垂直升降飞机及其操作方法

摘要

本发明描述了一种垂直升降飞机及其操作方法。该垂直升降飞机包括：一对半翼；至少一个第一转子，其包括轴，该轴可围绕相关的第一轴线旋转，并在直升机模式与飞机模式之间相对于半翼与第一轴线一起围绕第二轴线倾斜；在直升机模式中，第一轴线在使用中与垂直升降飞机的纵向方向成横向，并且在飞机模式中，第一轴线在使用中与纵向方向基本上平行；垂直升降飞机还包括电功率储存装置；以及至少一个电机；电机进而包括：电连接至储存装置的定子；以及操作地连接至第一转子的轴的第二转子；电机用作电动机，通过利用储存于储存装置中的电功率来驱动所述第一转子旋转，或用作发电机，通过使第一转子在风流的作用下旋转而对储存装置再充电。

权利要求

1.一种垂直升降飞机(1)，包括：

-一对半翼(3)；

-至少一个第一转子(4)，包括轴(6)，所述轴能够围绕相关的第一轴线(B)旋转，并在直升机模式与飞机模式之间相对于所述半翼(3)与所述第一轴线(B)一起围绕第二轴线(C)倾斜；

在所述直升机模式中，所述第一轴线(B)在使用中与所述垂直升降飞机(1)的纵向方向(A)成横向，并且，在所述飞机模式中，所述第一轴线在使用中与所述纵向方向(A)基本上平行；以及至少一个电机(71)；

其特征在于，所述垂直升降飞机包括：

-电功率储存装置(70；81，82)；以及

所述电机(71)进而包括：

-定子(72)，其电连接至所述储存装置(70；81，82)；以及-第二转子(73)，其操作性地连接至所述第一转子(4)的轴(6)；

所述电机(71)能够作为以下机构操作：

-电动机，通过利用储存于所述储存装置(70；81，82)中的电功率，驱动所述第一转子(4)旋转；或-作为发电机，当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上且需要对所述储存装置(70；81，82)再充电时，通过使所述第一转子(4)在风流的作用下旋转，而对所述储存装置(70；81，82)再充电；

当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上且需要对所述储存装置(70；

81，82)再充电时，所述第一转子(4)能够在面向风流的方向上围绕所述第二轴线(C)倾斜；

当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上时，所述风流驱动所述第一转子(4)的所述轴(6)旋转，这进而导致所述电机(71)的所述第二转子(73)相对于所述定子(72)的旋转。

2.根据权利要求1所述的垂直升降飞机，其特征在于，所述第二轴(6)和所述第一转子(4)彼此直接连接。

3.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，当作为发电机操作时，所述电机(71)限定制动装置，以使所述第一转子(4)的旋转运动减慢的同时对所述储存装置(70)充电。

4.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，所述电机(71)是轴向通量电机，其在使用中产生具有平行于所述第一轴线(B)的主分量的磁通量。

5.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，所述电机(71)是无刷电机。

6.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，所述电机(71)包括：-至少一个永磁体(76)，能够与所述第二转子(73)一体地移动；以及-至少一个线圈(75)，装配至所述定子(72)，与所述永磁体(76)磁耦合，并能够由所述储存装置(70；81，82)供电。

7.根据权利要求6所述的垂直升降飞机，其特征在于，包括两个所述电机(71)，所述电机包括直接连接至所述第一转子(4)的所述轴(6)的相关的多个第一转子(4)。

8.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，包括：-公共磁芯，包括所述第一转子(4)和所述电机(71)；以及-模块，包括能够选择性连接至所述公共磁芯的所述储存装置(70；81，82)；

所述储存装置(70；81，82)包括：

-电池(81)；或

-混合电池(82)和与所述混合电池(82)操作性地连接的内燃机(83)。

9.根据权利要求8所述的垂直升降飞机，其特征在于，所述内燃机(83)是柴油机。

10.根据权利要求1或2所述的垂直升降飞机，其特征在于，包括：-多个叶片(27)，相对于所述轴(6)铰接；和/或-至少一个升降副翼(40)，能够相对于所述半翼(3)移动；和/或-至少一个起落架(9)，能够伸展或收回；和/或-至少一个第一致动器(100)，用于改变所述第一转子(4)的相关的所述叶片(27)相对于所述轴(6)的位置；和/或-至少一个第二致动器(52)，用于控制所述第一转子(4)围绕相关的第二轴线(C)的倾斜；和/或-至少一个第三致动器，用于控制所述升降副翼(40)相对于所述半翼(3)的位置；和/或-至少一个进一步的第四致动器，用于控制所述起落架(9)的伸展/收回；

