CN117836208A - 用于多旋翼横流风机型evtol航空交通工具的姿态控制系统 - Google Patents

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CN117836208A CN202280056000.6A CN202280056000A CN117836208A CN 117836208 A CN117836208 A CN 117836208A CN 202280056000 A CN202280056000 A CN 202280056000A CN 117836208 A CN117836208 A CN 117836208A
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Abstract

一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，航空交通工具包括以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置的多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，该系统包括：装置，用于将来自交通工具的一侧上的LPCE中的一个或多个LPCE的推力从在LPCE布置用于VTOL操作时的基本上垂直方向朝向更水平的向前或向后方向转向，从而产生垂直于LPCE旋翼轴线的向前或向后推力分量；以及用于调节旋翼速度以补偿垂直升降的损失的装置，其中，来自右前和/或右后LPCE的向前推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线为顺时针的扭矩，并且来自右前和/或右后LPCE的向后推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线为逆时针的扭矩。

Description

用于多旋翼横流风机型EVTOL航空交通工具的姿态控制系统
技术领域
本发明涉及航空交通工具的偏航/姿态控制，并且更具体地涉及有人操纵或无人操纵的多旋翼分布式推进VTOL交通工具。
背景技术
现有技术中存在大量的对多旋翼直升机的设计。1950年11月7日授权的美国专利号2,529,033(Linville)、1951年2月6日授权的美国专利号2,540,404(John)、1952年12月30日授权的美国专利号2,623,711(Pullen)、1953年7月21日授权的美国专利号2,646,130(Udelman)、2014年1月30日公开的美国专利公开号2014/0032034(Raptopoulos)以及2014年8月5日授权的美国设计专利号D71O,452(Barajas)仅仅是公开了关于多旋翼主题的变型的许多美国专利中的一些专利。多旋翼航空交通工具设计已经激增，这主要是因为多个相同的风机和马达单元提供的简单性和实用性。这些单元通过对这些单元进行速度输入的单个马达来控制升降或高度、俯仰、横滚和偏航中的交通工具姿态、以及推力或向前飞行速度。例如，对于姿态控制，四旋翼形式的简单轴流风机通过增加交通工具的一侧上的两个旋翼的速度而减小另一侧上的两个旋翼的速度来产生横滚，通过增加前部的两个旋翼的速度而减小后部的两个旋翼的速度来产生俯仰，并且通过增加沿对角相对的两个旋翼的速度而同时减小另外两个旋翼的速度来产生偏航。该偏航扭矩是使沿对角相对的两个风机在相同方向上旋转并且使沿相反对角的两个风机在相反方向上旋转的结果。然后，这两个部分的速度之间的任何差异都在交通工具上产生合成偏航扭矩。应当注意，由于两个风机的速度增加而另外两个风机的速度减小，因此在这些操纵中的每者期间都维持高度。还应当注意的是，由于风机的互补部分的一半在一个方向上旋转而另一半在相反方向上旋转，因此回转力和转速增加扭矩抵消。
已经在包括(DANG)的许多技术期刊中公开了部分地嵌入机翼内并且具有合适的出口管道以产生分布式推进和潜在伴随的推进效率的横流风机(CFF)、切向风机或横向风机。由于流动的2D性质，风机容易地整合到机翼中，以用于推力的产生和转向以及边界层控制。除了提高推进效率之外，嵌入式横流风机推进提供了降低的噪声和提高的安全性，这是因为推进器现在埋在航空器的结构内(例如，没有露出的推进器)。
此外，在2000年1月25日授权的美国专利号6,016,992(Kolacny)、2003年3月4日授权的美国专利号6,527,229(Peebles)、2010年1月5日授权的美国专利号7,641,144(Kummer)、2013年11月12日授权的美国专利号8,579,57335(Kolacny)以及2012年5月10日公开的美国专利公开号2012/0111994(Kummer)和2014年2月20日公开的美国专利公开号2014/0048657(Lin)中已经公开了多个横流风机推进的航空器设计。这些设计没有公开紧凑的四旋翼横流风机布局，并且在起降时通常维持基本上垂直的交通工具姿态，这对乘客使用是不可接受的，但应用于无人机是可接受的。为了解决这个问题，因此在2017年10月10日授权的美国专利号9,783,291B2(Kummer)中提出了使用多个轴流风机的可替代VTOL解决方案。这允许在起降期间交通工具姿态为基本上水平的，但在很大程度上增加了交通工具的重量和复杂性，以仅在交通工具操作任务的非常短的时间内使用。
