CN113365917A - 多模式载具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多模式载具(2)，其可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行。该载具包括第一端(12)和第二端(14)，并配置为在第一模式下，第一端(12)引导第二端(14)在第一方向(6)上运行，以及在第二模式下的正常运行中，第二端(14)引导第一端(12)在第二方向(10)上运行。

Description

多模式载具

技术领域

本发明涉及一种多模式载具，尤其涉及一种可在作为飞行器的第一模式和作为地面载具的第二模式下运行的多模式载具。

背景技术

与汽车相比，在设计飞行器时，对空气动力学方面的考虑有很大不同。例如，飞行器通常设计为提供最佳量的升力(即向上的力)，而汽车通常设计为避免升力并提供最佳量的下压力(即向下的力)。平衡这些问题给设计考虑带来了沉重的负担，通常必须在产生升力和下压力之间做出折中，因此载具可能在飞行模式下产生次优的升力而在行驶模式下产生不足的下压力。

次优升力生成可能会在飞行过程中损害载具的空气动力学特性，并可能导致空气动力不稳定性、失速速度高和性能总体较差。这增加了控制载具的难度，并可能导致严重的安全隐患。为了克服这些问题，需要重新设计载具的其他部件以补偿升力的损失，例如通过增加升力表面(例如，机翼)的尺寸或发动机的功率。这反过来又增加了载具的重量和复杂性，从而进一步增加了升力要求。载具尺寸和重量的增加在行驶时会给载具带来麻烦，从而由于重量和阻力的增加而降低了载具的速度和加速度。此外，沉重的部件可能会增加重心的高度，从而使载具在转弯时倾斜翻转。

美国申请US2010/0230532展示了一种现有技术的多模式载具，通常被称为飞行汽车。该飞行汽车被配置为既可作为固定翼飞行器(如图1所示)又可作为地面载具(如图2所示)例如汽车运行。该载具具有一对相对较大的机翼11，可用于在飞行过程中提供升力。行驶时，机翼11必须向上折叠以提供更紧凑的配置，从而允许汽车使用常规道路等。

该载具具有多个轮子32以在行驶时以及在起飞和着陆等期间支撑和推进载具。载具的后端具有螺旋桨13以在飞行中推进载具。

如US2010/0230532中所示，传统飞行汽车具有许多问题，将在下面进行概述。

螺旋桨位于载具的后部，使得它不会干扰载具作为汽车的运行。这产生了一种在飞行过程中固有的稳定性较差的“推进式”飞行器构造。

配置载具的本体以提供升力(例如，使得本体和机翼都提供升力)可减轻升力降低的问题，从而有助于减小机翼或类似的专用升力表面的尺寸。但是，很明显，在这种配置中，由于本体产生的升力，在行驶过程中下压力会进一步减小(即使机翼处于收起状态)。这导致行驶时不稳定性更大。

下压力不足会损害载具行驶时的空气动力学特性，并可能导致载具与地面之间失去牵引力。这增加了控制载具的难度并产生了严重的安全问题。因此，载具的速度可能需要限制在30英里/小时(48公里/小时)左右。可以添加额外的扰流板等以产生额外的下压力，然而，这样的扰流板会在飞行过程中增加阻力并降低升力，从而对飞行器的飞行特性产生负面影响。

发明内容

本发明的目的在于改善或克服一个或多个上述问题。可以考虑附加或另外的目的在于提供一种多模式载具，其在空中和在地面上行驶时提供改进的空气动力学。

根据本发明的第一方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且所述载具可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行，所述载具具有第一端和第二端，并配置为在第一模式下第一端引导第二端在第一方向上运行，而在第二模式下的正常运行中，第二端引导第一端在第二方向上运行。

根据本发明的第二方面，提供了一种多模式载具的操作方法，所述载具可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行，所述载具具有第一端和第二端，所述操作方法包括：第一端引导第二端在第一方向上以第一模式操作所述载具；第二端引导第一端在第二方向上，在正常操作下以第二模式操作所述载具。

根据本发明的第三方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行以及在第二模式下作为地面载具运行，所述载具配置为在第一模式下，在相对于该载具的第一方向上运行；在第二模式下的正常运行中，在相对于该载具的第二方向上运行，第一方向不同于第二方向。

优选地，第一方向与第二方向基本相反。

在起飞期间，US2010/0230532中描述的载具将使用载具推进系统沿着跑道等加速。载具将在轮子32上滚动/行驶，直到机翼11产生足够的升力使飞行器上升。在加速阶段，载具使用所有四个轮子32接触地面。轮子32在载具横向和纵向方向上的间距提供俯仰、滚转和偏航方向的稳定性。当载具升起时，轮子32不再接触地面，转而由机翼11和其他控制/升力表面提供俯仰、滚转和偏航方向的稳定性。

然而，轮子和机翼11等之间的稳定性转移几乎是瞬时的，因此当轮子接触地面时，操作员对飞行器在飞行模式下如何运行没有“感觉”。因此，在行驶控制机制和飞行控制机制之间存在分明的界限。如果飞行模式下，例如由于侧风或螺旋桨扭矩而导致控制不稳定，操作员将无法检测到这种不稳定，而直到飞行器离开地面并开始不稳定/不规律地运行。对于飞行严重不稳定和/或操作员缺乏经验的情况，这可能会导致载具在安全飞行参数之外运行和/或最终可能导致载具坠毁。