所述第一、第二、第三和第四致动器(100，52)中的至少一个是机电致动器。

11.一种操作垂直升降飞机(1)的方法，所述垂直升降飞机(1)包括：-一对半翼(3)；

-至少一个第一转子(4)，其能够围绕相关的第一轴线(B)旋转，并在直升机模式与飞机模式之间相对于所述半翼(3)与所述第一轴线(B)一起围绕第二轴线(C)倾斜；

在所述直升机模式中，所述第一轴线(B)在使用中与所述垂直升降飞机(1)的纵向方向(A)成横向，并且，在所述飞机模式中，所述第一轴线(B)在使用中与所述纵向方向(A)基本上平行；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-将电机(71)作为电动机操作，通过利用储存于电功率储存装置(70；81，82)中的电功率而驱动所述第一转子(4)旋转；以及-将所述电机(71)作为发电机操作，用于对所述储存装置(70；81，82)再充电；

将所述电机(71)作为发电机操作的步骤包括：当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上时，利用风能驱动所述第一转子(4)旋转的步骤；

所述垂直升降飞机(1)包括：

-所述电功率储存装置(70；81，82)；以及-所述至少一个电机(71)；

所述电机(71)进而包括：

-定子(72)，电连接至所述储存装置(70；81，82)；以及-第二转子(73)，其操作性地连接至所述第一转子(4)；

其特征在于，包括以下步骤：当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上并且需要对所述储存装置(70；81，82)再充电时，在将所述电机(71)作为电动机操作的步骤之前，使所述第一转子(4)围绕所述第二轴线(C)倾斜给定角度；

所述给定角度与风流的主方向相关；

当所述垂直升降飞机(1)在所述飞机模式下位于地面上时，所述风流驱动所述第一转子(4)的轴(6)旋转，这进而导致所述电机(71)的所述第二转子(73)相对于所述定子(72)的旋转。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述电机(71)作为发电机操作的步骤包括使所述第一转子(4)制动的步骤。

说明书

垂直升降飞机及其操作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种垂直升降飞机（convertiplane，推力换向式飞机），即，具有可调节转子的能够选择性地采用“飞机（aeroplane）”结构和“直升机（helicopter）”结构的混合航空器（aircraft），在“飞机”结构中，转子以自己的轴线与航空器的纵向轴线基本上平行而定位，在“直升机”结构中，转子以自己的轴线与飞机的纵向轴线基本上垂直且交叉而定位，从而结合了固定机翼涡轮螺旋桨飞机和直升机的优点。

背景技术

[0002] 如上所述的调节其转子的能力使得垂直升降飞机能够像直升机一样起飞和着陆，即，不需要跑道和沿着非常陡的轨道，以将地面噪声减到最小，例如，甚至是在市区起飞和着陆；并且，使得垂直升降飞机像能够达到并保持大约500km/h的巡航速度，或以任何比直升机的大约300km/h的巡航速度高的速度，以及7500米的典型巡航高度（其大约是直升机的巡航高度的两倍）的飞机一样飞行，并使得垂直升降飞机在大多数云体和大气扰动上方飞行。

[0003] 换句话说，相对于传统的直升机，垂直升降飞机具有以下优点：几乎两倍的巡航速度；对于给定的有效负载和燃料供应，基本上两倍的飞行距离和时间，从而使得其运行更便宜；以及超过两倍的巡航高度，从而使得其在大部分飞行过程中对天气条件（云、湍流）不敏感。另一方面，相对于传统的飞机，垂直升降飞机具有以下优点：能够盘旋，并且能够在有限空间内，甚至在市区，起飞和着陆。

[0004] 已知的垂直升降飞机基本上包括：机身、一对在机身的相对侧边上伸出的半翼、以及一对容纳相关转子并相对于相应的半翼与相关转子一起旋转的引擎机舱。

[0005] 每个引擎机舱容纳相关的电机-转子组件，因此，其相对于相应的半翼与引擎机舱一起旋转。

[0006] 详细地，每个引擎机舱包括：

[0007] -燃气轮机；以及

[0008] -机械传动装置，将燃气轮机与相关的转子机械地连接。

[0009] 每个机械传动装置适于将燃气轮机的更高的转速转换成有效操作转子所需要的较低的转速。

[0010] 为此目的，机械传动装置包括多个齿轮箱、轴和轴承。

[0011] 结果，所述机械传动装置增加了垂直升降飞机的重量、复杂性和维修需求。

[0012] 为了减少与机械传动装置的存在相关的所有上述缺点，WO-A-2009/079049公开了一种直升机，包括：

[0013] -主转子；

[0014] -第一电动机，用于驱动主转子旋转；

[0015] -尾转子（tail rotor）；以及

[0016] -第二电动机，用于驱动尾转子。

[0017] 电动机由机载电源供电，例如电池、混合电源等。

[0018] 然而，机载电源需要定期地再充电。

[0019] 近些年来，注意力已经集中到空气污染和气候变化的环境问题上。

[0020] 结果，在行业内感觉需要通过使用可再生能源（特别是风能）对机载电源再充电。不幸地是，风能特别难以收集，因为风流的方向是变化的。

[0021] 已知的垂直升降飞机还包括用于使转子的角速度减慢并停止的机械制动器。然而，机械制动器很重，并且包括维修昂贵的液压系统。此外，机械制动器排放了大量的能量作为废热。

