CN113924413A - 用于推进装置的推进单元和相关联的推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于推进装置（10）的推进单元（300），其包括：推进发动机（302），该推进发动机布置成提供推力（F1，F2），该推力沿着方向取向，以便提供基本上竖直的起飞和着陆能力；偏转器组件（304），该偏转器组件包括一对可移动的偏转器元件（306a，306b），其布置成选择性地偏转所喷射的流体并且可移动地安装在流体出口轨迹中。为了减小推进单元的体积并改善其可靠性和响应性，本发明更具体地涉及偏转器元件相对于所喷射的流体的定位。

Description

用于推进装置的推进单元和相关联的推进装置

技术领域

本发明涉及推进装置和/或系统的领域，该推进装置和/或系统优选地但非限制性地用于乘客，使得乘客能够在空中以非常大的运动自由度进行运动。本发明尤其涉及包括在此类推进装置和/或系统中的一个或多个推进单元的改进。本发明旨在是非常易于使用的并且易于由更大数量的使用者所使用。

背景技术

在该文献的剩余部分中，优选地但非限制性地，将关于用于在空中进行操纵的推进装置的应用来描述本发明。然而，本发明不应该局限于这个单一的应用示例，而是可以与任何类型的推进装置结合使用。

在空间中尽可能自由地运动是对人类而言是始终如一的关注，实际上对于一些人而言，甚至是几乎无法实现的梦想。为了以或大或小的成功来达到实现该目标的目的，已经设计了许多机器（从最基本的到最复杂的）。

更具体地，最近研发了一种特别有效的装置，被称为“Flyboard Air”。该装置尤其在文献WO2017/174944 A1中被描述，并且该装置获得了巨大的成功。因此，图1和图2示出了此类推进装置10的非限制性的第一实施例，为了简单起见，在本文献的剩余部分中将不再描述其中的一些元件。

此类装置10包括主体10a，该主体10a主要呈平台11的形式，乘客1能够就位于该平台11上。根据平台11的尺寸和装置10的推进单元12的功率，若干乘客能够可选地同时就位于所述平台11上。为此，平台11具有一个或更多个表面11a，该一个或更多个表面布置成容纳乘客1的脚或鞋，特别地，如图1更清楚地示出的。

结合图1和图2所描述的推进装置10的本体10a包括与平台11协作的推进单元12。

在本文的其余部分中，以下术语应具有以下含义：

- “中间（median）平面”PM指的是尤其垂直于平台11的任何平面，其将装置10的本体10a分成左舷部分与右舷部分，所述部分不必是相等的；

- “横向平面”PT指的是垂直于中间平面的任何平面，其将推进装置10的本体10a分成两个部分，一个包括所述本体的前部，且另一个包括所述本体的后部，所述部分不必是相等的；

- “纵向平面”PL指的是垂直于横向平面和中间平面的任何平面，所述纵向平面将装置10的本体10a分成上部分与下部分，所述部分不必是相等的。

此类平面PM、PT、PL在图2A中以虚线示出。同样的，指定：

- “横向轴线”指的是同时属于横向平面和纵向平面的任何轴线；

- “纵向轴线”指的是同时属于中间平面和纵向平面的任何轴线；

- “中间轴线”指的是同时属于中间平面和横向平面的任何轴线。

图2特别示出了此类装置10的本体10a的分解图。

如所述图2所示并且作为非限制性示例，推进单元12有利地包括一对推进子单元12a和12b，每个推进子单元包括两个推进器。因此，第一推进子单元12a包括两个推进器12a1和12a2。推进子单元12b也是如此，其包括两个推进器12b1和12b2。可替代地，此类子单元可包括两个以上的推进器。根据第二变型，推进单元12可有利地包括更多推进子单元，该推进子单元本身包括一个或更多个推进器。结合图2所描述的构造示例相对于推进单元的其它构造具有一些特性。实际上，装置10可以在推进单元减小到仅仅一个推进器（例如热涡轮喷气发动机类型）的情况下运动。然而，此类构造具有过大的体积，使得无法允许乘客1能够容易地运动。实际上，为了使单个推进器能够输送足以在空中推进装置10及其乘客1的推力，此类单个推进器的长度将大约为一米，或甚至更长。同样地，可以想象推进单元12包括两个子单元，每个子单元仅包括一个推进器。每个推进器的体积将减小，但是此类推进单元12在安全性方面仍存在较大缺点，就如同先前描述的单推进器构造。实际上，如果两个推进器中的一个发生故障，则该单元的总推力将不足以用于将乘客1保持在空中以及用于保持足够的可操纵性。因此，由四个推进器（例如喷气发动机）占据的空间与所寻求的使用模式依然是完全兼容的。此外，即使当其中一个推进器发生故障时，推进装置10仍然是理想地可操纵的。

根据结合图1和图2描述的实施例，为了得益于乘客身体的定向而提供最佳的可操纵性条件，推进单元12的推进器有利地定位成尽可能在装置10的本体10a的中心。因此，优选地，如图1和图2所示，布置在平台11上用于容纳乘客1的脚或鞋的表面11a将有利地定位在所述推进单元12的两侧上。由此减少了乘客必须克服的转动惯量，以便于借助他的身体来改变装置10的姿态，并且由此运动：

- 如果乘客使其身体的重量朝向装置10的前部，则向前直行；

- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的后部，则向后；

- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的前部并且在此后者的一侧或另一侧上，则呈对角地向前；

- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的后部并且在此后者的一侧或另一侧上，则呈对角地向后。

特别地，为了能够容易地枢转、呈曲线运动并因此增加能够由所述推进装置10执行的运动，推进单元12可以有利地包括两个航向校正辅助推进器19a和19b。这些后者有利地以偏心的方式沿平台的横向轴线布置。通过以非同时的方式激活，这些推进器分别产生足以产生弯曲轨迹的扭矩。可替代地或额外地，为了免除使用所述辅助推进器，本发明预设能够将（例如摩托艇的流体出口的可转向的锥体类型的）可转向的流体出口添加至一个或多个推进子单元12a，12b的全部或部分推进器，其中所述流体出口将以相应的一个或多个适合的机械连接（例如枢转或嵌入式连接）与相关的一个或多个推进器的气流喷射喷嘴协作。

推进单元的各个推进器由支撑机构14保持和支撑。这些机构14构成用于支撑平台11的底架的功能等同物。如前所述，此类推进单元12包括两个推进子单元12a和12b，该推进子单元12a和12b各自包括两个推进器，对于第一个推进子单元的推进器，附图标记为12a1和12a2，对于第二个推进子单元的推进器，附图标记为12b1和12b2。此类推进器优选地包括涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机是通常用于航空的热发动机，通过结合燃烧剂（在这种情况下，经由本体10a的流体入口18所吸入的环境空气），该热发动机将燃料（例如，煤油或等效物）中包含的势能转化为动能。该动能在弹性介质中产生方向与气体排放的喷射方向相反的作用力。这引起在推进器的流体入口和推进器的喷射喷嘴之间的一定量空气的加速，通过在所述喷射喷嘴中的膨胀产生推力。此类推进器使用带有叶片或转子的空气压缩机。可选地，任何其它类型的燃料可以被用于代替上述煤油。

根据图2，可以看到推进子单元12a和12b的每个推进器是可转向的（orientable），并且在额定运行中，其取向成沿着基本上垂直于平台11的纵向平面的轴线AL12a（对于推进器12a2）或AL12b（对于推进器12b1），即基本平行于乘客1的纵向轴线AL1。所述推进器也取向成，使得每个所述推进器的喷射喷嘴沿着与纵向轴线AL1的方向相反的方向排出气流，该纵向轴线AL1取向成从乘客1的脚朝向头部。以这种方式，推进器经由平台11“推动”所述乘客1。如上所述，特别是为了改善装置10的可操纵性，装置10的主体10a包括用于支撑推进单元12的支撑机构14，该支撑机构14与平台11协作，且布置成用于通过将推进器尽可能集中在本体10a的中心处来支撑所述推进单元12。因此，所述支撑机构14使来自推进器12a1，12a2，12b1，12b2的各个喷射喷嘴的气流喷射方向AL12a，AL12b与所述方向在穿过装置10的本体10a的重心的虚拟中心平面PM中的相应正交投影之间的距离尽可能最小化，所述气流喷射方向基本平行于所述中间平面PM。在此类装置的情况下，更确切地，支撑机构14布置成使所述喷射方向与本体10a的穿过所述重心的虚拟中间轴线AM10之间的距离最小化。由此减小乘客借助于他的身体来改变本体10a的姿态并因此改变推进装置10的轨迹而必须克服的转动惯量。因此，倍增了使用此类推进装置所带来的娱乐性质。根据图1和图2所示的优选示例，本体10a的重心基本上位于两个推进子单元12a和12b的推进器的中心。