为了改善或克服上述问题，根据本发明的第四方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且所述载具可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行，其中所述载具包括至少一个可伸缩的轮子，配置为在第二模式下接合地面并在第一模式下沿向上方向缩回；所述载具还可包括辅助的轮子，该辅助的轮子位于所述载具的第一端附近，其中在第一模式期间，可伸缩的轮子配置为沿向上方向上缩回，使得所述载具的第一端由辅助的轮子支撑。

US2010/0230532中描述的载具包括尾部/后部安装的螺旋桨13。当载具飞行时，空气在撞击载具本体前端时被分开，分离的气流在通过螺旋桨之前沿着载具本体向后流动。结果，当螺旋桨转动时，螺旋桨叶片穿过每个单独气流的流动边界。这会导致叶片振动，从而增加产生的噪音以及螺旋桨和/或载具疲劳损坏的风险。

此外，在起飞过程中，载具的前端会升高，使螺旋桨向地面倾斜。为了防止螺旋桨接触地面，螺旋桨安装在载具的高处。这增加了载具质心相对于升力中心的高度，降低了飞行器在行驶和飞行时的滚转稳定性。

为了改善或克服上述问题，根据本发明的第五方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且所述载具可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行，所述载具具有第一端和第二端，包括第一端引导第二端在第一方向上运行所述载具，该载具包括推进装置，该推进装置配置为在第一模式下推进所述载具，所述推进装置位于所述载具的第一端附近。

US2010/0230532中描述的载具包括方向舵42以提供载具的偏航控制。方向舵42应该位于螺旋桨13的后面以提供对偏航方向的有效控制。方向舵42安装在挂架14上，挂架14在载具后方延伸了相当长的距离，从而增加了载具的长度并降低了载具的机动性。

因此，为了在不增加载具长度的情况下，提供推进装置后方的方向舵，根据本发明的第六方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且所述载具可重新配置为在第二模式下作为地面载具运行，所述载具包括至少一个轮子，该轮子配置为在第二模式下接合地面，该轮子包括整流罩，该整流罩配置为在第一模式下提供方向舵。

在飞行和行驶时提供用于运行单个载具的合适的控制系统也可能带来重大问题。一种方法是提供也可用作方向盘的轭架。然而，由于轭架配置为可转动并可向前/向后方移动，而方向盘仅配置为可转动，因此需要锁定机构来防止行驶时轭架的向前/向后移动。

另外或替代地，某些载具控制功能可能需要具有类似的彼此相邻的致动器。例如，飞行期间使用的方向舵踏板可以邻近行驶时使用的制动/加速器踏板。额外的控制器/致动器占用载具驾驶室内的额外空间和/或可能非常小和/或靠在一起，这可能导致操作员在载具运行期间使用错误的踏板，从而可能导致失去控制等等。

因此，作为以第一模式在第一方向上运行载具以及以第二模式在第二方向上运行载具的额外好处，根据本发明的第七方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且在第二模式下作为地面载具运行，其中所述载具包括第一控制系统和独立的第二控制系统，第一控制系统配置为允许操作员在第一模式下控制所述载具，第二控制系统配置为允许操作员在第二模式下控制所述载具。第一控制系统和第二控制系统设置在基本相反的方向上。

根据本发明的第八方面，提供了一种多模式载具，可在第一模式下作为固定翼飞行器运行且在第二模式下作为地面载具运行，所述载具还可包括可绕其纵轴转动的机翼。优选地，机翼可在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置机翼配置为在第一模式下提供升力，在第二位置机翼配置为在第二模式下提供下压力。优选地，机翼提供辅助/次要机翼。