[0022] 在行业内感觉需要在减少作为热浪费的动能的量的同时不需要昂贵且复杂的部件来制动转子。

[0023] 此外，感觉需要尽可能地包含引擎机舱的尺寸和重量。

[0024] 还感觉需要制造一种可以很易地装配有不同的推进包（package）的模块化垂直升降飞机。

[0025] 已知的垂直升降飞机还广泛地使用液压致动系统，例如，用于使转子倾斜和/或用于致动起落架和/或用于控制转子的叶片。液压致动系统在垂直升降飞机上需要油箱，维修昂贵，产生一定的起火危险，并且需要在环境中处理油。

[0026] 感觉需要制造一种尽可能克服与使用液压致动系统相关的缺点的垂直升降飞机。

发明内容

[0027] 本发明的一个目的是，提供一种被设计为以简单、低成本的方式满足至少一个以上需求的垂直升降飞机。

[0028] 根据本发明，提供了一种垂直升降飞机，包括：

[0029] -一对半翼；

[0030] -至少一个第一转子，包括轴，所述轴可围绕相关的第一轴线旋转，并在直升机模式与飞机模式之间相对于所述半翼与所述第一轴线一起围绕第二轴线倾斜；

[0031] 在所述直升机模式中，所述第一轴线在使用中与所述垂直升降飞机的纵向方向成横向（transversal），并且，在所述飞机模式中，所述第一轴线在使用中与所述纵向方向基本上平行；

[0032] 其特征在于，包括：

[0033] -电功率储存装置；以及

[0034] -至少一个电机；

[0035] 所述电机包括：

[0036] -定子，其电连接至所述储存装置；以及

[0037] -第二转子，其操作性地连接至所述第一转子的轴；

[0038] 所述电机可作为以下机构操作：

[0039] -电动机，通过利用储存于所述储存装置中的电功率，驱动所述第一转子旋转；或[0040] -作为发电机，通过使所述第一转子在风流的作用下旋转，而对所述储存装置再充电；

[0041] 当所述垂直升降飞机位于地面上且需要对所述储存装置再充电时，所述第一转子可在面向风流的方向上围绕所述第二轴线倾斜。

[0042] 此外，本发明涉及一种操作垂直升降飞机的方法；所述垂直升降飞机包括：

[0043] -一对半翼；

[0044] -至少一个第一转子，其可围绕相关的第一轴线旋转，并在直升机模式与飞机模式之间相对于所述半翼与所述第一轴线一起围绕第二轴线倾斜；

[0045] 在所述直升机模式中，所述第一轴线在使用中与所述垂直升降飞机的纵向方向成横向，并且，在所述飞机模式中，所述第一轴线在使用中与所述纵向方向基本上平行；

[0046] 所述方法的特征在于，包括以下步骤：

[0047] -将电机作为电动机操作，通过利用储存于电功率储存装置中的电功率而驱动所述第一转子旋转；并且

[0048] -将所述电机作为发电机操作，用于对所述储存装置再充电；

[0049] 所述将所述电机作为发电机操作的步骤包括：利用风能驱动所述第一转子旋转的步骤；

[0050] 所述垂直升降飞机包括：

[0051] -所述电功率储存装置；以及

[0052] -所述至少一个电机；

[0053] 所述电机进而包括：

[0054] -定子，电连接至所述储存装置；以及

[0055] -第二转子，其操作性地连接至所述第一转子；

[0056] 其特征在于，包括以下步骤：当所述垂直升降飞机位于地面上并且需要对所述储存装置再充电时，在所述将所述电机作为电动机操作的步骤之前，使所述第一转子围绕所述第二轴线倾斜给定角度；

