航空器的制作方法

1.本发明涉及航空器。


背景技术：

2.现有技术中，已知一种垂直起降式航空器(称为垂直起降机或简称为航空器)，其利用配置于机身左右的起降用(vtol)旋翼在铅垂方向上升降从而起降，利用配置于机身后部的巡航用旋翼在水平方向上飞行。在这种航空器中，利用由vtol旋翼产生的气流(下洗；downwash)来冷却vtol旋翼的控制器这类电气元件。例如，专利文献1中公开了一种冷却系统，其经由设置于翼身的上表面的进口将气流引导至翼身内的热交换器并进行热交换，使用该热交换器冷却vtol旋翼的电气元件。在此，要求高效地冷却vtol旋翼的电气元件。
3.专利文献1：德国专利发明第102016125656号说明书


技术实现要素：

4.在本发明的一个方式中，提供一种航空器，该航空器具备：机身；翼身，其从机身向侧方延伸设置，在巡航时产生升力；吊杆，其从机身分离地被翼身支承，且在前后方向上延伸；至少1个旋翼，其支承在吊杆上，具有在起降时产生铅垂方向的推力的1个以上的叶片；以及冷却系统，其在吊杆内具有容纳在设于吊杆的进口及出口之间的2个散热器，使用2个散热器中的位于进口侧的第一散热器和位于出口侧的第二散热器，分别冷却至少1个旋翼所具有的元件中的管理温度低的元件和管理温度高的元件。
5.另外，上述发明内容并未列举本发明的全部特征。而且，这些特征组的子组合也能成为发明。
附图说明
6.图1在俯视图中示出本实施方式的航空器的结构。
7.图2a示出吊杆的内部结构。
8.图2b是在主视图中观察散热器的结构的图。
9.图2c是在侧视图中观察散热器的结构的图。
10.图2d示出由冷却系统构成的冷却回路的一例。
11.图3示出与图2a中的基准线cc相关的气流引导构造的剖面构造。
12.图4a示出气流引导构造的上侧的结构及进口的配置。
13.图4b示出气流引导构造的下侧的结构及出口的配置。
14.图5a示出由冷却系统构成的冷却回路的另一例。
15.图5b示出冷却系统的控制系统的结构。
16.图6a示出图5a的冷却回路的动作的一例(上升时的动作)。
17.图6b示出图5a的冷却回路的动作的一例(上升时发生异常时的动作)。
具体实施方式
18.以下通过发明的实施方式来说明本发明，但以下的实施方式并不限定权利要求的保护范围的发明。此外，在实施方式中说明的全部特征组合并非都是发明的解决方案来所必须的。
19.图1中，在俯视图中示出本实施方式的航空器100的结构。航空器100是一种垂直起降机，具备具有电动马达作为驱动源的旋翼，使用起降用(vtol)旋翼产生推力而在铅垂方向上起降，并且使用巡航用旋翼(也称为cruise rotor)产生推力而沿水平方向飞行，航空器100也是一种混合动力机，能够利用从电池及电动发电机分别供给的电力使电动马达工作，并且利用电动发电机对电池进行充电。本实施方式的航空器100特别地具有冷却系统，该冷却系统能够利用由vtol旋翼产生的气流(即下洗)高效地冷却构成vtol旋翼的马达和控制设备，航空器100具备机身12、前翼14、后翼16、2个吊杆18、8个vtol旋翼20、2个巡航用旋翼29、冷却系统60以及气流引导构造70。
20.机身12是提供用于乘务员、乘客搭乘、搭载货物等的空间的构造体，且容纳蓄电池、电动发电机(均未图示)等装置。机身12相对于中心轴l左右对称，在与中心轴l平行的前后方向上延伸且在水平面内与中心轴l正交的左右方向上具有较细的形状。在此，将与中心轴l平行的方向设为前后方向，将附图左方和附图右方分别设为前方(f)和后方(b)，将在水平面内与中心轴l正交的方向设为宽度方向(或者左右方向)，将附图上方和附图下方分别设为右方(r)和左方(l)。另外，铅垂方向分别与这些前后方向及宽度方向正交，铅垂方向向上和向下分别也称为上方(u)及下方(l)。机身12在俯视时具有圆滑弯曲的前端、相对于主体部稍微变细且与宽度方向平行的后端。
21.前翼14是从机身12向侧方延伸设置且在巡航时通过向前方移动而产生升力的翼身，作为航空器100的鸭翼而发挥功能。前翼14具有2个翼身从中心部分别向左前方和右前方延伸成的v字状，以v字状的开口朝向前方的方式在中心部固定于机身12的主体部前侧的上部。前翼14包含配置于2个翼身各自的后缘的升降舵14a。
22.后翼16是从机身12向侧方延伸设置且在巡航时通过向前方移动而产生升力的翼身，作为减小空气阻力的后掠翼而发挥功能。后翼16具有2个翼身从中心部分别向左后方和右后方延伸成的v字状，以v字状的开口朝向后方的方式在中心部经由吊架32固定于机身12的后端的上部。后翼16包含配置于2个翼身各自的复线的副翼16a、配置于翼端的垂直尾翼16b。
23.在此，后翼16的翼面积大于前翼14，后翼16的翼宽度大于前翼。由此，向前方移动时，由后翼16产生的升力比由前翼14产生的升力大，后翼16作为航空器100的主翼发挥功能。另外，前翼14和后翼16的翼面积、长度等可以基于各自产生的升力的平衡、重心位置、巡航时的机体的姿势等来确定。
