航空器10为电动垂直起降飞机(eVTOL)，该电动垂直起降飞机(eVTOL)通过具有电动机的旋翼来产生升力和推力。另外，在本说明书中，设铅垂向上为上方向(上方)，设铅垂向下为下方向(下方)。另外，设航空器10水平方向移动(飞行)时的移动方向为前方向(前方)，设前方向的反方向为后方向(后方)。另外，在从航空器10朝向前方的状态下，设航空器10的宽度方向的右侧的方向为右方向(右侧)，设宽度方向的左侧的方向为左方向(左侧)。另外，将从航空器10的正上方的位置来观察各部称为俯视观察航空器10。将从航空器10的前方的位置来观察各部称为主视观察(从正面观察)航空器10。

航空器10具有机身12、前翼14、尾翼16、2个悬臂18、8个起降旋翼(rotor)20和2个巡航旋翼22。如图2所示，航空器10的结构在俯视观察时以与沿前后方向延伸的机身12的中心轴线A重叠的位置为中心左右对称。当俯视观察时，中心轴线A与航空器10的重心G重叠。

机身12在前后方向上长。机身12具有前部12f和后部12r，前部12f位于比重心G靠前方的位置；后部12r位于比重心G靠后方的位置。前部12f构成为前端侧变细。后部12r构成为后端侧变细。另外，机身12的主体也可以局部覆盖有整流罩。在说明书中，包括该整流罩在内称为机身12、前部12f、后部12r。

前翼14构成为，连接于机身12的前部12f的上部，当航空器10向前方移动时产生升力。前翼14具有从中心向左右延伸的前翼主体(还称为水平稳定板)26和被配置在前翼14的后缘的左右的升降舵28。

尾翼16构成为，通过挂架32连接于机身12的后部12r的上部，当航空器10向前方移动时产生升力。尾翼16具有：尾翼主体34，其从中心向左右后方延伸；左右的升降副翼(elevon)36，其被配置在尾翼16的后缘；和一对垂直尾翼38，其被配置在尾翼16的左右的翼端。各垂直尾翼38具有尾翼主体42(还称为垂直稳定板)和被配置在垂直尾翼38的后缘的方向舵44。

尾翼16的机翼面积比前翼14的机翼面积大。另外，尾翼16的机翼宽度比前翼14的机翼宽度长。根据这种结构，当航空器10向前方移动时尾翼16产生的升力比前翼14产生的升力大。即，尾翼16作为航空器10的主翼发挥作用。尾翼16是减少空气阻力的后掠翼。另一方面，前翼14作为航空器10的前置翼发挥作用。前翼14和尾翼16作为支承2个悬臂18的支承部件发挥作用。

另外，航空器10向前方移动时尾翼16产生的升力和航空器10向前方移动时前翼14产生的升力可以为相同程度。前翼14产生的升力和尾翼16产生的升力的大小关系根据重心G的位置、巡航时机体的姿势等适宜地确定。另外，确定前翼14和尾翼16的大小(机翼面积、长度等)以产生所期望的升力。

2个悬臂18由被配置于比机身12靠右侧的右侧的悬臂18和被配置于比机身12靠左侧的左侧的悬臂18构成。2个悬臂18构成为一对，当俯视观察时，以与机身12的中心轴线A重叠的位置为中心左右对称配置。2个悬臂18作为支承起降旋翼20的支承部件来发挥作用。

右侧的悬臂18是从前方向后方延伸且向右侧(宽度方向的外侧)弯曲成弧状的杆部件。右侧的悬臂18连接于前翼14的右侧的翼端，并且连接于比尾翼16的右翼的升降副翼36靠内侧的位置。右侧的悬臂18的前端位于比前翼14靠前方的位置。右侧的悬臂18的后端位于比尾翼16靠后方的位置。

左侧的悬臂18是从前方向后方延伸且向左侧(宽度方向的外侧)弯曲成弧状的杆部件。左侧的悬臂18连接于前翼14的左侧的翼端，并且连接于比尾翼16的左翼的升降副翼36靠内侧的位置。左侧的悬臂18的前端位于比前翼14靠前方的位置。左侧的悬臂18的后端位于比尾翼16靠后方的位置。