发明内容
然而，虽然在多旋翼交通工具(特别是具有嵌入式CFF的多旋翼交通工具)中存在明显的优点，但是当多旋翼布局部署CFF而不是轴流风机时，产生了姿态控制方面的巨大挑战。VTOL交通工具的大多数应用中的任务在水平向前飞行期间消耗大部分能量，这要求在设计时优先考虑向前飞行几何形状并且优化例如在悬停飞行中对姿态控制的需要。这意味着多个横流风机最好部署成所有风机在一个方向上旋转，使得每个风机有助于在一个向前方向上提供高效分布式推进。这又意味着沿对角的旋翼不能在与沿另一对角的旋翼相反的方向上旋转。因此，如上所述，在具有多个轴流风机的交通工具中用于偏航控制的常规方法不再可行。此外，当交通工具横滚或偏航时由旋翼产生的回转力以及旋翼转速增加的反作用扭矩不再被抵消。
澳大利亚临时专利2021902564(Schlunke)中提出了一种新颖的横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)(crossflow fan lift,propulsion and control elements)的解决方案，并且所述元件通过引证并入本文。在临时专利2021902568(Schlunke)中提出了许多新颖的多旋翼横流风机型eVTOL交通工具，并且所述交通工具通过引证并入本文。
现有技术没有公开多个紧凑的横流风机型LPCE，其以紧凑的四旋翼形式围绕交通工具设置，以提供四旋翼的控制权和简单性益处、向前飞行中的高效分布式推进以及用于VTOL操作的足够垂直推力。现有技术也没有公开当多个横流风机型LPCE部署成所有风机在一个方向上旋转，使得每个LPCE在一个向前方向上提供分布式推进时控制偏航的挑战的解决方案。eVTOL交通工具的大多数应用中的任务在水平向前飞行期间消耗大部分能量，这要求在设计时优先考虑向前飞行几何形状并且优化例如在悬停飞行中对姿态控制的需要。
因此，本发明的目的是提供一种用于偏航控制的系统，该系统克服了如本文所描述的至少一些问题。
本发明的目的通过专利权利要求来实现。
在一个实施方式中，提供了一种用于在(e)VTOL航空交通工具的VTOL操作期间控制偏航的系统，该系统包括多个短跨度的横流风机型LPCE，如在澳大利亚临时专利2021902564(Schlunke)中所描述的，该多个短跨度的横流风机型LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，如临时专利2021902568(Schlunke)中所描述的，其中，所述系统涉及将来自交通工具的一侧上的LPCE的推力朝向更水平的方向转向，同时增加旋翼速度以补偿产生的垂直升降损失。
还提供了一种用于在(e)VTOL航空交通工具的VTOL操作期间控制偏航的系统，该系统包括多个短跨度的横流风机型LPCE，如在澳大利亚临时专利2021902564(Schlunke)中所描述的，该多个短跨度的横流风机型LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，如在澳大利亚临时专利2021902568(Schlunke)中所描述的，所述系统包括由每个LPCE产生横向推力分量，该横向推力分量平行于每个LPCE中的CFF的轴线并且位于平坦出口射流的平面中，所述横向推力分量通过右前(FRH)LPCE和左后(RLH)LPCE两者产生从上方观察时绕所述交通工具的中央垂直轴线的为顺时针的扭矩，并且通过左前(FLH)LPCE和右后(RRH)LPCE两者产生从上方观察时绕所述交通工具的中央垂直轴线的为逆时针的扭矩。
在一个实施方式中，提供了一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，该LPCE包括旋翼并且以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置。该系统包括：用于将来自交通工具的一侧上的LPCE中的一个或多个LPCE的推力从其在布置用于VTOL操作时的基本上垂直方向朝向更水平的向前或向后方向转向，从而产生垂直于LPCE旋翼轴线的向前或向后推力分量的装置，以及用于调节旋翼速度以补偿垂直升降的损失的装置。来自右前和/或右后LPCE的向前推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线的为顺时针的扭矩，并且来自右前和/或右后LPCE的向后推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线的为逆时针的扭矩。