24.2个吊杆18是被前翼14和后翼16从机身12左右分离地分别支承的构造体，发挥支承或容纳后述的vtol旋翼20和冷却系统60的结构各部的功能。2个吊杆18俯视时具有沿前后方向延伸的筒状，并且在主视时具有上侧圆滑弯曲且下侧尖细的翼型的剖面形状，成对地相对于机身12(即中心轴l)左右对称地配置。另外，2个吊杆18也可以形成为在前后方向上延伸且在宽度方向上弧状地弯曲。2个吊杆18的前侧端部位于比前翼14靠前方的位置，在前侧主体部(前侧的2个vtol旋翼20a、20b之间)支承于前翼14的前端，并且后侧端部位于比
后翼16靠后方的位置，在后侧主体部(后侧的2个vtol旋翼20c、20d之间)支承于后翼16。
25.图2a示出吊杆18的内部结构。吊杆18包含蒙皮18a、肋18b、梁18c。蒙皮18a是构成吊杆18的表面的部件，具有翼型的剖面形状且成型为沿前后方向延伸的筒状。蒙皮18a在配置有vtol旋翼20的部位向上方隆起并且向左右方向扩展而形成空间18d，在配置冷却系统60的部位稍微向上方隆起并且向左右方向扩展而形成空间18e。肋18b是翼型的板状部件，配置在前后方向的多个部位，从内侧保持蒙皮18a。另外，通过肋18b划分吊杆18内的空间18d、18e。梁18c是沿前后方向延伸的棒状部件，构成支承肋18b、其他部件的骨架。
26.8个vtol旋翼20(20a～20d)被2个吊杆18支承，是起降时产生铅垂方向的推力的旋翼。8个vtol旋翼20中的4个vtol旋翼20a～20d大致等间隔地被左侧的吊杆18支承，其余4个vtol旋翼20a～20d大致等间隔地被右侧的吊杆18支承。在此，vtol旋翼20a配置在最前，2个vtol旋翼20b、20c在前翼14及后翼16之间前后分置，vtol旋翼20d配置在最后。左侧的vtol旋翼20a～20d和右侧的4个vtol旋翼20a～20d中，位置在前后方向上等同的各2个左右的vtol旋翼20a～20d成对，被控制为向彼此相互的方向旋转。只要没有特别说明，将8个vtol旋翼20a～20d中的各个旋翼简称为vtol旋翼20。
27.vtol旋翼20具有1个以上的叶片23、马达21以及逆变器22。另外，马达21和逆变器22也称为电气元件。
28.如图2a所示，1个以上的叶片23是支承在吊杆18上并通过旋转而在铅垂方向上产生推力的翅状部件。在本实施方式中叶片23的数量为2个，但也可以是1个或3个以上的任意的数量。1个以上的叶片23支承在高于前翼14和后翼16的位置。另外，在图1中，使用双点划线表示各vtol旋翼20的1个以上的叶片23的旋转面。
29.马达(旋转装置的一例)21是具有朝向上下方向的旋转轴21a并且经由该旋转轴21a使固定于顶端的叶片23旋转的电动马达，经由支承部件而被梁18c支承，收纳于吊杆18的空间18d。
30.逆变器(控制装置的一例)22是从电池接受直流电力供给，转换为交流电力并向马达21供给的装置，被梁18c支承在马达21的下方。逆变器22能够控制马达21的转速。
31.2个巡航用旋翼29是支承在机身12的后端并在巡航时产生推力的旋翼。巡航用旋翼29在固定于机身12的后端的圆筒形的管道54内相对于中心轴l左右排列配置，且具有：1个以上的叶片，其被支承在管道54内，通过旋转而向前方产生推力；马达，其具有朝向前后方向的旋转轴，经由该旋转轴而使固定于顶端的1个以上的叶片旋转；以及逆变器，其从电池接受直流电力供给，转换为交流电力并供给至马达(均未图示)。逆变器能够控制马达的转速。
32.冷却系统60使用配置于吊杆18内的散热器61以液冷方式冷却构成vtol旋翼20的马达21和逆变器22。在本实施方式中，对1个vtol旋翼20设置1个冷却系统60、共设置8个冷却系统60，但不限于此，也可以对多个(例如2个)vtol旋翼20设置1个冷却系统60。冷却系统60包含散热器61、2个泵62l、62h、冷却液罐63以及配管64l、64h、65l、65h。另外，能够使用水作为冷却液。
33.图2b和图2c中，分别在主视图和侧视图中示出散热器61的结构。散热器61是冷却用于冷却马达21和逆变器22的冷却液的热交换器，包含2个散热器61l、61h以及2个风扇61e。另外，它们使用支承部件61f支承在2个肋18b之间，并且通过后述的气流引导构造70被
收纳在吊杆18内。关于散热器61的吊杆18内的配置将在后面叙述。
34.2个散热器61l、61h分别具有：供冷却液上下流动的多个管61a1、61a2、分别固定于多个管61a1、61a2并增大气流接触的表面积的多个翅片61b1、61b2、向多个管61a1、61a2输送冷却液的上侧罐61c1、61c2、从多个管61a1、61a2接受冷却液的下侧罐61d1、61d2。
35.散热器61l构成为：将多个管61a1横向排列而与多个翅片61b1一同组装成主视图呈矩形，在其上侧固定上侧罐61c1，在下侧固定下侧罐61d1。如后所述，散热器61l在吊杆18内配置于进口70a侧，与vtol旋翼20所具有的电气元件中的管理温度低的元件、例如马达21连接。通过后述的泵62l工作，从而对马达21进行巡回而被加热的冷却液经由配管64l被送入上侧罐61c1，经过多个管61a1分别向下方流动而被冷却，被输送至下侧罐61d1，经由配管65l被输送至马达21。