可替代地或额外地，为了提高所述推进装置10的可操纵性和响应性，推进器的支撑机构14可以布置成，允许所述推进器倾斜包含在-45°至45°之间的角度，或者至少允许在装置10的本体10a的中间平面PM中的各个气态流体喷射出口的轴线AL12相对于标称流体喷射方向（即基本垂直于装置10的本体10a的纵向轴线AL10）倾斜该角度。因此，根据图2，推进单元12的推进器沿竖直轨迹推进装置10。另一方面，如果所述流体喷射方向根据相对于轴线AL10的非零角度取向，则所述推进器将产生所述装置10的位移，例如向前位移。因此，可以在致动器（例如，作为非限制性示例的压缸）的推进下使同一个推进子单元12a的推进器的流体喷射方向转向，该致动器的行程引起所述气态流体出口的共同倾斜。基于从乘客1发出的控制指令，可以有利地通过由上述的存在于装置10的本体10a上的处理器件所控制的命令来操纵此类致动器。推进装置的推进单元的所述推进器的此类倾斜因此允许乘客或所述装置的操作者在完全安全的情况下容易地操控和操纵所述装置，同时保持静止在平台上。

为了将航向校正辅助推进器19a和19b与推进子单元12a和12b结合，并因此允许弯曲轨迹，根据本发明的装置10的支撑机构14能够与辅助支撑机构协作，第二支撑机构布置成与航向校正辅助推进器19a和19b协作，并保持此后者在基本平行于平台11的纵向轴线的推进取向上。此类航向校正辅助推进器19a和19b尤其允许增加所述推进装置的可操纵性。可替代地，航向校正热推进器19a和19b的布置可以包括使用涡轮推进器以代替每个电动涡轮机，该涡轮推进器大致取向成平行于推进子单元12a和12b的推进器。为了保持高反应性，（摩托艇的流体出口的可转向锥体类型的）可转向的流体出口可以与热辅助推进器的气体喷射喷嘴协作。通过将所述锥体取向在平台11的中间平面中，获得的总结果非常接近于通过使用电动涡轮机所获得的结果。

如前所述，所述推进装置的一个或多个推进单元布置成减小乘客必须克服的转动惯量，以便借助他的身体来改变装置10的姿态，并且由此移动。因此，的乘客的运动（借助他的身体）将产生所述推进装置的轨迹。前面描述的用于优化所述推进装置的可操纵性的各种元件（例如辅助推进器、允许主推进器倾斜的致动器或者可转向的一个或多个流体出口）并不允许推进装置的可操纵性变得更容易，该推进装置的一个或多个推进单元将相对远离重心，这将在后面结合图4看到，该图示出了推进装置10的第二实施例，该推进装置10包括平台11和四个推进单元300、12，推进单元各自包括推进器。 根据结合图4示出的根据本发明的推进装置的第二实施例，其中可选地存在于所述平台上的乘客的身体重量不再允许所述装置的位移，或者可替代地，所述平台不旨在用于运输一个或多个乘客，因此必须通过可移动地安装的推进器或者通过可移动地安装的流体出口来对每个推进单元的每个推进器的喷射方向进行机械地转向。此外，由于制造所需的零件数量和/或安装所述元件的复杂性，可移动地安装的推进单元或可移动地安装的流体出口（其中所述推进单元和/或流体出口由致动器控制）的实施通常被证明更加困难，并且因此更加昂贵。

此外，推进装置（例如结合具体描述的第一或第二实施例以及分别具体结合图1、图2和图4描述的推进装置）的实施带来了其他困难，这些困难尤其出现在关于推进单元对节流致动器的响应时间（也通常被称为“节流响应”）特性方面。实际上，燃烧发动机或喷气发动机（更具体地，涡轮喷气发动机）通常由能够提供极大推进能力的机械装置组成，但是通常在加速指令的接收和推力的有效产生之间存在长的滞后时间。特别是部分地由于燃气轮机的惯性、压缩机的响应、燃料供应和/或燃烧过程本身，此类间隙或滞后时间可以持续几秒钟，因为所有这些现象继而产生了间隙或滞后时间的累积，其因而使得用于响应节流驱动的推力的有效产生被延迟。乘客或操作者（或者更一般地而言，推进装置）则不再能够管理气体的控制或节流设置，因此导致超过预设的推力点，并且导致当较晚表现出产生过大推力时，由推进装置作出随后的过度校正响应。

在推进装置的使用过程中，几秒钟的推力延迟可能具有灾难性且特别有害的后果，其中此类推进装置在其操控过程中可能需要在节流方面调整几分之一秒，特别是在需要进行规避操纵的情况下（可能地包括规避动作或严格的轨迹控制），例如在存在障碍物的情况下和/或当需要克服装置的某些机械故障时。通常，“飞机”型推进装置可以通过改变所述飞机内所包含的桨叶之一的取向（例如，作为非限制性示例，通过改变迎角，通过伸展存在于所述飞机上的襟翼以最终提供升力等）来补偿推力延迟。至于直升机，它们也可以通过对旋翼的桨距进行操纵以增加或减少总升力，从而补偿推力延迟。然而，在没有空气动力学轮廓或旋翼桨叶的推进装置的竖直起飞和/或着陆操作中，例如分别由图1和图2或图4描述的第一和第二实施例所示的那些，没有任何该类型的补偿机构允许补偿推力延迟。实际上，由于这些滞后或延迟时间，竖直起飞式推进装置中的气体的手动操纵中的错误和过度补偿会导致乘客陷入严重的危险，例如特别是受伤，甚至使他们的生命遭受风险。

为了克服这一缺点并提供对节流指令的精确响应（该响应几乎是瞬时的，例如百分之几秒的量级），推进装置的一个或多个推进单元可以分别各自包括一个或多个偏转器元件，或者分别各自与一个或多个偏转器元件协作，偏转器元件也被称为“引导件”或“偏转元件”，如果推进装置运送所述乘客（例如根据图1的乘客1），假设涡轮喷气发动机具有竖直取向，即例如在与取向轴线AL1（从乘客的脚到头）相反的方向上，此类偏转器元件可移动地安装在涡轮喷气发动机喷嘴的喷射出口正下方，其中所述一个或多个偏转器元件是可致动的并且可定位在推力的出口和/或流动轨迹中。当所述偏转器元件处于打开构造时，由涡轮喷气发动机引起的推力穿过它们之间的自由空间，从而允许发动机以全功率运行，由此，在涡轮喷气发动机的流体喷射方向指向地面时，提供竖直升力。当所述偏转器元件处于关闭构造时：由涡轮喷气发动机引起的推力冲击偏转器元件和/或被偏转器元件偏转并分散。偏转器元件仍然与推进装置的底架或支撑机构一体地（solidairement）协作，当偏转器元件处于关闭构造并且涡轮喷气发动机的推力对升力贡献不大时，指向基部的推力在推进装置的结构内部被抵消。

特别是在航空领域中，使用偏转器（或者更一般地，共同驱动的元件）以对涡轮喷气发动机的流体出口进行分散是已知的。例如，文献US 2,735,264描述了一种装置，其呈两个对称半壳形式（“蛤壳状”）。此类装置的用途允许增加飞行器的阻力（英文术语为“drag”），从而使其减速。所述飞行器的位移速度被减慢，而这与推进器的固有推力无关。在飞机在高空飞行的情况下，使用此类机构或装置的声音影响并不重要。此外，如所述文献US2,735,264的附图所示，致动所述装置所需的力需要使用多个致动器，尤其是液压致动器。此类致动器的响应时间、重量和成本对于此类旨在调节飞机阻力的应用来说并不重要。根据现有技术的“蛤壳状”装置的几秒钟的响应时间大体上是足够的。

存在偏转器的其他用途，即用于影响推进器喷射出口处的流体流。在这些用途中，可以提及文献GB 1250811中公开的装置。该装置由一对对称的襟翼组成，根据需要，它们可以在推进器的喷射喷嘴的下游展开，呈关闭构造（即如所述文献GB 1250811的图3所示），以便偏转所述推进器的流体喷射方向，使得通过与偏转器接触，所述流体喷射方向变得与所述推进器的喷射喷嘴出口处的流体方向正交。此类布置需要偏转器的复杂致动，此类致动不是非常迅速响应的。文献GB 1250811的技术教导的目的是允许飞行器的竖直起飞和着陆，该飞行器被设计成根据其推进器的取向而水平地移位。然而，当飞机为基本上水平的时，使用上述偏转器不足以将流体喷射方向取向成朝向天空或朝向地面。有必要采用附加装置（“支柱”），例如第三挡板，其可移动地安装，以便对由推进器喷射的流体流进行取向，所述第三元件在推进器的喷射喷嘴的下游和将流体喷射方向偏转到正交方向中的一对偏转器或挡板的上游被致动。

