用于飞行器的升力装置和具有这种升力装置的飞行器的制作方法

1.本发明涉及一种用于飞行器的升力装置。本发明还涉及一种具有这种装置的飞行器。


背景技术：

2.在航空航天技术中，术语vtol是指能够基本上垂直起降而不需要起降跑道的任何类型的飞行器、无人机或火箭。此集合术语随后在广义上使用，所述术语不仅包括具有机翼的固定翼飞行器，而且还包括旋翼飞行器，诸如直升机、旋翼机、旋翼式螺旋桨飞机；和混合飞行器，诸如组合直升机或组合旋翼机以及推力换向式飞机。此外，本文包括能够短距起降(stol)、短距起飞和垂直降落(stovl)或垂直起飞和水平降落(vthl)的飞行器。
3.cn210284604u公开了一种借助于螺栓固定在无人驾驶飞行器机翼上的发动机。
4.cn211033019u提出借助于螺钉将发动机台架连接到无人驾驶飞行器。
5.cn211167430u描述了一种经由径向腹板连接到无人驾驶飞行器的发动机壳体。
6.cn211996121u讨论了经由螺钉将固定地连接到发动机的缸体径向地紧固到支撑杆。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种用于飞行器的升力装置和装备有这种装置的飞行器。
8.本发明的方法基于这样的认识，即能够在城市环境中使用的vtol飞行器需要能够处理每个飞行阶段(启动、过渡、巡航和着陆)的推进装置，而且该推进装置被设计成符合结构和系统轻质构造的严格设计原则。
9.通常，为此目的，电动发动机安装在发动机轴承上。尽管这种解决方案具有空气动力学优势，但它导致了相当高的升力装置(见图1至图3)。在安装空间有限的情况下，这种缺点是不可接受的。
10.根据本发明，为了在不限制实际发动机高度的情况下产生特别平坦的升力装置，其梁从发动机的底部行进到发动机的周边。这种解决方案的另一个优点是，通过缩短风扇的杠杆臂，其降低了轴承位置受到风扇动力作用的负载。
11.下文中描述了本发明的其他有利实施方案。因此，代替自由行进的转子，可提供涵道风扇，其集成到机翼中并且被翅片覆盖，诸如在航空技术领域之外从气垫车辆或空气船中已知的那些。围绕相应升力转子的圆柱形壳体，即所谓的涵道环，可减少由于在翼尖处的湍流而在传统风扇中产生的推力损失。
12.此外，可提供所谓的整流罩形式的风扇毂的流线型整流片。在相应的实施方案中，由发动机、风扇、整流罩、发动机轴承和上下翅片组件组成的升力装置可以以紧凑的方式设计，使得即使在低构造高度的机翼中也能找到空间。
13.此外，可规定，飞行器的机头具有空腔，升力装置可根据需要从该空腔伸出。由于根据本发明的升力装置的扁平设计，该变型也可容易地实施。
14.此外，可规定，升力装置包括朝向电动发动机径向取向的安全螺栓，该螺栓以扭转刚性的方式将发动机壳体连接到发动机轴承，并且因此支撑由发动机扭矩、气动升力和振动引起的负载。这些螺栓的数量和位置可容易地根据负载进行调整，其中三个螺栓已经满足了发动机的静态特性。
15.最后，发动机支座可集成到飞行器的空气动力学结构中，以避免减小推力的空气湍流。
16.总体上，本发明在此公开下述1和6的技术方案，下述2-5和7-10为优选技术方案：
17.1.一种用于飞行器的升力装置(10)，
18.其特征在于以下特征：
[0019]-风扇(11)，
[0020]-发动机轴承(12)，所述发动机轴承从所述风扇(11)轴向偏移，以及
[0021]-圆柱形的电动发动机(13)，所述电动发动机具有由所述发动机轴承(12)框围住的护套表面。
[0022]
2.根据前述1所述的升力装置(10)，
[0023]
其特征在于以下特征：
[0024]-所述升力装置(10)包括风扇护套和翅片组件(14)，并且
[0025]-所述翅片组件(14)中的至少一者布置在所述风扇护套的前侧上。
[0026]
3.根据前述1或2所述的升力装置(10)，
[0027]
其特征在于以下特征：
[0028]-所述升力装置(10)包括整流罩(15)，并且
[0029]-所述风扇(11)在背离所述电动发动机(13)的一侧上承载整流罩(15)。
[0030]
4.根据前述1至3中任一项所述的升力装置(10)，
[0031]
其特征在于以下特征：
[0032]-所述电动发动机(13)包括中空的圆柱形发动机壳体(16)，并且
[0033]-所述电动发动机(13)的所述护套表面由所述发动机壳体(16)限定。
[0034]
5.根据前述4所述的升力装置(10)，
[0035]
其特征在于以下特征：
[0036]-所述升力装置(10)包括朝向所述电动发动机(13)径向取向的安全螺栓(17)，并且
[0037]-所述安全螺栓(17)以扭转刚性的方式将所述发动机壳体(16)连接到所述发动机轴承(12)。
[0038]
6.一种飞行器，
[0039]
其特征在于以下特征：
