CN111448135A - 推力换向式飞机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种推力换向式飞机(1)，其包括具有第一轴线(A)的机身(2)、一对半翼(3)以及设置在半翼(3)的彼此相对的端部上的一对旋翼(5)。旋翼(5)包括铰接在第二轴线(B)上的主轴(6)以及铰接在主轴(6)上的多片桨叶(8)。旋翼(5)的主轴(6)可与第二轴线(B)围绕横向于第二轴线(B)的第三轴线(C)且相对于机身(2)倾转，以使推力换向式飞机(1)在直升机模式与飞机模式之间转换；第二轴线(B)在直升机模式中横向于第一轴线(A)并且在飞机模式中平行于第一轴线(A)。旋翼盘(10)可围绕第四轴线(G)倾转。旋翼(5)包括用于控制桨叶(8)的周期桨距和总桨距的控制机构(30)，其包括：可控制为改变总桨距的第一致动器(21)、可控制为改变旋翼盘(10)围绕第四轴线(G)的倾转度的第二致动器(51，20)以及可移动为根据推力换向式飞机(1)的模式更改对应的旋翼盘(10)围绕第五轴线(H)的倾转度的杆(22)。

Description

推力换向式飞机及其控制方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2017年12月27日提交的欧洲专利申请第17210646.0号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种推力换向式飞机以及一种相关控制方法。

背景技术

众所周知，推力换向式飞机是具有倾转旋翼的混合式航空器。

更详细地说，推力换向式飞机能够选择性地呈现为旋翼被设置为使得相应的第一轴线基本上平行于该推力换向式飞机的第二纵向轴线的“飞机”构造或者旋翼被设置为使得相应的第一轴线基本上垂直于且横向于该推力换向式飞机的上述第二纵向轴线的“直升机”构造。

由于能够使旋翼倾转，因此推力换向式飞机可以像直升机那样起降，即，不需要跑道且甚至起降在不平整的地面上，并且不会产生与城市居区不符的噪声水平。

另外，推力换向式飞机可以在设置为直升机构造时进行悬停。

推力换向式飞机还可以在设置为飞机构造时达到且保持约为500km/h的巡航速度以及约7500米的飞行高度。

这种巡航速度比限定直升机的最大巡航速度的约为300km/h的值要高得多。

同样，上述高度比传统直升机要高得多，并且允许飞机模式下的推力换向式飞机避开较低高度所特有的云层和大气扰动。

已知类型的推力换向式飞机基本上包括：

-机身；

-以悬臂方式分别设置在机身的彼此相对的两侧上的一对半翼；以及

-容纳对应的旋翼的一对短舱，其可以与对应的旋翼一起相对于对应的半翼围绕第三横向轴线倾转，该第三横向轴线在推力换向式飞机处于直升机构造时与第二纵向轴线及旋翼的第一轴线正交。

通过已知的方式，每个旋翼都包括可围绕对应的第一轴线旋转的主轴以及铰接在该主轴上的多片桨叶。

特别地，针对每个旋翼，能够确认假想的旋翼盘，其对应于桨叶的自由末梢在它们进行旋转期间所划出的圆周。

针对每个旋翼，推力换向式飞机还包括用于控制桨叶的总桨距和周期桨距的控制系统。

每个上述控制系统都被设计为调节旋翼所产生的推力的模数和方向。

更具体地，每个控制系统都执行两种主要功能：

-在称为“总桨距控制”的飞行控制器的作用下，同时改变对应的旋翼的所有桨叶的桨距角，从而调节旋翼所产生的推力的模数；以及

-在称为“周期桨距控制”的飞行控制器的作用下，在对应的旋翼的桨叶围绕主轴的旋转轴线进行旋转的过程中单独地且周期性地改变它们的桨距角。

针对每个旋翼，控制系统基本上包括：

-非旋转式倾斜盘，其相对于第一轴线成角度地固定、可自由地平行于第一轴线平移并且可自由地相对于支点围绕第二轴线和第三轴线摆动；以及

-旋转式倾斜盘，其可围绕第一轴线与主轴整体地旋转、可自由地平行于第一轴线与非旋转式倾斜盘整体地平移并且可自由地相对于上述支点围绕第二轴线和第三轴线与非旋转式倾斜盘整体地摆动。

旋转式倾斜盘通过相对于桨叶的延伸部的纵向方向设置于偏心位置的相应的连杆连接至桨叶。

在已知的源于直升机的方案中，推力换向式飞机针对每个旋翼还包括：

-第一致动器，其由“总桨距”飞行控制器进行控制，并且操作性地连接至非旋转式倾斜盘，从而致使其沿着第一轴线平移并因此改变每个旋翼的桨叶的总桨距；以及

-一对第二致动器，它们由“周期桨距”飞行控制器进行控制，并且操作性地连接至非旋转式倾斜盘，从而致使其相对于支点且围绕之间限定了摆动平面的第二轴线和第三轴线倾转，并因此改变每个旋翼的桨叶的周期桨距。