在一个实施方式中，提供了一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，航空交通工具包括以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置的多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)。该系统包括：用于控制每个LPCE产生横向推力分量的装置，该横向推力分量平行于每个LPCE中的横流风机的轴线并且位于在平坦出口射流的平面中。来自右前(FRH)LPCE和左后(RLH)LPCE两者的横向推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线的为顺时针的扭矩，并且来自左前(FLH)LPCE和右后(RRH)LPCE两者的所述横向推力分量产生从上方观察时绕航空交通工具的中央垂直轴线的为逆时针的扭矩。
LPCE可以包括螺旋叶片式旋翼，以产生所述横向推力分量，该横向推力分量背离交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离交通工具的中央横向垂直平面。
该系统还可包括偏航叶片和管道，该偏航叶片和管道产生所述横向推力分量，该横向推力分量背离交通工具的中央前垂直平面和和中央后垂直平面并且尽可能远离交通工具的中央横向垂直平面。
偏航叶片可以定位成仅在VTOL操作期间与旋翼的出口推力接合，有利地在向前水平飞行中提供最小的阻力，并且还有利地提供用于着陆和保护LPCE的襟翼的支脚。
用于控制偏航的系统可以包括用于使FRH旋翼和RLH旋翼加速并使FLH旋翼和RRH旋翼减速的装置，从而产生从上方观察时绕所述交通工具的垂直轴线的为顺时针的扭矩，并且维持恒定的向下推力。
该系统可以包括用于使FLH旋翼和RRH旋翼加速并使FRH旋翼和RLH旋翼减速的装置，从而产生从上方观察时绕所述交通工具的垂直轴线的为逆时针的扭矩，并且维持恒定的向下推力。
所描述的系统可以使得能够在横流风机型eVTOL航空交通工具中使用传统的四旋翼软件。
还可以提供一种用于在eVTOL航空交通工具的向前飞行操作期间转弯时控制偏航的系统，该系统包括多个短跨度的横流风机型LPCE，如在临时专利2021902564(Schlunke)中所描述的，该多个短跨度的横流风机型LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，如在临时专利2021902568(Schlunke)中所描述的，所述系统包括确定由LPCE中的旋翼产生的且引起横滚的回转力的大小的装置，该回转力将交通工具的升力矢量重新定向，以具有平衡由所述转弯产生的离心力的横向分量。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，将更全面地理解和领会本发明，在附图中：
图1是根据本发明的交通工具的优选实施方式的前视图。
图2是根据本发明的交通工具的优选实施方式的后视图。
图3是根据本发明的交通工具的另一优选实施方式的前视图。
图4是升降、推进和控制元件(LPCE)的图，且示出了当配置用于向前飞行时襟翼和柔性唇缘的出口管道几何形状。
图5是LPCE的图，且示出了当配置用于VTOL操作时襟翼和柔性唇缘的出口管道几何形状。
图6是根据本发明的LPCE的截面图，且示出了机翼、嵌入式横流风机以及出口管道几何形状和襟翼和柔性唇缘的运动范围。
图7是图1中所示的交通工具从上方观察时的平面图，且示出了当螺旋旋翼和/或偏航叶片产生横向推力分量时产生的旋转偏航扭矩，FLH风机速度与沿对角相对的RRH风机一起增加，而FRH风机速度与沿对角相对的RLH风机一起降低。
图8是示出当螺旋旋翼围绕所示轴线在所示方向上旋转时螺旋旋翼的气流的图，该气流产生主推力方向和在所示方向上的较小横向分量。
图9是图1的交通工具的底侧的后部的图，示出了交通工具的后部处的偏航叶片的优选实施方式、VTOL操作中的主出口流动方向以及由偏航叶片和/或螺旋旋翼产生的推力的横向分量。
具体实施方式
现在参考附图，图1中示出了eVTOL航空交通工具的前视图，该航空交通工具包括多个短跨度的横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)10，该LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身40设置，以创建一交通工具，该交通工具具有基本上类似于汽车的占用空间并且能够在向前或向后飞行中提供高效的分布式推进并能够为VTOL操作提供足够的垂直推力。每个LPCE 10包括：机翼20；柔性唇缘24，附接到机翼20并形成机翼的一部分；横流风机旋翼14；襟翼26，可绕旋翼14的轴线旋转并安装；以及横流风机旋翼14的出口管道15。
现在参考图2，示出了图1的eVTOL航空交通工具的后视图，该eVTOL航空交通工具包括多个短跨度的横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)10，该LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身40设置，以创建一交通工具，该交通工具具有基本上类似于汽车的占用空间并且能够在向前飞行中提供高效的分布式推进并为VTOL操作提供足够的垂直推力。每个LPCE 10包括：机翼20；柔性唇缘24，附接到机翼20并形成机翼的一部分；横流风机旋翼14；襟翼26，可绕旋翼14的轴线旋转并安装；以及横流风机旋翼14的出口管道15。