偏转器的用途尤其具有创新性，其不用于在两个彼此正交的方向之一上阻抑流体或对流体进行取向，而是用于控制推进单元的推力和精确管理推进装置的轨迹或姿态，例如结合图1和图4描述的那些。然而，为了是有效的和恰当的，如前所述，偏转器的此类用途意味着用于启动所述偏转器的响应时间为百分之几秒。还将会看到，根据本发明的偏转器的使用还使得可以在推进单元部分地或甚至全部地发生故障时保持飞行器飞行。致动器的选择以及更一般地根据本发明的包含偏转器的推进单元的布置是与偏转器的已知用途不一致的，偏转器的已知用途主要是用于阻抑飞行器的位移。

因此，与根据本发明的推进单元的所述偏转器元件协作使用的致动器允许在两个极限位置（在此类情况下是关闭位置和最大打开位置）之间精确定位，利用燃料系统和流速基本恒定或预先确定的涡轮喷气发动机产生对节流指令的完全可控的响应范围， 同时将推力的延迟减少到用于将控制信号传输到致动器所需的时间，其中致动器在百分之一秒内做出反应，这比涡轮喷气发动机或已知偏转器的间隙或滞后时间快了一百倍。

图3A至3C示出了装备有偏转器元件的推进单元的示例。此类推进单元300通常包括推进发动机302，推进发动机302可以包括涡轮喷气发动机和/或涡轮螺旋桨发动机，例如前面描述的那些。推进发动机包括或通常限定：进气端或区域302a，在此处，空气或另外的流体被吸入发动机；和推进出口；喷射端或区域302b，在此处，压缩的、加热的和/或加压的流体被喷射以产生推力。推进单元300可包括偏转器组件304，该偏转器组件304可用于和/或构造成偏转、吸收和/或分散从发动机302的喷射区域302b喷射的流体、相关推力和合成推力矢量。偏转器组件304可以包括一个或多个偏转器元件或偏转引导件306a、306b，其中此类偏转器元件或偏转引导件可以选择性地且可控地围绕发动机302的喷射区域302b移位，以便调节推力的总幅度和合成推力矢量，更具体地说，以便调节其方向。偏转器组件304将推进出口偏转成至少两个推力矢量，这两个推力矢量相对于源自推进出口的轴线倾斜，其中通常发动机302的纵向轴线314提供推力。多个推力矢量都可以具有基本相同的幅度或大小，并且可以相对于所述纵向轴线倾斜或取向在大约45度和大约90度之间。每个推力矢量的方向可以相对于源自推进出口的轴线形成基本相同的角度。

包括在偏转器组件304内的偏转器元件306a、306b（更具体地说是连接臂3081aa、3081ab）可以通过机械连接（优选但不限于枢轴连接）与发动机302一体地协作，或者可替代地借助于一个或多个底架、连接或其他机械结构308（或者优选地，根据图3A至3C，通过实现所述枢轴连接的销308paa、308pab）与包含推进单元的装置的底架308一体地协作。偏转器元件306a、306b相对于发动机302的出口或流体喷射的运动或位移可以通过一个或多个致动器310来实现，所述致动器310布置成与相应的偏转器元件306a、306b协作。此类致动器310可以通过一个或多个机械连接或结构312与偏转器元件306a、306b在功能上协作，作为非限制性示例，机械连接或结构312例如为舵杆（palonnier）-连接杆组件。

更确切地，根据结合图3A至3C描述的推进单元的实施例，通过枢轴类型的机械连接，偏转器元件306a、306b各自都可以与底架308一体地协作或者与适合于在靠近发动机302的喷射区域302b的区域中来支撑发动机302（或者更广义地，推进单元）的所述偏转器元件306a、306b的任何其它组件一体地协作，从而允许偏转器组件304的“夹紧运动”。在推进单元的操作期间，当偏转器元件306a、306b打开和关闭时，偏转器元件306a、306b中的每一个可以围绕一轴线枢转，该轴线由连接销308paa、308pab限定，连接销308paa、308pab位于之后被称为推进发动机的“推进出口”302的流体出口或喷射区域上方，这对杠杆臂或致动器的合成扭矩赋予了机械优势，以便克服和抵抗发动机302的推进出口力。图3A具体示出了“打开”构造，其中偏转器元件306a、306b基本上位于流体出口轨迹或发动机302的推力之外，从而允许由发动机302提供的全部功率和推力矢量的幅度作用在使用系统300的推进装置上。图3B和3C示出了“关闭”构造，其中偏转器元件306a、306b在推进发动机302的流体喷射区域或出口302b中抵靠彼此关闭或“夹紧”。发动机302的流体出口或合成推力最初基本上沿着发动机302的纵向轴线314定向。喷射的流体和合成推力然后被引导朝向偏转器元件306a、306b。偏转器元件306a、306b限定了半圆形表面，该半圆形表面是基本上有曲线特征的且相对于轴线314倾斜的，以便当偏转器元件处于关闭位置或关闭构造时，沿着与轴线314成割线的方向偏转或分散所喷射的流体和合力，该方向与纵向轴线314形成角度α，其例如为大约45度，沿着纵向轴线314的合成推力矢量的幅度基本上减小。

因此，根据非限制性实施例，图4示出了推进装置10，该推进装置10包含平台11、四个推进单元300、12、以及设置成保持和支撑所述推进单元300、12的支撑机构14，其中每个推进单元包含设置有两个偏转器元件的偏转器组件（为了简单起见，在图中未标出），每个偏转器元件限定具有如前所述的基本上半圆形的截面的基本上有曲线特征的且倾斜的表面，并且包含前迎边沿，即最靠近流体喷射出口或区域的端部。像前面描述的解决方案一样，此类装置14构成了用于支撑平台11的底架的功能等同物。支撑机构14以一个或多个合适的机械连接与所述平台11一体地协作。优选但非限制性地，根据图4，此类机械连接可以有利地包括嵌入式连接。

取决于偏转器元件相对于推进单元的布置，更具体地，取决于偏转器元件相对于推进发动机302、流体喷射区域或出口和底架、所述偏转器元件的输出，除非偏转器元件相对于每个推进发动机的流体出口以恰当的方式定位，否则这些偏转器元件的体积或甚至尤其是其致动可能是有问题的。实际上，如前所述，此类偏转器元件安装成可绕连接销转动，每个连接销实现枢轴类型的机械连接。当偏转器元件的前迎边沿（即最靠近流体喷射出口或区域的端部）与流体喷射出口或区域产生接触，从而离开打开构造而趋向于关闭构造时，喷射的流体的功率和/或产生的竖直或水平推力矢量会对偏转器元件产生特别强的排斥或吸引作用。因此，此类排斥或吸引作用在偏转器元件的行程或运动上施加应力或力，并且因此涉及使用更大功率的发动机和/或体积更大的致动器，其中，为了克服此类应力或此类力以及为了确保配备有一个或多个推进单元（尤其包含如前所述的偏转器元件）的推进装置的稳定性而使用大功率致动器和/或精确管理的操纵则最终增加了解决方案的总成本，并且改变了每个偏转器元件的运动响应性。反过来，此类吸引或排斥作用也可以存在于偏转器元件从关闭构造到打开构造的过程中。

发明内容

本发明使得可以应对前面所提及的以及由已知解决方案所引发的所有或一些缺点。更具体地，根据本发明的推进单元通过提出对前面所提及的推进单元的改进（更具体地，所述推进单元的偏转器元件的新颖布置和/或新颖结构）来解决这些困难，其中此类布置和结构可以有利地但非限制性地联合或单独使用。本发明包括：尤其确定连接销的位置，所述连接销实现枢转连接并且确保偏转器元件和此类推进单元的底架之间的协作。枢转销的精确定位尤其允许极大地减小甚至抵消杠杆臂和合成竖直推力之间的合成扭矩。此类改进具有许多优点，因为它们允许减小推进单元的体积，并提高其可靠性和响应性。

根据第一主题，尤其提供了一种用于推进装置的推进单元，其包括：

-推进发动机，该推进发动机布置成产生定向的推进流，该推进发动机包含限定流体喷射出口的喷射喷嘴，

-偏转器组件，该偏转器组件包括一对可移动的偏转器元件，该偏转器元件在推进流中位于流体喷射喷嘴的下游，以便偏转推进流的全部或部分，所述偏转器元件布置成在所述推进流中彼此接触，并且安装成以各自的枢转连接可移动，该枢转连接的连接销是平行的并且在两侧上位于流体喷射出口的上游， 所述偏转器元件中的每一者围绕所述连接销中的一者作出旋转运动，并且具有第一部分，该第一部分被称为“前迎的”（d'attaque）第一部分，该第一部分包含前迎边沿（bord d'attaque），该前迎边沿用于穿入（pénétrer）由推进发动机产生的所述推进流；

