[发明专利]用于垂直/短距起飞及着陆的方法及设备

说明书

优先权

本申请案主张2011年11月16日申请的具有相同标题的第61/560,667号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体涉及航空及航天工程领域更明确地说，在一个示范性方面中，本发明是针对用于垂直短距起飞及着陆的方法及设备。

背景技术

先前技术广泛范围的与航空有关的应用在飞行器移动中需要灵活性共同要求是垂直或短距起飞、盘旋能力，及飞行航向的频繁改变，等此外，在防卫或其中在给定任务要求的情况下部署人员过于危险或不切实际的其它应用(例如毒品监视或禁止)中高度需要无人驾驶飞行器。

不可能设计出满足每一航空应用的需要的飞行器。因此，利用广泛多种飞行系统(例如推进、起飞、着陆等)的广泛多种飞行器设计对于匹配多种任务的要求是必要的。然而，给出资金约束，存在对可经制造且专用于任何特定目的或群组的飞行器的数目的实际限制。因此，所选设计尽可能提供最广的任务灵活性同时不与已经广泛使用的飞行器不当地重叠是重要的。

用于垂直短距起飞及着陆(VSTOL)的现有解决方案通常包括：(i)由经由尾部转子稳定化的主转子驱动的那些(例如，直升机)，(ii)由引擎或涡轮驱动的更传统飞机，其可以多个定向停机(例如，V-22鱼鹰式倾转旋翼机(Osprey)或鹞式(Harrier)喷气式飞机)，或(iii)依靠一或多个涡轮的小型航空器(多用途安全与监视任务平台或独行客(SoloTrek)Exo-Skeletor飞行器)。尽管更传统飞机设计提供高的最大速度，且经由滑翔能力而增加任务范围/持续时间，但这些系统在其可适应飞行航向的显著改变的速度方面受到限制因此，这些载具将不适合用于例如城市环境中的低高度应用。相反，直升机及基于较小涡轮的航空器缺乏保持在高处而不消耗大量电力或燃油资源来保持其涡轮运行的能力此外，所有这些载具具有优选定向，使得如果其翻转，则航空器将必须处于正常位置才可恢复提升能力。

不幸的是，现代应用常常需要飞行器飞过受限区域且长时间停留在站台上或长途部署。此外，此些应用中使用的载具可能常常在其紧邻的空域中经历猛烈的破坏或湍流。因此，由于环境条件或非预期翻转而失去提升能力是显著的操作限制。

因此，需要用于VSTOL的改进的解决方案。此些改进的解决方案应理想地对于城市或其它受限区域航行具有足够灵活性、能够在多个定向上产生升力，且具有适当的站台上停留及长途操作能力。

发明内容

本发明通过尤其提供用于垂直短距起飞及着陆的改进方法及设备而满足前述需要。

在本发明的第一方面中，揭示一种垂直短距起飞及着陆设备在一个实施例中，所述设备包括多个(例如，两个)具有所附接机翼的对旋环、机身、电源，以及自含式马达及驱动系统具有所附接机翼的对旋环绕所述设备的中心轴旋转且产生升力。

在一个变体中，引入主要从周围气流产生升力的能力此尤其允许载具停留在高处而具有最少的或甚至没有能量消耗。

在本发明的第二方面中，揭示操作所述设备的方法。

在本发明的第三方面中，揭示一种升力产生机构在一个实施例中，所述机构包括各自上安置有多个机翼的至少两个对旋环。在一个变体中，所述机翼可个别地(或一致地)改变俯仰或空间方位角在另一变体中，所述机翼还可从所述环径向延伸以便增大所述设备的有效直径。

在本发明的第四方面中，揭示一种机翼机构。在一个变体中，所述机构包括多个机翼，其安置在前述对旋环上且各自经配置以围绕旋转轴铰接，所述轴中的每一者相对于所述环径向定向在另一变体中，所述机翼机构各自可径向延伸，使得有效机翼表面积增大。

在本发明的第五方面中，揭示与所述设备有关的商业方法。

在本发明的第六方面中，揭示一种用于远程操作VSTOL设备的设备。

在本发明的第七方面中，揭示一种用于借助VSTOL设备产生升力的方法。

在本发明的第八方面中，揭示控制VSTOL设备的方法。

在本发明的第九方面中，揭示一种操作所述VSTOL设备以利用盛行气流产生升力的方法。

在第十方面中，揭示一种低可观测性VSTOL设备。

在本发明的第十一方面中，揭示一种减小VSTOL飞行器在飞行期间的雷达截面(RCS)的方法。

在本发明的第十二方面中，揭示一种可延伸机翼设备。