现在参考图3，示出了eVTOL航空交通工具的前视图，该eVTOL航空交通工具包括多个短跨度的横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)10，该LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央机身40设置，以创建一交通工具，该交通工具具有基本上类似于汽车的占用空间并且能够在向前飞行中提供高效的分布式推进并为VTOL操作提供足够的垂直推力。每个LPCE10包括：机翼20；柔性唇缘24，附接到机翼20并形成机翼的一部分；横流风机旋翼14；襟翼26，可绕旋翼14的轴线旋转并安装；以及横流风机旋翼14的出口管道15。
在该示例中，中央机身40均衡地容纳两个并排就座的乘员，并且包括：安装到所述机身的右舷侧的两个基本上类似的升降、推进和控制元件(LPCE)10，其中一个在向前位置而另一个在向后位置；安装到所述机身的左舷侧的两个基本上类似的LPCE 10，其中一个在向前位置而另一个在向后位置；以及两个翼端护栏(wingtip fence)41，在交通工具的两侧终止两个LPCE的外末端，并且从向前安装的LPCE的前缘的前方沿弦向延伸到向后LPCE上的襟翼的后缘的后方。
在本发明的该实施方式中，LPCE的定向相对于汽车的占用空间是纵向的，并且乘坐位置是横向的，从而允许实现较长跨度的LPCE，同时仍然保留与汽车类似的占用空间。
现在参考图4，示出了LPCE的示例，该LPCE具有：机翼20；柔性唇缘24，附接到机翼20并形成机翼的一部分；横流风机旋翼14；襟翼26，可绕旋翼14的轴线旋转并安装；以及横流风机旋翼14的出口管道15，该出口管道由襟翼26的下面17和柔性唇缘24的上面16形成。在柔性唇缘24和襟翼26配置在该位置并且在合适的风机速度的情况下，来自管道15的纵向空气射流沿着升降、推进和控制元件的长度喷射，以产生向前或向后的推力并且实现分布式推进，并且期望地产生向前(或向后)飞行推进效率益处。协同地，面19的边缘18限制通向横流风机的入口面积，以提供穿过风机的最佳流速，从而获得最佳推进效率。
现在参考图5，示出了LPCE，该LPCE具有：机翼20；柔性唇缘24，附接到机翼20并形成机翼的一部分；横流风机旋翼14；襟翼26，可绕旋翼14的轴线旋转并安装；以及横流风机旋翼14的出口管道15，该出口管道由襟翼26的下面17和柔性唇缘24的上面16形成。在柔性唇缘24和襟翼26配置在该位置(即，柔性唇缘和襟翼与图4相比进行旋转)并且在合适的风机速度的情况下，来自管道15的纵向空气射流沿着升降、推进和控制元件的长度喷射，以实现基本上垂直的射流，从而产生用于VTOL操作的向上推力或垂直升降。协同地，面19的边缘18移动以产生通向横流风机的大得多的入口面积，从而提供穿过风机的最佳流速以用于垂直推力。
现在参考图6，示出了LPCE(例如图3和图4中所示的LPCE)的图解性截面，该LPCE具有：机翼20，具有上表面半径21和相对于气流方向23的迎角22；横流风机组件，包括旋翼14、后壁11和涡流壁12；后柔性唇缘24，在角度25的范围内挠曲并且具有上面16；襟翼26，绕旋翼轴线27旋转，可以在角度28的范围内旋转并且具有下面17；以及出口管道15，由面16和面17形成。期望地，迎角22被设定为结合出口管道射流的角度实现最大升阻比。期望地，风机入口面积与风机出口面积的面积比通过襟翼26的运动来优化，以在上面位置中提供高推进效率并且在下面位置中提供高垂直推力。该LPCE可以潜在地部署用于姿态控制功能，除了为VTOL提供足够的升力并且在向前飞行中提供高效推进之外，还包括偏航。
在如图1中所描述的交通工具中的VTOL操作期间，可以通过使在交通工具的右手侧的一个或两个LPCE上的推力远离垂直方向并朝向更水平的方向转向来控制偏航，以实现从上方观察交通工具时的逆时针偏航扭矩。类似地，通过使在交通工具的左手侧上的一个或两个LPCE的推力远离垂直方向并朝向更水平的方向转向，以实现从上方观察交通工具时的顺时针偏航扭矩。期望地，将增加旋翼速度以补偿垂直方向上的任何升力损失，从而避免横滚。然而，所有风机都逆时针旋转，使得在逆时针偏航期间来自旋翼的回转力引起左横滚，因此几乎不需要补偿。当旋翼转速增加(spool up)以补偿损失的升力时，将存在一些向上的俯仰，但是这容易通过优先使后LPCE的旋翼加速来补偿。
现在参考图7，示出了从上方观察的图1的交通工具的图，该交通工具具有围绕机身设置的四个LPCE 10。如从上方观察的，指示了顺时针偏航扭矩65，并且示出了引起扭矩65所需的来自每个LPCE的横向推力66和67。每个LPCE处的叶片和/或螺旋旋翼可以在所指示的方向上产生推力的横向分量，特别是在VTOL操作期间。这里可以看到来自左前LPCE的较大推力分量66和右后LPCE 66的较大推力分量66。这可以通过增加沿对角相对的LPCE的旋翼的速度来实现。所得的任何增加的升力可以通过右前LPCE 66和左后LPCE的速度减小来补偿，该减小的速度输送减小的推力67，从而增加力差并且因此增加期望的偏航扭矩。由此，可以利用来自普遍存在的轴流风机四旋翼的常规姿态控制软件，这是因为在这些装置中也使用沿对角相对的风机对之间的速度差来进行偏航控制。