36.同样地，散热器61h构成为：将多个管61a2沿横向排列，与多个翅片61b2一同组装成主视图呈矩形，在其上侧固定上侧罐61c2，在下侧固定下侧罐61d2而构成。如后所述，散热器61h在吊杆18内配置于出口70b侧，与vtol旋翼20所具有的电气元件中的管理温度高的元件、例如逆变器22连接。通过后述的泵62h工作，从而对逆变器22进行巡回而被加热的冷却液经由配管64h被送入上侧罐61c2，经过多个管61a2分别向下方流动而被冷却，被输送至下侧罐61d2，经由配管65h被输送至逆变器22。
37.需要说明的是，管理温度是指vtol旋翼20的电气元件能够连续动作的温度范围或其临界温度，例如可以是电气元件的通常动作时的上限温度。
38.2个风扇61e是向2个散热器61l、61h的多个翅片61b1、61b2输送气流的共用的风扇。2个风扇61e工作，使从进口70a吸入的气流从散热器61的一侧(图2c中的右侧)送入，依次接触散热器61l、61h的多个翅片61b1、61b2，由此使气流与散热器61l、61h之间进行热交换。被加热的气流从散热器主体的另一侧(图2c中的左侧)脱离而被排出。
39.2个泵62l、62h分别经由配管65l、65h与散热器61l、61h连接，从散热器61l、61h接受冷却后的冷却液并送入马达21和逆变器22。与此同时，通过马达21和逆变器22而被加热的冷却液分别经由配管64l、64h被送入散热器61l、61h。
40.冷却液罐63是储存冷却液的容器。例如在冷却液不足的情况下，从冷却液罐63向冷却回路输送冷却液以补充冷却液。
41.配管64l、64h、65l、65h是用于输送冷却液的部件，将散热器61l、61h和泵62l、62h与马达21和逆变器22连接，构成冷却液巡回的冷却回路。
42.图2d表示由冷却系统60构成的冷却回路的一例。在本实施方式中，由2个散热器61l、61h构成分别冷却1个vtol旋翼20的马达21和逆变器22的并联式的冷却回路。通过2个配管64l、64h，散热器61l、61h的上侧罐61c1、61c2分别与马达21和逆变器22连接。另外，通过2个配管65l、65h，散热器61l、61h的下侧罐61d1、61d2分别经由泵62l、62h与马达21和逆变器22连接。冷却液罐63与2个配管65l、65h连接。在此，使散热器61l的排气面与散热器61h的进气面对置而重叠，散热器61l、61h分别配置于进口70a侧以及出口70b侧。
43.当使泵62l工作时，在马达21处被加热的冷却液经由配管64l而被输送至散热器61l，被散热器61l冷却的冷却液经由配管65l而被输送至马达21。另一方面，若使泵62h工作，则在逆变器22处被加热的冷却液经由配管64h被输送至散热器61h，被散热器61h冷却的冷却液经由配管65h被输送至逆变器22。
44.在此，当使2个风扇61e工作时，则从进口70a吸入的气流先与位于进口70a侧的散热器61l接触而进行热交换，从而被加热，接着与位于出口70b侧的散热器61h接触而进行热交换，由此进一步被加热，然后从出口70b排出。此时，先与气流接触而被冷却从而工作温度相对较低的散热器61l冷却管理温度低的电气元件，后与气流接触而被冷却从而工作温度相对较高的散热器61h冷却管理温度较高的电气元件，由此，能够高效地冷却vtol旋翼20的电气元件，即马达21和逆变器22。
45.另外，也可以设置与冷却系统60同样地构成的冷却系统以冷却巡航用旋翼29的电气组件。
46.图3表示图2a中的基准线cc处的气流引导构造70的剖面构造。另外，将气流引导构造70的宽度方向上的中心轴作为中心轴l
70
。中心轴l
70
与vtol旋翼20的旋转轴21a平行，在宽度方向上的相同位置在前后方向上与旋转轴21a重叠。气流引导构造70设置在吊杆18的一部分，并且将由1个以上的叶片23的旋转所产生的气流引导至吊杆18内的散热器61，具有上侧构造体71以及下侧构造体72。
47.上侧构造体71是具有插入到吊杆18的主体部且形成上边和右侧边的大致倒l字状的剖面的部件。上侧构造体71可以成形为实心，上边的顶端向左斜上方倾斜，在上边的下表面形成有朝向斜下方且在前后方向延伸的凹部71b，右侧边的内表面(即左表面)成形为，在与前后方向正交的面上以向右方鼓起并稍微向左方缩回的方式从凹部71b向下方延伸的流线形。上侧构造体71的上边作为架设在形成于上侧构造体71和下侧构造体72之间的进口70a的上侧的梁体71a而发挥功能。由此，能够抵抗施加于包含气流引导构造70的吊杆18的弯曲应力。
48.下侧构造体72是具有插入到吊杆18的主体部且形成下边和左侧边的大致l字状的剖面的部件。下侧构造体72可以成形为实心，在下边的上表面形成有朝向斜上方且在前后方向延伸的凹部72b，下边的右顶端朝向下方倾斜，左侧边的上端向左斜上方倾斜，左侧边的内表面(即右表面)成形为，在与前后方向正交的面上以稍微向右方鼓起然后稍微向左方缩回的方式从上端向下方延伸的流线形。下侧构造体72的下边作为架设在形成于上侧构造体71和下侧构造体72之间的出口70b的下侧的梁体72a发挥功能。由此，能够抵抗施加于包含气流引导构造70的吊杆18的弯曲应力。
