CN102774498B - 扁豆形飞船和相关控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扁豆形飞船和相关控制。一种用来控制与飞船关联的偏航角（7）的系统，可以包括一个或多个与飞船关联的垂直控制表面（25）、第一动力源（541）和第二动力源（542），每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；和偏航控制器，所述偏航控制器配置成接收表示期望偏航角的输入。所述系统可以进一步包括通信地连接到所述偏航控制器、一个或多个垂直控制表面以及第一和第二动力源的控制装置。所述控制装置可以配置成从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号，并产生控制信号，该控制信号配置成改动所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源、第二动力源至少其中一项关联的状态，以使所述飞船基本上实现期望偏航角。

Description

扁豆形飞船和相关控制

本申请是申请人LTA有限公司于2008年8月7日提交的发明专利申请第200880102587.X号（国际申请号：PCT/US2008/009453；国际公布号：WO2009/023114），发明名称为扁豆形飞船和相关控制的分案申请。

相关申请

根据35U.S.C.§119，本申请要求2007年8月9日提交的美国临时申请60/935,383的优先权，该申请的主题内容通过引用全文包含在本说明书中。

此外，本申请涉及2007年10月18日提交的题为“LenticularAirship”的专利申请11/907,883，该申请的公开号为2008/0179454，通过引用方式全文包含在本说明书中。

技术领域

本发明涉及扁豆形飞船。特别是，本发明涉及飞船和用来改善操控性和操作性的相关控制。

背景技术

自1783年Montgolfier兄弟的热气球首次成功载人飞行之后，空气静力学方面比空气轻的飞船已经展现出重要作用。从那时起就进行了许多改进，但是载人热气球的设计和概念仍然基本类似。这种设计可以包括用来承载操作者和乘客的吊舱、加热设备（例如，丙烷喷灯）、和附连到吊舱并配置成填充空气的巨型机壳或包囊。然后，操作者可以使用该加热设备加热空气直到热空气的浮力在机壳上施加足够的力来提升气球以及附连的吊舱。已经发现，对这种飞船进行导航比较困难，主要是因为风海流以及缺乏为气球导向的推进单元。

为了改善比空气轻的飞行这一概念，一些比空气轻的飞船演进成包括推进单元、导航仪器以及飞行控制器。这种附加设备可以让这种飞船的操作者将推进单元的推力进行导向，以使飞船根据需要前进。采用推进单元和导航仪器的飞船通常不使用热空气作为提升气体（虽然也可以使用热空气），而是许多操作者优选使用比空气轻的气体诸如氢气和氦气。这些飞船还可以包括用来保持比空气轻的气体的机壳、机组区域和货物区域等等。飞船通常为流线形，形成隔音罩或齐柏林飞艇形状（也称为“雪茄”形），这种形状在减小阻力的同时，可能让飞船遭遇不利的空气动力学影响（例如，天气突变和操控能力下降）。

除了传统热气球之外的飞船可以分成几种构造类型：刚性、半刚性、非刚性和混合型。刚性飞船通常具有刚性框架，这些框架包含多个非压缩气体单元或气球来提供升力。这种飞船并不依赖气体单元的内部压力来保持其形状。半刚性飞船通常采用气体机壳内一定的压力来保持其形状，但是还可以沿着机壳下部具有框架，用来将悬挂载荷分布到机壳并让机壳压力较小，等等。非刚性飞船通常采用超过周围空气压力的压力水平以保持其形状，并且与载货设备关联的任何负载由气体机壳和相关织物来承担。通常所用的飞艇是非刚性飞船的示例。

混合飞船可以包含其他类型的飞船的元件，诸如用来支撑载荷的框架以及利用与提升气体关联的压力来维持其形状的机壳。混合飞船还可以组合比空气重的飞船的特征（例如，飞机和直升飞机）和比空气轻的技术来产生额外的升力和稳定性。应该注意，许多飞船在装满货物和燃料时，可能比空气重并因此可以使用它们的推进系统和形状来产生停留在高处所需的空气动力。但是，在混合飞船的情况下，飞船和货物的重量可以通过与提升气体诸如例如氦气关联的力所产生的升力进行显著补偿，而辅助升力可以来自与船身关联的空气提升动力。

与比空气轻的气体关联的提升力（即，浮力）可能取决于许多因素，包括环境压力和温度等。例如，在海平面上，大约一立方米的氦气可以平衡大约1千克的质量。因此，飞船可以包括相应的大型机壳，利用它来保持充分的提升气体来提升飞船的质量。配置成提升重型货物的飞船可以采用尺寸满足待提升载荷的机壳。

一旦飞船开始运行，飞船的船身设计和流线形可以提供额外的升力。例如，扁豆形飞船可以具有圆形轮廓的碟形，直径可以大于相关的高度。因此，飞船的重量可以通过船身的空气动力升力和与提升气体包括例如氦气关联的力进行补偿。

但是，由于容易受到不利空气动力的影响，比空气轻的飞船可能存在与空气动力学稳定相关的特殊问题。例如，传统飞船通常可能在俯仰轴上出现较低的空气动力稳定性。扁豆形物体可能比球形或椭球形物体的空气动力稳定性更差。例如，物体周围的边界层流可能在拖尾边缘正前方的位置分开并形成明显的湍流。因此，希望出现可以改善空气动力学稳定性的系统和方法。

此外，提高飞行控制能力可能是比空气轻的飞船设计中，另一个具有挑战性和重要性的方面。例如，飞船可以由垂直指向的推进引擎产生的推力来提升，并且可以由水平导向的推进引擎产生的推力来前进和后退。但是，在传统飞船飞行控制系统中，推进器俯仰角并不能调节。因此，这种飞船的操作者无法通过调节推进器俯仰角来控制与飞船关联的俯仰角和/或提升力等。此外，垂直导向和水平导向的推进引擎分开控制，而没有通过水平和垂直稳定器系统来协调这些引擎。因此，传统飞船控制无法提供操作者期望的操控能力和响应。此外，操作者可能希望在飞行过程中知道特定的与飞行相关的参数，而不必从飞船前方转移视线，以提供更为有效的控制输入。例如，在向飞船提供俯仰/滚转控制输入之前，操作者可能希望通过吊舱天盖在视线（LoS）中直接看到飞船姿态指示。因此，可能希望出现用来改善飞行控制能力的系统和方法，所述飞船控制能力包括但不限于飞船俯仰和偏航控制、一个或多个系统的协调和/或特定飞船状态参数的指示。

本发明指导利用飞船的各种示例实施方式来满足上述一种或多种希望。

发明内容

在一个方面，本发明指导用来控制与飞船关联的偏航角的系统。该系统可以包括一个或多个与飞船关联的垂直控制表面；第一动力源和第二动力源，每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；和配置成接收表示期望偏航角的输入的俯仰控制器。该系统可以进一步包括可以通信地连接到所述俯仰控制器、所述一个或多个垂直控制表面和所述第一和第二动力源的控制装置。

在另一方面，本发明指导一种用来控制与飞船关联的偏航角的方法，所述飞船包括第一动力源、第二动力源和垂直控制表面。所述方法可以包括：接收表示飞船期望偏航角的信号；和确定与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态。所述方法可以进一步包括改动与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态，以使飞船实现期望偏航角。

在另一方面，本发明指导一种用来控制与扁豆形飞船关联的偏航角的系统，该飞船限定周边和头部。该系统可以包括与扁豆形飞船尾翼关联的垂直控制表面；位于扁豆形飞船周边、位置与头部隔开120度并配置成提供与扁豆形飞船关联的推力的第一动力源；和位于扁豆形飞船周边、位置从头部隔开负120度并配置成提供与扁豆形飞船关联的推力的第二动力源。该系统可以进一步包括踏板促动的偏航控制器，该偏航控制器配置成接收表示期望偏航角的输入。所述系统还可以包括可以通信地连接到偏航控制器、垂直控制表面以及第一动力源和第二动力源的控制装置。所述控制装置可以配置成从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号。所述控制装置可以进一步配置成产生控制信号，该控制信号配置成改动与所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源和第二动力源至少其中一项关联的状态，以使扁豆形飞船基本上实现期望偏航角。

根据另外一方面，本发明指导一种用来控制与飞船关联的飞行参数的系统。所述系统可以包括框架、和滑动安装到框架的支撑结构，该支撑结构配置成为飞船控制器提供支撑并提供表示支撑结构从框架预定中性位置偏移的滑动输出信号。该系统可以进一步包括可以通信连接到所述框架、支撑结构和飞船控制器的处理器。所述处理器可以配置成接收滑动输出信号，并配置成根据所述滑动输出信号产生用来改动飞行参数的控制信号。

根据另外一方面，本发明指导一种控制与飞船关联的至少一个参数的方法。所述方法可以包括：在框架上滑动支撑结构，所述支撑结构配置成提供表示支撑结构从预定中性位置偏移的滑动输出信号，并且所述支撑结构包括控制器。所述方法可以进一步包括在控制装置处接收滑动输出信号，并根据所述滑动输出信号产生控制信号；和经由所述控制信号改动与飞船关联的飞行参数。