[0057] 所述给定角度与风流的主方向相关。

附图说明

[0058] 将参考附图通过实例描述本发明的优选非限制性实施方式，附图中：

[0059] 图1是根据本发明的垂直升降飞机处于飞机模式中的透视图；

[0060] 图2是图1的垂直升降飞机处于直升机模式中的透视图；

[0061] 图3是图1和图2中的垂直升降飞机处于直升机和飞机模式之间的过渡模式中的透视图；

[0062] 图4是图1至图3的垂直升降飞机在第一操作结构中的顶视图；

[0063] 图5是图1至图3的垂直升降飞机在第二操作结构中的顶视图；

[0064] 图6和图7是图4的第一部件分别沿着图4中的线VI-VI和VII-VII剖开的剖视图；

[0065] 图8是图1至图3的垂直升降飞机在第二操作结构中的侧视图；

[0066] 图9是图1至图4的垂直升降飞机的另一部件的透视图，为了清楚起见去除了一部分；

[0067] 图10是第四部件沿着图9中的线X-X剖开的剖视图；

[0068] 图11至图17是图1至图4的垂直升降飞机的相应部件的透视图，为了清楚起见去除了一部分。

具体实施方式

[0069] 图1至图3中的数字1整体上表示垂直升降飞机，即，能够选择性地以飞机模式（图1）或以直升机模式（图2）操作的混合航空器。

[0070] 垂直升降飞机1基本上包括：

[0071] -机身2，沿着垂直升降飞机1的纵向方向A伸长；

[0072] -一对半翼3，在机身2的相对的相应侧边上伸出；以及

[0073] -一对转子4。

[0074] 更详细地，机身2具有前端15和后端16，它们沿着方向A彼此相对，并限定垂直升降飞机1的相对端。

[0075] 机身2还包括（图6）：

[0076] -前部12，容纳驾驶舱31；以及

[0077] -后部13。

[0078] 每个转子4基本上包括：

[0079] -壳体5；

[0080] -轴6，由壳体围绕相关轴线B可旋转地支撑；以及

[0081] -尖顶部（ogive）14，围绕相关轴线B与轴6一体地旋转。

[0082] 每个转子4还包括多个叶片27，在所示实施方式中是三个，所述叶片通过毂部28的插入而相对于轴6铰接。

[0083] 详细地，转子4在相反方向上围绕相关轴线B旋转。这样，垂直升降飞机1不需要防旋转装置。

[0084] 参考图6，机身2在平行于方向A且垂直于轴线C的平面中的横截面的形状被构造为翼面35。

[0085] 更精确地，翼面35包括：

[0086] -由端部15限定的前边缘；

[0087] -由端部16限定的后边缘；

[0088] -接合端部15、16的顶边37；以及

[0089] -在顶边37的相对侧上接合端部15、16的底边38。

[0090] 在所示实施方式中，顶边37和底边38都是凸起的。

[0091] 在所示实施方式中，顶边37和底边38相对于连接边缘15、16的直线翼弦39是对称的。

[0092] 垂直升降飞机1还包括：

[0093] -V形尾部7，其从机身2的部分13向上伸出；以及

[0094] -多个起落架9，从半翼3的底边向下伸出。

[0095] 每个转子4还可相对于相应的半翼3与其相应的轴线B一起倾斜。具体地，转子4和相关轴线B围绕垂直于方向A的相应轴线C倾斜。

[0096] 更准确地，当垂直升降飞机1以直升机模式（图2）操作时，转子4的轴线B与方向A基本上垂直。

[0097] 这样，垂直升降飞机1是所谓的倾斜转子垂直升降飞机。

[0098] 当垂直升降飞机1以飞机模式（图1）操作时，转子4的轴线B与方向A基本上平行。

[0099] 垂直升降飞机1限定一对贯通开口8，相关的转子4可在所述通孔内围绕相关轴线C倾斜。

[0100] 具体地，每个半翼3限定相关的开口8。

[0101] 每个半翼3基本上包括：

[0102] -前边缘10；以及

[0103] -后边缘11，与边缘10相对，并且，当垂直升降飞机1沿着方向A前进时，后边缘与边缘10后方的气流相互作用。