现在参考图8，示出了可以部署在上文公开的LPCE中的一个中的旋翼，所述旋翼具有轴线75和螺旋设置的叶片77。该旋翼在LPCE的壳体内绕轴线75在方向76上旋转时将产生推力78，该推力主要是相对于旋翼在径向上的。然而，叶片的螺旋角将产生如图所示的推力横向分量79，该推力横向分量然后可以用于如本文所描述的偏航稳定性。期望地，螺旋叶片还可以降低来自LPCE的噪声水平并且加强旋翼。
现在参考图9，示出了图1的交通工具的底侧的后部的视图，且示出了偏航叶片60应用于两个后LPCE 10时的优选实施方式。柔性唇缘24的上表面和襟翼26的下表面限定管道15，当交通工具以VTOL操作时，该管道引导基本上垂直的射流61。偏航叶片60将该射流61中的一些重新定向以产生推力横向分量62，该推力横向分量如图7中所描述的用于产生偏航。期望地，该叶片具有：附接到翼护栏的一部分的垂直上部部分，在向前飞行中提供最小的前部面积和阻力；以及更水平的下部部分，在向前飞行中也呈现最小的前部面积和阻力，但是将垂直气流61的一部分重新定向在方向62上，所述上部部分延伸得足够低以在襟翼26和柔性唇缘24在着陆期间延伸以用于VTOL时保护襟翼和柔性唇缘，并且在已着陆时另外支撑交通工具。本发明的新颖方面是，当交通工具处于垂直或悬停飞行时，所述偏航叶片60仅使出口管道15中的空气重新定向。

Claims (9)

1.一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，所述升降、推进和控制元件包括旋翼并且以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，其中，所述系统包括：
装置，用于将来自所述航空交通工具的一侧上的LPCE中的一个或多个LPCE的推力从LPCE在布置用于VTOL操作时的基本上垂直方向朝向更水平的向前或向后方向转向，从而产生垂直于LPCE旋翼轴线的向前或向后推力分量；以及用于调节旋翼速度以补偿垂直升降的损失的装置，
其中，来自右前和/或右后LPCE的向前推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕所述航空交通工具的中央垂直轴线为顺时针的扭矩，并且来自右前和/或右后LPCE的向后推力分量或来自左前和/或左后LPCE的向后推力分量产生从上方观察时绕所述航空交通工具的中央垂直轴线为逆时针的扭矩。
2.一种用于在航空交通工具的垂直起降(VTOL)操作期间控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置的多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，其中，所述系统包括：
用于控制每个LPCE产生横向推力分量的装置，所述横向推力分量平行于每个LPCE中的横流风机的轴线并且位于平坦出口射流的平面中，
其中，来自右前(FRH)LPCE和左后(RLH)LPCE两者的所述横向推力分量产生从上方观察时绕所述航空交通工具的中央垂直轴线为顺时针的扭矩，并且来自左前(FLH)LPCE和右后(RRH)LPCE两者的所述横向推力分量产生从上方观察时绕所述航空交通工具的中央垂直轴线为逆时针的扭矩。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述LPCE包括：螺旋叶片式旋翼，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述LPCE包括：偏航叶片，配置成产生所述横向推力分量，所述横向推力分量背离所述航空交通工具的中央前垂直平面和中央后垂直平面并且尽可能远离所述航空交通工具的中央横向垂直平面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括：偏航叶片，定位成仅在VTOL操作期间与所述旋翼的出口推力接合，并且在向前水平飞行中提供最小的阻力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述LPCE包括具有柔性唇缘并具有襟翼的至少一个机翼，并且其中，所述系统还包括偏航叶片，所述偏航叶片定位成在着陆期间保护所述LPCE的襟翼和柔性唇缘，并且在着陆后提供用于支撑所述航空交通工具的支脚。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，用于控制所述LPCE的装置配置成在FRH旋翼和RLH旋翼上设定较高的旋翼速度，并且在FLH旋翼和RRH旋翼上设定相对较低的速度，从而产生从上方观察时绕所述航空交通工具的垂直轴线为顺时针的扭矩，并且维持高度以及横滚姿态和俯仰姿态。