在另一方面，本发明指导一种用来控制与飞船关联的三个或更多个推进组件每一个的相关推进器俯仰角的系统。所述系统可以包括配置成从操作者接收表示期望提升力的输入的控制器。所述系统可以进一步包括处理器，该处理器配置成从所述控制器接收表示期望提升力的信号，并产生控制信号，用来让所述三个或更多个推进组件每一个的操作进行基本上类似的改动，以使期望提升力应用于飞船。

在另一方面，本发明指导一种用来控制与飞船关联的三个或多个推进组件的相关推进器俯仰角的方法。所述方法可以包括从操作者接收表示期望提升力的输入，并改动所述三个或更多个推进组件的操作，以使期望提升力基本上应用于飞船。

在另一方面，本发明指导一种控制与飞船关联的提升力的系统。所述系统可以包括三个推进组件，每个推进组件包括可变俯仰角推进器；和控制器，该控制器配置成从操作者接收表示期望提升力的输入。所述系统可以进一步包括可以通信地连接到所述三个推进组件和控制器的处理器。所述处理器可以配置成从所述控制器接收表示期望提升力的信号，并将控制信号传递给所述三个推进组件，所述控制信号让三个推进组件每一个产生基本上类似的推力矢量。

在另一方面，本发明指导一种用来显示与飞船关联的姿态信息的系统。所述系统可以沿着水平轴线布置的多个第一指示器；和沿着垂直轴线布置的多个第二指示器。所述系统可以包括处理器，该处理器配置成确定与飞船关联的姿态，并让所述多个第一指示器和多个第二指示器中的至少一个指示器根据所述姿态做出响应。

在另一方面，本发明指导一种用来显示与飞船关联的姿态信息的方法。所述方法可以包括接收表示与飞船关联的姿态的信号，并根据所述信号确定与飞船关联的姿态。所述方法可以进一步包括让所述多个第一指示器和多个第二指示器中的至少一个指示器根据所述姿态作出响应。

在另一方面，本发明指导一种用来显示与飞船关联的姿态信息的系统。所述系统可以包括传感器，传感器配置成感知与飞船关联的姿态并产生相应的传感器输出；和基本上透明的显示器。所述系统可以进一步包括沿着显示器水平轴线布置的多个第一指示器和沿着显示器垂直轴线布置的多个第二指示器。所述系统还可以包括处理器，所述处理器配置成根据所述传感器输出确定与飞船关联的姿态，并让所述多个第一指示器和多个第二指示器中的至少一个指示器根据所述姿态做出响应。

附图说明

图1是扁豆形飞船（LA）示例实施方式的透视示意图；

图2是强调示例尾翼及其示例水平控制表面和垂直控制表面的示意图；

图3A是垂直推进组件示例实施方式的示意性局部透视图；

图3B是水平推进组件示例实施方式的示意性局部透视图；

图4A是与示例LA关联的推进系统布置的示例实施方式的示意平面底视图；

图4B是与示例LA关联的推进系统布置的另一示例实施方式的示意平面底视图；

图5A是与示例LA关联的示例吊舱的示意局部透视图，示出了示例滑动控制器和示例集成俯仰控制器；

图5B是与示例LA关联的示例吊舱的另一示意局部透视图，示出了示例滑动控制器和示例集成俯仰控制器；

图5C是与示例LA关联的示例吊舱的另一示意局部透视图，示出了示例滑动控制器、示例偏航控制器和示例姿态指示器；

图6是姿态指示器示例实施方式的示意正视图；

图7是飞行计算机示例实施方式的方块图；

图8是用来控制与飞船关联的偏航角的方法的示例实施方式方块图；

图9是用来控制与飞船关联的至少一个参数的方法的示例实施方式的方块图；

图10是用来控制与飞船关联的三个或更多个推进组件的相关推进器俯仰角的方法的示例实施方式的方块图；

图11是用来显示与飞船关联的姿态信息的方法的示例实施方式的方块图。

具体实施方式

图1示出了扁豆形飞船（LA）10的一种实施例。LA10可以配置成垂直起飞和着陆（VTOL）以及在三个维度（例如，X、Y和Z平面）上航行。为了便于这种飞行，LA10可以包括支撑结构20；船身22；尾翼组件25；后起落架组件377；包括推进组件31的推进系统、吊舱35、一个或多个计算机600（例如，参见图7）；和/或前起落架组件777。在各种实施方式的讨论过程中，术语“飞船”和“扁豆形飞船”可以互换使用，指代LA10的各种实施方式。此外，术语“前方”和/或“前部”可以用来指代LA10最靠近向前行程的半球形区段内的区域，而“后方”和/或“后部”可以用来指代LA10最靠近相反行进方向的半球形区段内的区域。此外，术语“尾部”可以用来指代与船身22关联的最后端点，而术语“头部”可以用来指代船身22前区段内的最前端点。

支撑结构20可以配置成限定与LA10相关的形状，同时为与LA10关联的许多系统提供支撑。这种系统例如可以包括船身22、吊舱35、货舱（未示出）、和/或推进组件31。支撑结构20可以由相互连接成期望形状的一个或多个框架构件来限定。例如，根据一些实施方式，位于支撑结构20底部的框架构件可以形成剖面“H”配置的堆积石墨复合梁。例如，框架构件可以是3层石墨纤维层组件，其中每一层之间的石墨纤维层以60度角敷设。这些框架构件可以与类似构造的刚性环接合，所述刚性环限定LA10的外圆周。所述环可以由多个铺砌的复合结构构成，这些铺砌结构利用槽形复合加强件接合在一起。所述梁和刚性环框架的这种布置可以一起工作来承担压缩和拉伸的动静载荷。

为了使与LA10相关联的提升力最大化，可能希望支撑结构20设计和制造成让与支撑结构20相关的重量减小或最小，同时让强度以及例如对空气动力学力的抗性增大或最大。换句话说，让与支撑结构20关联的强度-重量比率最大，可以为LA10提供更为优选的配置。例如，一个或多个框架构件可以用轻体高强度材料构造，所述材料例如基本上是碳基材料（例如，碳纤维）和/或铝等。

根据一些实施方式，一个或多个框架构件可以构造成包括碳纤维/树脂复合材料和蜂巢碳夹心件。蜂巢碳夹心件可以进一步包括碳摩丝或泡沫型材料。在这种实施方式中，与支撑结构20关联的单独框架构件可以制造成适当的尺寸和形状，用于支撑结构20内的组件。这种构造可以为支撑结构20带来优选的强度-重量比率。在一些实施方式中，可以优选支撑结构20制造成让相关质量例如小于200千克。

船身22可以包括多个层/机壳和/或可以具有半刚性构造。此外，船身22可以基本上为扁球状，或者“扁豆”状。例如，扁球状的尺寸可以大约描述为A=B>C，其中A是物体长度尺寸（例如，沿着滚转轴5）；Ｂ是宽度尺寸（例如，沿着俯仰轴6）；而C是高度尺寸（例如，沿着偏航轴7）。换句话说，扁球可以具有明显的圆形轮廓，而高度（例如，极直径）小于圆形轮廓的直径（例如，赤道直径）。例如，根据一些实施方式，船身22可以包括如下尺寸：A=21米；B=21米；而C=7米。与船身22相关的尺寸也可以至少局部限定可以保持在船身22内的比空气轻的气体的体积。例如，使用上述给出的船身22的尺寸，与船身22相关的未压缩内部体积可以大约为1275立方米。注意，这些尺寸仅仅是示例，并且可以采用更大或更小的尺寸，而不会脱离本发明的范围。例如，船身22可以包括如下尺寸：Ａ=105米；B=105米；而C=35米。

船身22可以配置成保持比空气轻的气体的体积，并且可以制造成在保留气体体积的时候，形成基本上扁豆状和/或扁球状。因此，船身22可以包括由织物或材料缝制或通过其他方式组装起来的第一机壳，所述第一机壳配置成保持比空气轻的气体和/或具有圆形轮廓，且最大厚度小于该圆形轮廓的直径。在一些实施方式中，第一机壳例如可以用以下材料制成：渗铝塑料、聚氨酯、聚酯、层压橡胶和任何其他适合保持比空气轻的气体的材料。第一机壳可以用一块或多块聚酯板材支撑，可以缝制或通过其他方式塑形，以使保持一定体积的比空气轻的气体，导致第一机壳282呈现扁球状。

与船身22关联的第一机壳可以配置成紧固到支撑结构20，以使支撑结构20可以支撑船身22。例如，第一机壳可以连接到复合承载环的轮缘，从而将上织物蒙皮连续且光滑地连接到LA10。这种设计可以消除传统飞船设计中经常遇到的由不对称的向上的力所导致的应力集中。在一些实施方式中，LA10上的织物接缝可以从氦气拱顶中心向刚性轮缘径向运行，以使接缝可以沿着其长度承担载荷。