[0104] 当从V形尾部7向端部15行进时，前边缘10在相应的相对侧上朝着机身2会聚。

[0105] 更准确地，在边缘10之间平行于轴线C测量的距离在从V形尾部7向端部15行进的过程中减小。

[0106] 每个前边缘10包括（图4和图5）：

[0107] -第一弯曲伸展部41，在机身2的相关侧上横向地伸出；以及

[0108] -直线伸展部42，在机身2的相关的相对侧上限定伸展部41的延长部分。

[0109] 每个后边缘11包括：

[0110] -直线伸展部43，在V形尾部7的相关侧边上与轴线C平行地延伸；

[0111] -弯曲伸展部44；以及

[0112] -直线伸展部45，关于伸展部43与伸展部44相对，并且相对于轴线C倾斜。

[0113] 后边缘11和前边缘10的构造的结果是，半翼3构造为所谓的三角翼。

[0114] 相应的边缘42、45从由方向A和轴线C限定的平面向上伸出，从而形成布置于机身2的相应相对侧上的相关的小翼19。

[0115] 每个开口8平行于相关轴线C布置在机身2与相关的小翼19之间，并平行于方向A布置在边缘10、11之间。

[0116] 每个开口8围绕轴线D延伸，并且在所示实施方式中是圆形的。

[0117] 此外，每个开口8具有边缘29，在所示实施方式中所述边缘是圆形的。

[0118] 当垂直升降飞机1以飞机模式（图1）操作时，轴线B与相应轴线D垂直，并且转子4从相关开口8的相对的顶侧和底侧伸出。

[0119] 当垂直升降飞机1以直升机模式（图2）操作时，轴线B与相应轴线D平行，并且转子4完全嵌在相关开口8内。

[0120] 具体地，当垂直升降飞机1以直升机模式操作时，转子4的平行于轴线D的厚度小于或等于相关开口8的平行于轴线D的厚度。

[0121] 每个半翼3包括（图4和图5）：

[0122] -本体17，其限定了相关的开口8；以及

[0123] -一对外侧机翼18，在机身2的相应相对侧上可分离地连接至本体17。

[0124] 结果，垂直升降飞机1可在以下结构中操作：

[0125] -第一结构，在该第一结构中，机翼18在机身2的相对侧上连接至本体17并从本体伸出（图4）；以及

[0126] -第二结构，在该第二结构中，机翼18从本体17移除（图5）。

[0127] 更准确地，本体17包括机身2和V形尾部7及开口8。

[0128] 本体17由伸展部41、伸展部43和44以及一对位于与轴线C垂直的平面上的壁部32界定。

[0129] 本体17在与轴线C垂直的平面中的横剖面包括一对翼面60、65。

[0130] 翼面60沿着方向A界定在前边缘10与边缘29的前部47之间。

[0131] 翼面60包括接合边缘10和前部47的顶边61和底边62。

[0132] 翼面60关于接合边缘10和前部47的直线翼弦63对称地延伸。

[0133] 在所示实施方式中，顶边61和底边62都是凸起的。

[0134] 翼面65沿着方向A界定在边缘29的后部48与后边缘11之间。

[0135] 翼面65包括接合后部48和后边缘11的顶边66和底边67。

[0136] 在所示实施方式中，顶边66和底边67都是凸起的。

[0137] 翼面65关于接合边缘11和后部48的直线翼弦68对称地延伸。

[0138] 每个机翼18包括相关的小翼19，并由相对侧上的相关的伸展部42、45界定。

[0139] 每个机翼18还由相关小翼19的相对侧上的壁部33界定。

[0140] 每个机翼18的壁部33可分离地连接至本体17的相关壁部32。

[0141] 具体地，每个机翼18向后扫掠，以提供侧倾稳定性并减小机翼跨度，从而获得给定量的升力。

[0142] 垂直升降飞机1还包括一对升降副翼40，所述升降副翼布置在相应的伸展部45上和V形尾部7的相应侧边上。

[0143] 升降副翼40围绕平行于轴线C的轴线H铰接至本体17。这样，升降副翼40可相对于本体17向上和向下移动，以便在水平飞行的过程中控制倾斜度（pitch）和摇晃（roll）。