-致动器，其布置成引起所述偏转器元件的各自的旋转运动，使得这些偏转器元件进入或离开由推进发动机产生的推进流。

为了减小推进单元的体积并提高其可靠性和响应性，每个偏转器元件的各自的枢转连接的连接销布置成：当偏转器元件穿入由推进发动机产生的推进流时，所述连接销消除偏转器元件的任何排斥或吸引作用，并减少致动器的用于引起所述偏转器元件的各自旋转运动的作用。

以优选但非限制性的方式，为了便于制造根据本发明的推进单元，每个偏转器元件分别限定基本上有曲线特征的且倾斜的表面，该表面具有基本上半圆形的截面。

为了减少由流体喷射引起的湍流、振动和/或干扰，可替代地或额外地，每个偏转器元件可以在第一部分的延伸部分中具有第二部分，该第二部分被称为“稳定的”（stationnaire）的第二部分，其中此类第二部分具有基本平坦的内表面，其布置成允许在偏转器元件中产生凹陷并有利于所述偏转器元件内的所喷射的流体的层流。

可替代地或额外地，为了即使推进装置中存在的推进发动机中的一者发生故障也能够保持推进装置的稳定性，每个偏转器元件在第二部分的延伸部分中具有被称为“反推力或反向推力”的第三部分，该第三部分具有反向推力角β，使得：当偏转器元件处于关闭构造时，偏转器元件中的流体流的合成矢量相对于基本平行于流体喷射方向的轴线限定了与推力矢量的方向相反的方向。

根据优选的实施例，根据本发明的推进单元可以布置成：

-所述偏转器组件包括连接臂，每个连接臂以合适的机械连接分别地与偏转器元件中的一者一体地协作，

-底架，其以嵌入式连接与推进发动机一体地协作，并且经由连接臂、以借助于连接销的各自的枢转连接与每个偏转器元件一体地协作，

-布置成引起偏转器元件中的一者的旋转运动的每个致动器包含舵杆，

-推进单元包括连接杆，连接杆在第一端部处分别地与偏转器元件一体地协作，并且在第二端部处与致动器的舵杆一体地协作，每个连接杆限定推力作用点，并且布置成将旋转运动从舵杆传递到偏转器元件，所述偏转器元件经由连接杆中的一者与所述舵杆协作，

-连接销相对于流体喷射出口的相对定位由在推进单元的横向平面中投影的距离D2和D5确定，该横向平面沿着推进流的方向对称地将推进单元分成两个半部，其中D2包括：当推进流取向成朝向地面、所涉及的偏转器元件处于关闭构造时连接销中的一者和推力合成矢量的力点之间的竖直距离，D5包括所述连接销和力点之间的水平距离，距离D2和D5本身被确定为使得：

-

，其中，Dn包括喷射喷嘴的直径，b包括包含在1和1.3之间的预先确定的因子，α1包括迎角α'和迎角α之间的最大角度差，其中所述迎角α'是在打开构造中偏转器元件相对于在横向平面中基本平行于流体喷射方向的轴线的迎角，所述迎角α是在关闭构造中偏转器元件相对于在横向平面中基本平行于流体喷射方向的轴线的迎角，

-

，其中，C4包括所寻求的反扭矩，即连接销处的关闭扭矩和机械系统扭矩之间的差值，F1包括推力的合成水平矢量的大小，C1包括连接销的点处的机械系统扭矩，C2包括致动器的预先确定的伺服电机扭矩，D3包括舵杆的预先确定的长度，D4包括连接销和推力作用点之间的距离，C3包括连接销处的关闭扭矩，

所述距离D2和D5被选择为使反扭矩C4的值最小化。

为了提供最佳性能并防止根据本发明的推进单元的任何过压，偏转器元件和推进单元的流体喷射出口之间的相对定位可以借助于距离D1预先确定，此类距离D1包括限定推进单元的流体出口的喷射喷嘴的底端和偏转器元件的各自的前迎边沿之间的距离，并且基本上等于喷射喷嘴的直径。

依据根据本发明的推进单元的优选但非限制性的实施例，当推进发动机具有基本上等于40千克的推力并且偏转器元件限定基本上等于45度的迎角α时，在横向平面（PT）中连接销（308paa，308pab）相对于流体喷射出口或区域（302b）的相对定位可以由在横向平面（PT）中投影的距离D2和D5确定，使得：

-距离D2基本包括在120到160毫米之间，优选为140毫米；

-距离D5基本包括在80到120毫米之间。

优选地但非限制性地，根据本发明的推进单元的推进发动机可以包括涡轮喷气发动机和/或涡轮螺旋桨发动机。

根据第二个主题，本发明涉及一种推进装置，该推进装置包括平台、推进单元、支撑机构，其中支撑机构与平台一体地协作并布置成保持和支撑所述推进单元。为了提高推进装置的性能，同时减小所述推进装置的体积以及燃料消耗，所述推进单元是根据本发明的第一主题的推进单元。

附图说明

通过阅读以下说明以及研究附图，其它特征和优点将更清楚地显现出来，其中：

-前面描述的图1示意性地示出了已知的推进装置的第一实施例；

-前面描述的图2示出了已知的推进装置的第一实施例的分解图；

-前面描述的图3A示出了用于已知的推进装置的推进单元的实施例的第一透视图，其有利地处于打开构造；

-前面描述的图3B示出了用于已知的推进装置的推进单元的实施例的前视图，其有利地处于关闭构造；

-前面描述的图3C示出了用于已知的推进装置的推进单元的实施例的第二透视图，其有利地处于关闭构造；

-前面描述的图4示意性地示出了已知的推进装置的第二实施例；

-图5A示出了根据本发明的推进装置的推进单元的非限制性实施例的第一透视图，其有利地处于关闭构造；

-图5B示出了根据本发明的推进装置的推进单元的非限制性实施例的第二透视图，其有利地处于打开构造；

-图5C示意性地示出了根据本发明的推进装置的推进单元的非限制性实施例的第一前视图，其有利地处于关闭构造；

-图5D示意性地示出了根据本发明的推进装置的推进单元的非限制性实施例的第二正视图，其有利地处于打开构造；

-图6示意性地示出了根据本发明的用于推进装置的推进单元的非限制性实施例的透视图，其有利地处于关闭构造，使得能够示出横向平面相对于所述装置的定位。

具体实施方式

在本文献的剩余部分中，将在与推进装置相关的应用的背景下描述根据本发明的此类推进单元，该推进装置通常具有竖直推进，其中此类推进装置能够确保已经在所述推进装置上就位的乘客的运动或者推进装置将运输的可能的货物的运动。然而，本发明不应局限于该单一实施例。可替代地，此类推进单元可以与任何类型的推进装置结合使用。

在本发明的含义和整个文献中，“推进单元”是指目前在航空学中使用的任何推进设备，其将包含在燃料中的势能转化为动能，所述燃料例如为煤油或等同物，其与燃烧剂（在这种情况下，经由本体的流体入口所吸入的环境空气）结合。该动能在弹性介质中产生方向与气体排放的喷射方向相反的作用力。这引起在推进器或推进单元的流体入口和其喷射喷嘴之间的一定量空气的加速，通过在所述喷射喷嘴中的膨胀产生推力。此类推进器使用带有叶片或转子的空气压缩机。可选地，任何其它类型的燃料可以被用于代替上述煤油。

图5A至5D和图6示出了根据本发明的推进装置的推进单元的非限制性实施例的不同视图。更具体地，图5A和5C示意性地示出了处于关闭构造的推进装置的推进单元的非限制性实施例的两个视图，其中偏转器元件306a、306b彼此抵靠关闭，而图5B、5D和图6示意性地示出了处于打开构造的推进装置的推进单元的非限制性实施例的两个视图。

像配备有前述偏转器元件的推进单元一样，根据本发明的推进单元300通常包括推进发动机302，该推进发动机302可以包括涡轮喷气发动机和/或涡轮螺旋桨发动机，例如前述的那些。所述推进单元300设置成提供推力F1、F2，推力F1、F2沿着方向取向，以便向包含所述推进单元的推进装置提供遵循重力方向的竖直起飞和着陆能力。竖直的概念是相对于基本平行于流体喷射轴线的轴线来理解的。为此，根据图5A至5D和图6，推进发动机302有利地沿基本竖直的方向（即沿地面的方向）布置和取向。为了允许产生推力（在下文中被称为“推进流”），推进发动机302包括或通常限定：进气端或区域302a，在此处，空气或另外的流体被吸入发动机；和流体或推进出口；喷射端或区域302b，在此处，压缩的、加热的和/或加压的流体被喷射以产生推力。优选但非限制性地，在推进出口处，根据本发明的推进单元包含喷射喷嘴302n，喷射喷嘴302n包含在所述推进发动机302内或与所述推进发动机302一体地协作。