用在船身22第一机壳内的比空气轻的气体例如可以包括：氦气、氢气、甲烷和氨气等。比空气轻的气体的提升力潜能取决于该气体相对于周围空气或其他流体（例如水）的密度。例如，氦气在0摄氏度、101.325千帕时的密度大约为0.1786克/升，而空气在0摄氏度、101.325千帕时的密度大约为1.29克/升。根据所选的比空气轻的气体，可以选择与船身22关联的第一机壳的内部体积，以使一定体积的比空气轻的气体产生希望的提升力的量。

根据一些实施方式，与船身22关联的第一机壳可以由一系列“壁”或分隔结构（未示出）分隔。这些壁可以形成分开的“舱室”，所述舱室可以各自分别填充比空气轻的提升气体。这种配置可以减缓一个或多个舱室失效（例如，泄漏或织物撕裂）造成的后果，以使LA10在一个或多个舱室失效时仍然可以具有一些空气净升力。在一些实施方式中，每个舱室可以与另外至少一个舱室流体连通，并且这些壁可以用类似于制造第一机壳的材料来制造，或者可以选择的是（或者，除此之外），可以使用不同的材料。例如，所述“壁”可以用空隙足够多的材料构造，以允许气体在分开的单元之间缓慢迁移，从而维持均等压力。

第一机壳内的一个或多个舱室可以包括一个或多个填充和/或释放阀（未示出），所述阀配置成允许填充第一机壳，可以让第一机壳过度膨胀的风险减至最小。这种阀可以设计成允许比空气轻的气体进入，以及在内部压力达到预定值（例如大约150到大约400帕）时，允许比空气轻的气体流流出第一机壳。

除了因保持比空气轻的气体而产生的空气净升力之外，船身22可以配置成在置于空气流（例如，LA10移动和/或风在船身22周围移动）中的时候，根据相关的迎角和相对于LA10的空气流速，至少产生一些空气动力升力。例如，船身22可以包括第二机壳，其配置成基本上符合与第一机壳相关的形状。与船身22相关的第二机壳例如可以基本上包围第一机壳的顶部和底部表面，或者可以选择的是，第二机壳可以由两片或多片材料形成，每一片基本上仅覆盖船身22顶部和/或底部表面的一部分。例如，根据一些实施方式，第二机壳可以非常类似第一机壳，除了包含略微更大的体积之外，这样使得第二机壳可以基本上包围支撑结构20和与船身22关联的第一机壳。

第二机壳可以包括帆布、乙烯树脂和/或其他可以缝制或通过其他方式加工成适当形状的适当材料，所述材料可以具有对外部应力（例如，撕裂、空气动力等）的期望抗性。在一些实施方式中，第二机壳可以包括低阻和/或轻体织物，诸如例如聚酯、聚氨酯和/或具有热塑性涂层的DuPont^TM

除了向支撑结构20提供空气动力的力传递和可能的撕裂抗性之外，在安装了第二机壳之后，可以在第一机壳和第二机壳之间形成空间，该空间可以用作LA10的副气囊。例如，副气囊可以用来补偿第一机壳内的提升气体与包围LA10的环境空气之间的压力差异，以及用来镇压飞船。副气囊因此允许船身22在环境空气压力升高（例如，在LA10下降时），保持其形状。压力补偿例如可以通过在LA10上升或下降时，分别向副气囊泵送空气或从其排出空气来实现。这种泵送空气和排出空气可以借助气泵、气孔凸片或其他与船身22关联的适当设备（例如，推进系统30的动作）来实现。

图1进一步示出了相对于示例LA10的各个轴，用于叙述目的。LA10可以限定滚转轴5、俯仰轴6和偏航轴7。LA10的滚转轴可以对应于沿着例如从尾翼组件25到吊舱35方向穿过船身22的假想直线。LA10的偏航轴7可以对应于垂直于滚转轴5沿着例如从船身22的底面向船身22顶面的方向穿过船身22运行的假想直线。俯仰轴6可以对应于垂直于偏航轴和滚转轴运行的假想直线，以使俯仰轴6从LA10一侧向LA10另一侧穿过船身22运行。在讨论过程中，“滚转轴”和“X轴”、“俯仰轴”和“Y轴”、以及“偏航轴”和“Z轴”可以互换使用，以指代与LA10关联的各种轴线。本领域技术人员应该明白，本段所述术语仅为示例性质，并不用于限制。

LA10的偏航和俯仰控制可以确定垂直和水平推进方向，并最终确定LA10的飞行方向。

图2示出了示例尾翼组件25。尾翼组件25可以配置成为LA10提供稳定性和/或导航作用。尾翼组件25可以经由支架、支座和/或其他适当方法操作地连接到支撑结构20（见图1）。例如，在一些实施方式中，尾翼25可以利用位移支座345安装到龙骨索环120以及与支撑结构20关联的纵向支撑构件124。如图2所示。龙骨索环120可以基本上为与支撑结构20关联的圆周梁。龙骨索环120可以包括一个或多个框架区段，所述框架区段具有限定的曲线半径，可以彼此附着以形成期望半径的龙骨索环120。在一些实施方式，龙骨索环120的直径例如大约为21米。纵向框架构件124可以配置成沿着从龙骨索环120前部到龙骨索环120后部的纵向延伸。纵向框架构件124可以与龙骨索环120基本上正交，并且可以在与龙骨索环120关联的中点对准。换句话说，在两个维度平面上观察龙骨索环120时，纵向框架构件124可以在0度和180度的相对位置处与龙骨索环120相交。本领域技术人员应该明白，可以使用许多其他安装配置，并且它们都落入本发明的范围内。

根据一些实施方式，尾翼组件25可以包括垂直稳定构件310。垂直稳定构件310可以配置成翼型，为LA10提供稳定性以及协助偏航/线性飞行控制。垂直稳定构件310可以包括引导边缘、拖尾边缘、枢转组件、一个或多个翼梁、以及一个或多个垂直控制表面350（例如，舵）。

垂直稳定构件310可以枢转附连到尾翼组件25上的一点。在LA10操作过程中，垂直稳定构件310可以从尾翼组件250与支撑结构20的安装点基本上指向上方，同时垂直稳定构件310的最上端点保持在船身22顶面最上端点以下或者基本上与之处于相同高度。这种配置可以允许垂直稳定构件310与LA10关联的各向同性状态。在特定条件（例如，自由空中停泊、高风力等），垂直稳定构件310可以配置成围绕垂直面内的枢转组件枢转，以使垂直稳定构件310静止在水平或向下的垂直方向，并且基本上位于水平稳定构件315之间。这种布置让LA10能进一步使其相对于垂直轴线的各向同性状态最大化，从而让空气动力例如阵风对于垂直稳定构件310的不利影响最小。在一些符合本发明的实施方式中，即船身22包括7米的厚度尺寸，且尾翼组件25安装到龙骨索环120和纵向框架构件124的情况下，垂直稳定构件310可以具有从大约3米到大约4米的高度范围。

垂直稳定构件310可以包括一个或多个翼梁（未示出），所述翼梁配置成限定垂直稳定构件310的轮廓以及为与垂直稳定构件310关联的蒙皮提供支撑。所述一个或多个翼梁可以包括基本上碳基材料，诸如例如具有碳纤维摩丝的碳纤维蜂巢夹心件。所述一个或多个翼梁中的每一个可以在不同位置具有开口（例如，圆形切口），以使重量最小而对强度的削弱最少。本领域技术人员应该明白，让所用的翼梁数目最少，同时仍保证期望的支撑结构，可以允许与垂直稳定构件310关联的重量最小。因此，所述一个或多个翼梁可以沿着垂直稳定构件310的翼展方向以期望的间隔隔开，所述间隔配置成让支撑最大而重量最小。

引导边缘322可以用来限定垂直稳定构件310的边缘形状，同时在安装与垂直稳定构件310关联的蒙皮之前，固紧翼梁。引导边缘322还可以包括基本上碳基材料，诸如带有碳纤维摩丝的碳纤维蜂巢夹心件。

引导边缘322和所述一个或多个翼梁可以对准并紧固就位，同时安装蒙皮以基本上包裹引导边缘322和翼梁。蒙皮包括例如帆布、聚酯、尼龙、热塑性塑料和/或任何其他适当材料。蒙皮可以利用粘结法、收缩卷绕法和/或任何其他将蒙皮固紧到引导边缘322和所述一个或多个翼梁的适当方法固紧。

例如，在一些实施方式中，帆布材料可以应用在所述一个或多个翼梁以及引导边缘322上，然后利用粘结剂和/或其他适当紧固件固紧。然后可以利用聚氨酯和/或热塑性材料涂覆帆布材料，以进一步提高强度和与所述一个或多个翼梁以及引导边缘322的粘结性。

垂直稳定构件310还可以包括一个或多个垂直控制表面350，所述控制表面配置成控制垂直稳定构件310周围的气流，用来控制LA10。例如，垂直稳定构件310可以包括舵，所述舵配置成向垂直稳定构件310以及尾翼组件345和船身22施加侧向力。这种侧向力可以用来产生围绕LA10偏航轴7的偏航运动，这种偏航运动可以补偿飞行过程中的空气动力。垂直控制表面350可以操作地连接到垂直稳定构件310（例如，经由铰链），并且可以通信地连接到与吊舱35关联的系统（例如，偏航控制器）或者其他适当位置和系统。例如，可以与吊舱35或其他适当位置（例如，远程控制器）建立机械通信（例如，缆绳）和/或电气通信（例如，导线和伺服马达和/或灯光信号）。