[0144] 由于转子4从半翼3伸出的事实，当垂直升降飞机1作为航空器操作时，作用于升降副翼40上的气流速度特别高，从而提高了升降副翼40的效率。

[0145] 每个转子4包括：

[0146] -环形护罩20，其封住（duct）相关的叶片27；以及

[0147] -多个轮辐30，它们位于相关的相对边缘上，夹在相关的护罩20与壳体5之间。

[0148] 这样，当垂直升降飞机1从直升机和飞机模式移动时，护罩20和轮辐30围绕相关轴线C与每个转子4的叶片27一体地旋转，反之亦然。

[0149] 相反，将护罩20和轮辐30相对于每个转子4的轴线B固定。

[0150] 更详细地，每个护罩20围绕相关轴线B延伸，并在垂直于相关轴线B的相关轴线E周围具有一定厚度（图9和图10）。

[0151] 每个护罩20包括：

[0152] -前边缘21和后边缘22，它们沿着方向B彼此相对；

[0153] -顶边23，其接合边缘21、22；以及

[0154] -底边24，与顶边23相对并接合边缘21、22。

[0155] 如从图6和图7中显而易见的，护罩20在相关轴线E、B所限定的平面中的横剖面被构造为翼面25。

[0156] 换句话说，顶边23和底边24相对于接合前边缘21和后边缘22的翼弦26不对称。

[0157] 详细地，顶边23和底边24都是凸起的。

[0158] 此外，在从前边缘21向后边缘22行进时，翼面25的厚度（即，在顶边23与底边24之间沿着方向F测量的距离）先是增大，然后减小。

[0159] 转子4围绕相关轴线可彼此独立地倾斜。

[0160] 详细地，垂直升降飞机1包括：

[0161] -一对致动器52，可操作地连接至相关转子4，并适于使转子4围绕相关轴线C倾斜；以及

[0162] -飞行控制系统49（仅在图11中示意性地示出），适于彼此独立地控制致动器52，使得转子4可围绕相关轴线C彼此独立地倾斜。

[0163] 每个致动器52进而包括：

[0164] -固定部件53；

[0165] -连杆54，其可相对于部件53与方向A平行地滑动；以及

[0166] -横杆（rod）55，具有围绕平行于轴线C的轴线铰接至连杆54的第一端56，以及围绕轴线C与转子4的护罩20一起一体地倾斜的端部58。

[0167] 每个致动器52还包括控制单元51，其用于控制连杆54平行于方向A的运动。

[0168] 进而，控制单元51基于多个飞行参数和任务参数由飞行控制系统49控制。

[0169] 连杆54相对于固定部件53的运动由电动机（未示出）导致。

[0170] 此外，每个致动器52包括与相关轴线C平行地延伸的拉杆（bar）59。

[0171] 每个致动器52的拉杆59包括（图11和图12）：

[0172] -端部90，与横杆55的端部58形成一体；以及

[0173] -端部91，与端部90相对并装配至护罩20。

[0174] 更准确地，垂直升降飞机1包括多个连接元件92（在图12中仅示出了其中一个），用于将相关轮辐30连接至护罩20。

[0175] 详细地，每个连接元件92包括：一对装配至相关轮辐30的壁部94、以及装配至护罩20的外围部分并与连杆59的端部91结合的中央部分95。

[0176] 具体地，每个端部91和相应的中央部分95通过使用花键配合而结合。

[0177] 详细地，中央部分95和连杆59的端部91部分地容纳在由护罩20限定的腔体内（图12）。

[0178] 从直升机模式开始，每个致动器52可使相关转子4朝着端部15或朝着端部16倾斜。

[0179] 换句话说，在从直升机向飞机模式过渡的过程中，每个致动器52可使相关转子4相对于轴线D向前或向后倾斜。

[0180] 有利地，垂直升降飞机1包括（图13至图16）：

[0181] -电功率储存装置70；以及

[0182] -两对电机71；

[0183] 每个电机71进而包括：电连接至储存装置70的定子72、以及连接至相关转子4的轴6的转子73；

[0184] 每个电机71可作为以下机构操作：

[0185] -电动机，通过使用储存于储存装置70中的电功率，直接驱动相关的轴6围绕相关轴线B旋转；或

[0186] -作为发电机，通过利用风能使转子4旋转，而对储存装置70再充电。

[0187] 详细地，在已经完成着陆后，垂直升降飞机1可以飞机模式布置，其中转子4倾斜，以便面向风流的主方向。

[0188] 在这种情况下，作用于叶片27上的风流导致轴6的旋转。

[0189] 因此，电机71产生储存于储存装置70内的电流。

[0190] 具体地，转子73直接连接至轴6。

[0191] 在本描述中，使用表达方式“直接连接”来表明在转子73与轴6之间不插入传动系统。因此，轴6和相关转子73围绕轴线B的角速度是相等的。

[0192] 详细地，当电机71作为电动机操作时，通过储存装置70对其供应电流。

[0193] 详细地，每个电机71的定子72安装在相关转子4的壳体5内；并且每个电机71的转子73由定子72可旋转地支撑（图13）。

[0194] 每个电机71的定子72包括环形本体120，其沿着相关轴线B伸长，并限定多个成角度隔开的座部121。具体地，每个电机71的座部121相对于相应轴线B径向地延伸。