由于对桨叶的周期桨距进行的控制以及倾斜盘可以在平面中倾转，因此能够使旋翼盘在第二轴线和第三轴线限定的平面中倾转，即，相对于推力换向式飞机的前进运动的纵向方向纵向地和横向地倾转。

旋翼盘的倾转能够控制旋翼推力的施加方向。

例如，对于直升机构造，旋翼盘围绕直升机的第二轴线进行的倾转确定了旋翼推力的平行于第一轴线且分别指向前方和后方的分量。

同样，旋翼盘围绕第三轴线进行的倾转确定了旋翼推力的侧向分量。

在行业中已注意到对于减小用于控制每个旋翼的桨叶的桨距变化量所需的整体尺寸的需求。

为此，已经提出了将上述第二致动器中的一个替换为固定杆。

因此，每个旋翼的旋转式倾斜盘和非旋转式倾斜盘以及对应的旋翼盘可以仅围绕对应的轴线而不再是在平面中进行倾转。

换言之，能够仅在一个方向上而不再是在平面中引导旋翼所产生的推力。

通过推力换向式飞机包括一对旋翼来补偿操纵旋翼盘方面降低的灵活性。

例如，通过增大其中一个旋翼的总桨距并且减小另一个旋翼的总桨距来在纵向方向的侧方操纵推力换向式飞机。

在行业中已注意到对于减小旋翼的桨叶的桨距控制系统所需的整体尺寸并同时对旋翼盘在直升机构造和飞机构造二者中的倾转进行优化的需求。

更具体地，在行业中已注意到对于在直升机构造中增大推力换向式飞机的静态侧向稳定性并且限制旋翼的桨叶的总翼动角的需求。还注意到对于在飞机构造中增大推力换向式飞机的静态侧向稳定性并且限制处于最大翼动位置的旋翼的桨叶与相关半翼之间的干涉风险的需求。