与尾翼组件25关联的水平稳定构件315可以配置成翼型，并且可以提供稳定性和协助LA10的俯仰控制等。水平稳定构件315可以包括引导边缘、拖尾边缘、一个或多个翼梁、和一个或多个水平控制表面360（例如，升降舵）。

在一些实施方式中，水平稳定构件315可以安装在船身22下侧，呈上反角（anhedral）（也称为负反角或逆反角）配置。换句话说，水平稳定构件315可以相对于滚转轴5以向下的角度从垂直稳定构件310延伸离开。水平稳定构件315的上反角配置可以允许水平稳定构件315用作LA10的后部区段的地面支撑件或着陆支撑件。可以选择的是，水平稳定构件315可以安装成下反角（dihedral）配置或其他适当配置。

根据一些实施方式，水平稳定构件315可以操作地附连到尾翼支座345和/或垂直稳定构件310。在特定条件下（例如，自由空中停泊、高风力等），水平稳定构件315可以配置成允许垂直稳定构件310在垂直面内枢转，以使垂直稳定构件310基本上静止在水平稳定构件315之间。

在一些实施方式中，与水平稳定构件315关联的翼展（即，端部到端部的测量值）大约为10至20米宽，取决于希望的船身22尺寸。在一些实施方式中，与水平稳定构件315关联的翼展例如大约为14.5米。本领域技术人员应该明白，所述翼展可以更大或更小，取决于特定实施方式的特征。例如，船身直径与翼展的比率可以在大约1.6：1和1：1的范围内。

水平稳定构件315可以包括一个或多个翼梁（未示出），所述翼梁配置成限定水平稳定构件15的轮廓以及为与水平稳定构件315关联的蒙皮提供支撑。所述一个或多个翼梁可以包括基本上碳基材料，诸如带有碳纤维摩丝的碳纤维蜂巢夹心件。所述一个或多个翼梁的每一个可以在不同位置具有开口（例如，圆形切口），以使重量最小而对强度的削弱最小。本领域技术人员将会明白，所用的翼梁数目最小，同时保证期望的结构支撑，可以允许与水平稳定构件315关联的重量最小。因此，翼梁可以沿着水平稳定构件315的翼展方向以期望的间隔隔开，该间隔配置成让支撑最大而重量最小。

引导边缘352可以用来限定水平稳定构件315的边缘形状，以及在安装与水平稳定构件315关联的蒙皮之前固紧每一个翼梁。引导边缘352还可以包括基本上碳基材料，诸如带有碳纤维摩丝的碳纤维蜂巢夹心件，从而获得期望的强度-重量比率。一旦引导边缘352和所述一个或多个翼梁对准并紧固就位，则蒙皮可以安装成基本上包裹引导边缘352以及所述一个或多个翼梁。蒙皮材料例如可以包括帆布、聚酯、尼龙、热塑性塑料和/或任何适当的材料。蒙皮可以利用粘结法、收缩卷绕法和/或任何其他适当方法固紧。例如，在一些实施方式中，帆布材料可以施加在所述一个或多个翼梁和引导边缘352上，并利用粘结剂和/或其他适当紧固件固紧。然后可以利用聚氨酯和/或热塑性材料涂覆帆布材料，以进一步提高强度和与翼梁和引导边缘352的粘结性。

水平稳定构件315还可以包括一个或多个水平控制表面360（例如，升降舵），所述水平控制表面配置成控制水平稳定构件315周围的气流，以实现希望的效果。例如，水平稳定构件315可以包括配置成在水平稳定构件315上施加俯仰力（例如，上下力）和/或滚转力的升降舵。俯仰力可以用来让LA10围绕俯仰轴6运动，而滚转力可以让LA10围绕滚转轴5运动。水平控制表面360可以操作地连接到水平稳定构件315（例如，经由铰链）并可以从吊舱35或其他适当位置（例如，远程控制器）进行机械（例如，经由缆绳）和/或电气（例如，经由导线和伺服马达和/或灯光信号）控制。

图3A和3B示出了推进组件31的两个示例实施方式。例如，如图3A所示，推进组件31可以包括动力源410。动力转换单元415、推进单元支座430和/或燃料源（例如、箱体）（未示出）。动力源410例如可以包括电动马达、液体燃料马达、气体涡轮引擎和或任何配置成产生旋转动力的适当动力源。动力源410可以进一步包括可以在任一方向运行（例如顺时针旋转或逆时针旋转）和/或根据控制信号（例如，来自计算机600的信号，在图7中示出）以可变的速度运行的速度可变和/或可逆型马达。动力源410可以由电池、太阳能、汽油、柴油、天然气、甲烷和/或任何其他适当燃料源提供动力。在一些实施方式中，例如，动力源410可以包括由SimoniniFlying,ViaperMarano,4303,41010-SanDalmaziodiSerramazzoni(MO),Italy制造的Mini2和/或Mini3马达。

根据一些实施方式，推进组件31可以包括配置成将动力源410的旋转能量转换成适合作用在LA10上的推动力的动力转换单元415。例如，动力转换单元415可以包括旋转时可以产生气流或推力的翼型或其他设备。例如，动力转换单元415可以布置成轴向风扇（例如，推进器）、离心风扇、和/或切向风扇。这种示例风扇布置可以适合将动力源410产生的旋转能量转化为用于操作LA10的推动力等。可以选择的是，在使用动力源诸如气体涡轮引擎时，可以在不使用动力转换单元415的情况下提供推力。本领域技术人员应该明白，可以在不脱离本发明范围的情况下采用许多配置。

动力转换单元415可以调节，以使动力转换单元415的迎角可以改动。这样可以允许根据与动力转换单元415关联的迎角来改变推力密度和方向。例如，在动力转换单元415配置成可调节翼型（例如，可变节距推进器）的情况下，动力转换单元415可以旋转90度，以实现完全的推力反转。动力转换单元415例如可以配置有叶片、端口和/或其他设备，以使动力转换单元415产生的推力可以改动并指向期望的方向。可以选择的是（或者除此之外），与动力转换单元415关联的推力方向可以通过操纵推进单元底座430来实现。

如图3A所示，例如，推进单元支座430可以操作地连接到支撑结构20（见图1）并可以配置成牢固地保持动力源410，以使与推进组件31关联的力可以传递到支撑结构20。例如，推进单元支座430可以包括设计成与龙骨索环120、水平稳定构件315、横向框架构件（未示出）上的紧固位置和/或其他任何适当位置相交的紧固点455（图3A和3B）。这种位置可以包括结构加强部，用来协助抵抗与推进组件31关联的力（例如，推动力）。此外，推进单元支座430可以包括一系列设计成匹配特定动力源410上的紧固点的紧固点。本领域技术人员应该明白，紧固件阵列可以用来固紧紧固点，从而在推进单元支座430和紧固位置之间实现期望的连接。

根据一些实施方式，推进单元支座430可以包括配置成允许推进组件31根据例如计算机600（例如见图7）提供的控制信号而围绕一条或多条轴线（例如，轴线465和470）旋转的枢转组件。枢转组件可以包括蜗轮、伞形齿轮、轴承、马达和/或可以便于围绕推进组件31的一条或多条轴线受控旋转的其他设备。在这种实施方式中，电动马达可以配置成让关联的蜗轮旋转，并且蜗轮旋转可以让推进支座齿轮旋转，从而旋转推进支座430。

可以选择的是，在一些实施方式中，推进组件31可以安装成能产生最小的旋转或枢转（例如，基本上固定），如图3B所示。这种配置可以根据需要用于一个或多个推进组件31。

图4A和4B示出了符合本发明、与LA10关联的推进系统的示例配置（从LA10底部观察）。与LA10关联的推进组件31可以配置成提供推进力（例如，推力），导向特定方向（即，推力矢量），并且配置成产生运动（例如，水平运动和/或垂直运动），抵消活动力（例如，风力），和/或LA10的其他操作（例如，偏航控制）。例如，推进组件31可以进行偏航、俯仰和滚转控制以及为水平和垂直运动提供推力。这种功能可以取决于与推进组件31关联的位置和动力。

与推进系统30相关的功能可以在多个推进组件31（例如，5个推进组件31）之间划分。例如，推进组件31可以用来为垂直起飞提供升力，以使船身22第一机壳内的比空气轻的气体的力在提升的过程中受到与推进组件31关联的推力的协助。可以选择的是（或者除此之外），推进组件31可以用来提供向下的力，用于着陆操作，以使船身22第一机壳内的比空气轻的气体的力被与推进组件31关联的推力所抵消。此外，水平推动力还可以由推进组件31提供，用来产生与LA10关联的水平运动（例如，相对于地面平移）。

