用于飛行式運載工具的中央翼板及其控制方法與流程

本發明總體上涉及一種用于飛行式運載工具的中央翼板。這種中央翼板的一個特定用途是用于將機翼安裝在混合式空中和地面交通運載工具上。

背景技術：

用于地面運輸的運載工具(例如，汽車)和用于空中運輸的運載工具(例如，飛機)已存在許多年。在近幾年里，已投入了越來越多的努力來研發另一類別的交通運載工具，即，完全可以將空中使用與通常的地面使用合二為一的混合式運載工具。

一種這樣的混合式運載工具為wo2007/114877(“wo'877”)中記載的“特拉弗吉亞過渡(terrafugiatransition)”。wo'877公報公開了一種既是汽車又是兩座飛機的運載工具，其配備有四輪底盤和可折疊機翼。在地面上，發動機的動力傳遞到前橋，車輪由常規方向盤轉向，而在空中，發動機使位于機身的后部的螺旋槳旋轉。該運載工具配備有緊湊的翼根，所述翼根在運載工具的兩側與機身剛性地連接，并且機翼通過第一鉸鏈機構與所述翼根連接。第一鉸鏈機構允許機翼的豎向塌縮。第一鉸鏈機構的旋轉軸線平行于運載工具的縱向軸線(即，橫搖軸線)。機翼包括在機翼中途的第二鉸鏈機構，從而使得機翼的外半部能夠向下塌縮。第二鉸鏈機構的旋轉軸線也平行于運載工具的縱向軸線。

“飛行汽車”是wo2013/032409(“wo'409”)中記載的另一種混合式運載工具。wo'409也公開了一種混合式運載工具，其中該運載工具具有用于其中央翼板的簡單的橫梁結構，中央翼板在兩端處通過兩個垂直的旋轉軸線而具有單自由度。中央翼板使得機翼能夠圍繞旋轉軸線縮回。

“特拉弗吉亞過渡”和“飛行汽車”兩者都具有使得機翼能夠塌縮的機構，但這些機構均不能控制其它的機翼功能，例如，調節迎角、調節副翼等。因此，需要分開的獨立系統或機構，這通常會增加運載工具的復雜性、成本和重量。

這些問題的解決辦法提供了一種構造成用于機翼的安裝、轉換(即，在操作位置之間的移動)和迎角的改變的中央翼板(即，機翼安裝結構)。

技術實現要素：

在第一方面中，一種用于包括體部和位于體部的每一側的機翼的飛行式運載工具的中央翼板，該中央翼板包括：用于與體部連接以便與體部的縱向軸線大致對齊的支承結構；安裝在支承結構的前部的前橫向部件，和安裝在支承結構的后部的后橫向部件，其中前、后橫向部件各自具有垂直于體部的縱向軸線的大致水平的旋轉軸線；與前橫向部件連接并且可圍繞前橫向部件的旋轉軸線旋轉的機翼支承部件，該機翼支承部件設置有機翼樞軸連接器，每個機翼的前部通過所述機翼樞軸連接器與機翼支承部件連接，每個機翼都可在第一機翼位置與第二機翼位置之間圍繞相應連接器的大致豎直軸線樞轉，在所述第一機翼位置機翼從體部大致水平地延伸，在所述第二機翼位置機翼平行于體部的縱向軸線大致水平地設置；與后橫向部件連接的機翼鎖定部件，該機翼鎖定部件可通過圍繞后橫向部件旋轉在鎖定位置與釋放位置之間移動，在所述鎖定位置機翼鎖定部件上的鎖定部段與每個機翼的后部處的相應鎖定部段接合以便阻止機翼從第一機翼位置向第二機翼位置移動，在所述釋放位置所述鎖定部段與相應鎖定部段脫離接合以便允許機翼在第一機翼位置與第二機翼位置之間移動；以及致動器，其用于使支承結構圍繞前橫向部件的旋轉軸線樞轉，以便在處于第一機翼位置時調節機翼的傾角。