US9,567,070和US2007/0221780描述了一种已知类型的推力换向式飞机。

EP-A-2105379描述了一种根据权利要求1的前序部分的推力换向式飞机。

发明内容

本发明的目的是提供一种推力换向式飞机，其能够以简单且经济的方式满足至少一种上述需求。

上述目的在本发明涉及一种根据权利要求1的推力换向式飞机的情况下通过本发明实现。

上述目的在本发明涉及一种根据权利要求8的推力换向式飞机的情况下通过本发明实现。

本发明还涉及根据权利要求9的用于控制推力换向式飞机的方法。

本发明还涉及根据权利要求14的用于控制推力换向式飞机的方法。

附图说明

为了更好地理解本发明，下文仅通过非限制性举例的方式并且参考附图描述了一种优选实施方式，其中：

图1是根据本发明的原理制造并且处于直升机构造的推力换向式飞机的正视图；

图2是处于飞机构造的图1中的推力换向式飞机的俯视图；

图3以极为放大的比例示出了用于控制图1和2中的推力换向式飞机的旋翼桨叶的桨距的控制系统的第一部件的立体图；

图4至6示出了图3中的控制系统的第一部件和另外的部件处于相应的操作位置，其中为了清楚起见移除了一些部分；并且

图7至9示出了图4至6中的控制系统处于相应的操作位置。

具体实施方式

参考图1和2，附图标记1表示推力换向式飞机。

推力换向式飞机1基本上包括：

-具有纵向延伸轴线A的机身2；

-以悬臂方式分别设置在机身2的彼此相对的两侧上并且横向于轴线A的一对半翼3；以及

-容纳对应的旋翼5的一对短舱4。

机身2包括位于前部的头部12以及尾部13，它们沿着轴线A彼此相对。

应注意，说明书中使用的词语“前部”、“尾部”、“纵向”、“侧向”及类似词语表示图1和2所示的推力换向式飞机1在平移飞行中向前运动的常规方向。

更详细地说，每个旋翼5基本上包括：

-未示出的发动机；

-可围绕轴线B旋转的主轴6；

-由主轴6驱动旋转的桨毂7；以及

-铰接在桨毂7上的多片桨叶8(仅在图1和2中示出其中两片)。

短舱4可与旋翼5整体地围绕轴线C相对于半翼3倾转。

轴线C横向于轴线A和轴线B。

推力换向式飞机1可选择性地设置为：

-“直升机”构造(如图1所示)，其中旋翼5的轴线B与轴线A和轴线C正交；以及

-“飞机”构造(如图2所示)，其中旋翼5的轴线B平行于轴线A且与轴线C正交。

由于旋翼5彼此相同，因此下文中将仅参考单个旋翼5。

桨叶8沿着相应的轴线D延伸并且包括相应的自由叶尖9。

在旋转过程中，旋翼5的桨叶8的自由叶尖9划出在本说明书的下文中表示为旋翼盘10的假想圆周。

特别参考图2所示的飞机构造，旋翼盘10包括半盘11，其设置在靠近机身2那一侧并且面向半翼3的沿着平行于轴线A的方向的端部部分。

每片桨叶8都被安装在相应的桨毂7上，从而能够：

-改变其桨距角，即，相对于与轴线D一致的固定方向限定的角度；以及

-改变其翼动角，即，相对于与轴线B和D正交的轴线E限定的角度。

推力换向式飞机1还包括：

-称为总桨距控制的飞行控制器15(仅示意性示出)，其可操作为设定桨叶8的所需总桨距值；

-称为周期桨距控制的飞行控制器16(仅示意性示出)，其可操作为设定桨叶8的所需周期桨距值；以及

-用于控制桨叶8的桨距的控制系统30，其插在上述飞行控制器15和16与桨叶8之间，以用于改变桨叶8的周期桨距和总桨距。

更具体地，总桨距的改变导致同时改变所有桨叶8的桨距角，从而改变对应的旋翼5所产生的推力的模数。

周期桨距的改变导致每片桨叶8在其围绕轴线B旋转期间在最大值与最小值之间周期性地改变桨距角。

以这种方式，飞行控制器16导致旋翼盘10的倾转度和与旋翼5的轴线B正交的推力分量的产生发生变化。

参考图7至9，每个旋翼5的控制系统30基本上包括：

-旋转式倾斜盘31，其通过圆规式联动装置35连接至桨毂7，以与主轴6和桨叶8整体地围绕轴线B旋转、沿着轴线B滑动并且可围绕位于轴线B上的支点F自由地摆动；以及

-非旋转式倾斜盘32，其围绕轴线B旋转地固定、沿着轴线B滑动并且可围绕上述支点F自由地摆动。

倾斜盘31、32可沿着轴线B彼此整体地滑动并且可围绕支点F彼此整体地倾转。

特别地，固定器34支撑穿过倾斜盘32的主轴6以及穿过倾斜盘31的主轴6。

控制系统30还包括借助于圆规式联动装置35以固定的方式连接至主轴6的固定器34并且还连接至倾斜盘32的盘33，以防止倾斜盘32因为倾斜盘31的旋转而围绕轴线B进行旋转。

支点F允许每个旋翼的倾斜盘31和32围绕两个相互正交的轴线G和H摆动。

因此，每个旋翼5的旋翼盘10可自由地围绕彼此正交且与轴线B正交的轴线G和H倾转。

在图1的直升机构造所示的例子中，轴线G平行于轴线A并且与轴线C正交，并且轴线H平行于轴线C。

在图2的飞机构造中，轴线G与轴线A和轴线C正交，并且轴线H平行于轴线C。

每个旋翼5还包括：

-致动器21，其借助于联动装置(未示出)由对应的飞行控制器16进行控制，并且操作性地连接至对应的控制系统30，从而改变桨叶8的周期桨距并因此使旋翼盘围绕轴线G倾转；以及

-杆20，其由对应的飞行控制器15进行控制并且操作性地连接至控制系统30，从而改变旋翼5的桨叶8的总桨距。

杆20和致动器21分别具有固定至倾斜盘32的自由端部23和24。

端部23与轴线B同轴地固定至倾斜盘32。以这种方式，杆20平行于轴线B的运动导致倾斜盘32平移，并因此导致倾斜盘31平行于轴线B平移。

端部24在相对于轴线B偏心的位置上固定至倾斜盘32。以这种方式，杆20平行于轴线B的运动导致倾斜盘31和32围绕轴线G倾转。

旋翼5还包括在相对于对应的轴线D偏心的位置上插在倾斜盘32与相应的桨叶8之间的多个连杆36。

以这种方式，倾斜盘31和32平行于轴线B的平移导致桨叶8的总桨距发生改变，同时倾斜盘31和32的倾转导致桨叶8的周期桨距并因此导致旋翼盘10围绕轴线G的倾转度发生改变。

有利地，旋翼5包括杆22，其操作性地连接至倾斜盘32并且可移动为使得旋翼盘10围绕轴线H倾转与推力换向式飞机1的构造相关的角度α或β。

总体上，在推力换向式飞机1的直升机构造中，通过致动器21和杆22，旋翼盘10可在平行于推力换向式飞机1的轴线A的向前运动方向上倾转选择性可变的角度，并且在平行于推力换向式飞机1的轴线C的横向方向上倾转预定的角度。