可能希望利用推进组件31来控制或协助与LA10关联的偏航、俯仰和滚转控制。在一些实施方式中，LA10可以包括一个或多个提升推进组件，诸如图3A所示的那些，所述提升推进组件配置成提供垂直提升推力；和一个或多个水平推进组件，诸如图3B所示的那些组件，所述水平推进组件配置成提供水平推进力。这些垂直和水平推进组件可以由操作者通过协作的方式控制，以平衡垂直提升分量、水平方向和LA的角度。

例如，如图4A所示，推进系统30可以包括前部推进组件532，其可操作地附连到龙骨索环120的前部区段（见图1），并且基本上与LA10的滚转轴5平行和/或位于该轴上。除了前部推进组件532之外，推进系统30可以包括相对于LA10的滚转轴5以大约120度角、可操作地附连到龙骨索环120的右舷推进组件533和相对于LA10的滚转轴5以大约负120度（例如，正240度）角、可操作地附连到龙骨索环120的左舷推进组件534。这种配置能进行与LA10关联的偏航、俯仰和滚转控制。例如，在希望让LA10进行偏航运动时，前部推进组件532可以旋转或枢转，以使与前部推进组件532关联的推力矢量根据期望的偏航角，导向平行于俯仰轴6，并且相对于船身导向右侧或左侧。在操作前部推进组件532的时候，LA10可以响应被导向的与前部推进组件532关联的推力而发生偏航。

在另一种示例实施方式中，例如，在希望进行与LA10有关的俯仰运动时，前部推进组件532可以旋转，以使与前部推进组件532关联的推动力可以根据期望的俯仰角，指向平行于偏航轴并指向地面（即，向下）或指向天空（即，向上）。在前部推进组件532操作时，LA10则可以响应被导向的与前部推进组件532关联的推力而发生俯仰运动。

根据另一种实施方式，例如，在希望进行与LA10关联的滚转运动时，右舷推进组件533可以旋转，以使与右舷推进组件533关联的推动力可以根据期望滚转角，指向平行于偏航轴7并指向地面（即，向下）或指向天空（即，向上）。此外，或者可以选择的是，左舷推进组件534可以旋转，以使与左舷推进组件534关联的推动力可以指向与右舷推进组件533关联的推动力的方向相反的方向。在右舷推进组件533和左舷推进组件534操作时，LA10则可以响应被导向的推力而发生滚转运动。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，利用推进组件的不同组合和旋转可以实现类似的结果。此外，本领域技术人员应该理解，右舷推进组件533和左舷推进组件534在一些实施方式中可以固定（即，不可以旋转）某位置，从而将推力基本上导向平行于偏航轴7。

前部、右舷和左舷推进组件532、533和534还可以配置成提供推动力，为LA10产生向前和向后的运动。例如，右舷推进组件533可以安装到推进支座430（见图3A）并配置成从相关推动力指向下方（即指向地面）的位置向相关推动力基本上指向平行于滚转轴5并指向LA10后部的位置枢转。这样可以允许右舷推进单元533提供额外推力来补充推进器。可以选择的是，右舷推进单元534可以从相关推动力指向基本上平行于滚转轴5并指向LA10后部的位置向相关推动力指向沿着俯仰轴6的位置旋转，以便可以抵消不利的风力。

在一些实施方式中，前部、右舷和左舷推进组件532、533和534安装高度可以达到龙骨索环120。这种安装结构相对于将推进组件安装地较低来说，可以提供若干优势。例如，对于不小心伤害地面人员或损坏地面设备而言，可以使得安全担忧很小。较之安装在吊舱35侧部而言，在LA10内感受到的推进组件的噪音水平可以更低。推进组件532、533和534的安装位置还可以让推进器在大部分不受船身22附近阻碍的自由流线空气中操作。

除了各前部、右舷和左舷推进组件532、533和534之外，推进系统30可以包括一个或多个右舷助推器541和一个或多个左舷助推器542（见图4B），它们配置成向LA10提供水平推力。右舷和左舷助推器541和542可以安装到龙骨索环120、横向框架构件（未示出）、水平稳定构件315或者与LA10关联的任何其他适当位置。右舷和左舷助推器541和542可以利用类似于上述的可操作推进单元支座430安装，或者可以选择的是，右舷和左舷助推器541和542可以安装成可以产生最小的旋转或枢转（例如，基本上固定），如图3B所示。例如，右舷和左舷助推器541和542可以安装到龙骨索环120上垂直稳定构件310任一侧的后部位置（例如大约160度和负160度处，如图4B所示）。在一些实施方式中，右舷和左舷助推器541和542可以基本上与上述右舷和左舷推进组件533或544一起安装（例如，位于正120度和负120度）。在这种实施方式中，与右舷和左舷推进组件533和534关联的推进单元支座430可以包括额外的紧固点，以使与右舷和左舷助推器541和542关联的推进单元支座430可以操作地彼此连接。可以选择的是，与右舷和左舷助推器541和542关联的推进单元支座420可以操作地连接到支撑结构20上同连接到与右舷和左舷推进组件533和534关联的推进单元支座430的紧固点基本上类似的紧固点。

在一些实施方式中，来自右舷和左舷助推器541和542的推力可以沿着基本上平行于滚转轴5的路径导向。这种配置可以让与右舷和左舷助推器541和542关联的推动力来根据推力方向向前或向后驱动LA10，并且提供围绕偏航轴7的力等。例如，右舷助推器541可以产生比左舷助推器542更大的推动力。在这种情况下，LA10可以围绕偏航轴7旋转。同样，左舷助推器542可以产生比右舷助推器541更大的推动力，导致围绕偏航轴7的类似旋转。

在一些实施方式中，来自右舷和左舷助推器541和542的推力可以根据关联的推进单元支座430的位置来配置。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以为右舷和左舷助推器541和542采用额外的配置。

注意，在一些说明内容中，动力转换单元415在讨论时包括推进器（即，轴向风扇）。虽然文中所述的系统和方法适用于包括变俯仰角推进器的动力转换单元415，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，也可以实施其他动力转换单元（例如，离心风扇）。配置成产生可变推力的任何动力源/动力转换单元都可以通过本发明的系统和方法来控制。

图5A是与LA10关联的示例吊舱35的示意性局部透视图。吊舱35可以包括计算机600（例如，见图7）、一个或多个操作界面和/或压舱物（未示出）等等。吊舱35可以定位成允许LA10保持静力平衡。例如，吊舱35可以配置成安装在纵向框架单元124上的一定位置（见图1），以使可以保持与LA10关联的静力平衡。吊舱35例如可以沿着滚转轴5安装在一定位置，以使围绕与吊舱35质量关联的俯仰轴6的力矩基本上抵消与尾翼组件25质量关联的围绕俯仰轴6的力矩。吊舱35可以沿着俯仰轴6安装在一定位置，以使吊舱35的质量不会产生围绕滚转轴5的力矩。可以选择的是，根据与空气动力学有关的因素等等，与吊舱35和尾翼组件25关联的围绕俯仰轴6的力矩可以调节，从而提供期望的空气动力学特性。本领域技术人员应该明白，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行许多希望的调节。

吊舱35可以承载操作者和至少一名乘客，并且可以携带额外的物品（例如，校准压舱物）。吊舱35可以包括一个或多个配置成为操作者或其他个人执行与LA10飞行有关的任务提供位置的操作者界面。例如，如图5A所示，吊舱35可以包括滑动控制器310、集成俯仰控制器221和导航仪器230等等（例如，座椅等）。

滑动控制器210可以安装在滑轨上，并且可以配置成控制纵倾和水平操纵。与本发明相符，滑轨可以是另一部件在其内或其上滑动的设备，诸如例如框架211。集成俯仰控制器221可以安装到与吊舱35关联的底架，并且配置成控制垂直飞行和提升等等。滑动控制器210和集成俯仰控制器221可以配置成为LA10的操作者提供控制器，以便能在滑行、飞行和着落过程中对LA10进行控制。滑动控制器210和集成俯仰控制器221根据需要可以通信地连接到计算机600、垂直和水平控制表面350和360（图2）、推进组件31和其他系统（图1）。此外，滑动控制器210和集成俯仰控制器221可以从操作者接收表示期望导航功能（例如，转弯、偏航、俯仰、提升等）的输入，并且将这些输入提供给计算机600、垂直和/或水平控制表面350和360、推进组件31或其他配置成让操作者根据需要操作LA10的适当系统。

根据一些实施方式，吊舱35可以包括用于操作者的P1位置和用于乘客和/或操作者的P2位置。滑动控制器210可以位于吊舱35中部，P1和P2位置之间。滑动控制器210可以包括框架211、滑动支撑控制装置212和附连到滑动支撑控制装置212的操作柄213等等。框架211和滑动支撑控制装置212可以配置成让滑动支撑控制装置212在框架211上滑动。在一些实施方式中，框架211可以配置成提供表示滑动支撑控制装置212从预定中性位置偏移的输出。例如，中性位置可以是滑动支撑控制装置212对应于与推进组件31（例如，分别是右舷和左舷助推器541和542（图4和图5））关联的空档节流阀的位置和/或与推进组件关联的基本上中性推进器俯仰角的位置。在这种示例中，在滑动支撑控制装置212向前或向后运动时，可以为各推进组件31（例如，分别为右舷和左舷助推器541和542）调节推进器俯仰角和/或节流阀的设定值，该设定值配置成获得向希望的方向前进或减速的推力。