所述推进单元300可以包括偏转器组件304，该偏转器组件304包含两个偏转器元件306a、306b，这两个偏转器元件306a、306b可以用于和/或构造成选择性地偏转、吸收和/或分散从发动机302的喷射喷嘴302n喷射的流体、相关推力和合成推力矢量。因此，所述偏转器元件306a、306b可移动地安装在流体出口轨迹中，并且能够以选择性且可控的方式围绕发动机302的喷射区域302b和/或喷射喷嘴302n移位，以便调节推力的总幅度和合成推力矢量。优选地但非限制性地，根据图5A至5C和图6，所述推进单元300的所述偏转器元件306a、306b可以相对于中间平面具有基本相等和对称的形状和尺寸，其中中间平面包括推进发动机302的旋转轴线314，并且将推进发动机302的左半部分和右半部分分开，并且更广泛地，将推进单元200的左半部分和右半部分分开。因此，所述偏转器元件306a和306b安装成各自通过连接销308paa、308pab的枢转连接可移动，连接销308paa、308pab是平行的并且在两侧上位于流体出口的上游。如图5C所示，当第一偏转器元件306a作出逆时针旋转r时，其一端进入由推进发动机的流体出口产生的流中。另一方面，当所述第一偏转器元件306a围绕连接销308paa作出顺时针旋转r时，其离开由推进发动机的流体出口产生的流。如图5C所示，由于第二偏转器元件306b“镜像”于第一偏转器元件306a可移动地安装，所述第二偏转器元件306b在作出顺时针旋转r时穿入流，并且当所述第二偏转器元件306b围绕连接销308pab作出逆时针旋转r时离开流。所述第一和第二偏转器元件相互布置，以便能够在行程结束时彼此接触，从而完全分散推进发动机的气流。有利地，两个偏转器元件306a和306b共同形成了基本上呈倒“V”形的合成表面，当它们彼此接触时，该合成表面的基部朝向流体出口，以便促进由推进发动机产生的气流分别朝向两个偏转器元件的两个远端的总体且侧向的分散。

为了“吸收”由流体喷射产生的推力，从而减少由喷射的流体引起的湍流，每个偏转器元件306a、306b具有第一部分306aa、306ba，第一部分被称为前迎的第一部分，其中此类第一部分包含对应于最靠近流体喷射区域302b的端部的前迎边沿BA。被称为前迎的第一部分的所述部分306aa、306ba（更具体地说是前迎边沿BA）有利地设置成包含推力的合成矢量的力点P。在本发明的含义内和整个文献中，“力点P”（也被称为冲击点）是指当所述偏转器元件处于关闭构造时推力在每个偏转器元件的相应壁的内表面上的施加点。因此，由前迎边沿容纳的此类力点P被限定为停滞点，在该处，喷射流体的流被分成两部分。

为此，每个偏转器元件306a、306b均具有第一部分，该第一部分被称为前迎的第一部分，其包含力点P。此类力点P的定位是相对于推进单元内存在的偏转器元件的数量以及喷射喷嘴的截面形状来确定的：实际上，当推进单元包括处于关闭构造的两个偏转器元件时，即两个偏转器元件彼此接触时，当所述喷射的流体与所述偏转器元件接触时，喷射的流体被偏转成两个合成矢量。优选地，根据图5A至5D和图6，由于喷射喷嘴302n具有基本上圆形的截面，力点P基本上限定在所述喷射喷嘴302n中心的大约三分之一处。

此外，为了允许喷射流体的流动和偏转，当偏转器元件306a、306b处于关闭构造时（即，当它们在由推进发动机302产生的流中彼此接触时），包含前迎边沿BA的每个偏转器元件306a、306b的相应第一部分（被称为前迎的第一部分）306aa、306bb相对于基本平行于流体喷射方向的轴线314具有迎角α，当偏转器元件306a、306b处于打开构造时（即，当它们彼此分开时，每个偏转器元件已经从由推进发动机302产生的流中退出），包含前迎边沿BA的每个偏转器元件306a、306b的相应第一部分（被称为前迎的第一部分）306aa、306bb相对于基本平行于流体喷射方向的轴线314具有迎角α'。 根据结合图5A至5D和图6描述的实施例，由于推进单元的发动机处于基本竖直的位置，并且发动机302和喷射喷嘴302n具有基本圆形的截面，基本平行于流体喷射方向的轴线可以由发动机302的旋转轴线314构成。因此，此类迎角α通常在30度和60度之间，优选为45度，以便产生最小的湍流。

为了确保根据本发明的推进单元的偏转器元件306a、306b和发动机302之间的协作，所述偏转组件304还包含例如连接臂3081aa、3081ab形式的连接装置，每个连接臂以合适的机械连接分别地与偏转器元件306a、306b中的一者一体地协作。优选地但非限制性地，根据图5A至5D和图6，每个偏转器元件306a、306b可以分别地与一对连接臂3081aa、3081ab一体地协作，所述连接臂3081aa、3081ab以嵌入式连接放置在所述偏转器元件306a、306b的两侧上。然而，本发明不应局限于确保偏转器元件306a、306b和发动机302之间协作的连接臂的数量，或者确保此类协作的连接的类型。此外，连接臂308laa、308lab的形状和尺寸被布置或确定成使得偏转器元件306a、306b位于流体喷射出口302b下方的近的区域中，并且能够确保所述喷射的流体的偏转。

此外，根据本发明的推进单元300包含底架308，该底架308以嵌入式连接与推进发动机302一体地协作：所述底架由于其形状和尺寸而布置成围绕喷射喷嘴302n或者更一般地围绕推进发动机302。为了确保偏转器元件306a、306b与推进发动机302的协作，所述底架经由连接臂308laa、308lab、以借助于连接销308paa、308pab（通常也被称为枢转销）的各自的枢转连接与偏转器元件306a、306b中的每一个同等地且一体地协作。为了确保所述偏转器元件306a、306b中的每一个定位在打开或关闭构造中，这些偏转器元件306a、306b因此在推进单元300的横向平面PT中围绕相应的一个连接销308paa、308pab作出旋转运动r，其中所述横向平面PT实际上将流体出口表面分成两个相等的半部。在本发明的意义内，“横向平面”PT被定义为沿着推进流的方向对称地将推进单元以及因此将推进发动机302、喷射喷嘴302n、底架308和偏转器元件306a、306b分成两部分的任何平面，其中一部分包含所述推进单元的前部分，另一部分包含所述推进单元的后部分，所述部分是基本相等的或者是半部。

偏转器元件306a、306b相对于流体喷射出口302b的运动或位移可以通过一个或多个致动器310来实现，该致动器310布置成与相应的偏转器元件306a、306b协作。作为非限制性示例，此类致动器310可以分别包括伺服电机。此类致动器310布置成引起所述偏转器元件306a、306b的相应旋转运动。根据结合图5A至5D和图6描述的实施例，此类致动器310包括舵杆310p或与舵杆310p协作。此外，此类致动器可以通过一个或多个机械连接或结构312a、312b与偏转器元件306a、306b在功能上协作。为此，推进单元有利地包括连接杆312a、312b，连接杆312a、312b在第一端部处分别地与偏转器元件306a、306b一体地协作，并且在第二端部处与致动器310的舵杆310p一体地协作，每个连接杆限定推力作用点312ap，并且布置成将旋转运动从舵杆传递到相应的偏转器元件306a、306b。在本发明的含义内，“连接杆”是指如下的任何纵向元件或任何杆：所述纵向元件或杆在其遵循平行轴线的两个端部处装备有两个铰接件并用于在两个铰接件（更具体地为舵杆310p和连接臂308paa、308pab）之间传递旋转运动并将旋转运动转换成平移运动。因此，此类连接杆包括可旋转地安装在舵杆和连接臂308paa、308pab的端部处的具有恒定长度的连接元件，并且可以包含一个转向拉杆。可替代地，本发明规定连接杆/舵杆组件可以被致动缸代替，以确保元件306a、306b的相应旋转运动的传递。

基于致动器并通过舵杆和连接杆进行的运动传递会导致机械齿隙的产生和连接销308paa、308pab的共振晃动。为了克服和吸收此类机械反冲，根据本发明的推进单元300包含优选但不限于由青铜制成的环，为了简单起见，图中未示出环。然而，过多吸收机械反冲会影响推进单元的良好功能，更具体地，会影响偏转器元件306a、306b的旋转运动。因此，有利的是确保在连接销308paa、308pab处产生受控摩擦，从而限制共振力。为此，根据本发明的推进单元可以包括弹性机械垫圈308ra、308rb，其被布置和放置成围绕连接销308paa、308pab。