[0195] 定子72还包括限定螺旋形槽78的磁芯79（在图13中未示出，但仅在图14中示出）。

[0196] 磁芯79容纳于本体120内，并且槽78相对于轴线B是环形的。

[0197] 每个电机71的转子73包括一对布置于相关定子72的相关的相对轴向侧上的环形板。

[0198] 在所示实施方式中，电机71是轴向通量无刷电机，即，产生主要在轴线B周围延伸的磁通量的类型的电机。

[0199] 每个电机71还包括：

[0200] -多个线圈75，其缠绕在磁芯79上，容纳于槽78内，并在使用中由储存装置70供应交流电；以及

[0201] -多个永磁体76，它们与转子73有角度地形成一体，并且在轴向上介于转子73的板与本体120之间，以便由线圈75产生的磁场驱动围绕相关轴线B旋转。

[0202] 每个电机71的永磁体76在相关轴线B周围成角度地等距隔开。

[0203] 每个转子4的电机71相对于轴6连续布置。换句话说，轴6围绕轴线B受到的总力矩等于由每个电机71施加的力矩之和。

[0204] 通过使用电线，线圈75电连接至储存装置70。

[0205] 储存装置70可包括（图15和图16）：

[0206] -一个或多个电池81；或

[0207] -混合电池82以及与所述混合电池82操作性地连接的内燃机83。

[0208] 在图15所示的实施方式中，内燃机83对混合电池82再充电。具体地，内燃机83是柴油机并且包括油箱84。

[0209] 因此，垂直升降飞机1由以下部件形成：

[0210] -公共磁芯，其进而包括：半翼3、机身2、转子4和电机71；以及

[0211] -包括储存装置70的模块，其可选择性地连接至所述公共磁芯。

[0212] 在所示实施方式中，储存装置70是锂离子电池。

[0213] 垂直升降飞机1还包括电机控制器130（图15和图16），其从储存装置70接收电功率，并调节输入电机71的功率，以控制转子4的轴6的运动。

[0214] 详细地，电机控制器130由储存装置70供应连续的电流，将这种连续的电流转换成交流电，并对电机71供应交流电。

[0215] 在相关轴6的制动阶段的过程中，电机71还可作为发电机操作，尤其是当垂直升降飞机1着陆后在地面上时。

[0216] 在这种情况下，电机71产生用于对电池81或电池82再充电的电流。换句话说，当作为发电机操作时，电机71限定用于使相关转子4的轴6减速的制动装置。

[0217] 致动器52和电池81（或82）布置在机身2的部分13中。

[0218] 机身2可容纳有效负载托盘（pallet）和/或传感器包。

[0219] 对于每个转子4，垂直升降飞机1还包括（图17）三个可变长度的致动器100，所述致动器介于壳体5与相关叶片27之间（图17）。

[0220] 详细地，每个叶片27（图17中仅示意性地示出）沿着相关轴线G延伸，并通过相关的根部连接元件99连接至毂部28。

[0221] 每个连接元件99包括C形附件101，其相对于相应的轴线G是偏心的。

[0222] 每个致动器100具有连接至壳体5的第一端102和连接至相关叶片27的附件101的第二端103。

[0223] 每个致动器100的端部103还可相对于端部102滑动。

[0224] 这样，致动器100使得相关叶片27围绕相关轴线G旋转。

[0225] 因此，每个叶片27的冲角是变化的。

[0226] 具体地，致动器100可在两方面变化：

[0227] -所有相关叶片27的冲角，即所谓的“总倾斜度”；以及

[0228] -相关叶片27在围绕轴线B旋转的过程中其冲角的周期性变化，即所谓的“周期性倾斜度”。

[0229] 每个致动器100还可用于在相关叶片27上施加给定的力，以便抑制此叶片27的振动。

[0230] 在所示实施方式中，致动器100是机电的。换句话说，它们不包括液压回路或油箱。

[0231] 垂直升降飞机还包括：

[0232] -另一（未示出）第一致动器，用于控制升降副翼40的倾斜；和/或[0233] -另一第二致动器（未示出），用于控制起落架9的运动。

[0234] 第一和第二致动器也完全是机电致动器。

[0235] 从垂直升降飞机1以直升机模式操作且机翼18连接至本体17的情况开始描述垂直升降飞机1的操作，本体由机身2和半翼3形成。

[0236] 这种结构是垂直升降飞机1起飞和/或着陆的特征。

[0237] 当需要更大值的升力时，将机翼18连接至本体17。

[0238] 具体地，当垂直升降飞机1以直升机模式操作时，轴线B与方向A垂直并与轴线D平行。此外，转子4和相关的护罩20完全嵌在相关的开口8内。换句话说，转子4和护罩20的厚度包含在相关开口8的平行于相应轴线D的尺寸内。

[0239] 转子4在相对于彼此相反的方向上围绕相关轴线C旋转，使得由转子4施加在垂直升降飞机1上的力矩平衡。

[0240] 详细地，通过相关的一对电机71（在此情况中，其作为电动机操作），驱动每个转子4的轴6围绕相关轴线B旋转。

[0241] 非常简短地，线圈75由储存装置70供应交流电，并在永磁体铁76上产生可变的磁通量。

[0242] 结果，永磁体76并由此转子73和轴6被驱动围绕相关轴线B旋转。

[0243] 致动器100用于以下两方面：

[0244] -改变所有相关叶片27的冲角，从而改变所谓的“总倾斜度”；和/或[0245] -改变相关叶片27在围绕轴线B旋转的过程中其冲角的周期性变化，从而改变所谓的“周期性倾斜度”。

