地面效应飞行载具的制作方法

地面效应飞行载具
1.本发明涉及一种飞行载具，所述飞行载具包括机身、翼总成、包括一个或多个发动机的发动机总成和用于实现载具的悬浮的支撑体。
2.wo88/00898阐述一种组合有直升机和空气动力学带翼船体的功能的水陆两栖航空器，所述水陆两栖航空器能够在有和没有地面效应的情况下实现竖直起飞和着陆(vtol)以及平移飞行。地面效应是在低空飞行期间空气被聚集在浮升表面下方的现象。由于形成气垫，因此阻力减小并且升力增大，使得浮升表面的总体效率提高。注意，地面效应载具自上个世纪六十年代以来已存在并且证明其比飞机更高效。
3.us 5,335,742提供地面效应载具的实例。
4.以下公开中可使用某些缩写，所述缩写具有下文提供的含义：
5.vtol：零前进速度的竖直起飞和着陆
6.stol：低前进速度的短距起飞
7.imo：国际海事组织
8.a型/b型：imo条例中所述的地面效应型翼
9.气垫：聚集在载具与地面/固定表面之间的增压空气的升力效应。
10.巡航模式：超过50％的竖直升力是由作用于载具翼上的空气动力产生的一种载具飞行模式。
11.悬停模式：超过50％的竖直升力是由载具的推进单元和/或设置在载具下方的气垫产生的一种载具飞行模式。
12.wo88/00898的已知的水陆两栖飞行载具的劣势是其需要直升机的所有特征和附加发动机来为巡航飞行提供推进力。因此，已知的飞行载具因其具有在主翼/机身上的旋翼系统和大开口而不如地面效应(wig)载具中的普通翼高效(从能量和空间来看)并且更复杂、昂贵并且在飞行期间难以控制。
13.ru2264951c1阐述一种具有协同布置的低翼单翼机、中翼单翼机和高翼单翼机的地面效应飞行器。其外面板上安装有环形通道，所述环形通道装备有转动单元和悬臂式推进器以用于形成竖直推力和水平推力。
14.cn110901906涉及一种能够通过利用地面效应原理来提高巡航升阻比和巡航速度的旋翼飞行器。地面效应旋翼飞行器包括机身)、旋翼系统、地面效应翼、侧端板、尾翼、发动机以及传动装置和倾斜系统。地面效应翼对称地布置在机身的两侧上，侧端板分别布置在低效翼的外侧上，尾翼位于机身后方，至少两对旋翼系统分别对称地布置在尾翼和侧端板上，并且发动机与传动装置和倾斜系统以及旋翼系统连接。地面效应旋翼飞行器具有竖直起飞和着陆功能。
15.ro132763涉及一种竖直起飞和着陆推进系统以及航空器，具体来说涉及一种具有混合驱动或电驱动以用于人的航空旅行和商品的航空运输却不需要着陆跑道的航空器。所述航空器具有模块化推进系统，所述模块化推进系统由具有流量放大器的三个(多个)推进器组成，其中第一固定推进器包括在机身中、位于在设置有两个导管的外壳的前部，所述两个导管是分别与上侧翼和下侧翼连通的上部导管和下部导管，所述下部导管由一些栅格控
制，所述栅格在起飞时处于竖直位置从而将空气喷嘴定向成向下并且在跃迁期间偏斜从而将空气喷嘴定向成向后，其中在水平飞行期间，上部导管由翻板封闭并且下部导管由栅格封闭。
16.最近的现有技术文档us2011/0266081公开一种地面效应载具中的翼，所述地面效应载具包括机身、翼总成、包括一个或多个发动机或发动机组的发动机总成和用于实现载具的悬浮的支撑体；其中所述翼总成包括可定位的稳定翼和/或所述一个或多个发动机被装备成提供离开发动机的气流，所述气流可被定向在多个方向中的一者上，所述多个方向中的第一方向被布置成产生达到竖直起飞目的的升力，并且所述多个方向中的第二方向用于在有和没有地面效应的情况下实现水平巡航飞行，其中所述载具具有孔口以使得当将离开一个或多个发动机的气流定向在第一方向上时由发动机总成推进的空气能够通过。
17.us2011/0266081旨在通过利用位于翼上或位于翼处的推进器吹送空气来增大载具的升力。一个益处是所述载具具有vtol能力。然而，在高速下，来自翼前方和来自推进器的空气均将主聚集在翼的后缘处并形成艏下沉俯仰力矩。由于推进器被设计成将空气吹送到翼下方的所有位置，因此这将限制载具的最大设计速度。此外，无法将推进器的全部推力均专用于推进载具。在推进器的所有位置中始终要牺牲可用推力中的一些推力来作为升力。在us2011/0266081的系统中，始终存在推力向量的向上分量，并且合成推力向量不可能是水平的。