起降旋翼20具有连接于电动机(未图示)的输出轴的旋转桅杆(未图示)和安装于旋转桅杆的螺旋桨46。旋转桅杆以与上下方向平行的方式来配置，能够以沿上下方向延伸的轴线为中心旋转。螺旋桨46位于比悬臂18、前翼14和尾翼16靠上方的位置。根据这种结构，螺旋桨46能够以沿上下方向延伸的轴线为中心进行旋转。各起降旋翼20通过螺旋桨46的旋转来产生升力。

8个起降旋翼20由被配置于比机身12靠右侧的4个起降旋翼20a～20d和被配置于比机身12靠左侧的4个起降旋翼20a～20d构成。右侧的起降旋翼20a～20d被右侧的悬臂18支承。左侧的起降旋翼20a～20d被左侧的悬臂18支承。前后方向的位置为相同位置的右侧的起降旋翼20a～20d和左侧的起降旋翼20a～20d构成对。

如图2所示，当俯视观察时，从前方到后方，一对起降旋翼20a、前翼14、一对起降旋翼20b、一对起降旋翼20c、尾翼16和一对起降旋翼20d依次配置。即，一对起降旋翼20a被配置于比前翼14靠前方的位置。另外，一对起降旋翼20b被配置于前翼14与尾翼16之间，且被配置于比一对起降旋翼20c靠前方的位置。另外，一对起降旋翼20c被配置于前翼14与尾翼16之间，且被配置于比一对起降旋翼20b靠后方的位置。另外，一对起降旋翼20d被配置于比尾翼16靠后方的位置。

2个巡航旋翼22被配置在机身12的后部12r。巡航旋翼22在左右方向上的位置位于比各对的起降旋翼20在左右方向上的位置靠内侧(机身12侧)的位置。另外，巡航旋翼22在前后方向上的位置位于一对起降旋翼20c与一对起降旋翼20d之间。另外，巡航旋翼22的轴在上下方向上的位置位于比起降旋翼20的螺旋桨46在上下方向上的位置靠下方的位置。

如图5～图7所示，巡航旋翼22具有连接于电动机(未图示)的输出轴的旋转桅杆(未图示)、被安装于旋转桅杆的前端部的螺旋桨52、和围绕螺旋桨52的周围的圆筒形的导管54。2个巡航旋翼22在前后方向的位置和在上下方向上的位置一致。另外，2个巡航旋翼22左右排列配置。一方的巡航旋翼22被配置于比俯视观察时与机身12的中心轴线A重叠的位置靠右侧的位置，且通过尾翼16的右翼来支承。另一方的巡航旋翼22被配置于比俯视观察时与机身12的中心轴线A重叠的位置靠左侧的位置，且通过尾翼16的左翼来支承。旋转桅杆以与前后方向平行的方式被配置在比尾翼16靠下方的位置，能够以沿前后方向延伸的轴为中心进行旋转。根据这种结构，螺旋桨52能够以沿前后方向延伸的轴为中心进行旋转。各巡航旋翼22通过螺旋桨52的旋转来产生推力。

导管54具有位于外侧的筒部56、位于中心侧的中心部58、和在筒部56的内周面与中心部58的外周面之间沿导管54的径向延伸的多个(在本实施方式中为3个)臂部60。左侧的筒部56的外周面和右侧的筒部56的外周面彼此连接。筒部56是以旋转桅杆为中心的圆筒形，包围螺旋桨52。在尾翼16的后侧的部分且在左右的升降副翼36及左右的悬臂18之间，形成为向前后方向、左右方向和上下方向扩展的凹部62。导管54的筒部56被配置在凹部62的内部。但是，筒部56和凹部62彼此分离。如图7所示，在尾翼16的左翼的下部和右翼的下部形成有向下方突出的突出部64。导管54的中心部58与突出部64相连接。

如图4所示，在主视观察时，尾翼16的一部分和巡航旋翼22的一部分重合。另外，在主视观察时，巡航旋翼22的上部比尾翼16向上方突出，巡航旋翼22的中心部及下部比尾翼16向下方突出。

在此，对机身12的后部12r与巡航旋翼22的位置关系进行说明。如图4所示，在主视观察时，机身12的至少一部分和2个巡航旋翼22的至少一部分彼此重合。这样，将在主视观察时机身12和2个巡航旋翼22彼此重合的部分称为重叠部分66。

如图6、图7所示，后部12r具有倾斜面68，倾斜面68以随着从前方靠向后方而重叠部分66的面积逐渐变小的方式，来随着从前方靠向后方而从上方向下方位移。倾斜面68从前方向后方且从上方向下方延伸。倾斜面68以挂架32为中心，形成在后部12r的右上部和左上部。倾斜面68将在机身12的上方从前方向后方流动的一部分空气向巡航旋翼22引导。