49.通过使用上述结构的上侧构造体71和下侧构造体72来组装气流引导构造70，在吊杆18内，在上侧形成用于吸入气流的进口70a，在下侧形成用于喷出气流的出口70b。首先将2个散热器61l、61h和风扇61e重叠，接着将上侧构造体71固定于梁18c，将2个散热器61l、61h的上侧罐61c1、61c2嵌入上侧构造体71的凹部71b，并且将设置于上侧罐61c1、61c2的托架固定于梁18c，接着将下侧构造体72固定于翼梁18c，然后将散热器61l、61h的下侧罐61d1、61d2嵌入下侧构造体72的凹部72b，并将设置于下侧罐61d1、61d2的托架固定于梁18c，由此，气流引导构造70一体组装于吊杆18的主体部。此时，2个散热器61l、61h和风扇61e使用支承部件61f支承在吊杆18内的2个肋18b之间。
50.由此，在上侧构造体71的上边和下侧构造体72的左侧边之间，进口70a形成在散热器61l、61h的一个表面(吸引面)侧的位置，在上侧构造体71的右侧边和下侧构造体72的下边之间，出口70b形成在散热器61l、61h的另一表面(排气面)侧的位置。而且，在吊杆18内，散热器61l、61h在进口70a与出口70b之间分别配置在进口70a侧和出口70b侧，在与vtol旋
翼20的旋转轴21a(即中心轴l
70
)平行的方向上重叠，并且相对于中心轴l
70
倾斜设置，使得吸引面朝向进口70a侧且排气面朝向出口70b侧。并且，2个风扇61e配置在散热器61h的排气面侧。另外，2个风扇61e也可以配置在散热器61l的吸气面侧。由此，从进口70a吸入的气流依次接触2个散热器61l、61h。
51.图4a表示设置于吊杆18的气流引导构造70的上侧的结构。作为一例，气流引导构造70包含冷却右侧的vtol旋翼20b的散热器61，设置在2个vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间(即vtol旋翼20b的前侧)的吊杆主体部。通过气流引导构造70，进口70a在吊杆18的表面上设置于2个vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间，设置在位于2个vtol旋翼20a、20b中的一者、本例中特别是vtol旋翼20b的1个以上的叶片23的旋转面的下方的吊杆18的表面中的、在主视图中相对于vtol旋翼20b的旋转轴21a(中心轴l
70
)朝向1个以上的叶片23的旋转方向(本例中为右方)的一侧、即旋转方向的相反侧(本例中为左侧)。
52.在此，vtol旋翼20的叶片23相对于旋转面具有俯仰角以产生推力(参照图2a)。因此，例如当叶片23如图4a所示顺时针旋转时，在相对于下方而向叶片23的旋转移动方向倾斜的方向上、即向右斜下方(图3的空心箭头的方向)产生气流。于是，在气流引导构造70中，进口70a在主视图中相对于vtol旋翼20b的旋转轴21a(中心轴l
70
)设置在左侧，由此能够在2个vtol旋翼20a、20b起动时将至少一方的旋翼、本例中特别是vtol旋翼20b的1个以上的叶片23的旋转所产生的气流经由进口70a高效地引导至吊杆18内的散热器61。
53.另外，如图3所示，气流引导构造70的上侧构造体71的上边的顶端向左斜上方倾斜，下侧构造体72的左侧边的上端向左斜上方倾斜，因此，在气流引导构造70中，上侧构造体71的上边的顶端与下侧构造体72的左侧边的上端对置，由此，进口70a相对于中心轴l
70
与vtol旋翼20b的叶片23的旋转方向(图3中为右方)对置而向左斜上方倾斜设置。由此，能够将vtol旋翼20b的1个以上的叶片23的旋转所产生的气流经由进口70a高效地引导至吊杆18内的散热器61。
54.另外，针对vtol旋翼20b的气流引导构造70除了设置在2个vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间的吊杆主体部以外，还可以代之以或者与之一同设置在2个vtol旋翼20b、20c的旋转轴21a之间(即vtol旋翼20b的后侧)的吊杆主体部。在该情况下，设置在位于2个vtol旋翼20b、20c中的一者、本例中特别是vtol旋翼20b的1个以上的叶片23的旋转面的下方的吊杆18的表面中的、在主视图中相对于vtol旋翼20b的旋转轴21a(中心轴l
70
)朝向1个以上的叶片23的旋转方向(本例中为左方)的一侧、即旋转方向的相反侧(本例中为右侧)。另外，进口70a相对于中心轴l
70
朝向vtol旋翼20b的叶片23的旋转方向(本例中为左方)向右斜上方倾斜设置。由此，能够将vtol旋翼20b的1个以上的叶片23的旋转所产生的气流经由进口70a高效地引导至吊杆18内的散热器61。
55.图4b示出上述的气流引导构造70的下侧的结构。通过气流引导构造70，出口70b在吊杆18的下侧设置在与进口70a对置的位置。由此，经由上侧的进口70a导入的气流通过吊杆18内部而从下侧的出口70b向下方排出，由此能够使气流高效地通过吊杆18内部。