18.本发明的目标是合成推力向量可被布置成水平的，或甚至在飞行期间对于小型布置来说可依靠飞行(纵倾)角来达成一些向下分量。
19.本发明的另一目标是提供不那么复杂、更高效且比较便宜但容易控制的水陆两栖飞行载具，所述水陆两栖飞行载具能够在巡航期间使用地面效应，并且能够在起飞和着陆(vtol/stol)期间在前进速度为零或非常低的情况下产生足以竖直上升/下降的动力。
20.本发明的地面效应载具设置有随附权利要求中的一项或多项的特征。
21.在本发明的第一方面中，使得当将离开一个或多个发动机的气流定向在第一方向上时由发动机总成推进的空气能够通过的载具孔口可封闭以阻止气流从载具的下侧(相对高压力区域)到达上侧(相对低压力区域)并且优化载具的水平巡航飞行。本发明的载具能够如直升机/飞行汽车一样起飞/着陆，但由于地面效应而具有延长的滑行距离。因此，本发明的地面效应载具可比较便宜，更不必说重量更小并且二氧化碳排放量更低。由于本发明的载具被分类为海运载具，因此本发明的载具与航空器相比还可在制造和验证成本上具有明显的成本优势。
22.在本发明的地面效应载具的一个实施方案中，一个或多个发动机装备有可控推力转向机构。
23.在另一个实施方案中，可单独地或与所述可控推力转向机构组合地应用将一个或多个发动机可旋转地安装在机身和翼总成中的一者上的特征。
24.本发明的地面效应载具的主要优势在于能够在高于海平面的区域(诸如汽油平台、航空器运输工具或港口)上起飞和着陆。这消除在起飞和着陆期间由波浪造成的冲击力，从而改善载具的运行海况。
25.在优选实施方案中，本发明的载具可被分类为海运艇/船并且由imo条例的地面效应载具中的a型翼或b型翼调控。接着，所述载具可在imo条例的海拔范围内飞行并且在大多
数相对平坦的地形(诸如水面、湿地、草地、冰面、雪地等)上着陆。
26.更优选的是，在巡航飞行期间，当所述稳定翼和/或离开一个或多个发动机的所述气流被定向在所述第二方向上时，离开一个或多个发动机的所述第二方向的所述气流是可调节的以布置成控制所述载具在侧倾/俯仰和横摆方向上的移动。这极大地简化了对载具的控制，因此减小对复杂的空气动力学控制表面的需要。
27.优选地，发动机总成包括两个或更多个发动机，所述两个或更多个发动机分布在翼总成之上以允许通过对所述发动机进行有差别的通电来进行方向控制。
28.在一个实施方案中，所述发动机总成包括不同类型的发动机，第一类型用于满足盘旋/悬停两种状况的要求，并且第二类型的大小被设定成实现向前飞行，并且第三类型呈助推器形式以在起飞的初期形成气垫。
29.在另一个实施方案中，本发明的载具包括：空气动力学机身，所述空气动力学机身用于承载货物/乘客；支撑体，所述支撑体可以是呈隧洞或双体形式的单支撑体；发动机总成，所述发动机总成包括是固定或倾斜的并且位于机身内部或翼总成的前翼/鸭翼上的向前推进发动机组、是固定或倾斜类型并且位于主翼上的尾部推进发动机组以及可放置在载具上的任何地方以控制载具的三维运动的二次推力器。
30.在静止不动时，所述支撑体将机身承载在水平面/地面上方。支撑体形状可以是v形支撑体、阶梯式支撑体、双体、三体、多支撑体或包括多个单独浮体。所述支撑体被设计成使得当推进机组将空气吹送到载具下方时形成完整气垫或部分气垫，以使载具以零前进速度或低于起飞速度悬停在海平面/地面上方。
31.向前推进发动机组用于实现机动飞行(侧倾、俯仰、横摆)，支持悬停/vtol/stol并且作为附加助推器。向前推进机组包括一个推进器单元或包括二次推力器的多个单元。向前推进单元可放置在机身内或放置在支撑体内或放置在前翼/鸭翼上。
32.尾部推进发动机组包括用作主推力器并且进行机动飞行控制的一个或多个可倾斜推进发动机。在vtol期间，主推力器发动机组被定向成向下以将空气吹送到主翼下方。在stol期间，主推力器发动机组可被定向成具有一定角度以获得升力和向前推力两者。在翼形成升力的巡航期间，主推力器发动机组被设定成水平的。