滑动支撑控制装置212可以进一步包括滑动连接到框架211的中央肘架214。例如，位于P1和P2座椅之间的中央肘架的上表面和侧表面可以沿着框架211向前向后滑动。在中央肘架214滑动时，框架211可以向计算机600提供信号，表示从与滑动支撑控制装置212关联的中性位置偏移。在一些实施方式中，滑动支撑控制装置212可以包括其他支撑类型的结构（例如，头部支靠件）。

如图5A所示，操作柄213可以安装在滑动支撑控制装置212一端，位于P1和P2位置之间。在中央肘架214沿着框架211向前向后滑动时，操作柄213可以随着中央肘架214移动。例如，位于P1位置的操作者可以使用他的右手来控制操作柄213，还可以向前向后滑动他的右臂来控制滑动支撑控制装置212。同样，位于P2位置的操作者可以使用他的左手和左臂分别在操作柄213和滑动支撑控制装置212上进行这种操作。

滑动控制器210等等可以控制与推进组件31（例如，前部推进组件532、右舷推进组件533、左舷推进组件534、右舷助推器541和左舷助推器542）关联的推进器俯仰角和/或动力源动力设定值（例如，节流阀）。根据一些实施方式，与推进组件31关联的推进器俯仰角可以通过滑动滑动支撑控制装置212来进行控制。经由滑动控制器210进行的滑动控制可以允许操作者将他的手和/或脚保持在主控制器上，同时仍然能让他改变与LA10关联的推进力（例如，改变与推进组件31关联的推进器俯仰角以使LA10向前或向后运动）。

在一些实施方式中，滑动支撑控制装置212可以具有中性位置，该中性位置对应于节流阀空档和与推进组件31关联的推进器中性俯仰角或基本上中性俯仰角。从与滑动支撑控制装置212关联的中性位置偏移，可以对应于控制信号的预定值。所述值可以存储在参照表或与计算机600相关的其他关联数据结构中。该控制信号可以配置成根据所述值改动与LA10关联的飞行参数。在一些实施方式中，所述飞行参数可以包括与LA10关联的速度。在一些实施方式中，控制信号可以类似于节流阀控制，并且配置成改动推进器俯仰角和与一个或多个推进组件关联的动力源输出至少其中一项。在一些实施方式中，所述控制信号可以是俯仰控制信号，并且可以改动水平控制表面360和/或一个或多个与LA10关联的推进组件31，以改变LA10围绕俯仰轴6的位置。可以在每次飞行之前，确定并设置这些部件之间相互作用的关系和比率，或者可以选择的是，可以在构造LA10之前或构造过程中预先确定。

例如，滑动支撑控制装置212可以通信地连接到LA10的推进器俯仰控制系统。在滑动支撑控制装置212移动时，与滑动支撑控制装置212关联的偏移可以传递给推进器俯仰控制系统，并且可以与该偏移量以及预定比率成比例地改变推进器俯仰角和/或动力源动力输出量。在这种示例中，在滑动支撑控制装置212移动时，推进器俯仰角可以增大和/或节流阀可以打开到这样的设定值，所述设定值配置成实现向期望的方向前进的推力。同样，滑动支撑控制装置212向后的运动可以将推进器推向相反的俯仰角和/或相应调节节流阀，这样可以允许LA10减速，并且根据需要向着LA10后部的方向移动。本领域技术人员应该明白，由滑动控制器210提供的比例控制可以利用任何数量的设备来实施，诸如数字比例控制器。

根据一些实施方式，操作柄213可以安装在滑动支撑控制装置212上。操作柄213可以围绕第一轴、第二轴成角度地移动，并且可以处于第一和第二轴之间的任意位置组合。例如，操作柄213可以垂直于第一轴移动，垂直于第二轴移动，或者与每条轴成各种角度。操作柄213围绕第一轴的移动可以控制LA10的俯仰运动，而操作柄213围绕第二轴的移动可以控制LA10的滚转运动。换句话说，在操作柄213围绕第一轴移动时，推进组件31可以与水平控制表面360相结合地操作，以改变LA10围绕俯仰轴6的俯仰角。在操作柄213围绕第二轴移动式，推进组件31可以相应促动，以改变LA10围绕滚转轴5的滚转角。在一些实施方式中，水平控制表面360还可以与推进组件一起促动，或者单独促动，以改变LA10围绕滚转轴5的滚转角。本领域技术人员应该明白，与LA10关联的元件的各种组合可以实施地产生期望的俯仰和/或滚转响应。此外，借助于在滑动支撑控制装置212上的位置，操作柄213还可以通过控制右舷和左舷助推器541和542等来协助LA10向前运动和/或向后运动（例如，减速）。

图5A还示出了示例集成俯仰控制器221，该控制器可以包括例如一个或多个集成俯仰操作杆220和锁止按键223。集成俯仰操作杆220可以位于P1座椅左侧和/或位于P2座椅（未示出）右侧。集成俯仰控制操作杆220可以交叉连接，或者可以选择的是，可以独立操作。

集成俯仰控制器221可以进行操作，在多个推进组件31之间基本上实现同步俯仰角。例如，集成俯仰操作杆220可以进行可变操作，以控制与全部3个周边动力源（即，前部推进组件532、右舷推进组件533和左舷推进组件534（见图4A和4B）关联的推进器俯仰角，所述推进器俯仰角因此可以提供可变的、可动的升力。这种可控的升力可以用来实现基本上水平飞行、垂直起飞和着落等等。这种能力还可以由推进器俯仰角、周边动力源的动力输出以及一个或多个控制表面的操作等等来提供。

在一些实施方式中，集成俯仰操作杆220的手柄可以设置有锁止机构来实现“设置并忘记”类型的功能。在一些实施方式中，这种功能可以由扭转握持设备来提供，该设备可以允许操作员实现稳定的水平飞行，然后扭转将该锁具锁上，将集成功能保持在期望的推进器俯仰角。可以选择的是，锁止功能可以经由锁止按键223来实现，以使集成俯仰操作杆220实现期望的位置时，锁止按键223可以压下并且集成俯仰操作杆220锁定就位。在第二次压下锁止按键223时，集成俯仰操作杆220可以从其位置释放。在需要很少或不需要在集成俯仰操作杆220上连续施加力的时候（例如，在平直水平飞行中），提供这种功能可以减少操作员的工作负担和/或疲劳。

图5B是与LA10关联的示例吊舱35从P2位置观察的另一幅示例局部透视图。图5B示出了位于P1座椅左侧的滑动控制器210和集成俯仰控制器221。

图5C是从P1位置观察的与LA10关联的吊舱35的示例局部透视图。图5C还示出了与LA10关联的示例导航仪器230。导航仪器230可以包括模拟仪器（例如，高度计、空速指示器、无线电等）、数字仪器，和/或可以包括一个或多个多功能显示器（MFD）。MFD可以包括任何提供多种功能显示的航空显示器，诸如主功能显示器（PFD）。本领域技术人员知道，MFD可以包括CRT显示器、等离子显示器、LCD显示器、触摸感应式显示器，和/或任何其他类型的电子显示设备。计算机600可以联系到导航仪器230和/或与LA10关联的其他系统。

LA10可以进一步包括配置成控制LA10围绕偏航轴7的运动的偏航控制器241（见图5C）。偏航控制器241可以配置成向计算机600提供信号，该信号又导致推进组件和与LA10关联的控制表面基本上串联操作，以基本上实现围绕偏航轴7的期望偏航角。偏航控制器241可以包括例如吊舱35内的枢转踏板促动器240和242，如图5C所示，所述促动器配置成从操作者接收表示与LA10关联的期望偏航角的输入。在一些实施方式中，枢转踏板促动器240和242可以是舵板。本领域技术人员应该了解，偏航控制器可以包括其他适当的输入设备，诸如例如驾驶盘。

偏航控制器241例如可以经由附连到舵杆（未示出）的枢转踏板促动器240和242，和/或任何其他类似设备来促动。围绕偏航轴7的力可以利用一个或多个控制表面（例如，垂直控制表面350和水平控制表面360）和/或推进动力源（例如，前部推进组件532、右舷推进组件533、左舷推进组件534、右舷助推器541和左舷助推器542）来产生。例如，在动力源和控制表面之间的组合控制过程中，枢转踏板促动器240和242可以通信地连接到与LA10关联的计算机600。计算机600可以进一步通信地连接到一个或多个与LA10关联的垂直控制表面和/或配置为LA10提供推动力的推进动力源。这种连接例如可以让垂直控制表面350与右舷和左舷助推器541和542基本上串联操作，以使LA10围绕偏航轴7形成期望偏航角。此外，这种连接可以让水平控制表面360与右舷推进组件533和左舷推进组件534基本上串联操作，以使LA10分别围绕俯仰轴6和/或滚转轴5形成期望俯仰角和/或滚转角。