56.在吊杆18的下部，在主视图中，出口70b在本例中相对于vtol旋翼20b的旋转轴21a(中心轴l
70
)设置在追随1个以上的叶片23的旋转方向(本例中为右方)的一侧、即与旋转方向对应的一侧(本例中为右侧)。换言之，出口相对于吊杆18的下部中的vtol旋翼20b的旋转轴21a(中心轴l
70
)位于进口70a的相反侧。由此，经由进口70a导入的气流在吊杆18内的流路
变长，经过长距离与散热器61接触并从出口70b导出，由此能够高效地冷却散热器61。
57.此外，如图3所示，气流引导构造70的下侧构造体72的下边的右顶端成形为朝向下方，上侧构造体71的右侧边的左内表面朝向下方成形为流线形，因此，在气流引导构造70中，下侧构造体72的下边的右顶端与上侧构造体71的右侧边的下端对置，由此，出口70b相对于向左斜上方倾斜设置的进口70a更朝向下方。由此，经由进口70a向右斜下方导入至吊杆18内部的气流经由出口70b朝向更下方导出，由此能够增大施加于吊杆18(即航空器100的机体)的铅垂方向的推力。另外，通过这样的气流引导构造70的构造，也能够利用风扇61e的输出作为施加于吊杆18(即机体)的铅垂方向的推力。
58.气流引导构造70(即散热器61)能够设置在吊杆18内的前后方向上的任意位置。例如，在vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间，能够分别在vtol旋翼20a的后侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70，在vtol旋翼20b的前侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70。此外，在vtol旋翼20b、20c的旋转轴21a之间，能够分别在vtol旋翼20b的后侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70，在vtol旋翼20c的前侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70。此外，在vtol旋翼20c、20d的旋转轴21a之间，能够分别在vtol旋翼20c的后侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70，在vtol旋翼20d的前侧设置包含用于对其进行冷却的散热器61的气流引导构造70。另外，也可以仅在vtol旋翼20b的前侧和后侧中的一侧设置用于对其进行冷却的散热器61。也可以仅在vtol旋翼20c的前侧和后侧的一侧设置用于对其进行冷却的散热器61。
59.或者，能够在vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间的设置位置设置包含用于对它们进行冷却的散热器61的1个气流引导构造70，在vtol旋翼20b、20c的旋转轴21a之间的设置位置设置包含用于对它们进行冷却的散热器61的1个气流引导构造70，在vtol旋翼20c、20d的旋转轴21a之间的设置位置设置包含用于对它们进行冷却的散热器61的1个气流引导构造70。在构成同时冷却相邻的2个vtol旋翼20的并联式的冷却回路的情况下，这些设置位置适于作为设置包含2个散热器的气流引导构造70的场所。
60.另外，气流引导构造70的设置位置可以至少部分位于吊杆18与前翼14连接的部位，由此能够利用前翼14的框架等更稳定地将气流引导构造70固定于吊杆18。另外，气流引导构造70的设置位置也可以位于被支承在前翼14和后翼16之间的吊杆18的主体部，由此能够更稳定地将气流引导构造70固定在吊杆18上。另外，气流引导构造70的设置位置还可以至少部分位于吊杆18与后翼16连接的部位，由此能够利用后翼16的框架等更稳定地将气流引导构造70固定于吊杆18。
61.此外，气流引导构造70(即散热器61)也可以设置在旋转方向相反且在各自的旋转轴21a之间叶片23向相同方向旋转移动的2个相邻的vtol旋翼20的旋转轴21a之间。由此，在2个相邻的vtol旋翼20中的至少一方起动时，能够将该一方的旋翼、优选双方的旋翼的1个以上的叶片23的旋转所产生的气流高效地经由气流引导构造70的进口70a引导至吊杆18内的散热器61。
62.图5a表示由冷却系统60构成的冷却回路的另一例。本例的冷却系统60使用2个散热器61l、61h冷却多个vtol旋翼20，更具体而言，构成并联式的冷却回路，其使用散热器61l并联地冷却2个vtol旋翼20各自的管理温度低的电气元件、例如马达21，使用散热器61h并
联地冷却2个vtol旋翼20各自的管理温度高的电气元件、例如逆变器22。作为一例，说明利用2个vtol旋翼20a、20b的旋转轴21a之间的配置在吊杆18内的散热器61(2个散热器61l、61h)冷却这2个vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22的冷却回路。其中，省略冷却液罐63的图示。