[0040]-根据前述1至5中任一项所述的升力装置(10)，以及
[0041]-车辆结构(18)，所述车辆结构包括所述发动机轴承(12)。
[0042]
7.根据前述6所述的飞行器，
[0043]
其特征在于以下特征：
[0044]-所述升力装置(10)布置在所述飞行器的机头上。
[0045]
8.根据前述7所述的飞行器，
[0046]
其特征在于以下特征：
[0047]-所述机头包括容纳所述升力装置(10)的空腔(19)，并且
[0048]-所述升力装置(10)能够从所述空腔(19)中伸出。
[0049]
9.根据前述6所述的飞行器，
[0050]
其特征在于以下特征：
[0051]-所述升力装置(10)布置在所述飞行器的机翼中。
[0052]
10.根据前述6-9中任一项所述的飞行器，
[0053]
其特征在于以下特征：
[0054]-所述发动机轴承(12)是环形的，或者
[0055]-所述发动机轴承(12)由围绕所述电动发动机(13)的导流栅(12)形成。
附图说明
[0056]
本发明的示例性实施方案在附图中展示，并且在下文进一步详细描述。
[0057]
图1至图3示出了根据现有技术的可垂直启动的飞行器。
[0058]
图4示出了根据一个实施方案的机翼升力装置的仰视图。
[0059]
图5示出了机翼升力装置沿着风扇轴线的纵向截面。
[0060]
图6以对应于图5的视图示出了机翼升力装置的细节。
[0061]
图7示出了根据一个实施方案的机头升力装置的仰视图。
[0062]
图8示出了飞行器空腔中的机头升力装置的侧视图。
[0063]
图9以截面图示出了机头升力装置的详图。
具体实施方式
[0064]
飞行器在机头的两侧上配备有两个自由行进且可折叠的升力旋翼——以下称为“机头升力装置”——在两侧机翼上总共有六个涵道式和翅片式升力旋翼——以下称为“机翼升力装置”——以及具有细长护套的两个后部风扇——以下称为“巡航推力装置”。(在这种情况下，术语“风扇”总是在该词的广义上使用，其一方面包括主要用于推进的行进推力装置，另一方面包括用于升力的机头和机翼升力装置；因此，带护套的推力和升力装置同样被称为“涵道风扇”)在巡航和地面配置中，机翼升力装置的翅片关闭，机头升力装置折叠在机身下方或机身内；然而，当悬挂时，机翼升力装置的翅片是打开的，并且两个机头升力装置侧向展开。
[0065]
图4示出了机翼升力装置(10)中的一者的电动发动机的轴承。在该实施方案中，发动机轴承(12)由碳或碳纤维增强塑料(cfc)制成的导流栅(12)形成，该导流栅以相对侧的轴向和旋转对称布置支撑电动发动机(13)。导流栅(12)的两个支柱在机翼的上游方向上彼此平行延伸(这里未全部示出)，并且切向地位于相关联的电动发动机(13)的侧面。连接到这些颊板的两个杆由与发动机直径相对的相对颊板的杆补充，以便形成对角交叉并加固电动发动机(13)，使得导流栅(12)承受发动机平面中的所有水平力。
[0066]
从图5中可看出，导流栅(12)的支柱的宽度接近电动发动机(13)的高度。在当前情况下，后者支撑风扇(11)，该风扇从发动机轴承(12)轴向偏移并且衬有钝头整流罩(15)。在所示的构型中，风扇护套的入口和出口由面向前的翅片组件(14)封闭，但可根据需要经由
驱动器打开，这仅在附图中示出。
[0067]
图6示出了电动发动机(13)在导流栅(12
–
参见图3)的支柱中的一者的支撑点处的连接。从附图中可看出，在所示的实施方案中，发动机壳体(16)限定了圆柱形发动机的护套表面，该护套表面由与车辆结构(18)一体地构造的发动机轴承(12)框围住。对于后者，发动机壳体(16)通过相对于电动发动机(13)径向取向的挤压或安全螺栓(17)连接，在升力装置(10)严重损坏的情况下，该挤压或安全螺栓在强烈振动下屈服并允许电动发动机(13)的受控弹出。
[0068]
图7示出了机头升力装置(10)中的一者的相应配置，其发动机轴承(12)是环形地形成的。从图8中可看出，飞行器的机头包括空腔(19)，该空腔容纳升力装置(10)，但允许升力装置根据需要横向延伸。这里，发动机轴承(12)和发动机壳体(16)也通过相对于电动机(13)径向取向的安全螺栓(17)连接。
[0069]
在本实施方案中，电动发动机(13)被实施为具有集成控制的风冷内转子。应当理解，在替代构型中，例如，可采用外部流道或液体冷却，而不脱离本发明的范围。另外的示例性选项公开在例如duffy、michael等人的propulsion scaling methods in the era of electric flight(电动飞行时代的推进缩放方法).in:2018aiaa/ieee electric aircraft technologies symposium(eats).ieee，2018年第1-23页中。