33.应用的推进单元可以是导管风扇型、对旋式推进器、涡流风扇或燃气涡轮。推进单元可被设计成具有用于对推力进行定向的附加机构(即推力变向嘴)的倾斜型或固定型。主推进机组还通过单独控制每一个单元的推力角而可用作副翼。侧倾和横摆运动优选地由主推进机组控制。
34.二次推力器可放置在载具上的任何地方(即在鸭翼、主翼、侧浮体上等)并且具有任何所期望的数目，以控制载具的三维运动(横摆、俯仰、侧倾)。二次推力器也可用于形成附加升力或推力。
35.优选地，一个或多个二次推力器安装在可倾斜的前翼/鸭翼上。
36.在前文中，对可应用于本发明的地面效应载具的一个或多个发动机的类型没有偏好，因此表明所述一个或多个发动机可以是任何类型，包括常规的燃烧发动机、或混合或氢气燃烧发动机、或其他类型的发动机。然而，根据本发明的地面效应载具的能量效率能够使得发动机总成可被布置成电动的。离开
37.后文中将参考根据本发明的消旋设备的示例性实施方案的图式来进一步阐明本
发明，本发明并不仅限于随附权利要求书。
38.在图式中：
39.图1在等距图中示出根据本发明的处于巡航控制模式的地面效应载具的第一实施方案；
40.图2示出图1的处于vtol模式的地面效应载具的等距图；
41.图3以载具的支撑体处的视图示出图2中所示的地面效应载具；
42.图4示出图1中所示的地面效应载具的第一实施方案的分解图；
43.图5在数个视图中示出根据本发明的地面效应载具的第二实施方案；
44.图6.1至图6.3示意性地示出提供离开发动机的可定位在多个位置中的一者中的气流的不同选项；并且
45.图6.4和图6.5示出用于防止气流从载具的下侧到达上侧并且优化载具的水平巡航飞行的可封闭孔口。
46.每当在图中应用相同的参考编号时，这些编号均指代相同的部分。
47.参考在很大程度上无需加以说明的图1至图5，图1至图5示出本发明的地面效应载具包括机身1；翼总成4、5；包括一个或多个发动机的发动机总成6、7、8；以及用于实现载具的悬浮的支撑体2。此外，还具有在悬浮在水平面上期间提供稳定性的悬浮总成3。任选地，地面效应载具还可设置有轮组以使得载具能够着陆在坚实地面上以及离开坚实地面。所述轮组可例如与悬浮总成3集成在一起。
48.根据本发明，翼总成4、5包括稳定翼4，其中图1与图2之间的比较示出稳定翼4是可定位的和/或一个或多个发动机7是可定位的以布置成离开发动机的气流可定向在多个方向中的一者上。图2中最好地示出形成离开发动机的气流的对应方向的发动机第一位置，所述第一位置被布置成产生达到竖直起飞目的的升力。图1中示出发动机的第二位置和离开发动机的气流的对应方向，所述第二位置被布置成实现水平巡航飞行。因此，一个或多个发动机可旋转地安装在机身1和翼总成(具体来说主翼5)上。
49.图6.1中还示意性地示出发动机的可旋转安装，还描绘使得离开发动机的气流可选择性地被布置成在所期望的方向上流动的另一个选项，注意图6.2和图6.3示意性地示出一个或多个发动机可装备有可控推力转向机构。通过以适合的方式控制此推力转向机构，可提供离开发动机而可定向在多个方向中的一者上的气流，所述多个方向中的第一方向被布置成产生达到竖直起飞目的的升力，并且所述多个方向中的第二方向用于实现水平巡航飞行。
50.图6.4和图6.5还示出可封闭孔口的实例，所述可封闭孔口用于阻止气流从载具的下侧到达上侧并且优化载具的水平巡航飞行。
51.返回图1至图5，注意在巡航飞行期间，当稳定翼4和/或一个或多个发动机7处于根据图1的第二位置时，一个或多个发动机7的所述第二位置是可调节的以布置成控制载具在侧倾/俯仰和横摆方向上的移动。
52.具体来说，图3是图2中所示的载具的仰视图，清楚地示出载具具有孔口10，所述孔口10使得当一个或多个发动机7处于第一位置或vtol位置时由发动机总成推进的空气能够通过。
53.还期望孔口10是可封闭的以避免在巡航飞行期间的不期望的紊流。
