[发明专利]用于飞行器的流体推进系统以及推力和升力发生器

说明书

本发明涉及一种飞行器，其包括主体和产生气体流的气体发生器。至少一个前部导管和尾部导管流体地联接到发生器。第一前部喷射器和第二前部喷射器流体地联接到至少一个前部导管。至少一个尾部喷射器流体地联接到至少一个尾部导管。前部喷射器分别包括供来自至少一个前部导管的气体流出的出口结构。至少一个尾部喷射器包括供来自所述至少一个尾部导管的气体流出的出口结构。第一初级翼型元件和第二初级翼型元件具有分别直接位于第一前部喷射器和第二前部喷射器下游的前缘。至少一个次级翼型元件具有直接位于所述至少一个尾部喷射器的出口结构下游的前缘。

版权声明

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优先权声明

本申请要求享有2015年9月2日提交的美国临时申请No. 62/213,465的优先权，其全部公开内容通过参考包含于此，如同在此完全阐述一样。

背景技术

可以悬停、起飞和垂直着陆的飞机通常被称为垂直起飞和着陆 (VTOL)飞机。该分类包括固定翼飞机以及直升机和带可倾斜的动力转子的飞机。某些VTOL飞机也可以在其它模式中操作，例如，短距起飞和着陆(STOL)。VTOL是V/STOL(垂直和/或短距起飞和着陆)的子集。

为了说明的目的，具有VTOL能力的当前飞机的示例是F-35 Lightning。引导垂直升力气流的传统方法包括使用喷嘴连同使用两组扁平挡板叶片，所述喷嘴可以沿单个方向旋转，所述两组扁平挡板叶片彼此成90度布置并且位于外部喷嘴处。类似地，F-35Lightning的推进系统使用垂直取向的升力风扇和来自涡轮发动机的矢量推力的组合来提供垂直升力。升力风扇在带有上下双扇弧形门的机舱中位于驾驶舱后方。发动机通过三轴承旋转喷嘴排气，所述三轴承旋转喷嘴可以将推力从水平偏转至垂直正前方。滚转控制管道从每个机翼中伸出，并且借助来自发动机风扇的空气被供应推力。俯仰控制受到升力风扇/ 发动机推力分裂影响。横摆控制是通过发动机旋转喷嘴的横摆运动。滚转控制通过差动地打开和关闭在两个滚转控制管道的端部处的孔来提供。升力风扇具有可伸缩的“D”形喷嘴以沿前后方向提供推力偏转。D形喷嘴在出口孔处具有固定的叶片。

飞机或无人驾驶飞机的设计更普遍地由其推进元件和将这些元件集成到其中的机体构成。常规地，飞机中的推进装置可以是涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机或涡轮轴发动机、活塞发动机或配备有螺旋桨的电动马达。小型无人机(UAV)中的推进系统(推进器)常规地是活塞发动机或经由轴向一个或若干个螺旋桨提供动力的电动马达。用于较大飞机的推进器，无论是有人还是无人，传统上都是喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。推进器通常经由塔架或支柱被附装到飞机的机身或本体或机翼，所述塔架或支柱能够将力传递到飞机并且维持载荷。出现的空气和气体的混合射流(射流喷流 (efflux))是沿与射流喷流的流动方向相反的方向推进飞机的事物。

常规地，大型螺旋桨的气流喷流在水平飞行中没有用于升力目的，并且因此大量的动能没有用于飞机的益处，除非其如同在今天现有的某些应用中旋转(即，Bell BoeingV-22 Osprey)以外。当然，在大多数现有的飞机上的升力通过机翼和尾翼产生。此外，甚至在Osprey 中发现的那些特定VTOL应用(例如，起飞通过过渡而达到水平飞行) 中，由螺旋桨自身引起的升力在水平飞行期间最小，并且所述升力中的大部分仍然来自机翼。

用于在飞机上产生升力的当前技术状态是在机翼和机翼元件上方产生高速气流，所述机翼和机翼元件通常是翼型。翼型的特征在于主要沿轴向方向从翼型的前缘延伸到后缘的翼弦线。基于在入射气流与翼弦线之间所形成的迎角，并且根据翼型升力产生的原理，较低压力的空气流过吸力(上)侧，并且相反，通过伯努利定律以高于下侧(压力侧)的速率(speed)运动。飞机的空速越低，升力越低，并且需要更高的机翼表面积或更高的入射角度，包括起飞时在内。