8.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，用于控制所述LPCE的装置配置成在FLH旋翼和RRH旋翼上设定较高的旋翼速度，并且在FRH旋翼和RLH旋翼上设定相对较低的速度，从而产生从上方观察时绕所述航空交通工具的垂直轴线为逆时针的扭矩，并且维持高度以及横滚姿态和俯仰姿态。
9.一种用于在航空交通工具的向前飞行操作期间在转弯时控制偏航的系统，其中，所述航空交通工具包括多个横流风机型升降、推进和控制元件(LPCE)，所述LPCE包括风机旋翼，其中，所述LPCE以紧凑的四旋翼形式围绕中央纵向机身设置，其中，所述系统包括：
用于确定由所述LPCE中的旋翼产生的且引起横滚的回转力的大小的装置，所述回转力将航空交通工具的升力矢量重新定向，以具有平衡由转弯产生的离心力的横向分量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2529033A (en) 1945-08-30 1950-11-07 Darrell B Linville Multirotor helicopter
US2540404A (en) 1949-01-04 1951-02-06 Pennine Aircraft Ltd Multirotor helicopter
US2623711A (en) 1949-03-04 1952-12-30 Autogiro Co Of America Multirotor helicopter
US2646130A (en) 1950-12-29 1953-07-21 Udelman Jaime Helicopter
GB2316374A (en) * 1996-08-20 1998-02-25 Patrick Peebles Fluid dynamic lift generation
US6016992A (en) 1997-04-18 2000-01-25 Kolacny; Gordon STOL aircraft
GB9902653D0 (en) 1999-02-05 1999-03-31 Peebles Patrick Aerodynamic lift generating device
US7641144B2 (en) 2005-04-21 2010-01-05 Syracuse University Cross-flow fan propulsion system
US20120111994A1 (en) 2010-01-15 2012-05-10 Propulsive Wing, LLC Cross-flow fan propulsion system
ITRM20100476A1 (it) * 2010-09-13 2012-03-14 Giacalone Stefania Turbina fan tangenziale ad alto rendimento per aeronautica
US9384668B2 (en) 2012-05-09 2016-07-05 Singularity University Transportation using network of unmanned aerial vehicles
CN103587702A (zh) 2012-08-14 2014-02-19 林彦良 横流扇飞行装置
EP2808253B1 (en) * 2013-05-30 2016-12-07 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH Helicopter with cross flow fan
US9783291B2 (en) 2014-04-18 2017-10-10 Propulsive Wing, LLC Hybrid axial/cross-flow fan multi-rotor aerial vehicle
US10377480B2 (en) * 2016-08-10 2019-08-13 Bell Helicopter Textron Inc. Apparatus and method for directing thrust from tilting cross-flow fan wings on an aircraft
US10814967B2 (en) * 2017-08-28 2020-10-27 Textron Innovations Inc. Cargo transportation system having perimeter propulsion
CN107672802B (zh) * 2017-10-24 2023-10-27 南京航空航天大学 开槽涵道式卷流旋翼飞行器
CN110834714A (zh) * 2019-10-16 2020-02-25 中国航天空气动力技术研究院 一种轻质柔性可变后缘弯度机翼

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