54.图1和图5两者均示出在本发明的地面效应载具的两者实施方案中，发动机总成包括两个或更多个发动机6、7、8，所述两个或更多个发动机分布在翼总成4、5之上以允许通过对所述发动机6、7、8进行有差别的通电来进行方向控制。
55.另一益处是发动机总成6、7、8包括不同类型的发动机，第一类型满足盘旋/悬停两种状况的要求(即发动机6)，并且第二类型的大小被设定成实现向前飞行(即发动机7)，并且第三类型呈助推器形式以在起飞的初期形成气垫。
56.相应的图还示出用于承载货物/乘客的空气动力学机身1、支撑体2和发动机总成6、7、8，所述发动机总成包括：向前推进发动机组6，所述向前推进发动机组位于机身1内部并且位于所述翼总成4、5的前翼/鸭翼4上；以及尾部推进发动机组7，所述尾部推进发动机组位于所述翼总成4、5的主翼5上；以及一个或多个二次推力器8，所述一个或多个二次推力器用于控制所述载具的三维运动。优选地，一个或多个二次推力器8安装在可倾斜的前翼/鸭翼4上。
57.当静止不动时，支撑体2将机身1承载在水平面/地面上方。支撑体2的形状可以是v形支撑体、阶梯式支撑体、双体、三体、多支撑体或包括多个单独浮体。支撑体2被设计成使得当推进发动机组6、7将空气吹送到载具下方时形成完整气垫或部分气垫，以使载具以零前进速度或低于起飞速度悬停在海平面/地面上方。
58.向前推进发动机组6被布置成实现机动飞行(侧倾、俯仰、横摆)，支持悬停/vtol/stol并且作为附加助推器。一个或多个二次推力器8放置在包括前翼4、主翼5和侧浮体3的群组中的选定一者上以控制所述载具的所述三维运动(横摆、俯仰、侧倾)。尾部推进发动机组7包括用作主推力器并且进行机动飞行控制的一个或多个可倾斜推进发动机。在vtol期间，尾部推进发动机组7被定向成向下以将空气吹送到主翼5下方。在stol期间，尾部推进发动机组7可被定向成具有一定角度以获得升力和向前推力两者。在翼4、5形成升力的巡航期间，尾部推进发动机组7被设定成水平的。
59.应用的推进单元可以是导管风扇型、对旋式推进器、涡流风扇或燃气涡轮。推进单元可被设计成具有用于对推力进行定向的附加机构(即推力变向嘴)的倾斜型或固定型。尾部推进发动机组7还可通过单独控制每一个单元的推力角而用作副翼。侧倾和横摆运动优选地由尾部推进发动机组7控制。
60.一个或多个二次推力器8可放置在载具上的任何地方(即在鸭翼、主翼、侧浮体上等)并且具有任何所期望的数目，以控制载具的三维运动(横摆、俯仰、侧倾)。所述二次推力器8还可用于形成附加升力或推力。
61.最后注意，发动机总成6、7、8可被布置成电动的。
62.尽管前文已参考本发明的地面效应载具的示例性实施方案论述了本发明，但本发明并不仅限于这些特定实施方案，这些特定实施方案可以多种方式变化，而此并不脱离本发明。因此，所论述的示例性实施方案不应用于严格据此来解释随附权利要求书。相反，实施方案仅旨在阐释随附权利要求书的措词，并不旨在将权利要求书限制于这些示例性实施方案。因此，本发明的保护范围应仅根据随附权利要求书加以解释，其中应使用这些示例性实施方案辨析权利要求书的措词的可能模糊性。

技术特征：
1.一种地面效应载具，所述地面效应载具包括机身(1)、翼总成(4、5)、包括一个或多个发动机或发动机组(6、7、8)的发动机总成和用于实现所述载具的悬浮的支撑体(2)；其中所述翼总成(4、5)包括可定位的稳定翼(4)，和/或所述一个或多个发动机(6、7、8)被装备成提供离开所述发动机(6、7、8)的气流，所述气流可定向在多个方向中的一者上，所述多个方向中的第一方向被布置成产生达到竖直起飞目的的升力，并且所述多个方向中的第二方向用于在有和没有地面效应的情况下实现水平巡航飞行，其中所述载具具有孔口(10)以使得当将离开一个或多个发动机(6、7)的所述气流被定向在所述第一方向上时由所述发动机总成推进的空气能够通过，所述地面效应载具的特征在于所述孔口(10)可封闭以阻止气流从所述载具的下侧到达上侧并且优化所述载具的水平巡航飞行。2.