所述载具可包括成形为在朝第一方向运行时提供升力和/或成形为在朝第二方向运行时提供下压力的本体。

本体可以是大致机翼形状的，机翼的前缘设置在所述载具的第一端，机翼的后缘设置在所述载具的第二端。

本体可以倾斜，以使得载具的第一端相对于载具的第二端升高。

载具可包括第一控制系统和独立的第二控制系统，第一控制系统配置为允许操作员在第一模式下控制所述载具，第二控制系统配置为允许操作员在第二模式下控制所述载具。

第一控制系统和第二控制系统可以设置在基本相反的方向上。

所述载具可包括座椅，该座椅可在允许使用者操作第一控制系统的第一位置/方位和允许使用者操作第二控制系统的第二位置/方位之间移动。

所述载具可包括至少一个可伸缩的轮子，该可伸缩的轮子配置为在第二模式下接合地面，所述可伸缩的轮子配置为沿向上的方向缩回。

所述载具可包括辅助的轮子，该辅助的轮子位于所述载具的第二端。

在第二模式下，辅助的轮子可以位于相对高于可伸缩的轮子的位置，以便不接触地面，并且辅助的轮子配置为在可伸缩的轮子缩回期间接合地面。

一个或多个轮子可以包括整流罩，该整流罩配置为在第一模式下充当方向舵。整流罩可以与轮子一起移动/转动。方向舵可由用于地面载具的转向系统控制。

载具可以包括一个或多个可伸缩的翼，该可伸缩的翼配置为在第一模式下产生升力。

所述可伸缩的翼设置为能够以套管方式伸缩。

所述载具可包括位于载具第一端附近的第一辅助机翼。

所述载具可包括位于载具第二端附近的第二辅助机翼。

所述第一辅助机翼和/或第二辅助机翼可以围绕其自身的纵向轴线转动。

所述第一辅助机翼和/或第二辅助机翼可以是可伸缩的。

所述载具可以包括用于在第一模式下推进载具的推进装置。

所述推进装置可位于载具的第一端附近。

所述推进装置可包括螺旋桨。

所述螺旋桨的一个或多个叶片可以是可伸缩的/可移除的。

所述载具可以配置为在基本垂直的方向上起飞/降落。

只要可行，就本发明的任何一个方面定义的任何基本或优选特征都可以应用于任何进一步的方面。因此，本发明可以包括以上定义的特征的各种替代配置。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的可行的实施例，其中：

图1为多模式载具在飞行器模式下的透视图；

图2是多模式载具在飞行器模式下的侧剖视图；

图3是多模式载具在地面模式下的透视图；

图4示出了多模式载具在地面模式下的侧剖视图。

具体实施方式

图1-图4示出了多模式载具2。载具2配置为在第一模式下作为固定翼飞行器运行以及在第二模式下作为陆地载具(即飞行汽车)运行。该载具可重新配置以允许在第一模式和第二模式下运行。

图1和图2示出了处于第一模式(例如，飞行模式)的载具2，在该模式下，载具2配置为作为固定翼飞行器4运行(例如，以与传统飞机类似的方式)。载具2包括一个或多个升力产生表面，其在载具2沿第一方向6行进时产生升力，从而允许载具2飞行。

图3和图4示出了处于第二模式(例如，行驶模式)的载具2，在该模式下，载具2配置为作为地面载具8运行(例如，以类似于汽车等的方式)。载具包括一个或多个地面接合特征(例如，轮子24，24a)，其配置为沿第二方向10在地面上驱动载具。

载具以飞行模式运行的第一方向6不同于载具2以行驶模式行进的第二方向10(即，使得载具2在正常飞行期间的方向与传统的行驶方向是不同的方向)。第一方向6可以与第二方向10基本相反。

在一个实施例中，载具2包括配置为在飞行模式期间面向飞行方向的第一端12和配置为在行驶模式期间面向行进方向的第二端14。因此，第一端12在飞行期间引导载具2的第二端14，而第二端14在行驶期间引导载具2的第一端12。

虽然可以理解载具2在地面模式下可以具有逆转档(即载具可能能够在飞行方向上行进)，但是载具2的正常运行(例如，前进档)配置为在与飞行方向基本相反的方向上运行。在载具2的运行期间，当处于飞行模式时操作员16将会面向第一方向6，而当处于行驶模式时操作员16将会面向第二方向10。

此外，地面载具的传统特征(例如，前灯、刹车灯、指示器、后视镜)也将会设置在代表地面载具面向第二方向10的方位/位置，例如，前灯将会朝向第二方向10，而尾灯/刹车灯将会朝向第一方向6。类似地，飞行器的传统特征(例如，导航灯、着陆灯、副翼、襟翼)将会设置在代表飞行器面向第一方向6的方位/位置。

载具2包括底盘(未示出)。底盘配置为支撑和连接载具的各种组件，例如动力装置、传动系统、控制系统、电池和电气系统，和/或传统飞行器或陆地载具的其他组件。

载具2包括本体18。本体18配置为为载具2的底盘/内部组件和/或操作员16提供外壳。

在一些实施例中，本体18包括空气动力学表面，该空气动力学表面成形为当载具2以飞行模式运行时提供升力产生表面。

如图2和图4所示，本体基本上是沿其纵轴线的机翼形状。例如，本体18可具有包括泪珠形状的纵向横截面。机翼的前缘(例如，机翼的较厚端)面向第一方向6，而后缘(即机翼的较薄端)面向第二方向10。因此，当载具2沿第一方向6行进时，本体18上方的气流产生升力，因此这有助于飞行模式下产生的总升力。

附加地或替代地，本体18成形为当载具2在第二方向10上行进时提供下压力。例如，当沿第二方向10行进时，机翼形状的本体18上方的气流将会产生向下的力，从而提供下压力。

本体18的形状在沿第一方向6行进时提供升力以帮助载具2的飞行和/或在沿第二方向10行进时提供下压力以相对地面向轮子24，24a提供更大的牵引力。然而，由于本体18的形状的影响，沿相反方向行进时，在飞行期间很少或没有下压力产生，并且在行驶期间很少或没有升力产生。从而，载具2在飞行模式和行驶模式下都能提供改进的/最佳的空气动力学特性，而不需要在飞行或行驶模式下在空气动力学特性上的折中。