在第二方面中，一種飛行式運載工具包括體部和位于體部的每一側的機翼，機翼借助于根據第一方面的中央翼板安裝在體部上；以及一種用于地面和空中運輸的混合式交通運載工具，其包括：體部、艙室、尾翼、包含轉向輪和從動輪的一組輪、發動機、螺旋槳和位于體部的每一側的機翼，機翼借助于根據第一方面的中央翼板安裝在體部上。

在第三方面中，一種操作根據第二方面的運載工具的方法——其中機翼最初處于第一機翼位置——包括：使機翼鎖定部件從鎖定位置旋轉到釋放位置；使每個機翼圍繞其各自的機翼樞軸連接器在第一機翼位置與第二機翼位置之間旋轉；操作致動器以便當機翼在第一和第二機翼位置之間移動的同時使該結構傾側。

在第四方面中，一種操作根據第二方面的運載工具的方法——其中機翼最初處于第二機翼位置——包括：使每個機翼圍繞其各自的機翼樞軸連接器在第二機翼位置與第一機翼位置之間旋轉；操作致動器以便當機翼在第二和第一機翼位置之間移動的同時使該結構傾側；以及使機翼鎖定部件從釋放位置旋轉到鎖定位置。

附圖說明

附圖示出了中央翼板和操作方法的實施例，其中：

圖1是配置成用于空中運行的混合式運載工具的一個實施例的側面透視圖。

圖2是配置成用于地面運行的混合式運載工具的側面透視圖。

圖3是配置成用于空中運行的混合式運載工具的側視圖，其示出中央翼板的一個實施例的一部分。

圖4是中央翼板的一個實施例的一部分。

圖5是中央翼板的一個實施例的一部分。

圖6是中央翼板的一個實施例的一部分。

圖7是中央翼板的一個實施例的一部分。

圖8是中央翼板的一個實施例的一部分。

現在將詳細說明在附圖中示出的非限制性的示例性實施例。只要有可能，所有附圖中將使用相同的標號來表示相同或相似的部件。

具體實施方式

圖1和2示出分別配置成用于空中運行和地面運行的根據一個示例性實施例的混合式運載工具100。運載工具100構造成用于至少在飛行、滑行、起飛和著陸期間的空中運行。運載工具100的構型可從空中運行轉換為地面運行，或者在處于地面時進行相反的轉換。運載工具100構造成用于在地面上行進例如沿道路行駛時的地面運行。

運載工具100包括體部110、艙室120、一組可伸縮機翼130(第一機翼301和第二機翼302)、尾翼140、螺旋槳150和車輪，所述車輪可包括一組前輪161和后輪162。運載工具100還具有底盤和容納在體部110內的發動機170，發動機170構造成驅動螺旋槳150(在空中運行期間)，或者驅動前輪161或后輪162(在地面運行期間)。

如圖1和2所示，可伸縮機翼130包括在每個機翼130上的副翼131。每個副翼131借助于鉸鏈附接在相應機翼130的后緣上。副翼131用于以通常方式控制在飛行時運載工具100圍繞其縱向軸線的橫搖。尾翼140包括在尾翼140的每一側的升降舵141。升降舵141借助于鉸鏈附接在每個尾翼區段110的后緣上。升降舵141用于以通常方式控制在飛行時運載工具100的俯仰。

運載工具100還包括中央翼板300，如圖3-8所示。在圖3-8中，在每個圖中僅示出第一機翼301或第二機翼302以便更好地圖示其它構件。應理解，盡管在每個圖中未示出兩個機翼，但是本文中關于示出的任意機翼描述的所有方面旨在也適用于未示出的另一機翼。

中央翼板300在運載工具100的體部110內定位成與其縱向軸線大致對齊，例如如圖3所示。中央翼板300與機翼130和可被容納在體部110內的運載工具100的一個結構框架(未示出)聯接。中央翼板300可構造成允許圍繞多個軸線調節機翼130。