63.本例的冷却系统60包含：散热器61l、2个vtol旋翼20a、20b的马达21、向2个马达21供给冷却液的泵62l、将它们连接的配管64l、65l(将由连接至散热器61l的配管构成的流路设为第一流路66l)、散热器61h、2个vtol旋翼20a、20b的逆变器22、向2个逆变器22供给冷却液的泵62h、将它们连接的配管64h、65h(将由连接至散热器61h的配管构成的流路设为第二流路66h)、将第一流路66l内的2个马达21与第二流路66h内的2个逆变器22并联连接的2个第三流路66p、使2个第三流路66p对第一流路66l和第二流路66h进行开闭的4个阀67。
64.通过2个配管64l、64h将散热器61l、61h的上侧罐61c1、61c2分别与vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22连接。另外，通过2个配管65l、65h将散热器61l、61h的下侧罐61d1、61d2分别经由泵62l、62h与vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22连接。由此，vtol旋翼20a、20b的2个马达21经由泵62l并联连接至散热器61l，vtol旋翼20a、20b的2个逆变器22经由泵62h并联连接至散热器61h。在此，对于散热器61l、61h，使散热器61l的排气面与散热器61h的吸气面对置重叠，分别配置于进口70a侧和出口70b侧。
65.而且，在第一流路66l的配管64l和第二流路66h的配管64h之间经由阀67连接有第三流路66p，在第一流路66l的配管65l和第二流路66h的配管65h之间经由阀67连接有第三流路66p。由此，能够对阀67进行开闭而经由第三流路66p将逆变器22与第一流路66l内的马达21并联连接，或者将马达21与第二流路66h内的逆变器22并联连接，在散热器61l和泵62l以及散热器61h和泵62h中的一方的散热器或泵发生了故障的情况下，能够利用另一方的散热器和泵冷却马达21和逆变器22。
66.图5b示出本例的冷却系统60的控制系统的结构。控制系统包含分别设置于2个散热器61l、61h的传感器、分别设置于2个泵62l、62h的传感器、4个阀67以及控制部69。
67.4个传感器例如可以是检测散热器61l、61h和泵62l、62h的停止的传感器。另外也可以是通过检测流过它们的冷却液的压力、温度、流速等冷却液的状态来判定异常的传感器。另外，检测结果发送至控制部69。
68.4个阀67是将配管64l、64h、65l、65h、第三流路66p的配管以及马达21或逆变器22能够切换地连接的换向阀，例如能够采用三通换向阀。阀67被控制部69控制而动作。
69.控制部69是通过启动控制程序来表现冷却系统60的控制功能的计算机装置。控制部69从分别设置于2个散热器61l、61h和2个泵62l、62h的传感器接收检测信号，在未检测到异常的情况下使阀67开闭，关闭2个第三流路66p，将第一流路66l和第二流路66h分开，在检测到2个散热器61l、61h和2个泵62l、62h中的任一个的异常的情况下，使4个阀67开闭，将2个第三流路66p打开并将第二流路66h关闭以使逆变器22与第一流路66l内的马达21并联连接，或者将第一流路66l关闭以使马达21与第二流路66h内的逆变器22并联连接。
70.图6a示出本例的冷却系统60的冷却回路的动作的一例。航空器100使8个vtol旋翼20运转而处于上升过程中。通过控制部69使泵62l工作，在vtol旋翼20a、20b的马达21中被加热的冷却液(例如73.9℃)经由配管64l被输送至散热器61l，被散热器61l冷却的冷却液(例如47.4℃)经由配管65l以例如8升/分钟的流速被输送至vtol旋翼20a、20b的马达21。同
时，通过控制部69使泵62h工作，在vtol旋翼20a、20b的逆变器22中被加热的冷却液(例如76.4℃)经由配管64h被输送至散热器61h，被散热器61h冷却的冷却液(例如63.2℃)经由配管65h以例如10升/分钟的流速被输送至vtol旋翼20a、20b的逆变器22。
71.在此，2个风扇61e工作，从进口70a吸入的气流(例如37℃)先与位于进口70a侧的散热器61l接触而进行热交换(例如55.3℃)而被加热，接着与位于出口70b侧的散热器61h接触而进行热交换而进一步被加热，然后从出口70b排出。此时，先与气流接触而被冷却从而工作温度相对较低的散热器61l冷却管理温度低的电气元件即马达21，之后与气流接触而被冷却从而工作温度相对较高的散热器61h冷却管理温度高的电气元件即逆变器22，从而能够高效地冷却vtol旋翼20的电气元件即马达21和逆变器22。