倾斜面68可以是平面，也可以是曲面。例如，在与前后方向及上下方向平行的截面中，倾斜面68的形状可以为直线状，也可以向下方弯曲。另外，在与左右方向和上下方向平行的截面中，倾斜面68的形状可以为直线状，也可以向下方弯曲。另外，在倾斜面68弯曲的情况下，在与左右方向和上下方向平行的截面中，挂架32的外周面和倾斜面68优选为呈连续的弯曲形状。

倾斜面68的后端70在上下方向上的位置位于比巡航旋翼22在上下方向上的位置靠下方的位置。另一方面，优选为倾斜面68的后端70在前后方向上的位置位于比巡航旋翼22在前后方向上的位置靠后方或者与其相同的位置。但是，倾斜面68的后端70在前后方向上的位置也可以位于比巡航旋翼22在前后方向的位置靠前方的位置。根据这种结构，在导管54的正前方位置形成没有遮挡物的空间。

如图3、图5～图7所示，在本实施方式中，机身12的后部12r的下表面随着从前方靠向后方而从下方向上方位移。因此，与左右方向和上下方向平行的机身12的后部12r的截面面积随着从前方靠向后方而逐渐变小。但是，后部12r的下表面可以与倾斜面68一起随着从前方靠向后方而从上方向下方位移，也可以从前方向后方水平地延伸。

[2飞行状态与所使用的旋翼的关系]

起降旋翼20在航空器10起飞时、降落时和停止飞行时使用。另一方面，巡航旋翼22在航空器10巡航时使用。另外，起降旋翼20和巡航旋翼22在航空器10从停止飞行向巡航飞行转移的情况下、即向前方以第1速度(≧0km/h)以上且小于第2速度(＞第1速度)的速度移动的情况下并用。在该情况下，为了加速，巡航旋翼22的使用率逐渐增高。伴随着加速，由机翼产生的升力变大，因此起降旋翼20的使用率逐渐降低。例如，起降旋翼通过降低起降旋翼20的转速减少升力而降低起降旋翼20的使用率。或者，起降旋翼通过变更各叶片的俯仰角减小升力而降低起降旋翼20的使用率。

另外，起降旋翼20和巡航旋翼22在航空器10从巡航飞行向停止飞行转移的情况下、即向前方以第3速度(≧0km/h)以上且小于第4速度(＞第3速度)的速度移动的情况下并用。在该情况下，为了减速，巡航旋翼22的使用率逐渐降低。伴随着减速，由机翼产生的升力变小，因此起降旋翼20的使用率逐渐提高。例如，起降旋翼通过提高起降旋翼20的转速增加升力而提高起降旋翼20的使用率。或者，起降旋翼通过变更各叶片的俯仰角增加升力而提高起降旋翼20的使用率。

[3根据实施方式能获得的技术思想]

下面记载根据上述实施方式能掌握的技术思想。

本发明的方式是一种航空器10，其具有机身12、机翼(尾翼16)和2个以上的巡航旋翼22，其中，

所述机翼连接于所述机身12的后部12r的上部；

2个以上的巡航旋翼22分别配置在比所述机身12的中心轴线A靠右侧和靠左侧的位置，构成为在水平方向移动时产生推力，

在主视观察所述航空器10时，存在所述机身12的至少一部分和2个所述巡航旋翼22的至少一部分重合的重叠部分66，

所述机身12的所述后部12r具有倾斜面68，所述倾斜面68以随着从前方靠向后方而所述重叠部分66的面积逐渐变小的方式，来随着从前方靠向后方而从上方向下方位移。

在上述结构中，在主视观察时，机身12和2个巡航旋翼22重合。即，2个巡航旋翼22靠近机身12侧。另外，在上述结构中，在机身12的后部12r形成有倾斜面68。通过该倾斜面68，在巡航旋翼22的正前方位置形成有空间，因此，机身12的后部12r不再妨碍被引导到巡航旋翼22的空气的流动。并且，该倾斜面68将在机身12的上部周边从前方向后方流动的空气顺畅地向巡航旋翼22引导。因此，空气被充分地引导到巡航旋翼22，因此，能够充分获得巡航旋翼22产生的推力。