[0246] 当垂直升降飞机1以直升机模式操作时，通过使一个转子4朝着机身2的端部15倾斜并使另一个转子4朝着机身2的端部16倾斜，来控制偏航。

[0247] 这样，转子4产生与方向A平行的相应的力，所述力相等但彼此相反。结果，垂直升降飞机1可能偏航。

[0248] 详细地，飞行控制系统49控制致动器52，该致动器使相关的转子4围绕相关轴线C彼此独立地倾斜。

[0249] 每个控制单元51控制连杆54平行于方向A的滑动。

[0250] 连杆54的平移导致横杆55的旋转，并由此导致相关的转子4和护罩20围绕相关轴线C的旋转。

[0251] 当必须以飞机模式操作垂直升降飞机1时，致动器52使转子4和相关护罩20围绕相关轴线C并朝着端部15倾斜。

[0252] 当垂直升降飞机1以飞机模式操作时，转子4和护罩20部分地在相关的半翼3的上方伸出且部分地在半翼3的下方伸出。

[0253] 这样，转子4产生的气流撞击布置于转子4下方的半翼3的部分和升降副翼40两者。

[0254] 此外，当以飞机模式操作时，垂直升降飞机1按其相对于水平面稍微倾斜的方向A飞行，使得气流与翼面36、60、65的翼弦39、63、68限定一非零角度。

[0255] 大部分升力由机翼18提供。剩余部分的升力由机身2和封住相关转子4的护罩20提供。

[0256] 小翼19增加了垂直升降飞机1的总体空气动力效率。

[0257] 在水平飞行的过程中，通过围绕轴线H旋转升降副翼40来控制摇晃和倾斜度。详细地，可彼此独立地控制升降副翼40。

[0258] V形尾部7由于其未示出的可移动垂直面而确保水平飞行中的纵向稳定性。

[0259] 当航空器位于地面上时，可通过将电机71作为交流电发电机而不是电动机来操作，转子4可在着陆之后制动。

[0260] 这样，转子4以及由此轴6的减速，可对电池81（或82）再充电。

[0261] 如果任务剖面要求垂直升降飞机1主要以直升机模式操作，那么机翼18与本体17分离，而不改变垂直升降飞机1的之前描述的操作。

[0262] 当垂直升降飞机1以飞机模式操作时，其可通过使转子4朝着端部16倾斜并使轴线B与方向A基本上平行而向后移动。

[0263] 当垂直升降飞机1位于地面上且需要对储存装置70再充电时，使转子4在面向风流的方向上围绕相关轴线C倾斜。

[0264] 在此阶段，风流驱动转子4的轴6旋转，这进而导致电机71的转子73相对于定子72的旋转。

[0265] 换句话说，电机71作为对储存装置70再充电的发电机操作。

[0266] 从以上描述中，根据本发明的垂直升降飞机1的优点将显而易见。

[0267] 具体地，一方面，垂直升降飞机1不需要重且复杂的机械传动装置。另一方面，通过使用可再生能源（例如风能）可对电池81、82再充电。

[0268] 事实上，当垂直升降飞机1位于地面上时，转子4可围绕轴线C面向风的方向倾斜。

[0269] 在这种情况下，风流驱动转子4的轴6旋转，这进而导致电机71的转子73相对于定子72的旋转。

[0270] 结果，电机71作为发电机操作，并通过使用可再生能源（例如风能）对电池81、82再充电。

[0271] 需要重要指出的是，通过使用风能，可对电池81、82有效地再充电，因为转子4可围绕相关轴线C倾斜，并由此可选择性地布置在用于从风中收集能量的最佳位置中。

[0272] 相反，在本说明书的引言部分中公开的直升机的转子不能倾斜，而是简单地围绕其自己的固定轴线旋转。结果，这种转子不能选择性地布置在从风中收集能量的给定的最佳位置中，从而使风能收集变得实际上不可行。

[0273] 此外，当需要减慢转子4的转速时，例如，在垂直升降飞机1着陆之后位于地面上时，电机71也用作发电机。

[0274] 这样，垂直升降飞机1不再需要重且复杂的机械制动器，并且，当转子4制动时，不再将大量的能量作为废热消散。此外，制动过程中由电机71产生的电功率用于对电池81、82再充电。

[0275] 每个转子4的轴6直接连接至相关电机71的两个转子73。换句话说，两个电机71相对于每个轴6“连续地”布置。

[0276] 这样，垂直升降飞机1在其中一个电机71出现故障的情况下可提供备用。事实上，在这种情况下，剩余的电机71所提供的功率足以允许垂直升降飞机1以飞机模式滑翔。

[0277] 此外，两个电机71直接驱动相同的轴6旋转，可减小定子72的直径。

[0278] 另外，电机71是轴向通量电机。结果，所产生的功率与重量之间的比值特别高。

[0279] 电机71可由电池81或由混合电池82供电。

[0280] 这样，垂直升降飞机1可简单地且选择性地从全电动结构转变成混合的柴油-电动结构。

[0281] 最后，致动器52、100以及其他用于控制升降副翼40和起落架9的致动器都是机电致动器，没有任何液压元件。

[0282] 因此，垂直升降飞机1的总重量和维修成本急剧减少。

[0283] 显然，可对这里描述和示出的垂直升降飞机1进行改变，但是，不能背离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

[0284] 具体地，垂直升降飞机1可仅包括一个转子4，该转子可仅在一个开口8内围绕轴线C倾斜。在这种情况下，在垂直升降飞机1中将存在未示出的防旋转装置。