在推力换向式飞机1的飞机构造中，旋翼盘10还可在推力换向式飞机1的横向方向上倾转选择性可变的角度并且在推力换向式飞机1的向前运动方向上倾转预定的角度。

更详细地说，杆22可在推力换向式飞机1处于直升机构造时在第一位置(图5和8)与第二位置(图4和7)之间移动。

杆22可在推力换向式飞机1正从直升机构造变换到飞机构造时以及在推力换向式飞机1处于飞机构造时在第二位置与第三位置(图6和9)之间移动。

因此，旋翼盘10相对于轴线H(图1)的倾转度可在推力换向式飞机1处于直升机构造时进行调节。

同样，旋翼盘10相对于轴线H的倾转度可在推力换向式飞机1正从直升机构造变换到飞机构造时以及在推力换向式飞机1处于飞机构造时(图2)进行调节。

更具体地，参考图1的直升机构造，杆22采取的第一位置和第二位置使得旋翼盘10朝向机身2汇聚。

参考图2的飞机构造，杆22采取的第三位置和第四位置使得旋翼盘10朝向机身2的头部12汇聚。

特别地，在推力换向式飞机1的飞机构造中(图2)，当从相应的轴线B朝向对应的叶尖9推进时，限定半盘11的桨叶8在时间上的某个指定瞬间与对应的半翼3距离增大地延伸。

替代地，在推力换向式飞机1的飞机构造中，杆22采取的第三位置使得旋翼盘10与轴线A以及对应的轴线B正交。

如本说明书下文所述那样，杆22的运动由飞行控制器15进行控制。

更详细地，飞行控制器15使杆20在以下位置之间移动：

-对应的第一位置(图5和8)，其中桨叶8的总桨距采取第一最小值；

-对应的第二位置(图4和7)，其中桨叶8的总桨距采取第二值；以及

-对应的第三位置(图6和9)，其中桨叶8的总桨距采取第三最大值。

杆20在对应的第一位置与第二位置之间的运动对应于直升机构造所特有的总桨距值范围。

杆20在对应的第二位置与第三位置之间的运动对应于推力换向式飞机1的飞机构造所特有的总桨距值范围。

特别地，在推力换向式飞机1的直升机构造和飞机构造中，与总桨距值的增大相关的杆20朝向对应位置的运动导致旋翼盘10相对于轴线H的角度α和β增大。

特别地，旋翼盘10相对于轴线H的角度α和β彼此不同。

旋翼盘10还在直升机构造与飞机构造之间的转换期间被调节为关于轴线H颠倒。

特别地，在直升机构造中沿着轴线B最接近半翼3的半盘11变为在飞机构造中沿着轴线A最远离半翼3的半盘11，并且反过来也一样。

参考图3至9，杆22具有固定至倾斜盘32的自由端部25。

特别地，类似于端部24，端部25在相对于轴线B偏心的位置上固定至倾斜盘32。以这种方式，杆22平行于轴线B的运动导致倾斜盘31和32围绕支点F倾转。

特别参考图4至9，旋翼5还包括：

-围绕轴线I被铰接的摇臂50；

-输出构件51，其由飞行控制器15进行控制并且在相对于轴线J偏心的位置上被铰接在摇臂50上；

-杠杆52，其围绕轴线K被铰接在托架53上；以及

-连杆54，其围绕相应的轴线L和M在相对两端处铰接在摇臂50的端部55与杠杆52之间。

杆22在其端部25处并且围绕轴线N被铰接在倾斜盘32上，并且围绕与轴线J和L不同的轴线O被铰接在杠杆52上。

在所示例子中，输出构件51插在轴线I与连杆54之间。

杆20在其相对两端处在端部23处铰接在倾斜盘23上，并且铰接在摇臂50的相对于轴线I与端部55相对的端部56上。

在所示例子中，轴线I、J、K、L、M、N以及O彼此平行并且平行于轴线G且与轴线B正交。

在所示例子中，杠杆52是L形。

下文详细描述推力换向式飞机1的操作，从图1所示的推力换向式飞机1的直升机构造开始。

在这种情况下，旋翼5的轴线B与轴线A和轴线C正交。

飞行控制器15根据推力换向式飞机1的操作需求设定旋翼5的桨叶8的总桨距值，其范围在相应的第一最小值与相应的第二值之间。

飞行控制器15还基于为旋翼5的桨叶8设定的总桨距值而通过控制系统30设定旋翼盘10围绕对应的轴线H的倾转度。

更具体地，当旋翼5的桨叶8的总桨距值的范围在相应的第一最小值与相应的第二值之间时，旋翼盘10围绕对应的轴线H倾转从而朝向机身2汇聚。在需要使直升机1平行于轴线G、即横向于轴线A移动的情况下，仅需增大其中一个旋翼5的总桨距和/或减小另个一旋翼5的总桨距。

飞行控制器16根据推力换向式飞机1的操作需求通过控制系统30设定旋翼盘10围绕平行于轴线A的轴线G的倾转度，即，它们使旋翼盘10朝向机身2的头部12或朝向尾部13倾转。例如，在需要沿着轴线A向前推进推力换向式飞机1的情况下，旋翼盘10朝向头部12倾转。在需要使推力换向式飞机1倒退的情况下，旋翼盘朝向尾部13倾转。

特别地(图4至9)，在飞行控制器15的操作之后，输出构件51导致摇臂50围绕对应的轴线I旋转。

针对每个旋翼5，摇臂50的这种旋转导致与对应的倾斜盘32连接的对应的杆20进行平移并且与对应的轴线L和M铰接的对应的连杆54进行运动。

杆20的平移导致倾斜盘32、因此导致对应的倾斜盘31和连杆36平行于轴线B平移。以这种方式，桨叶8使它们的桨距角同时改变相同的量。

与此同时，对应的连杆54的运动导致对应的杠杆52围绕对应的轴线K进行旋转并因此导致对应的杆22与对应的部件一起平行于相应的轴线B进行运动。杆22的这种运动导致倾斜盘31和32围绕支点F且围绕轴线G进行倾转。