如权利要求1所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述一个或多个发动机(6、7、8)装备有可控推力转向机构。3.如权利要求1或2所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述一个或多个发动机(7)可旋转地安装在所述机身(1)和所述翼总成(4、5)中的一者上。4.如权利要求1至3中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于在巡航飞行期间，当所述稳定翼(4)和/或离开一个或多个发动机(7)的所述气流被定向在所述第二方向上时，离开一个或多个发动机(7)的所述第二方向的所述气流可调节以布置成控制所述载具在侧倾/俯仰和横摆方向上的移动。5.如权利要求1至4中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述发动机总成(6、7、8)包括两个或更多个发动机(7、8)，所述两个或更多个发动机分布在所述翼总成(4、5)之上以允许通过对所述发动机进行有差别的通电来进行方向控制。6.如权利要求1至5中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述发动机总成(6、7、8)包括不同类型的发动机，第一类型用于满足盘旋/悬停两种状况的要求，第二类型的大小被设定成实现向前飞行，并且第三类型呈助推器形式以在起飞的初期形成气垫。7.如权利要求1至6中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述发动机总成(6、7、8)包括：向前推进发动机组(6)，所述向前推进发动机组位于所述机身(1)内部或位于所述翼总成(4、5)的前翼/鸭翼(4)上；以及尾部推进发动机组(7)，所述尾部推进发动机组位于所述翼总成(4、5)的主翼(5)上；以及一个或多个二次推力器(8)，所述一个或多个二次推力器用于控制所述载具的三维运动。8.如权利要求7所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述向前推进发动机组(6)被布置成用于实现机动飞行(侧倾、俯仰、横摆)以支持悬停/vtol/stol并且作为附加助推器。9.如权利要求7至8中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述一个或多个二次推力器(8)放置在包括所述鸭翼(4)、所述主翼(5)和侧浮体(3)的群组中的选定一者上以控制所述载具的所述三维运动(横摆、俯仰、侧倾)。10.如权利要求9所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述一个或多个二次推力器(8)安装在可倾斜的所述前翼/鸭翼(4)上。11.如权利要求7至10中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所
述尾部推进发动机组(7)包括一个或多个可倾斜推进发动机。12.如权利要求1至11中任一项所述的地面效应载具，所述地面效应载具的特征在于所述发动机总成是电动的。

技术总结
一种地面效应飞行载具包括机身(1)、翼总成(4、5)、包括一个或多个发动机或发动机组(6、7、8)的发动机总成和用于实现所述载具的悬浮的支撑体(2)；其中所述翼总成(4、5)包括稳定翼(4)和/或所述一个或多个发动机(6、7、8)被装备成提供离开所述发动机(6、7、8)的气流，所述气流可定位在多个位置中的一者中，所述多个位置中的第一位置被布置成产生达到竖直起飞目的的升力，并且所述多个位置中的第二位置用于水平巡航飞行。平巡航飞行。平巡航飞行。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：加速器系统控股有限公司
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2023/8/13