技术特征：
1.一种用于飞行器的升力装置(10)，其特征在于以下特征：-风扇(11)，-发动机轴承(12)，所述发动机轴承从所述风扇(11)轴向偏移，以及-圆柱形的电动发动机(13)，所述电动发动机具有由所述发动机轴承(12)框围住的护套表面。2.根据权利要求1所述的升力装置(10)，其特征在于以下特征：-所述升力装置(10)包括风扇护套和翅片组件(14)，并且-所述翅片组件(14)中的至少一者布置在所述风扇护套的前侧上。3.根据权利要求1或2所述的升力装置(10)，其特征在于以下特征：-所述升力装置(10)包括整流罩(15)，并且-所述风扇(11)在背离所述电动发动机(13)的一侧上承载整流罩(15)。4.根据权利要求1或2所述的升力装置(10)，其特征在于以下特征：-所述电动发动机(13)包括中空的圆柱形发动机壳体(16)，并且-所述电动发动机(13)的所述护套表面由所述发动机壳体(16)限定。5.根据权利要求4所述的升力装置(10)，其特征在于以下特征：-所述升力装置(10)包括朝向所述电动发动机(13)径向取向的安全螺栓(17)，并且-所述安全螺栓(17)以扭转刚性的方式将所述发动机壳体(16)连接到所述发动机轴承(12)。6.一种飞行器，其特征在于以下特征：-根据权利要求1至5中任一项所述的升力装置(10)，以及-车辆结构(18)，所述车辆结构包括所述发动机轴承(12)。7.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于以下特征：-所述升力装置(10)布置在所述飞行器的机头上。8.根据权利要求7所述的飞行器，其特征在于以下特征：-所述机头包括容纳所述升力装置(10)的空腔(19)，并且-所述升力装置(10)能够从所述空腔(19)中伸出。9.根据权利要求6所述的飞行器，其特征在于以下特征：-所述升力装置(10)布置在所述飞行器的机翼中。10.根据前述权利要求6-9中任一项所述的飞行器，其特征在于以下特征：
‑
所述发动机轴承(12)是环形的，或者-所述发动机轴承(12)由围绕所述电动发动机(13)的导流栅(12)形成。

技术总结
本发明提供了一种用于飞行器的升力装置，所述升力装置具有以下特征：风扇(11)；发动机轴承(12)，所述发动机轴承从所述风扇(11)轴向偏移；以及圆柱形电动发动机(13)，所述圆柱形电动发动机具有由所述发动机轴承(12)框围住的护套表面。本发明还提供了一种飞行器。本发明还提供了一种飞行器。本发明还提供了一种飞行器。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：保时捷股份公司
技术研发日：2022.12.12
技术公布日：2023/6/27