72.图6b示出本例的冷却系统60的冷却回路的动作的另一例。假设在航空器100使8个vtol旋翼20工作而上升的期间散热器61l异常停止。当检测出散热器61l的异常时，控制部69使泵62l停止，并且对4个阀67进行开闭，将2个第三流路66p打开且将第一流路66l关闭，将马达21与第二流路66h内的逆变器22并联连接。然后通过控制部69使泵62h工作，在vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22中被加热的冷却液(例如85.4℃)经由配管64h被输送至散热器61h，被散热器61h冷却的冷却液(例如66.2℃)经由配管65h以例如8升/分钟和10升/分钟的流速被分别输送至vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22。在该情况下，流过散热器61h的冷却水的流量增加，散热器内部的热传递率改善，因此即使散热器61l发生异常，也能够将马达21和逆变器22的温度上升抑制在最低限度。
73.在此，2个风扇61e工作，从进口70a吸入的气流(例如37℃)在不进行热交换的情况下通过停止的进口70a侧的散热器61l，接着与出口70b侧的散热器61h接触而进行热交换而被加热，然后从出口70b排出。
74.另一方面，在航空器100使8个vtol旋翼20工作而上升的期间，散热器61h异常停止，当检测到散热器61h的异常时，控制部69使泵62h停止，并且对4个阀67进行开闭，打开2个第三流路66p且关闭第二流路66h，将逆变器22与第一流路66l内的马达21并联连接。然后通过控制部69使泵62l工作，在vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22中被加热的冷却液经由配管64l而被输送至散热器61l，被散热器61l冷却的冷却液经由配管65l而被输送至vtol旋翼20a、20b的马达21和逆变器22。
75.在此，2个风扇61e工作，从进口70a吸入的气流与进口70a侧的散热器61l接触而进行热交换，由此被加热，接着，在不进行热交换的情况下通过停止的出口70b侧的散热器61h，然后从出口70b排出。
76.于是，对阀67进行开闭而经由第三流路66p将逆变器22与第一流路66l内的马达21并联连接，或者将马达21与第二流路66h内的逆变器22并联连接，从而在散热器61l和泵62l以及散热器61h和泵62h中的一方的散热器或泵发生了故障的情况下，能够利用另一方的散热器和泵冷却2个vtol旋翼20的马达21和逆变器22。
77.同样地，也可以利用2个vtol旋翼20b、20c的旋转轴21a之间的配置在吊杆18内的散热器61(2个散热器61l、61h)构成冷却这2个vtol旋翼20b、20c的马达21和逆变器22的冷却回路。另外，也可以利用2个vtol旋翼20c、20d的旋转轴21a之间的配置在吊杆18内的散热器61(2个散热器61l、61h)构成冷却这2个vtol旋翼20c、20d的马达21和逆变器22的冷却回路。
78.另外，也可以设置与冷却系统60同样结构的冷却系统以冷却巡航用旋翼29的电气元件。
79.本实施方式的冷却系统60在具备在起降时产生铅垂方向的推力的至少1个vtol旋翼20的航空器100中，利用由至少1个vtol旋翼20具有的1个以上的叶片23的旋转而产生的气流来冷却vtol旋翼20，其中，在将1个以上的叶片23支承于上方的吊杆18内，具有容纳在设于吊杆18的进口70a和出口70b之间的2个散热器61l、61h，使用2个散热器61l、61h中的位于进口70a侧的散热器61l和位于出口70b侧的散热器61h，分别冷却至少1个vtol旋翼20具有的电气元件中的管理温度低的元件和管理温度高的元件。由此，通过冷却系统60，在吊杆18内容纳在设置于吊杆18的进口70a和出口70b之间的2个散热器61l、61h中，位于进口70a侧而最先与从进口70a吸入的气流接触并被冷却从而工作温度较低的散热器61l冷却管理温度低的电气元件、例如vtol旋翼20的马达21，位于出口70b侧而在后与通过散热器61l的气流接触并被冷却从而工作温度相对较高的散热器61h冷却管理温度高的电气元件、例如逆变器22，由此能够高效地冷却vtol旋翼20的马达21和逆变器22。
80.另外，本实施方式的航空器100具备：机身12；前翼14和后翼16，其从机身12向侧方延伸设置，在巡航时产生升力；吊杆18，其由前翼14和后翼16从机身12分离地支承，沿前后方向延伸；至少1个vtol旋翼20，其支承在吊杆18上，具有在起降时产生铅垂方向的推力的1个以上的叶片23；以及冷却系统60，其在吊杆18内具有容纳在设于吊杆18的进口70a和出口70b之间的2个散热器61l、61h，使用2个散热器61l、61h中的位于进口70a侧的散热器61l和位于出口70b侧的散热器61h，分别冷却至少1个vtol旋翼所具有的电气元件中的管理温度低的元件和管理温度高的元件。由此，通过冷却系统60，在吊杆18内容纳在设置于吊杆18的进口70a和出口70b之间的2个散热器61l、61h中，位于进口70a侧而最先与从进口70a吸入的气流接触并被冷却从而工作温度较低的散热器61l冷却管理温度低的电气元件、例如vtol旋翼20的马达21，位于出口70b侧而在后与通过散热器61l的气流接触并被冷却从而工作温度相对较高的散热器61h冷却管理温度高的电气元件、例如逆变器22，由此能够高效地冷却vtol旋翼20的马达21和逆变器22。