本体18可以在向上的方向上形成角度/倾斜，使得载具2的第一端在向上的方向上升高(例如，增加攻角)。这可以增加升力的量和/或增加由本体18产生的下压力的量。此外，这提高了操作员16的位置，使得操作员16的视野不会被载具遮挡，例如，这允许操作员16在驾驶时更容易地看到载具2的第二端14的上方。

本体18的空气动力学特性可以通过选择合适的攻角/迎角(即，机翼的翼弦线和载具的纵轴线之间的夹角)来优化。附加或替代地，本体18的空气动力学特性可以通过选择合适的本体机翼的形状/尺寸来优化。

对于在第一方向上通过本体的空气，本体18的轮廓可以成形为限定低压或吸力表面(即在其上侧)和高压表面(即在其下侧)。

本体18的形状可以配置为在一种或多种飞行条件，例如起飞条件、巡航条件或着陆条件下提供最佳/峰值性能(例如，产生最大升力或最佳阻力/升力比)。例如，本体18配置为在起飞/着陆/巡航期间在指定空速下提供最佳阻力/升力比。

附加地或替代地，本体18配置为在一个或更多行驶条件下提供最佳/峰值性能(例如，产生用于道路用途的最大下压力或最佳阻力/下压力比)。例如，本体18配置为在行驶时以指定速度或速度范围提供最佳阻力/下压力比。

本体18可以包括一种或多种轻质材料。本体18可包括纤维增强复合材料，例如碳纤维增强复合材料。在其他实施例中，本体18包括轻质铝合金。

载具2包括配置成在飞行模式下推进载具的推进装置。推进装置可以包括传统的飞行器推进装置，例如螺旋桨22。在其他实施例中，载具2包括以下各项中的一个或多个：对转螺旋桨、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机。

载具2包括配置成在行驶模式下推进载具2的推进装置。推进装置可以包括传统的载具发动机，例如汽油发动机、柴油发动机、电动发动机，或其混合。推进装置包括一个或多个配置为向地面施加牵引力的地面接合特征，例如，多个轮子24、24a。

在一个实施例中，载具2包括单个动力装置以为行驶和飞行推进装置提供动力。载具2可以包括传动系统，该传动系统配置为选择性地将动力从发动机传递到行驶推进装置和飞行推进装置(例如，在轮子24、24a和螺旋桨22之间选择性地传递动力)。因此，仅需要单个发动机来为载具2提供动力，从而减轻重量并节省燃料需求等。

飞行模式推进装置设置在载具2的第一端12附近，从而提供“牵引(puller)”型配置。在一个实施例中，推进装置包括在本体18的第一端12处的螺旋桨22。这种配置允许基本上不间断的气流流入螺旋桨22，从而降低噪音等。

螺旋桨22包括多个叶片26(例如，翼片)以在使用中提供推进力。如图3所示，叶片26可以是可折叠的和/或可缩回的，使得叶片26可以从伸展配置态回到第二缩回姿态，伸展配置态形成螺旋桨的基本配置，第二缩回姿态的配置以减小螺旋桨22的尺寸。例如，在缩回姿态时，叶片26可配置为基本平靠在旋翼毂28和/或载具2的本体18上。

在其他实施例中，叶片26是可移除/可拆卸的，例如，操作员16可以移除叶片26并将它们存放在载具2上的其它地方。

载具2包括多个轮子24、24a，配置为在陆地模式下接合地面以及在飞行模式下在载具2起飞/着陆期间接合地面。载具2可以包括四个轮子24、24a，像典型的汽车的配置(例如，在第一端12处的两个轮子24和在第二端14处的两个轮子24a)。

在图示的实施例中，载具2的第二端14处的一个或多个轮子24a可沿向上方向移动，从伸出位置(见图3和4)移动到缩回位置(见图1和图2)。可移动或可缩回的轮子24a允许载具的第一端12低于载具2的第二端14，从而允许载具2以“拖尾(taildragger)”配置运行。这可以增加飞行模式下升力产生表面(即本体18、翼26等)的攻角，从而在起飞和着陆期间产生更多升力。

轮子24、24a可以通过悬架构件34附接到载具2以提供一个或多个轮子24、24a的机械阻尼。悬架构件34可以包括双/单“叉骨(wishbone)”型配置。悬架构件可以是可移动的/可枢转的以允许一个或多个可伸缩的轮子24a移动到缩回位置。

所示载具2还包括辅助的轮子30，位于本体18的中央部位临近第二端14。辅助的轮子30位于载体本体18上比轮子24高的位置，使得当可伸缩的轮子24a处于延伸位置时，辅助的轮子30不接触地面。然而，当可伸缩的轮子24a向上移动到缩回位置时，辅助的轮子30接触地面。可伸缩的轮子24a然后可以进一步向上移动，使得它们不接触地面，并且载具2的第二端14仅由辅助的轮子30支撑。

辅助的轮子30可以是可伸缩的。例如，辅助的轮子30可以在纵向方向上移动到基本包含在本体18中的缩回位置30a(图1)。

在其他实施例中，辅助的轮子30可能处于延伸状态，位于与处于延伸位置的可伸缩的轮子24a相同的高度，使得辅助的轮子30和轮子24、24a同时接合地面。辅助的轮子30然后可以通过移动到缩回位置30a而从与地面的接合撤回。