如前所述，偏转器元件306a、306b经由连接臂308laa、308lab可旋转地（根据旋转运动r）移动地安装在底架308上，其中所述连接臂的远端通过机械嵌入式连接与偏转器元件306a、306b一体地协作，使得每个偏转器元件306a、306b都绕连接销308paa、308pab枢转，所述连接销308paa、308pab优选地定位于流体喷射出口302b的上方或上游，因此定位于推进发动机302的推力的上方或上游。在流体喷射区域上游的此类定位已经被证明是特别有利的，因为当在推进单元的操作期间打开和关闭偏转器元件306a、306b时，它对杠杆臂或致动器的合成扭矩赋予了机械优势，以便克服和抵抗发动机302的推进出口力。然而，因为当偏转器元件的前迎边沿BA（即最靠近流体喷射区域的端部）接触或穿入流体喷射出口或区域以便离开打开构造以达到关闭构造时，或者相反，当偏转器元件的前迎边沿BA（即最靠近流体喷射区域的端部）离开流体喷射出口或区域302b以便离开关闭构造以达到打开构造时，如前所述，连接销308paa、308pab的随机的或任意的定位会对推进单元300的使用产生有害后果。实际上，从推进发动机喷射的流体的功率和/或偏转器元件306b对一些所述流体的分散（由图5C中分别标记的竖直和水平矢量F1和F2表示）会对偏转器元件产生特别强的排斥或吸引作用，在偏转器元件的行程或运动上施加应力或力，并因此需要更大功率的发动机和/或具有更大体积和更高成本的致动器，使用大功率的致动器和/或有管理的且精确的操纵来克服此类应力或此类力，并确保配备有一个或多个推进单元（所述推进单元尤其包含如前所述的偏转器元件）的推进装置的稳定性。

因此，经验已经证明，需要以确定的方式非常精确地定位连接销308paa、308pab相对于推进单元的各个元件的枢转点，以便提高推进单元的性能，同时减小所述推进单元的体积以及燃料流速。

现在将描述偏转器元件306a、306b和推进单元300（更具体地说是底架308）的相互布置，以便使排斥或吸引作用最小化或甚至消除排斥或吸引作用，当偏转器元件306a或306b穿入由推进单元的发动机产生的推进流时，该排斥或吸引作用对根据本发明的推进单元的功能有害。此类相互布置更具体地基于每个连接销308paa、308pab相对于推进单元300的流体出口302b的相对定位的确定，其中连接销308paa、308pab分别确保与偏转器元件306a、306b的枢转连接（借助于连接臂308laa、308lab）。结合图5C和5D，此类定位由在横向平面PT中投影的距离D2和D5确定，确定了相对于推进单元300的底架308可旋转移动地安装的偏转器元件306a、306b的行程，其中：

- 距离D2包括当偏转器元件处于关闭构造时连接销308paa、308pab中的一者和推力的合成矢量的力点P之间的竖直距离；

- 距离D5包括所述连接销308paa、308pab和力点p之间的水平距离。

如将在本文献的剩余部分中描述的，距离D2和D5本身是根据所确定的和/或所预先确定的一定数量的参数来确定的。本文献中所提到的距离和角度被表示为图5C和5D描述的截面中的投影。更具体地，D2和D5的距离被确定为使得：

且

其中：

- Dn包括喷射喷嘴302n的直径，

- b包括包含在1和1.3之间的预先确定的因子，

- α1包括迎角α'和迎角α之间的最大角度差，其中所述迎角α'是在打开构造中偏转器元件306a、306b相对于在横向平面PT中基本平行于流体喷射方向的轴线314的迎角，所述迎角α是在关闭构造中偏转器元件306a、306b相对于在横向平面PT中基本平行于流体喷射方向的轴线314的迎角，

- C4包括所寻求的反扭矩，为了优化致动器310及更广泛地优化推进发动机302，需要使该反扭矩最小化，即连接销306paa、306pab处的关闭扭矩C3和连接销的点处的机械系统扭矩C1之间的差值，

- F1包括推力的合成水平矢量的大小，

- C1包括连接销的点处的机械系统扭矩，

- C2包括致动器的预先确定的伺服电机扭矩，

- D3包括舵杆的预先确定的长度，

- D4包括连接销308paa、308pab和推力作用点312ap之间的距离，

- C3包括连接销308paa、308pab处的关闭扭矩。

有利地选择所述距离D2和D5，以使反扭矩C4的值最小化。

现在将通过优选但非限制性的示例，描述当推进发动机具有基本上等于40千克的推力并且偏转器元件限定基本上等于45度的迎角α时，与各种参数相关的前述距离D2和D5的确定。

优选地但非限制性地，偏转器元件306a、306b和流体喷射出口302b之间的相对定位可以借助于距离D1预先确定。距离D1包括限定推进单元的流体出口302b的喷射喷嘴302n的底端和偏转器元件306a、306b的各自的前迎边沿BA之间的距离，并且，为了提供最佳性能以及防止推进单元300的任何可能损坏推进发动机302（或更广义地说，所述推进单元300）的过压，距离D1被确定成使得该距离基本上等于喷射喷嘴302n的直径Dn乘以包括在0.3和1.2之间的因子。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元300的非限制性实施例，直径Dn基本上等于70毫米，距离D1可以在21毫米和84毫米之间。优选地，由于推进单元300的喷射喷嘴302n限定了基本上横向的截面，距离D1可以基本上等于喷射喷嘴302n的直径Dn。

角度α1包括迎角α'和迎角α之间的最大角度差，其中所述迎角α'是在打开构造中偏转器元件306a、306b相对于在横向平面PT中基本平行于流体喷射方向的轴线314（在图5C和5D内对应于推进发动机302的回转轴线）的迎角，所述迎角α是在关闭构造中偏转器元件306a相对于在横向平面PT中基本平行于流体喷射方向的相同轴线314的迎角，并且，为了提供最佳性能，该角度α1被确定为在5度和30度之间。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的非限制性实施例，所述角度α1可以基本等于14度。

偏转器元件306a、306b的前迎边沿BA之间的最大打开距离R1可以包括在喷射喷嘴302n的直径Dn的1倍到1.3倍之间。优选地，为了降低燃料消耗并享受或保持发动机302的全部推力功率，该最大打开距离R1可以基本上等于喷射喷嘴302n的直径Dn。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的非限制性实施例，由于直径Dn基本上等于70毫米，距离R1可以基本上等于70毫米。

为了确定距离D2，将考虑以下三角学公式：在直角三角形中，一个角的正切等于对边与邻边的比值。因此，根据图5C和5D，角度α1的正切等于打开构造和关闭构造之间的力点的水平线性距离PP'与距离D2的比值，距离PP'对应于偏转器元件306a、306b的前迎边沿之间的最大打开距离R1除以因子2。因此，距离D2等于最大打开距离R1的一半与角度α1的正切的比值，即最终：

。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元300的非限制性实施例，其中距离R1基本等于70毫米，角度α1基本等于14度，因此距离D2可以包括在120毫米和160毫米之间，优选基本等于140毫米。

此外，距离D5可以被确定为等于反扭矩C4与推力的合成水平矢量F1的比值。

首先，将考虑结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的实施例中的合成水平推力F1的值。作为提醒，为了使湍流和紧固载荷最小化，当偏转器元件306a、306b处于关闭构造时，迎角α被确定为基本等于45度。因此，合成水平推力F1的值等于合成竖直推力F2的值。此外，根据本发明的推进单元300有利地包含两个偏转器元件306a、306b。因此，合成水平推力F1的值可以等于：发动机推力除以因子2，然后再次除以2。根据图5C和5D，如前所述，将考虑基本等于四十千克的发动机推力：因此合成水平推力F1的值可以等于10千克。

如前所述，由于当偏转器元件306a、306b处于关闭构造时，迎角α等于45度，因此合成水平推力F1的值等于合成竖直推力F2的值。根据图5C和5D，合成竖直推力F2的值可以等于10千克。

为了估算反扭矩C4，现在将确定连接销308paa、308pab的点处的机械系统扭矩C1。扭矩C1可以被确定为等于：致动器310的预先确定的伺服电机扭矩C2与舵杆D3的预先确定的长度的比值再乘以距离D4，D4对应于连接销308paa、308pab的点和推力作用点312ap之间的距离，在该情况下并且根据图5C和5D，D4对应于连接杆的长度。因此，根据所述扭矩以及根据偏转器元件306a、306b的形状和尺寸，取决于伺服电机C2的扭矩C2来确定距离D4，从而减小体积并使由于致动器和机械反冲而导致的不准确性最小化，所述机械反冲在连接杆、拉杆和舵杆之间的运动传递期间以非限制性的方式存在，其中此类反冲产生振动。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元300的非限制性实施例，由于距离D3基本上等于24毫米，伺服电机的预先确定的扭矩C2基本上等于22千克厘米，距离D4基本上等于134毫米，因此扭矩C1可以基本上等于122千克厘米。