81.以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员显然能够对上述实施方式进行各种变更或改进。另外，根据本发明的保护范围的记载，显然进行了这样的变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
82.应当注意，权利要求书、说明书及附图中示出的装置、系统、程序及方法中的动作、工序、步骤及阶段等各处理的执行顺序只要没有特别明示“之前”、“在先”等，并且也没有在后面的处理中使用之前的处理的输出，则可以以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即使出于方便而使用了“首先、”、“接着、”等进行说明，也并不意味着必须以这种顺序实施。
83.[附图标记说明]
[0084]
12：机身；14：前翼；14a：升降舵；16：后翼；16a：副翼；16b：垂直尾翼；18：吊杆；18a：蒙皮；18b：肋；18c：梁；18d、18e：空间；20、20a、20b、20c、20d：vtol旋翼；21：马达；21a：旋转轴；22：逆变器；23：叶片；29：巡航用旋翼；32：吊架；54：管道；60：冷却系统；61、61h、61l：散热器；61a1、61a2：管；61b1、61b2：翅片；61c1、61c2：上侧罐；61d1、61d2：下侧罐；61e：风扇；61f：
支承部件；62l、62h：泵；63：冷却液罐；64h、64l、65h、65l：配管；67：阀；69：控制部；70：气流引导构造；70a：进口；70b：出口；71：上侧构造体；71a：梁体；71b：凹部；72：下侧构造体；72a：梁体；72b：凹部；100：航空器；l：中心轴；l
70
：中心轴。

技术特征：
1.一种航空器，具备：机身；翼身，其从所述机身向侧方延伸设置，在巡航时产生升力；吊杆，其从所述机身分离地被所述翼身支承，沿前后方向延伸；至少1个旋翼，其支承在所述吊杆上，具有在起降时产生铅垂方向的推力的1个以上的叶片，以及冷却系统，其在所述吊杆内具有容纳在设于所述吊杆的进口和出口之间的2个散热器，使用该2个散热器中的位于所述进口侧的第一散热器和位于所述出口侧的第二散热器，分别冷却所述至少1个旋翼所具有的元件中的管理温度低的元件和管理温度高的元件。2.根据权利要求1所述的航空器，其中，所述至少1个旋翼具有容纳在所述吊杆内并使所述1个以上的叶片旋转的旋转装置以及控制该旋转装置的控制装置，所述管理温度低的元件和管理温度高的元件分别为所述旋转装置和所述控制装置。3.根据权利要求2所述的航空器，其中，所述至少1个旋翼包含2个旋翼，所述冷却系统使用所述第一散热器来冷却所述2个旋翼各自的所述旋转装置，使用所述第二散热器来冷却所述2个旋翼各自的控制装置。4.根据权利要求2或3所述的航空器，其中，所述冷却系统具有：第一流路，其连接所述第一散热器、所述旋转装置及向该旋转装置供给冷却液的第一泵；第二流路，其连接所述第二散热器、所述控制装置及向该控制装置供给冷却液的第二泵；第三流路，其将所述第一流路内的所述旋转装置与所述第二流路内的所述控制装置并联连接；以及阀，其使所述第三流路对所述第一流路和所述第二流路开闭。5.根据权利要求4所述的航空器，其中，还具备：控制部，其检测所述第一散热器、所述第一泵、所述第二散热器及所述第二泵中的至少1个的异常，并基于该检测结果来使所述阀开闭。6.根据权利要求1至5中任一项所述的航空器，其中，所述2个散热器在与所述至少1个旋翼的旋转轴平行的方向上重叠配置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的航空器，其中，所述冷却系统还具有向所述2个散热器输送气流的共用的风扇。8.根据权利要求1至7中任一项所述的航空器，其中，在所述吊杆的表面上，所述进口设置在所述至少1个旋翼的旋转面的下方的区域。

技术总结
本发明涉及航空器，课题为利用旋翼产生的气流高效地冷却旋翼的电气元件。本发明的航空器(100)具备：机身(12)；前翼(14)和后翼(16)，从机身向侧方延伸设置并在巡航时产生升力；吊杆(18)，被前翼和后翼从机身分离地支承，沿前后方向延伸；至少1个VTOL旋翼(20)，支承在吊杆上，具有在起降时产生铅垂方向的推力的1个以上的叶片(23)；以及冷却系统(60)，在吊杆内具有容纳在设于吊杆的进口(70a)和出口(70b)之间的2个散热器(61L、61H)，使用2个散热器中的位于进口侧的散热器和位于出口侧的散热器，分别冷却至少1个VTOL旋翼所具有的电气元件中的管理温度低的元件和管理温度高的元件，例如马达(21)和逆变器(22)。达(21)和逆变器(22)。达(21)和逆变器(22)。


技术研发人员：福地有一 市川小月
受保护的技术使用者：本田技研工业株式会社
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/6/28