辅助的轮子30可以围绕基本垂直的轴线转动，例如，以提供“脚轮(castor)”型轮子。

辅助的轮子30和可伸缩的轮子24a的设置允许在起飞期间载具2的第二端14的增加/自由滚转。因此，在轮子24和/或辅助的轮子30离开地面之前，操作员16在载具起飞时就能感觉到升力表面上的空气动力。

在其他实施例中，可伸缩的轮子24a和辅助的轮子30(如果存在)位于载具2的第一端12处，从而允许载具2以“三轮车”配置运行。在该实施例中，辅助的轮子30可以在行驶模式期间处于缩回状态，然后可以在飞行模式下(例如，在起飞期间)向下延伸，使得载具2的本体18保持基本水平。辅助的轮子30然后可以在飞行期间缩回。

一个或多个轮子24、24a可以包括整流罩32。整流罩32配置为覆盖或包围轮子的至少一部分，从而减少飞行/行驶期间的空气动力阻力。例如，整流罩32可基本上覆盖整个轮子，仅留下轮子24、24a的一小部分从整流罩下方延伸。整流罩32可以是空气动力学形状的(例如，基本上楔形或泪珠形)，其中整流罩32的较薄的前缘面向第一方向6。

一个或多个轮子24、24a可以在飞行模式下绕垂直的轴线转动(即，如同在传统地面载具中)，从而允许整流罩32转动。因此，整流罩32可引导空气流过载具2并在飞行模式期间充当方向舵。地面载具的转向系统因此提供了飞行器的方向舵系统。整流罩32的位置相对于轮子24、24a是固定的。整流罩32因此与轮子24、24a一致地转动。

在一个实施例中，靠近载具2的第二端14的每个可伸缩的轮子24a都包括整流罩32。因此，整流罩32和/或可伸缩的轮子24a在飞行器4的后端充当方向舵。

载具2包括一个或多个机翼，配置为在飞行模式期间提供升力。在行驶模式期间，一个或多个机翼可以额外地向载具提供下压力。

载具2包括一个或多个机翼，配置为在飞行模式期间充当传统翼36。翼36的前缘指向载具的第一端12，从而在载具2沿第一方向6行进时产生升力。在一个实施例中，载具2包括位于其中心部位每一侧的翼36(即，使得升力中心靠近质心)。

翼36可以成形以形成“混合翼本体”飞行器(即翼36和本体18之间没有明显的界限)，如此翼36的表面与本体18的表面基本连续(即，翼36和本体18之间的连接处形成了大曲率半径的曲线)。

在一些实施例中，本体18可包括从其一侧延伸的部分翼(未示出)。部分翼可以从载具2的第一端12向第二端14延伸，并在横向方向上向第一端12逐渐变细。翼36融合到部分翼中，使得部分翼和翼36提供连续的升力表面。

翼36是可伸缩的。这允许载具2的翼在行驶模式和/或存放期间缩回。这减少了载具2在行驶过程中的运行占用空间，从而降低了碰撞等的可能性，以及增加了载具2的滚转稳定性。

在一个实施例中，翼36布置成套管伸缩式配置。翼36包括第一翼部38，该第一翼部38连接到载具的本体18并且可以与其一体地形成。第一翼部38可包括一个或多个控制面38a(例如，副翼)，以允许在飞行模式期间控制飞行器。第一翼部38可以与载具2的本体18“融合”。

第一翼部38可套管式地接收第二翼部40。第二翼部40可包括一个或多个副翼40a。

第二翼部40可套管式地接收第三翼部42。第三翼部42可包括一个或多个副翼。

第一翼部38和第二翼部40可以是大体中空的，以便可套管式地接收连接的翼部。因此，在缩回状态下，第二翼部40和第三翼部42基本上包含在第一翼部38内。第二翼部40和第三翼部42的一部分可以包含在本体18中(即第一翼部38比第二/第三翼部短)以允许第一翼部38具有减小的横向长度。

可以理解的是，可以提供任意数量的套管式翼部以达到所需的翼长，同时仍然保持减小的占用空间。

翼36可包括致动器以在缩回位置和伸展位置之间移动翼36。这可能允许翼36的自动/半自动伸展/缩回。在其他实施例中，翼36是手动可伸展/可缩回的。

翼36可包括锁定装置以防止第一/第二/第三翼部之间的相对运动，从而将翼36固定在伸展或缩回位置。

翼36的最外端(例如，第三翼部42的最外端)可包括翼尖装置44。翼尖装置44配置为防止在飞行期间在翼尖处产生涡流，从而减少阻力。翼尖装置44可以进一步保护翼36的端部免受损坏和/或可以在翼36缩回时用于盖住第一翼部38的端部，防止在行驶模式期间水等进入本体。

在一个实施例中，翼尖装置44包括“翼尖围栏”。翼尖围栏包括在翼36的平面上方和下方延伸的基本垂直的板。

在其他实施例中，翼36可以包括一个或多个其他传统翼尖装置44，例如，小翼、鲨鳍小翼、倾斜小翼、分开式尖端或倾斜翼尖。

载具2可包括一个或多个辅助机翼。辅助机翼可以在翼的远端并且配置为从载具的其他位置提供对载具的升力和/或控制。辅助机翼可以帮助分配载具2周围的升力和/或使升力中心靠近质心/与质心对齐，从而提供更大的空气动力学稳定性。