在本发明的方式中，可以为，

所述机身12的所述后部12r延伸到比2个所述巡航旋翼22靠下方的位置。

根据上述结构，能够将从前方流过来的空气引导到巡航旋翼22。因此，能够高效地产生推力。

在本发明的方式中，可以为，

与左右方向和上下方向平行的所述机身12的所述后部12r的截面面积随着从前方靠向后方而逐渐变小。

根据上述结构，能够通过机身12的形状，将从前方流过来的空气引导到巡航旋翼22。因此，能够高效地产生推力。

在本发明的方式中，也可以为，

2个所述巡航旋翼22连接于所述机翼(尾翼16)，

在主视观察所述航空器10时，所述机翼的至少一部分和2个所述巡航旋翼22的至少一部分重合，

各个所述巡航旋翼22的中心位于比所述机翼靠下方的位置。

根据上述结构，比机翼(尾翼16)向上方突出的巡航旋翼22的部分小于比机翼向下方突出的巡航旋翼22的部分，因此能够减少巡航旋翼22产生的阻力。

在本发明的方式中，也可以为，

2个所述巡航旋翼22具有螺旋桨52和围绕所述螺旋桨52的导管54，

2个所述巡航旋翼22的所述导管54相互连接。

根据上述结构，一方的巡航旋翼22连接于机翼(尾翼16)和另一方的巡航旋翼22，因此，巡航旋翼22和机翼的刚性变高。

在本发明的方式中，可以为，

具有多个起降旋翼20，多个所述起降旋翼20构成为产生升力，

多个所述起降旋翼20的至少一部分(起降旋翼20d)被配置于比2个以上的所述巡航旋翼22靠后方的位置。

根据上述结构，被配置在巡航旋翼22的后方的起降旋翼20d产生的空气的流动不与被引导到巡航旋翼22的空气的流动相干涉。因此，不会对巡航旋翼22产生的推力产生不良影响。

在本发明的方式中，可以为，

所述机翼(尾翼16)在右翼和左翼分别具有飞行操纵面(flight control surfac)(升降副翼36)，

2个所述巡航旋翼22被配置于比左右的所述飞行操纵面靠所述机身12侧的位置。

另外，本发明所涉及的航空器并不限定于前述的实施方式，在没有脱离本发明的主旨的范围内当然能够采用各种结构。

Claims (7)

1.一种航空器(10)，其具有机身(12)、机翼(16)和2个以上的巡航旋翼(22)，其中，

所述机翼(16)连接于所述机身的后部(12r)的上部；

2个以上的所述巡航旋翼(22)分别配置在比所述机身的中心轴线(A)靠右侧和靠左侧的位置，构成为在水平方向移动时产生推力，

其特征在于，

2个所述巡航旋翼在所述机翼的后方位置由所述机翼支承，

在主视观察所述航空器时，所述机翼的至少一部分和2个所述巡航旋翼的至少一部分重合，

所述巡航旋翼被配置在所述机翼的正后方，

在主视观察所述航空器时，存在所述机身的至少一部分和2个所述巡航旋翼的至少一部分重合的重叠部分(66)，

所述机身的所述后部具有倾斜面(68)，所述倾斜面(68)以随着从前方靠向后方而所述重叠部分的面积逐渐变小的方式，来随着从前方靠向后方而从上方向下方位移。

2.根据权利要求1所述的航空器，其特征在于，

所述机身的所述后部延伸到比2个所述巡航旋翼靠下方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的航空器，其特征在于，

与左右方向和上下方向平行的所述机身的所述后部的截面面积随着从前方靠向后方而逐渐变小。

4.根据权利要求1或2所述的航空器，其特征在于，

在主视观察所述航空器时，所述机翼的至少一部分和2个所述巡航旋翼的至少一部分重合，

各个所述巡航旋翼的中心位于比所述机翼靠下方的位置。

5.根据权利要求1或2所述的航空器，其特征在于，

2个所述巡航旋翼具有螺旋桨(52)和围绕所述螺旋桨的导管(54)，2个所述巡航旋翼的所述导管相互连接。

6.根据权利要求1或2所述的航空器，其特征在于，

具有多个起降旋翼(20)，多个所述起降旋翼(20)构成为产生升力，

多个所述起降旋翼的至少一部分(20d)被配置于比2个以上的所述巡航旋翼靠后方的位置。

7.根据权利要求1或2所述的航空器，其特征在于，

所述机翼在右翼和左翼分别具有飞行操纵面(36)，

2个所述巡航旋翼被配置于比左右的所述飞行操纵面靠所述机身侧的位置。