与此同时，飞行控制器16的操作导致致动器21进行运动并因此导致倾斜盘31和32围绕支点F进行倾转。

由于倾斜盘32旋转，因此对应的连杆36在它们转动的同时被周期性地升高和降低，导致桨叶8的桨距角在桨叶8围绕对应的轴线B旋转期间发生周期性变化。

以这种方式，通过杆22和致动器21，围绕横向于轴线A的对应的轴线H倾转的旋翼盘10被设置为以飞行控制器15设定的总桨距所确定的角度朝向轴线A汇聚，并且它们以飞行控制器16所确定的角度围绕平行于轴线A的对应的轴线G倾转。

在需要操作处于飞机构造的推力换向式飞机1的情况下，旋翼5围绕轴线C朝向机身2的头部12旋转90度。在这种旋转结束时，轴线B平行于轴线A并且与轴线C正交(图2)。

在转换到飞机构造的过程中(图5和7)并且在推力换向式飞机1被设置为飞机构造时(图6和9)，飞行控制器15根据推力换向式飞机1要求的推进力通过杆20以及倾斜盘31和32设定旋翼5的桨叶8的总桨距值，其范围在相应的第二值与相应的第三值之间。

在飞机构造中，在时间上的某个指定瞬间从轴线B朝向机身2延伸的半盘11的桨叶8沿着轴线A面向对应的半翼3。

在上述转换期间，在直升机构造与飞机构造之间的转换过程中，旋翼盘10还围绕轴线H被颠倒。

以这种方式，在直升机构造中沿着轴线B最接近半翼3的半盘11变为在直升机构造中沿着轴线A最远离半翼3的半盘11。

基于为旋翼5的桨叶8设定的总桨距，飞行控制器15通过摇臂50、连杆54、连杆52、杆22以及系统30将旋翼盘10设置在朝向机身2的头部12汇聚的位置。

在需要增大旋翼5的推进力的情况下，例如，为了增大推力换向式飞机1的巡航速度，仅需通过飞行控制器15和对应的杆20增大桨叶8的总桨距。这种使总桨距增大到最大第三值还导致旋翼盘10相对于对应的轴线H的倾转角度β增大。

飞行控制器16通过对应的致动器21和系统30导致旋翼盘10围绕对应的轴线G进行倾转，在推力换向式飞机1的飞机构造中对应的轴向G被设置为平行于轴线A。

替代地，通过与上文描述完全相同的方式，飞行控制器15在飞机构造中将旋翼盘10设置在与轴线A正交的位置。

通过对根据本发明的推力换向式飞机1和方法的特征的检验，可由此实现的优点是显而易见的。

更详细地说，旋翼5的杆22能够根据推力换向式飞机1呈现出的飞机构造或直升机构造改变旋翼盘10围绕对应的轴线H的倾转度。

以这种方式，能够减小系统30的整体尺寸和结构复杂性，并同时在直升机构造和飞机构造二者中优化旋翼盘10的倾转。

事实上，一方面，推力换向式飞机1针对每个旋翼5仅需要由控制构件51限定的仅仅一个致动器和仅仅一个致动器21，而不是像直升机领域中传统使用的并且在本说明书的背景技术部分中描述的方案那样的三个不同的致动器。

另一方面，杆22导致倾斜盘31和32围绕相应的轴线H摆动，从而：

-在直升机构造中将旋翼盘10设置为朝向机身2汇聚(图1)；并且

-在飞机构造中将旋翼盘10设置为朝向机身2的头部12汇聚(图2)。

由此，申请人注意到可以实现以下优点。

针对直升机构造，旋翼盘10朝向机身2汇聚的设置能够：

-限制桨叶8在向前飞行时的横向翼动，从而增大处于直升机构造1的推力换向式飞机1的最大前进速度，在此速度内能够抑制旋翼5的桨叶8的整体翼动；以及

-在推力换向式飞机1在围绕轴线A进行角度倾斜转弯(banking)的情况下进行侧滑或倾斜转弯时增大推力换向式飞机1的横向稳定性，事实上，在这些情况下，旋翼5产生与传统飞机中通过使用具有上反角的半翼所获得的完全相同的稳定滚转力矩。

针对飞机构造，旋翼盘10朝向机身2的头部12汇聚的设置能够：

-增大旋翼5的桨叶8与半翼3之间沿着轴线A的距离，在产生倾向于使桨叶8更靠近对应的半翼3的、桨叶8围绕对应的轴线H的翼动的侧风情况下增大安全裕度；以及

-在存在侧风时相对于推力换向式飞机1的重心产生稳定偏航力矩，从而使推力换向式飞机1的轴线A重新对准风向。

总体上，推力换向式飞机1能够根据推力换向式飞机1的直升机构造或飞机构造将仅使用控制构件51和致动器21的简化方案的优点与对旋翼盘10围绕轴线H的倾转进行优化的可能性相结合。

此外，杆22的运动由用于控制旋翼5的桨叶8的总桨距的飞行控制器15来确定。

以这种方式，能够利用桨叶8的总桨距在推力换向式飞机1的直升机构造中在第一数值范围内变化并且在飞机构造中在第二数值范围内变化的原理。

最后，旋翼盘10围绕对应的轴线H的倾转角度随着桨叶8的总桨距增大而逐渐增大，特别是针对推力换向式飞机1从直升机构造到飞机构造的转换以及推力换向式飞机1的飞机构造。