圖4示出中央翼板300的一個示例性實施例。中央翼板300具有通過一個或多個橫向部件330連接的前框架部310和后框架部320，前框架部310包括前橫向部件和機翼支承部件，后框架部320包括后橫向部件和機翼鎖定部件。如圖4-6所示，前框架部310和后框架部320具有互相連接的多個豎向、水平和斜向部件。

如圖4所示，前框架部310借助于機翼樞軸連接器與第一機翼301和第二機翼302(在圖4中未示出)的前部可旋轉地聯接。前框架部310具有豎直地取向并且位于相對兩端的一對鉸鏈機構311和312。第一豎直軸線321和第二豎直軸線322由鉸鏈機構311和312形成。第一機翼301和第二機翼302構造成圍繞第一豎直軸線321和第二豎直軸線322旋轉。前框架部310包括朝第一機翼301和第二機翼302的前部延伸的止擋部323和324，如圖4所示。止擋部323和324構造成限制第一機翼301和第二機翼302在向前方向上(即伸出位置)不平行地旋轉。第一機翼301和第二機翼302圍繞第一豎直軸線321和第二豎直軸線322的旋轉是運載工具100在空中運行模式(參見圖1)和地面運行模式(參見圖2)之間的過渡的一部分。

第一機翼301和第二機翼302構造成由一個或多個致動器機構圍繞第一豎直軸線321和第二豎直軸線322旋轉。例如，如圖4所示，中央翼板300包括與前框架部310連接并與第一機翼301連結/關聯的第一致動器341。第一致動器341構造成伸出或縮回，從而導致第一機翼301圍繞第一豎直軸線321的旋轉。中央翼板300包括與前框架部310連接并與第二機翼302(未示出)連結/關聯的第二致動器342(未示出)，其構造成導致第二機翼302圍繞第二豎直軸線322的旋轉。

前框架部310與運載工具100的所述結構框架可旋轉地聯接。例如，限定出前框架部310的前橫向部件313的下方部件可與運載工具100的結構框架聯接，以便形成大致平行于部件313的第一水平軸線314。中央翼板300構造成圍繞如圖4所示的第一水平軸線314旋轉。

中央翼板300由一個或多個致動器機構圍繞第一水平軸線314旋轉。例如，中央翼板300可包括在一端與中央翼板300聯接并與運載工具100的結構框架(未示出)聯接的第三致動器343。如圖4所示，第三致動器343與后框架部320的下部聯接。設想在其它實施例中，可使用另外的致動器來驅動中央翼板300圍繞第一水平軸線314的旋轉。

圖5示出至少部分地伸長以使得第一機翼301大致水平的第三致動器343。在圖6中，第三致動器343縮回，從而導致中央翼板300圍繞第一水平軸線314旋轉角度β。角度β可以是例如約0至15度。圖7示出中央翼板300由第三致動器343(未示出)圍繞第一水平軸線314的旋轉，該旋轉實現了對機翼相對于水平方向的傾角調節角度α。角度α可以是例如約0至15度并且可與角度β一致。角度α代表在飛行中運載工具100的機翼的迎角。因此，借助于第三致動器343，運載工具100的操作人員能夠在空中運行時調節機翼的傾角。如本領域中已知的，調節迎角是有利的，因為迎角影響通過機翼產生的升力。對于起飛和著陸而言，在低速下增大機翼的傾角以增大迎角和增大升力是有利的。通過增大升力，起飛所需的距離減小，從而允許使用較短的跑道并且同樣也可以減小著陸所需的距離。在空中時(例如，未著陸或起飛)，在以通常姿勢飛行時可減小傾角以減小阻力并提高空速。