仍为了估算反扭矩C4，现在将确定连接销308paa、308pab的点处的关闭扭矩C3，换句话说，待利用推力克服的扭矩。扭矩C3可以确定为等于合成水平推力F1的值乘以距离D2。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的非限制性实施例，由于合成水平推力F1的值基本上等于10千克，距离D2基本上等于140毫米，因此扭矩C3可以基本上等于140千克厘米。

最后，将确定期望对其进行最小化的反扭矩C4。反扭矩C4可以被确定为等于连接销的点处的关闭扭矩C3和连接销的点处的机械系统扭矩C1之间的差值，所述扭矩C1有利地乘以包括在0和1之间的预先确定的安全系数。此类安全系数使得能够以其功率的一定百分比使用致动器310，从而保持致动器310的完整性并保证所述致动器310的可靠性和灵活性。因此，该安全系数的应用使得有可能出于保存和可靠性的目的而使所述致动器310的尺寸过大，同时保持低功率、非常灵敏和低成本的致动器。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的非限制性实施例，由于预先确定的安全系数等于0.3，扭矩C3基本上等于140千克厘米，扭矩C1基本上等于122千克厘米，因此扭矩C4可以被估算为基本上等于103千克厘米。

最后，将确定距离D5。根据特别结合图5C和5D描述的根据本发明的推进单元的非限制性实施例，由于反扭矩C4基本上等于105千克厘米，并且合成水平推力F1的值基本上等于10千克，因此距离D5可以基本上包括在80毫米和120毫米之间，优选地等于10厘米或100毫米。

为了特别允许抵消杠杆臂和合成竖直推力之间的合成扭矩，根据本发明的推进单元300的发动机302、底架308和/或连接元件306a、306b相互布置，以便满足由两个距离D2和D5所限定的标准（例如先前所确定的标准），以便尤其使反扭矩C4的值最小化。

更准确地，根据结合图5A至5D描述的推进单元的实施例，特别是为了通过改善喷射流体在所述偏转器元件306a、306b内通过期间的偏转和/或分散来改善此类推进单元300的稳定性和可靠性，根据本发明的推进单元300的每个偏转器元件306a、306b具有新颖的轮廓和新颖的布置。优选地但非限制性地，依据根据本发明的推进单元300的实施例，特别是结合图5A至5D和图6描述的，每个偏转器元件306a、306b可以分别限定具有基本上半圆形的截面的基本上有曲线特征的且倾斜的表面，类似于沟槽的轮廓。然而，本发明不应局限于偏转器元件的该单一实施例和轮廓。替代地，可以使用能够确保喷射流体在所述偏转器元件内通过期间的偏转和/或分散功能的任何轮廓。

如前所述，每个偏转器元件306a、306b包括或具有第一部分306aa、306ba，第一部分被称为前迎的第一部分，其布置成包含推力的合成矢量的力点或冲击点P，其中当喷射喷嘴具有基本上圆形的截面时，力点P基本上限定在喷射喷嘴中心的大约三分之一处，被称为前迎的第一部分的所述第一部分306aa、306ba包含前迎边沿BA，即最靠近流体喷射区域302b的端部，并且，当偏转器元件处于关闭构造时，被称为前迎的第一部分的所述第一部分306aa、306ba相对于发动机302的旋转轴线314具有迎角α，使得能够“吸收”由流体喷射产生的推力，从而减少由喷射的流体引起的湍流。 如前所述，此类迎角α通常在30度和60度之间，优选为45度，以便产生最小的湍流。

可替代地或额外地，每个偏转器元件306a、306b可以在第一部分的延伸部分中具有或限定第二部分306at、306bt（被称为稳定的第二部分），其中此类第二部分具有基本平坦的内表面，允许在偏转器元件中产生凹陷并有利于所述偏转器元件306a、306b内的所喷射的流体的层流。此类第二部分因此使得可以减少由流体的喷射所引起的湍流、振动和/或干扰。

此外，再次可替代地或额外地，每个偏转器元件306a、306b可以在第二部分的延伸部分中具有或限定被称为反推力或反向推力的第三部分306ar、306br，该第三部分可能是可选的，具有反向推力角β，使得即使推进装置中存在的推进单元或发动机中的一者发生故障也能够保持推进装置的稳定性。因此反向推力角β可以被确定成使得：当偏转器元件处于关闭构造时，偏转器元件中的流体流的合成矢量相对于基本平行于流体喷射方向的轴线314限定了与推力矢量的方向相反的方向。此类第三部分因此可以布置成将所喷射的流中的一些沿着与流体喷射出口相反的方向定向。例如，当包含四个推进单元（例如结合图4所述的推进单元）的推进装置中的推进单元发生故障时，得益于该区域或该部分，与发生故障的推进单元相对的推进单元可以确保所述推进装置的平衡。实际上，在功能状态中，推进单元的偏转器元件的组合致动和布置可以传递正推力或负推力，且从而保持推进装置的平衡。此类反向推力角β被确定在不存在第三部分时流体将遵循的方向和存在所述第三部分时所述流体遵循的方向之间，并且通常包括在5度和15度之间，优选为10度，以便产生最小的湍流。此类情况清楚地表明，通过使用根据本发明所布置的偏转器元件而产生的反推力不具有如前面提到的现有技术状态所公开的减缓或大幅度改变推进装置的位移的效果。恰恰相反，根据本发明的技术教导使得可以确保包含此类推进单元的推进装置的轨迹和飞行得以保持，从而提高所述推进装置的可靠性，即使在推进单元部分失灵的情况下也是如此。

此外，再次可替代地或额外地，为了改善根据本发明的推进装置的推进单元的性能，由于偏转器元件的截面具有基本上“U”形的形状，偏转器元件306a、306b的宽度La、Lb可以包括在喷射喷嘴302n的直径Dn的1倍到1.2倍之间。最后，再次可替代地或额外地，为了防止任何不必要的压力损失，本发明规定偏转器元件306a、306b的前迎边沿之间的最大打开距离可以包括在喷射喷嘴302n的直径Dn的1倍到1.3倍之间。偏转器元件306a、306b的前迎边沿之间的最大打开距离R1基本上等于直径Dn的1.3倍，这使得可以增加推进单元的有效性，其中偏转器元件306a、306b则基本上位于流体出口轨迹或发动机302的推力之外，这允许所述发动机302（及更一般地推进单元300）的最大功率和/或推力。然而，这也导致由所述推进单元造成的体积的增加。

此外，如前所述，独立于根据本发明的推进单元的几何形状，由于，一方面给予了偏转器元件非常强的致动响应性，和/或另一方面，将相对于推进器或推进发动机流体喷射方向的正或负推力的传递给予了偏转器元件，因此此类推进单元的偏转器元件可以联合地或彼此独立地被致动。因此，偏转器元件可以被同步致动，其中它们相对于流的各自运动是相对于推进器的流体喷射方向对称的，或者，偏转器元件可以被异步致动，其中所述偏转器元件作出各自的非对称的旋转（或在流中的相对位移），其中两个偏转器元件中的一者甚至可以保持不动，使得所述推进器的推力分散并非由两个偏转器元件以平衡的方式进行。以此类方式，推进单元使得能够引起推进装置的侧向位移。由于它们在流中各自的且相对的位移，两个偏转器元件不会造成推进器的推力的降低，而会产生横向推力。两个偏转器元件的此类异步操控允许对偏航进行非常精确的控制，并且还允许所述推进装置的精确的和侧向的、或“蟹行”的位移，而不需要推进装置的姿态倾斜，其中推进装置可以保持水平并且侧向地或自行运动。

相反地，根据本发明的推进单元的所述偏转器元件的不相关联的致动或异步致动允许使推进装置（诸如例如由图4所示的推进装置）的姿态适应于或从动于移动接收平台（例如为正在进行俯仰和/或侧滚（roulis）的船甲板）的运动，而不会引起所述推进装置在其着陆目标上方的侧向位移。因此，此类推进装置的着陆或水上降落（amerrissage）变得更容易和更安全。同一个推进单元的多个偏转器元件的此类独立操控与来自现有技术的教导相比是尤其有区别的。

根据如前所述的另一主题，本发明涉及一种推进装置10，其包含：平台11；一个或多个推进单元300、12；以及支撑机构14，支撑机构14与平台11一体地协作并设置成保持和支撑所述推进单元300、12。有利地，为了提高推进装置的性能，同时减小所述推进装置的体积和燃料消耗，所述推进单元300、12中的一者是根据本发明的推进单元。