以这种方式，通过自动地增大旋翼5的桨叶8的总桨距而实现的飞机构造下的推力换向式飞机1的巡航速度的增大导致上述稳定安全裕度增大。

最后，清楚的是，在不脱离权利要求书所限定的范围的情况下可以针对本文描述和示出的推力换向式飞机1和相关控制方法做出修改和变型。

特别地，杆22可操作性地连接至在直升机构造与飞机构造之间进行转换期间导致短舱4旋转的致动器。

Claims (14)

1.一种推力换向式飞机(1)，其包括：

-具有第一纵向轴线(A)的机身(2)；

-一对半翼(3)；以及

-分别设置在所述半翼(3)的彼此相对的两端上的一对旋翼(5)，

每个所述旋翼(5)都包括能围绕第二轴线(B)旋转的主轴(6)以及相对于所述第二轴线(B)铰接在所述主轴(6)上的多片桨叶(8)，

每个所述旋翼(5)的所述主轴(6)能与所述第二轴线(B)整体地围绕横向于所述第二轴线(B)的第三轴线(C)且相对于所述机身(2)倾转，从而使所述推力换向式飞机(1)在所述推力换向式飞机(1)的直升机构造与飞机构造之间转换，

每条所述第二轴线(B)在使用中都横向于处于所述直升机构造的所述推力换向式飞机(1)的所述第一轴线(A)，并且在使用中都基本上平行于所述飞机构造下的所述第一轴线(A)，

每个所述旋翼(5)都与相应的假想旋翼盘(10)相关联，所述旋翼盘由在使用中通过所述桨叶(8)的与相应的所述第二轴线(B)相对的自由叶尖(9)的旋转所描绘的假想圆周来限定，

所述旋翼盘(10)能围绕横向于所述第二轴线(B)的第四轴线(G)倾转，

每个所述旋翼(5)还包括用于对对应的所述桨叶(8)的周期桨距和总桨距进行控制的控制机构(30)，

所述控制机构(30)继而又针对每个所述旋翼(5)包括：

-第一致动器(51，20)，其能控制为更改对应的所述桨叶(8)的所述总桨距；以及

-第二致动器(21)，其能控制为更改对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第四轴线(G)的倾转度，

其特征在于，所述控制机构(30)针对每个所述旋翼(5)包括杆(22)，所述杆能移动为更改对应的所述旋翼盘(10)围绕横向于对应的所述第四轴线(G)且横向于所述第二轴线(B)的第五轴线(H)的倾转角度(α，β)，

所述杆(22)能根据所述推力换向式飞机(1)的所述直升机构造或所述飞机构造而移动，从而根据所述推力换向式飞机(1)的所述直升机构造或所述飞机构造来控制所述倾转角度(α，β)，

当所述推力换向式飞机(1)在使用中处于所述直升机构造时，所述旋翼盘(10)在使用中设置为它们朝向所述机身(2)汇聚的第一构造，

当所述推力换向式飞机(1)在使用中处于所述飞机构造时，所述旋翼盘(10)在使用中设置为它们朝向所述机身(2)的头部(12)汇聚的第二构造，

每个所述旋翼(5)的所述桨叶(8)在使用中被设置为，当同时位于靠近所述机身(2)一侧时，在使用中在从对应的所述第二轴线(B)朝向对应的所述自由叶尖(9)推进时与对应的所述半翼(3)的距离增大地延伸，或者

其特征在于，所述旋翼盘(10)在使用中且在所述推力换向式飞机(1)处于所述飞机构造时被设置为它们与所述第一轴线(A)正交的第二构造。

2.根据权利要求1所述的推力换向式飞机，其特征在于，其针对每个所述旋翼(5)包括控制构件(15)，所述控制构件操作性地连接至对应的所述第一致动器(51，20)且连接至对应的所述杆(22)，并且可选择性地操作为更改对应的所述桨叶(8)的所述总桨距。

3.根据权利要求2所述的推力换向式飞机，其特征在于，每个所述控制构件(15)都能在以下位置移动：

-在第一位置与第二位置之间，所述第一位置和所述第二位置分别与所述直升机构造所特有的所述桨叶(8)的所述总桨距的第一值和第二值相关联；以及

-在所述第二位置与第三位置之间，所述第二位置和所述第三位置分别与从所述直升机构造到所述飞机构造的变换所特有的以及所述飞机构造所特有的所述桨叶(8)的所述总桨距的第二值和第三值相关联，

每个所述旋翼(5)的所述控制机构(30)和所述杆(22)被构造为使得所述控制构件(15)在对应的所述第二位置与所述第三位置之间的运动导致对应的所述旋翼盘(10)相对于且围绕所述第五轴线(H)进行的倾转颠倒。

4.根据权利要求3所述的推力换向式飞机，其特征在于，所述总桨距的所述第二值大于所述总桨距的所述第一值，并且所述总桨距的所述第三值大于所述总桨距的所述第二值。

5.根据权利要求3或4所述的推力换向式飞机，其特征在于，每个所述旋翼(5)的所述控制机构(30)和所述杆(22)被构造为使得：

-所述控制构件(15)在对应的所述第一位置与所述第二位置之间的运动导致对应的所述旋翼盘(10)相对于对应的所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)增大；和/或