在图示的实施例中，第一辅助机翼46靠近载具的第一端12设置。第一辅助机翼46配置为横向于载具的轴线延伸。如图2所示，第一辅助机翼46与本体18的下表面间隔，并偏离第一端12和螺旋桨，如此第一辅助机翼46与第一端12或螺旋桨之间没有接触。

第一辅助机翼46可以是可伸缩的，从而允许在行驶模式和/或存储期间更紧凑的配置。第一辅助机翼46包括附着在载具的第一构件48。第二构件50可套管式伸缩地容纳在第一构件48内。第一构件48和/或第二构件50可包括在其后缘的一个或多个控制表面50a(例如，副翼)。如图所示，仅第二构件50包括控制表面50a，使得当机翼46处于缩回状态时，控制表面50a包含在第一构件48内，从而保护控制表面50a免受损坏。

在图示的实施例中，第二辅助机翼52也靠近载具2的第二端14设置。第二辅助机翼52配置为横向于载具的轴线延伸。如图4所示，第二辅助机翼52从本体18向第二方向10偏移。

在一些实施例中，第二辅助机翼52是可伸缩的(例如，如第一辅助机翼46那样的套管式伸缩配置)。第二辅助机翼52可包括一个或多个控制表面。

在一些实施例中，第三辅助机翼(未示出)设置在本体18的下侧。第三辅助机翼可朝向载具2的第二端14定位，邻近第二辅助机翼52。第三辅助机翼可包括前掠/反三角(例如，直前缘、后退后缘)形状的机翼。第三辅助机翼可以包括翼尖装置和/或控制表面。

辅助机翼46、52可绕横向轴线转动。辅助机翼46、52可以在第一位置和第二位置之间转动，其中在第一位置时辅助机翼46、52配置为产生升力，在第二位置时辅助机翼46、52配置为产生下压力。例如，如图1和图2所示，辅助机翼46、52处于第一位置，在第一位置时每个机翼46、52的前缘大体面向第一方向6，从而在飞行模式期间产生升力。第一和第二机翼46、52可以在飞行模式下充当辅助翼和/或控制表面。

如图3和图4所示，辅助机翼46,52已转动大致180度，使得机翼的前缘大体面向第二方向10，在行驶模式下产生向下方向的气动力(例如，下压力)。应该理解的是，辅助机翼46、52转动180度导致的攻角变化和/或机翼的不对称形状将提供从升力到下压力的变化，尽管在描述的两个配置中前缘是相同的。在行驶模式下，第一辅助机翼46可以提供后扰流器，第二机翼52可以提供前扰流器。附加地或替代地，第一机翼46和第二机翼52可以分别提供后减震器和前减震器。

辅助机翼可包括致动器，配置为提供机翼的转动。在其他实施例中，辅助机翼通过轴承等安装并且可以手动转动就位。辅助机翼可具有锁定机构，配置为将辅助机翼锁定在期望的角度。

在飞行或行驶模式期间，辅助机翼件46、52中的一个或两个可以转动到一定角度，以根据需要产生或调节升力/下压力/阻力。例如，辅助机翼46、52中的至少一个可以转动以增加攻角(即到更垂直的方向)，以增加起飞或着陆期间的阻力和/或升力，从而充当“襟翼(flaps)”。在其他示例中，一个或多个辅助机翼46、52可以转动以提供或增加负攻角，以便在行驶时(例如，在转弯时)为载具2生成更大的下压力。

载具2可以具有控制器，配置为根据运行模式和/或飞行/行驶状况确定辅助机翼46、52的正确转动位置。例如，控制器可以配置为在操作员16选择飞行模式、行驶模式、起飞模式或着陆模式时将一个或多个辅助机翼46、52转动到正确的位置。在其他示例中，控制器可以检测载具2在以给定阈值速度/角速度被驱动，并且转动一个或多个辅助机翼46、52以增加下压力。

在其他实施例中，一个或多个辅助机翼46、52的角度可以手动调节(用手或致动器)以调节载具2的空气动力学特性。例如，操作员可以调节一个或多个辅助机翼46、52的角度以允许“调整”升力生成配置(例如，俯仰方位的微调)。

辅助机翼46、52中的一个或多个可以偏心地安装，使得转动机翼46、52的动作也可改变其相对于载具2的本体18的纵向位置。例如，如图1和图2所示，第一辅助机翼46从螺旋桨22偏移，以便不干扰螺旋桨叶片26。然而，如图3和4所示，当第一辅助机翼46转动时，它延伸超过螺旋桨叶片26将会处于的点(当未缩回时)。

如图1和图2所示，载具2包括第一控制组54，配置为在飞行模式下控制载具。第一控制组54包括传统的飞行器控制系统和/或指示器。如图所示，示出了控制轮/轭架56和方向舵踏板58。第一控制组54还可包括用于飞行器的其他标准控制器和仪器，例如雷达显示器、高度指示器、姿态指示器、油门杆、空速指示器等。