在一些实施方式中，通过从操作者接收表示期望偏航角的输入（例如，经由踏板偏转），枢转踏板促动器240和/或舵杆（未示出）可以像偏航控制器241一样起作用。计算机600可以配置成从枢转踏板促动器240和242接收输出信号，作为操作者输入的结果，并让垂直控制表面和/或推进动力源独立操作或串联操作，以使LA10基本上形成期望偏航角。

LA10可以进一步包括用来显示与LA10关联的各种信息的飞行信息显示系统。根据一些实施方式，飞行信息显示系统可以包括一系列位置传感器，所述传感器可以安装在各个位置（例如，位于LA10的船身22内）。这些传感器可以配置成感知各种参数，诸如例如，与LA10关联的位置、速度和加速度等等。这些传感器可以进一步产生与所感知到的参数对应的输出。飞行信息显示系统可以通信地连接到计算机600，如图7所示，计算机可以包括处理器。所述处理器可以配置成接收传感器输出并根据传感器输出来确定与LA10关联的姿态。所述处理器可以通信地连接到姿态指示器250，以使姿态指示器250可以显示与LA10关联的姿态信息。例如，如示出示例姿态指示器250的示意正视图的图6所示，示例姿态指示器250可以配置成位于吊舱35内的位置的平视显示（HUD）设备，以使操作者能方便地监控与LA10关联的各种信息，而不用从LA10前方的空间转移注意力。例如，姿态指示器250可以位于导航仪器230的顶部（图5C）。在一些实施方式中，姿态指示器250可以基本上透明并且包括多个配置成显示与LA10飞行有关的各种信息的指示器（例如，LED、灯等），所述信息诸如LA10的姿态和/或LA的速度等。

例如，如图6所示，多个第一指示器251-257可以沿着水平轴线布置成基本上直线，而多个第二指示器258-260和261-263沿着垂直轴线布置成基本上直线，并且在指示器254处交叉，从而形成十字。姿态指示器250可以通信地连接到计算机600，使得每一个指示器配置成指示与LA10关联的姿态。所述多个第一指示器和/或多个第二指示器中的至少一个指示器可以根据决策来响应（例如，亮起）。指示器可以布置成任何适当配置，这些配置可以为操作者提供LA10姿态指示和/或操作过程中的其他信息。

在一些实施方式中，中部的指示器254可以是白色，任意方向的下一个指示器（即，水平方向的指示器253、255，和垂直方向的指示器252、256可以为绿色，而下一个指示器（即，水平方向的指示器252、256，和垂直方向的指示器259、262）可以为黄色，而那些位于末端的指示器（即，水平方向的指示器251、257，和垂直方向的指示器258、263）可以为红色。颜色仅仅是示例。在这种实施方式中，当LA10处于中性飞行姿态（即，平直水平）时，仅中部白色指示器254可以点亮。当LA10的俯仰角下降，例如，中部指示器254下面的指示器261可以以绿色亮起。如果俯仰角继续下降，则最后的指示器263可以以红色亮起。可以为LA10向上的俯仰角运动、向下的俯仰角运动和左右舷滚转进行类似的指示器布置。可以选择的是，指示器可以相对于前述内容以相反的方向促动。例如，当LA10的俯仰角减小时，指示器260可以响应。当俯仰角进一步减小时，指示器259和258可以响应，表示飞行器俯仰角已经减小了预定的量。本领域技术人员应该了解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对上述机制进行变化。

姿态指示器250可以在飞行过程中为操作者提供一般导向。例如，可以让操作者的眼睛保持在LA10周围的区域中，与此同时，持续更新与LA10姿态有关的数据（例如，俯仰角和滚转角）。

根据一些实施方式，推进组件31和控制表面等等，可以由计算机600控制。图7是符合本发明的计算机600实施例的方块图。例如，如图7所示，计算机600可以包括处理器605、磁盘610、输入设备615、MFD620、可选外部设备625和/或界面630。计算机600可以根据需要包括更多或更少的部件。在实施例中，处理器605包括CPU635，该CPU连接到随机读写存储器（RAM）单元640、显示存储器单元645、视频接口控制器（VIC）单元650、输入/输出（I/O）单元655。处理器605还可以包括其他部件。

在实施例中，磁盘610、输入设备615、MFD520、可选外部设备525和界面630可以经由I/O单元655连接到处理器605。此外，磁盘510可以包含可由处理器605处理并在MFD620上显示的数据结构和/或其他信息。输入设备615可以包括这样的机构，使用者和/或与LA10关联的系统可以由此访问计算机600。可选外部设备625可以允许计算机600经由控制信号来调节其他设备。例如，电传操作系统和光传操作系统可以包括在内，允许控制信号发送到可选外部设备，可选外部设备包括例如与推进单元支座430关联的伺服马达和/或与水平和垂直稳定构件310和315关联的控制表面。文中所用的“控制信号”可以表示任何模拟、数字信号和/或配置成让与LA10相关的元件操作的其他格式的信号（例如，配置成让一个或多个与LA10关联的控制表面操作的信号）。文中所用的“电传操作系统”指的是控制信号可以作为电子形式在导电材料（例如，铜导线）上传递的控制系统。根据一些实施方式，这种系统可以在操作者控制器和最终控制促动器或表面之间包括计算机600，计算机可以根据预定软件程序改变操作者的输入。文中所用的“光传操作系统”指的是控制信号类似于电传操作系统（即，包括计算机600）传递，但控制信号可以通过光在光导材料（例如，光纤）上传递的控制系统。

根据一些实施方式，界面630可以允许计算机600通过除输入设备615之外，发送和/或接收信息。例如，计算机600可以从飞行控制器720、远程控制器、与LA10关联的位置传感器和/或任何其他适当设备接收表示控制信息的信号。然后，计算机600处理这些指令并向与LA10关联的各个系统（例如，推进系统30、垂直和水平控制表面350和360等）传递适当的控制信号。计算机600还可以从与LA10关联的传感器（例如，高度计、导航无线电、空速管等）接收天气和/或环境信息，并利用这些信息来产生与LA10操作关联的控制信号（例如，与纵倾、偏航和/或其他调节有关的信号）。

根据本发明，计算机600可以从偏航控制器241、操作柄213或任何其他与LA10关联的适当输入设备接收有关期望偏航角的输入。计算机600可以进一步从滑动控制器210接收表示对一个或多个与LA10关联的参数（例如，速度、推力矢量等）进行期望改动的信号。例如，所述信号可以对应于滑动控制器210相对于中性位置的偏移。此外，计算机600还可以从集成俯仰控制器221接收表示期望升力的俯仰控制信号。

根据一些实施方式，计算机600可以包括软件、数据结构和/或能实现其他功能的系统。例如，计算机600可以包括允许LA10进行自动驾驶控制的软件。自动驾驶控制可以包括配置成独立于LA10操作者而自动保持预设航线和/或执行其他导航功能（例如，稳定LA10、防止不希望的操作、自动着陆等）的任何功能。例如，计算机600可以从LA10的操作者接收信息，包括飞行计划和/或目的地信息。计算机600可以利用这些信息与自动驾驶软件相结合，为推进单元和控制表面确定适当的指令，用来根据所提供的信息导航LA10。

根据本发明，计算机600还可以包括允许根据从与LA10关联的输入设备接收的信号进行飞行控制的软件。例如，计算机600可以包括能从偏航控制器241接收信号、确定相关的值以及产生控制信号的函数和数据，所述控制信号配置成根据期望偏航角改动推进组件31和/或控制表面。以下将参照图7，更为详细地介绍控制偏航角的示例方法。作为另一个示例，计算机600还可以包括根据接收到的与滑动控制器210关联的偏移信号来执行与LA10关联的参数控制的软件。以下将参照图9更为详细地介绍用于参数控制的示例方法。在另一个示例中，计算机600可以包括函数和数据结构，所述函数和数据结构配置成根据从集成俯仰控制器221接收到的俯仰控制信号确定与LA10关联的希望提升力。以下将参照图10更为详细地介绍用于推进器俯仰控制的示例方法。在另一个示例中，计算机和/或其他部件可以操作地经由I/O单元655耦接到处理器605。根据一些实施方式，也可以不使用计算机，或者可以使用多于一个计算机作为备用件。这些配置仅仅是示例，其他实施方式也落入本发明的范围内。

图8是描述控制与LA10关联的偏航角的示例方法的方块图900。如上所述，操作者可以向计算机600提供有关需要LA10实现的期望偏航角的输入（步骤905）。这种输入可以经由偏航控制器241（例如，偏航踏板促动器240）、操作柄213或任何其他适当方法来提供。在收到与期望偏航角有关的信息时（步骤910），计算机600可以确定LA10、推进组件31和控制表面（例如，各垂直和水平控制表面350和360）等等的当前状态（步骤915）。当前状态可以包括LA10的速度、一个或多个推进组件31（例如，右舷助推器541和左舷助推器542）的推进器俯仰角、和/或与垂直控制表面350关联的角度。例如，计算机600可以确定右舷助推器541和左舷助推器542基本上以相同的动力输出和基本上相同的推进器俯仰角进行操作。此外，计算机600可以确定与垂直控制表面关联的角度基本上为零。根据期望偏航角，计算机600可以产生配置成改动推进组件31（例如，右舷助推器541和左舷助推器542）和/或控制表面（例如，垂直控制表面350）的控制信号（步骤920）。例如，计算机600可以使用参照表或其他基准来确定与期望偏航角对应的值，接着产生配置成改动与右舷助推器541关联的推进器俯仰角和动力输出的信号，以使与右舷助推器541关联的推力矢量明显大于与左舷助推器542关联的推力矢量。此外，计算机600可以产生配置成让垂直控制表面350向左侧枢转的信号。计算机600可以经由电气传输系统、机电传输系统或其他适当系统（例如，电传操作系统）传递这种信号。此外，本领域技术人员应该了解，计算机600可以产生配置成操作与LA10关联的系统的信号，以实现期望偏航角。