-所述控制构件(15)在对应的所述第二位置与所述第三位置之间的运动导致对应的所述旋翼盘(10)相对于对应的所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)增大。

6.根据前述任一项权利要求所述的推力换向式飞机，其特征在于，其针对每个所述旋翼(5)包括摇臂(50)，所述摇臂能围绕第六轴线(I)旋转并且操作性地连接至所述控制构件(15)、所述第一致动器(20)以及所述杆(22)。

7.根据前述任一项权利要求所述的推力换向式飞机，其特征在于，每个所述杆(22)都操作性地连接至对应的所述旋翼(5)，从而将对应的所述旋翼盘(10)相对于所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)与对应的所述旋翼(5)围绕所述第三轴线(C)的倾转角度进行关联。

8.一种推力换向式飞机(1)，其包括：

-具有第一纵向轴线(A)的机身(2)；

-一对半翼(3)；以及

-分别设置在所述半翼(3)的彼此相对的两端上的一对旋翼(5)，

每个所述旋翼(5)都包括能围绕第二轴线(B)旋转的主轴(6)以及相对于所述第二轴线(B)铰接在所述主轴(6)上的多片桨叶(8)，

每个所述旋翼(5)的所述主轴(6)能与所述第二轴线(B)整体地围绕横向于所述第二轴线(B)的第三轴线(C)且相对于所述机身(2)倾转，从而使所述推力换向式飞机(1)在所述推力换向式飞机(1)的直升机构造与飞机构造之间转换，

每条所述第二轴线(B)在使用中都横向于处于所述直升机构造的所述推力换向式飞机(1)的所述第一轴线(A)，并且在使用中都基本上平行于所述飞机构造下的所述第一轴线(A)，

每个所述旋翼(5)都与相应的假想旋翼盘(10)相关联，所述旋翼盘由在使用中通过所述桨叶(8)的与相应的所述第二轴线(B)相对的自由叶尖(9)的旋转所描绘的假想圆周来限定，

所述旋翼盘(10)能围绕横向于所述第二轴线(B)的第四轴线(G)倾转，

每个所述旋翼(5)还包括用于对对应的所述桨叶(8)的周期桨距和总桨距进行控制的控制机构(30)，

所述控制机构(30)继而又针对每个所述旋翼(5)包括：

-第一致动器(51，20)，其能控制为更改对应的所述桨叶(8)的所述总桨距；以及

-第二致动器(21)，其能控制为更改对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第四轴线(G)的倾转度，

其特征在于，所述控制机构(30)针对每个所述旋翼(5)包括杆(22)，所述杆能移动为更改对应的所述旋翼盘(10)围绕横向于对应的所述第四轴线(G)且横向于所述第二轴线(B)的第五轴线(H)的倾转角度(α，β)，

所述杆(22)能根据所述推力换向式飞机(1)的所述直升机构造或所述飞机构造而移动，从而根据所述推力换向式飞机(1)的所述直升机构造或所述飞机构造来控制所述倾转角度(α，β)，

所述推力换向式飞机(1)针对每个所述旋翼(5)包括控制构件(15)，所述控制构件操作性地连接至对应的所述第一致动器(51，20)且连接至对应的所述杆(22)，并且可选择性地操作为更改对应的所述桨叶(8)的所述总桨距，

每个所述控制构件(15)都能在以下位置移动：

-在第一位置与第二位置之间，所述第一位置和所述第二位置分别与所述直升机构造所特有的所述桨叶(8)的所述总桨距的第一值和第二值相关联；以及

-在所述第二位置与第三位置之间，所述第二位置和所述第三位置分别与从所述直升机构造到所述飞机构造的变换所特有的以及所述飞机构造所特有的所述桨叶(8)的所述总桨距的第二值和第三值相关联，

每个所述旋翼(5)的所述控制机构(30)和所述杆(22)被构造为使得所述控制构件(15)在对应的所述第二位置与所述第三位置之间的运动导致对应的所述旋翼盘(10)相对于且围绕所述第五轴线(H)进行的倾转颠倒。

9.一种用于控制推力换向式飞机(1)的方法，所述推力换向式飞机(1)包括：

-具有第一纵向轴线(A)的机身(2)；

-一对半翼(3)；以及

-分别设置在所述半翼(3)的彼此相对的两端上的一对旋翼(5)，

每个所述旋翼(5)都包括围绕第二轴线(B)旋转的主轴(6)以及相对于所述第二轴线(B)铰接在所述主轴(6)上的多片桨叶(8)，

所述方法包括以下步骤：

i)驱动每个所述旋翼(5)的所述主轴(6)围绕对应的第二轴线(B)进行旋转；

ii)在所述推力换向式飞机(1)的直升机构造与飞机构造之间，使每个所述旋翼(5)与对应的所述第二轴线(B)整体地围绕横向于所述第二轴线(B)且横向于所述机身(2)的第三轴线(C)进行倾转；