第一控制组54的设置使得操作员16在飞行期间基本上面向正常运行的方向(即朝向飞行器的第一端12和第一方向6)。

如图3和图4所示，载具2还包括第二控制组60，配置为在行驶模式下控制载具2。第二控制组60包括传统的地面载具(例如，汽车)控制系统，包括方向盘62和制动器/加速器/离合器踏板64。同样，道路载具的其他标准控制器和仪器，例如变速杆、车速表、指示器杆等可以作为第二控制组60的一部分提供。第二控制组60的设置使得操作员16在行驶期间基本上面向正常运行的方向(即朝向地面载具的前端12和第二方向10)。

因此，第一控制组54和第二控制组60配置为面向不同的方向(例如，相反的方向)。

第一控制组54和第二控制组60可以分别被认为是飞行控制系统54和行驶控制系统60。两个控制系统54、60在工作中可以关联，使得载具的单个部件可以受控于来自任一控制系统54、60的特定控制。例如，飞行控制系统54中的轭架56和行驶控制系统60中的方向盘62都可以配置为控制可伸缩的轮子24a，以分别在飞行时允许方向舵控制以及在行驶时允许转弯。应当理解，控制系统54、60的其他特征可以被关联，从而在任一控制系统54、60的一个或多个控制发生故障的情况下提供一定程度的冗余。

用于飞行模式和行驶模式的单独控制系统54、60允许对每种模式使用单独的控制，从而降低使用不正确控制等的风险。这还允许每个控制系统54、60分别专用于行驶模式和飞行模式。

控制系统54、60位于机舱或驾驶舱66中。驾驶舱66可为操作员16提供基本封闭的环境以操作载具2并保护操作员16免受外部环境的影响。驾驶舱66可以包括门等以允许操作员16进入载具2。本体18可以包括一部分增加的横向宽度以容纳驾驶舱66。

驾驶舱66包括座舱罩68，配置为保护操作员16免受风、天气和碎片等影响。座舱罩68基本上是透明的，因此可用作挡风玻璃/风挡。座舱罩68可以是圆顶状的，从而提供大致360度的视野，并且允许操作员16在面向不同方向分别在飞行模式和行驶模式下操作载具2时看到载具2的外面。在其他实施例中，只有座舱罩68的选定部分是透明的。例如，座舱罩68的上部可以是不透明的和/或可以提供分立的挡风玻璃以分别在飞行和行驶模式下操作。

座舱罩68是空气动力学形状以减少阻力。座舱罩68可包括卵形或泪滴的形状。座舱罩68的形状/表面可以与本体18的形状/表面融合(即提供基本连续的表面)，以减少本体18和座舱罩68之间的交界面处的阻力。座舱罩68可以形成机翼形本体18的前缘的一部分(例如，座舱罩68提供额外的高度以增加机翼的“厚度”)。

座舱罩68可以是可打开/可移除的，以允许操作员进入/离开载具。座舱罩68可以包括可打开的部分，例如，窗户或通风口。

驾驶舱66包括座椅70等，配置为在载具2的运行期间支撑操作员16。座椅70包括用于载具/飞行器座椅的常规装置，例如，安全带、姿势调节装置、加热器等。

座椅70可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置操作员可以使用飞行器控制系统54，在第二位置操作员可以使用行驶控制系统60。例如，座椅70可以转动，从而使用者可以轻易地在椅子内转动。附加地或替代地，座椅70是可移动的，因此操作员可以相对于控制器调节座椅70的位置(例如，用于调整正确的手臂/腿部到方向盘/踏板的距离)。

在其他实施例中，可以提供多个座椅70，其中每个座椅配置为将操作员定位在相应控制器的前面。

可以为乘客提供另外的座椅等。另外的座椅可以是可转动/可移动的，使得乘客可以根据需要面向行进方向。

应当理解，载具包括地面载具和/或飞行器的其他常规特征，如各个州/省的法规或条例所要求的或通过国际协议所要求的。

在本实施例中，地面载具包括汽车，然而，可以理解这仅仅是示例性的，载具可以包括任何合适的地面载具，例如：厢式货车、卡车、摩托车、巴士、小巴、军车等。因此，地面载具可以根据载具的类型包括任意数量的轮子或车轴。

本发明的操作

现在将根据图1-图4中的实施例描述本发明的操作。

载具2可以作为地面载具8(例如，汽车)以第一模式开始旅程，如图3和4所示。

翼36处于缩回状态，辅助机翼46、52处于缩回状态，并且设置前缘朝向第二方向10，从而产生下压力。所有四个轮子24、24a都与地面接合，并且辅助的轮子30在本体内处于缩回状态30a。螺旋桨叶片26以缩回的配置存储。

操作员16将会驱动载具到第一位置，例如，在飞行模式下用于起飞载具的合适位置。载具2沿第二方向10行驶，且操作员16面向所述方向。载具2可以使用其第二端14处的轮子24a转向。地面载具的操作在其他方面是常规的并且将不再进一步描述。