图9是描述控制与LA10关联的至少一个参数的示例方法的方块图1000。LA10的操作者可以使用滑动控制器210来指示对与LA10关联的一个或多个参数的期望改动（步骤1005）。例如，LA10操作者可能希望更大的向前空速，因此可以从预定中性位置向前滑动滑动控制器210，表示希望增加向前空速。然后，计算机600可以根据来自滑动控制器210的信号，确定期望改动的水平（步骤1010）。例如，在操作者向离开预定中性位置距离较短的位置滑动滑动控制器210，计算机600可以确定期望的改动是相对于滑动控制器210从预定中性位置的偏移量来说，成比例地较小。计算机600可以使用参照表或其他基准来确定与偏移量有关的值，接着产生控制信号，该控制信号配置成产生与右舷助推器541和左舷助推器542关联的动力输出，从而增加到所确定的希望的改动的水平（步骤1020）。在收到这种控制信号时，右舷和左舷助推器541和542可以分别基本上同时响应，以提供期望的动力提升（步骤1025）。如上所述，除了改动推进组件31的动力输出之外，控制信号还可以改动与推进组件31关联的动力转换单元415的推进器俯仰角。本领域技术人员应该理解，虽然前述说明主要关注基于推进器的推进组件，但是也可以考虑使用其他推进组件。例如，根据向滑动控制器210提供的输入，计算机600可以改动喷气式涡轮引擎或其他适当推进组件的操作参数。

图10是描述控制与LA10关联的三个或更多推进组件的相关推进器俯仰角的示例方法的方块图1100。LA10的操作者可以促动集成俯仰控制器221（例如，利用集成俯仰操作杆220）来指示与LA10关联的期望提升力（步骤1105）。例如，LA10的操作者希望增大与LA10关联的提升力，就可以拉动集成俯仰操作杆220，让集成俯仰操作杆220向上枢转。操作者可以继续促动集成俯仰操作杆220，直到操作者确定已经实现了期望的升力。在一些实施方式中，一旦实现期望的升力，操作者接着就通过锁止按键223或其他适当方法（例如，扭转锁止）锁止集成俯仰操作杆220。当操作者促动集成俯仰控制器221时，计算机600可以根据与集成俯仰操作杆220关联的偏转和/或其他属性确定期望的提升力（步骤1110）。例如，计算机600可以接收表示与集成俯仰操作杆220关联的偏转，并且接着使用参照表或其他数据结构来确定控制信号的值。在确定了所述值之后，计算机600可以产生控制信号，该控制信号配置成为前部、右舷和左舷推进组件532、533和534每一个形成推进器俯仰角和动力源输出，从而基本上同步提供期望的提升力（即，推力矢量）（步骤1120）。注意，该推力矢量可以取向为产生正升力或负升力。

图11是描述用来显示与LA10关联的姿态信息的示例方法的方块图1200。如上所述，LA10可以包括一个或多个位置传感器，这些传感器配置成感知LA10的姿态（即，LA10滚转轴5、俯仰轴6和偏航轴7分别相对于地面的倾角）等等。计算机600可以从位置传感器或其他适当设备（步骤1205）接收这些信息。根据这些信息，计算机600可以确定与LA10关联的姿态（步骤1210）。然后，计算机600可以让姿态指示器250上的各种指示器做出响应（步骤1220）。例如，在与LA10关联的姿态确定为基本上头向下的时候，计算机600可以让指示器261、262和263做出响应（例如，亮起）。此外，如果姿态是头向下并且向左偏航，计算机600可以让指示器253、252和251做出响应（例如，亮起）。本领域技术人员应该明白，根据确定的姿态，许多这种配置是可行的，并且文中所述的内容仅仅是示例。

考虑到说明书和文中公开的本发明的实践，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员来说是显然的。例如，LA10可以包括配置成在特定位置悬浮通信设备（例如，卫星中继器/接收器/、电话塔（celltower）等）的平台或其他货物承载结构。由于LA10例如可以使用关联的控制表面、推进组件31以及其扁球形来保持悬浮并且基本上静止在给定位置，所以LA10可以在期望的区域作为通讯站进行操作。此外，根据LA10的许多特征，可以利用LA10实现其他功能，包括但不限于结构提升、运输（例如，载客和/或旅游）、卫星通信、显示（例如，广告）、娱乐、军事或其他勘察/监视（例如，边境巡逻）、救灾支持、科学研究等。这些功能通过远程控制和/或利用LA10的载人飞行来完成。

说明书和示例的目的应该认为仅仅是示例，本发明的真实范围和精神由后面的权利要求书来限定。

Claims (23)

1.一种用来控制与飞船关联的偏航角的系统，该系统包括：

一个或多个与飞船关联的垂直控制表面；

第一动力源和第二动力源，每个动力源配置成提供与飞船关联的推力；

配置成接收表示期望偏航角的输入的俯仰控制器；和

通信地连接到所述俯仰控制器、所述一个或多个垂直控制表面和所述第一和第二动力源的控制装置，

其中所述控制装置配置成：

从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号；和

产生控制信号，该控制信号配置成改动与所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源和第二动力源至少其中一项关联的状态，以使飞船基本上实现期望偏航角；

接收表示与飞船当前飞行有关的当前特征的信息；

将当前特征与预定的一组优选特征比较；和

根据比较结果自动产生所述控制信号。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏航控制器包括枢转踏板促动器。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述偏航控制器包括两个位于与飞船关联的吊舱内的枢转踏板促动器，从而可以由操作者的脚进行接触。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个垂直控制表面包括舵。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述舵可操作地耦接到与飞船关联的尾翼。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述舵配置成相对于飞船中心线向右或向左枢转。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制信号配置成让所述舵向左枢转。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制信号配置成让所述舵向右枢转。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一动力源位于从飞船头部隔开120度的位置，而第二动力源位于从飞船头部隔开负120度的位置。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制信号配置成增大来自第一动力源的推力，而减小来自第二动力源的推力。

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制信号配置成增大来自第二动力源的推力，而减小来自第一动力源的推力。

12.一种用来控制与飞船关联的偏航角的方法，所述飞船包括第一动力源、第二动力源和垂直控制表面，所述方法包括：

从偏航控制器接收表示飞船期望偏航角的信号；

确定与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态；和

改动与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态，以使飞船实现期望偏航角；

接收表示与飞船当前飞行有关的当前特征的信息；

将当前特征与预定的一组优选特征比较；和

根据比较结果自动产生所述控制信号。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：促动一个或多个与所述偏航控制器关联的踏板，以表示所述期望偏航角。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，改动步骤包括根据与第一动力源、第二动力源和垂直控制表面关联的操作状态以及所述期望偏航角，提供控制信号。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，改动与垂直控制表面关联的操作状态包括枢转舵。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述枢转操作相对于与飞船关联的尾翼来进行。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，根据所述期望偏航角，所述枢转操作相对于飞船中心线向右或向左进行。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述控制信号配置成让所述舵向左枢转。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述控制信号配置成让所述舵向右枢转。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述改动步骤进一步包括改动与第一动力源关联的推力以及改动与第二动力源关联的推力。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述改动步骤包括增大来自第一动力源的推力而减小来自第二动力源的推力。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述改动步骤包括增大来自第二动力源的推力而减小来自第一动力源的推力。

23.一种用来控制与扁豆形飞船关联的偏航角的系统，该飞船限定周边和头部，所述系统包括：

与扁豆形飞船尾翼关联的垂直控制表面；

位于扁豆形飞船周边、位置与头部隔开120度并配置成提供与飞船关联的推力的第一动力源；

位于扁豆形飞船周边、位置从头部隔开负120度并配置成提供与扁豆形飞船关联的推力的第二动力源；

踏板促动的偏航控制器，该偏航控制器配置成接收表示期望偏航角的输入；和

通信地连接到偏航控制器、垂直控制表面以及第一动力源和第二动力源的控制装置，

其中所述控制装置配置成：

从偏航控制器接收与期望偏航角对应的输出信号；和

产生控制信号，该控制信号配置成改动与所述一个或多个垂直控制表面、第一动力源和第二动力源至少其中一项关联的状态，以使扁豆形飞船基本上实现期望偏航角；

接收表示与飞船当前飞行有关的当前特征的信息；

将当前特征与预定的一组优选特征比较；和

根据比较结果自动产生所述控制信号。