iii)在所述推力换向式飞机的所述直升机构造中将所述第二轴线(B)设置为横向于所述第一轴线(A)；

iv)在所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造中将所述第二轴线(B)设置为平行于所述第一轴线(A)；

v)使每个所述旋翼(5)的旋翼盘(10)围绕横向于所述第二轴线(B)的对应的第四轴线(G)进行倾转，针对对应的所述旋翼(5)，每个所述旋翼盘(10)由通过对应的所述桨叶(8)的与相应的所述第二轴线(B)相对的自由叶尖(9)在它们围绕所述第二轴线(B)旋转期间所划出的假想圆周来限定；

vi)控制每个所述旋翼(5)的所述桨叶(8)的周期桨距和总桨距，

针对每个所述旋翼(5)，所述步骤vi)包括以下步骤：

vii)通过第一致动器(51，20)改变所述桨叶(8)的所述总桨距；以及

viii)通过第二致动器(21)改变对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第四轴线(G)的倾转度，

其特征在于，所述步骤vi)包括步骤ix)：根据所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造或所述直升机构造，使杆(22)移动从而改变对应的所述旋翼盘(10)围绕横向于对应的所述第四轴线(G)且横向于对应的所述第二轴线(B)的第五轴线(H)的倾转角度(α，β)，以根据所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造或所述直升机构造来控制所述旋翼盘(10)的所述倾转角度(α，β)，

所述方法包括步骤x)：当所述推力换向式飞机(1)处于所述直升机构造时将所述旋翼盘(10)设置为它们朝向所述机身(2)汇聚的第一构造，

当所述推力换向式飞机(1)处于所述飞机构造时，所述方法还包括以下步骤：

xi)将所述旋翼盘(10)设置为它们朝向所述机身(2)的头部(12)汇聚的第二构造；或者

xii)将所述旋翼盘(10)设置为它们与所述第一轴线(A)正交的第二构造。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其包括步骤xiii)：根据对应的所述旋翼(5)的所述桨叶(8)的所述总桨距的值来改变对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其包括步骤xiv)：随着增大对应的所述旋翼(5)的所述桨叶(8)的所述总桨距的所述值而增大所述旋翼盘(10)的所述倾转角度(α，β)。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，其包括步骤xv)：根据对应的所述旋翼(5)围绕所述第三轴线(C)的倾转角度的值来改变对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其特征在于，其包括步骤xvi)：当所述推力换向式飞机(1)在所述直升机构造与所述飞机构造之间变换时使对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第五轴线(H)进行的倾转颠倒。

14.一种用于控制推力换向式飞机(1)的方法，所述推力换向式飞机(1)包括：

-具有第一纵向轴线(A)的机身(2)；

-一对半翼(3)；以及

-分别设置在所述半翼(3)的彼此相对的两端上的一对旋翼(5)，

每个所述旋翼(5)都包括围绕第二轴线(B)旋转的主轴(6)以及相对于所述第二轴线(B)铰接在所述主轴(6)上的多片桨叶(8)，

所述方法包括以下步骤：

i)驱动每个所述旋翼(5)的所述主轴(6)围绕对应的所述第二轴线(B)进行旋转；

ii)在所述推力换向式飞机(1)的直升机构造与飞机构造之间，使每个所述旋翼(5)与对应的所述第二轴线(B)整体地围绕横向于所述第二轴线(B)且横向于所述机身(2)的第三轴线(C)进行倾转；

iii)在所述推力换向式飞机的所述直升机构造中将所述第二轴线(B)设置为横向于所述第一轴线(A)；

iv)在所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造中将所述第二轴线(B)设置为平行于所述第一轴线(A)；

v)使每个所述旋翼(5)的旋翼盘(10)围绕横向于所述第二轴线(B)的对应的第四轴线(G)进行倾转，针对对应的所述旋翼(5)，每个所述旋翼盘(10)由通过对应的所述桨叶(8)的与相应的所述第二轴线(B)相对的自由叶尖(9)在它们围绕所述第二轴线(B)旋转期间所划出的假想圆周来限定；

vi)控制每个所述旋翼(5)的所述桨叶(8)的周期桨距和总桨距，

针对每个所述旋翼(5)，所述步骤vi)包括以下步骤：

vii)通过第一致动器(51，20)改变所述桨叶(8)的所述总桨距；以及

viii)通过第二致动器(21)改变对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第四轴线(G)的倾转度，

其特征在于，所述步骤vi)包括步骤ix)：根据所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造或所述直升机构造，使杆(22)移动从而改变对应的所述旋翼盘(10)围绕横向于对应的所述第四轴线(G)且横向于对应的所述第二轴线(B)的第五轴线(H)的倾转角度(α，β)，以根据所述推力换向式飞机(1)的所述飞机构造或所述直升机构造来控制所述旋翼盘(10)的所述倾转角度(α，β)，

所述方法还包括步骤xiii)：根据对应的所述旋翼(5)的所述桨叶(8)的所述总桨距的值来改变对应的所述旋翼盘(10)围绕所述第五轴线(H)的所述倾转角度(α，β)。

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