一旦载具2到达预定起飞位置，载具2将会被重新配置以作为固定翼飞行器4来操作。

如图1和图2所示，翼36将会向外移动到伸展位置。辅助机翼46、52转动大致180度，使得前缘面向第一方向6。辅助的轮子30移动到本体外侧的伸展位置30，并且可伸缩的轮子24a向上移动，使得载具的第二端14置于辅助的轮子30上。载具的第二端14可以降低，这取决于可伸缩的轮子24a/辅助的轮子30的配置。螺旋桨叶片26移动到伸展位置以限定螺旋桨22。

然后，操作员将会移动以面向第一方向6(例如，通过可移动的座椅)，以操作固定翼飞行器4。

然后，载具2可以起飞。偏航的控制由轮子的整流罩32提供，整流罩32设置在载具2的第二端14上的可伸缩的轮子24a上。俯仰和滚转的控制由翼36上的副翼40a和/或辅助机翼46、52提供。载具2在其它方面将会作为传统的固定翼飞行器来操作。

一旦着陆，载具2可以重新配置为行驶模式，以用于进一步行驶和/或存储。

在一个实施例中，载具可以按照垂直起降(VTOL)配置起飞/着陆。载具2可包括可枢转地安装到其下侧的千斤顶。然后，千斤顶可在载具下方枢转并接合地面以将载具的第一端12向上提升到倾斜/垂直位置。多个支腿(例如，四个)可枢转地附接到载具，其后可以转动以与地面接合以支撑载具2。然后，千斤顶缩回，留下支腿来支撑载具。继而，载具2将朝着倾斜/垂直方向起飞，一旦升空，支腿将缩回(例如，平倚到载具上)。为了着陆，此过程将会大体上倒序过来。

Claims (23)

1.一种多模式载具，能够在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且能够重新配置为能够在第二模式下作为地面载具运行，所述载具具有第一端和第二端，并配置为在所述第一模式下，第一端引导第二端在第一方向上运行，而在所述第二模式下的正常运行中，第二端引导第一端在第二方向上运行。

2.根据权利要求1所述的多模式载具，包括本体，所述本体成形为在所述第一方向上运行时提供升力和/或成形为在所述第二方向上运行时提供下压力。

3.根据权利要求2所述的多模式载具，其中，所述本体基本上为机翼形状，所述机翼的前缘设置在所述载具的第一端，所述机翼的后缘设置在所述载具的第二端。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的多模式载具，其中，所述本体倾斜，以使得所述载具的第一端相对于所述载具的第二端升高。

5.根据前面任一项权利要求所述的多模式载具，其中，所述载具包括第一控制系统和独立的第二控制系统，所述第一控制系统配置为允许操作员在所述第一模式下控制所述载具，所述第二控制系统配置为允许操作员在所述第二模式下控制所述载具。

6.根据权利要求5所述的多模式载具，其中所述第一控制系统和所述第二控制系统设置在基本相反的方向上。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的多模式载具，包括座椅，所述座椅能够在允许使用者操作所述第一控制系统的第一位置/方位和允许使用者操作所述第二控制系统的第二位置/方位之间移动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括至少一个可伸缩的轮子，配置为在所述第二模式下接合地面，所述可伸缩的轮子配置为沿向上方向缩回。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括辅助的轮子，该辅助的轮子位于所述载具的第二端。

10.根据权利要求9所述的多模式载具，当从属于权利要求8时，其中，在所述第二模式下，所述辅助的轮子位于高于所述可伸缩的轮子的位置，以便不接触地面，并且所述辅助的轮子配置为在所述可伸缩的轮子缩回期间接合地面。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的多模式载具，其中，一个或多个轮子包括整流罩，所述整流罩配置为在所述第一模式下充当方向舵。

12.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括一个或多个可伸缩的翼，配置为在所述第一模式下产生升力。

13.根据权利要求12所述的多模式载具，其中，所述可伸缩的翼设置为能够以套管方式伸缩。

14.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括位于所述载具的第一端附近的第一辅助机翼。

15.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括位于所述载具的第二端附近的第二辅助机翼。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的多模式载具，其中，所述第一辅助机翼和/或所述第二辅助机翼能够绕其自身的纵轴线转动。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的多模式载具，其中，所述第一辅助机翼和/或所述第二辅助机翼能够伸缩。

18.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，包括推进装置，用于在所述第一模式下推进所述载具。

19.根据权利要求18所述的多模式载具，其中，所述推进装置位于所述载具的第一端附近。

20.根据权利要求18或19中任一项所述的多模式载具，其中，所述推进装置包括螺旋桨。

21.根据权利要求19中任一项所述的多模式载具，其中，所述螺旋桨的一个或多个叶片能够伸缩/移除。

22.根据前述权利要求中任一项所述的多模式载具，其中，所述载具配置为在基本垂直的方向上起飞/降落。

23.一种多模式载具的操作方法，所述载具能够在第一模式下作为固定翼飞行器运行，并且能够重新配置为能够在第二模式下作为地面载具运行，所述载具有第一端和第二端，所述操作方法包括：

在所述第一模式下，在第一方向上操作所述载具，其中所述第一端引导所述第二端；以及在所述第二模式下，正常操作下在第二方向上操作所述载具，其中所述第二端引导所述第一端。

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