中央翼板300還構造成使得當中央翼板300正在或已經圍繞第一水平軸線314旋轉時，第一機翼301和第二機翼302圍繞第一豎直軸線321和第二豎直軸線322旋轉。這兩個單獨的旋轉軸線可使得在空中運行模式與地面運行模式之間的過渡期間，第一機翼301和第二機翼302的外端部能夠抬升到尾翼140上方。例如，如圖3所示，如果機翼130縮回并且保持大致平行于地面，則它們將撞擊尾翼140，除非它們足夠短。然而，中央翼板300使得機翼130在縮回或打開時能夠抬升到尾翼140上方以避免干涉。

如圖4所示，后框架部320與第一機翼301和第二機翼302(未示出)聯接。后框架部320經由鉸接接頭325與第一機翼301和第二機翼302可旋轉地、可釋放地聯接。鉸接接頭325包括附接到后框架部320的一個部件上的球，和構造成接納該球的“u”形袋部，所述球和袋部限定出鎖定部段。鉸接接頭325構造成限制第一機翼301和第二機翼302的運動，如圖4所示。例如，當后框架部320經由鉸接接頭325與第一機翼301聯接時，可阻止第一機翼301圍繞第一豎直軸線321旋轉。可設想采用其它可旋轉、可釋放的接頭。

如圖4和8所示，后框架部320構造成圍繞位于后框架部320的下部的第二水平軸線315旋轉。第二水平軸線315沿后框架部320的長度大致平行地延伸。后框架部320可構造成圍繞第二水平軸線315旋轉角度γ。角度γ可以在例如約0與80度之間。通過使后框架部320圍繞第二水平軸線315旋轉，將后框架部320下降到第一機翼301和第二機翼302(未示出)的下表面下方，使得當第一機翼301和第二機翼302圍繞第一豎直軸線321和第二豎直軸線322朝向彼此旋轉時，第一機翼301和第二機翼302在后框架部320上方縮回(例如，當過渡為地面模式時)。根據一個示例性實施例，一個或多個致動器機構構造成使后框架部320圍繞第二水平軸線315旋轉。例如，如圖4所示的第四致動器344構造成伸出和縮回以引起后框架部320的旋轉。第四致動器344在一端與后框架部320的上方部件連接，而另一端與結構框架(未示出)連接。

如圖4所示，第三水平軸線316沿第一機翼301和第二機翼302的長度延伸。第一機翼301構造成使得：一個或多個副翼131和襟翼構造成圍繞第三水平軸線316旋轉，以便副翼和襟翼折疊到第一機翼301的前方頂部上，由此減小第一機翼301的深度。第二機翼302同樣如此構成。通過減小第一機翼301和第二機翼302的深度，可以允許在縮回以用于地面運行模式時減小機翼130的寬度。副翼131和襟翼構造成通過一個或多個致動器機構圍繞第三水平軸線316旋轉。例如，第五致動器345構造成使副翼131和襟翼圍繞第一機翼301的第三水平軸線316旋轉。第六致動器346構造成使副翼131和襟翼圍繞第二機翼302的第三水平軸線316旋轉。

本文中描述的致動器可以是本領域中公知的電源、液壓源、氣壓源或其它源。還可設想采用其它機構以引起本文中描述的圍繞豎直軸線和水平軸線的旋轉。例如，齒輪、杠桿、線纜等。運載工具100構造成單獨地且獨立地操作每個致動器，或者兩個或更多個致動器可以在它們的操作中同步。例如，根據一個示例性實施例，第一致動器341、第二致動器342和第三致動器343構造成同時操作一段時間。在另一個實施例中，當從空中運行模式轉換為地面運行模式時，運載工具100構造成在致動第一致動器341、第二致動器342和第三致動器343之前致動第四致動器344、第五致動器345和第六致動器346。相反地，當從地面運行模式轉換為空中運行模式時，運載工具100構造成在致動第四致動器344、第五致動器345和第六致動器346之前致動第一致動器341、第二致動器342和第三致動器343。

可以對本文中描述的中央翼板和方法做出各種改型和變型。同時，在文中的適當位置，可以用術語“轉動(turn)”或“半轉(half-turn)”代替術語“旋轉”。