尽管此类推进装置可以根据需要或可选的特定授权而脱离，此类推进装置可以在操控中为其使用者提供有用的帮助。可以借助于来自处理单元的数字信号或电信号来操控或控制推进单元的一个或多个推进器以及装备此类推进装置的并且根据本发明的推进单元的偏转器元件的致动器，所述处理单元例如呈以下形式：执行推进装置的一个或多个推进单元的操控过程的一个或多个微处理器、计算器或微控制器，以便响应于来自使用者、乘客或远程操控员的指令，控制和管理由所述推进装置作出的轨迹、姿态和高度。此类方法的实施可以有利地通过解释或执行计算机程序产品的指令来启动，其中所述指令被预先加载或写入处理单元的程序存储器中。处理单元还可以包含数据存储器或与数据存储器协作，该数据存储器用于接收由其他元件（例如传感器和/或一个或多个人机指令接口）传递的数据。此外，此类数据存储器可以记录一个或多个构造参数，所述一个或多个构造参数对希望给予操控推进装置的使用者的自由度进行限制。作为非限制性示例，此类构造参数可以确定参照元素，该参照元素例如呈最大高度和/或最大推进速度的形式，最大高度和/或最大推进速度与操控所述推进装置的具有平均体重的乘客有关。

例如，所述使用者可以通过确定的手势将改变轨迹或高度的愿望通知处理单元。为此，推进装置可以包含人机指令或输入接口，其呈远程控制器的有利形式。为了对推进装置相对于标称姿态和轨迹的当前姿态和/或轨迹进行从动，处理单元可以有利地通过有线或无线方式与一个或多个传感器（有利地是传感器组，例如在三个轴线上的陀螺仪）协作，使得可以得益于它们经受的加速度和磁场而在每个时刻限定根据本发明的推进装置的当前空间位置。例如，此类传感器组可以类似于装备飞机的传感器组，以首字母缩略词AHRS（用于英文术语“Attitude and Heading Reference System”，航姿参考系统）为人所知，或者以“centrale inertielle”（“inertial navigation system”，惯性导航系统）的名称为人所知。所述传感器组使用振动，使得可以测量方向或重力加速度的变化，以便给出竖直参考。因此，此类传感器传递由推进装置作出的侧滚和/或俯仰的测量值。得益于根据本发明的推进单元的布置，推进装置的操控以迄今为止无与伦比的方式变为精确的和积极响应的。实际上，此类推进装置的一个或多个推进单元在百分之几秒内响应操控指令，而不再是在几秒之内响应操控指令（其中，如果推进器的推力和/或方向本身是根据现有技术来被操控的，则推进器在几秒之内响应操控指令）。

已经在与推进装置相关的应用的背景下描述了本发明，该推进装置通常具有竖直推进，其中此类推进装置可选地能够确保已经在所述推进装置上就位的乘客的运动，或者推进装置将运输的可能的货物的运动。然而，本发明不应局限于该单一实施例。可替代地，此类推进单元可以与任何类型的推进装置结合使用。

Claims (9)

1.一种用于推进装置（10）的推进单元（300），其包括：

-推进发动机（302），所述推进发动机（302）布置成产生推进流（F1），所述推进发动机（302）包含限定流体喷射出口（302b）的喷射喷嘴（302n），

-偏转器组件（304），所述偏转器组件（304）包括一对可移动的偏转器元件（306a，306b），所述偏转器元件（306a，306b）在所述推进流（F1）中位于所述流体喷射喷嘴（302n）的下游，以便偏转所述推进流的全部或部分，所述偏转器元件（306a，306b）布置成在所述推进流中彼此产生接触，并且安装成以各自的枢转连接可移动，枢转连接的连接销（308paa，308pab）是平行的并且在两侧上位于流体喷射出口的上游，所述偏转器元件（306a，306b）中的每一者围绕所述连接销（308paa，308pab）中的一者作出旋转运动（r），并且具有第一部分（306aa，306ba），所述第一部分（306aa，306ba）被称为“前迎的”第一部分，所述第一部分（306aa，306ba）包含前迎边沿（BA），所述前迎边沿（BA）用于穿入由所述推进发动机（302）产生的所述推进流；

-致动器（310），所述致动器（310）布置成引起所述偏转器元件（306a，306b）的各自的旋转运动，使得所述偏转器元件进入或离开由所述推进发动机（302）产生的所述推进流，

所述推进单元的特征在于，所述偏转器元件（306a，306b）的各自的枢转连接的所述销（308paa，308pab）被确定成：当所述偏转器元件（306a，306b）穿入由所述推进发动机（302）产生的所述推进流时，消除所述偏转器元件（306a，306b）的任何排斥或吸引作用，并且减少所述致动器（310）的用于引起所述偏转器元件（306a，306b）的各自的旋转运动的作用。

2.根据前一项权利要求所述的推进单元（300），其中，每个偏转器元件（306a，306b）分别限定基本上有曲线特征的且倾斜的表面，所述表面具有基本上半圆形的截面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的推进单元（300），其中，每个偏转器元件（306a，306b）在第一部分的延伸部分中具有第二部分（306at，306bt），所述第二部分被称为“稳定的”第二部分，的此类第二部分具有基本平坦的内表面，其布置成允许在所述偏转器元件（306a，306b）中产生凹陷并有利于所述偏转器元件（306a，306b）内的所喷射的流体的层流。

4.根据前一项权利要求所述的推进单元（300），其中，每个偏转器元件（306a，306b）在第二部分的延伸部分中具有被称为“反推力或反向推力”的第三部分（306ar，306br），所述第三部分具有反向推力角β，使得：当所述偏转器元件处于关闭构造时，所述偏转器元件中的流体流的合成矢量相对于基本平行于流体喷射方向的轴线（314）限定了与推力矢量的方向相反的方向。

5.一种用于推进装置（10）的推进单元（300），其中：

-所述偏转器组件包括连接臂（3081aa，3081ab），每个连接臂以合适的机械连接分别地与所述偏转器元件（306a，306b）中的一者一体地协作，

-底架（308），其以嵌入式连接与所述推进发动机（302）一体地协作，并且经由所述连接臂（3081aa，3081ab）、以借助于所述连接销（308paa，308pab）的各自的枢转连接与每个偏转器元件（306a，306b）一体地协作，

-布置成引起所述偏转器元件（306a，306b）中的一者的旋转运动的每个致动器（310）包含舵杆，

-推进单元（300）包括连接杆（312a，312b），其在第一端部处分别地与所述偏转器元件（306a，306b）一体地协作，并且在第二端部处与所述致动器（310）的所述舵杆一体地协作，每个连接杆限定推力作用点（312ap），并且布置成将旋转运动从所述舵杆传递到所述偏转器元件（306a，306b），所述偏转器元件经由所述连接杆中的一者与所述偏转器元件（306a，306b）协作，

-所述连接销（308paa，308pab）相对于流体喷射出口（302b）的相对定位由在所述推进单元（300）的横向平面（PT）中投影的距离D2和D5确定，所述横向平面（PT）沿着推进流的方向对称地将所述推进单元（300）分成两个半部，其中D2包括：当所述推进流取向成朝向地面、所涉及的偏转器元件处于关闭构造时所述连接销（308paa， 308pab）中的一者和推力合成矢量的力点（P）之间的竖直距离, D5包括所述连接销（308paa，308pab）和所述力点（P）之间的水平距离，距离D2和D5本身被确定为使得：

-

，其中，Dn包括喷射喷嘴（302n）的直径，b包括包含在1和1.3之间的预先确定的因子，α1包括迎角α'和迎角α之间的最大角度差，其中所述迎角α'是在打开构造中所述偏转器元件（306a，306b）相对于在所述横向平面（PT）中基本平行于所述流体喷射方向的轴线（314）的迎角，所述迎角α是在关闭构造中所述偏转器元件（306a，306b）相对于在所述横向平面（PT）中基本平行于所述流体喷射方向的轴线（314）的迎角，

-

，其中，C4包括所寻求的反扭矩，即所述连接销（306paa，306pab）处的关闭扭矩和机械系统扭矩之间的差值，F1包括推力的合成水平矢量的大小，C1包括所述连接销的点处的机械系统扭矩，C2包括所述致动器（310）的预先确定的伺服电机扭矩，D3包括所述舵杆的预先确定的长度，D4包括所述连接销（308paa，308pab）和所述推力作用点（312ap）之间的距离，C3包括所述连接销（308paa，308pab）处的关闭扭矩，

所述距离D2和D5被选择为使所述反扭矩C4的值最小化。

6.根据前一项权利要求的推进单元（300），其中，所述偏转器元件（306a，306b）和所述流体喷射出口（302b）之间的相对定位借助于距离D1预先确定，此类距离D1包括限定所述推进单元的流体出口的所述喷射喷嘴（302n）的底端和所述偏转器元件（306a，306b）的各自的前迎边沿（BA）之间的距离，并且基本上等于所述喷射喷嘴（302n）的直径（Dn）。

7.根据前一项权利要求所述的推进单元（300），其中，当所述推进发动机（302）具有基本上等于40千克的推力并且所述偏转器元件限定基本上等于45度的迎角α时，在所述横向平面（PT）中所述连接销（308paa，308pab）相对于所述流体喷射出口或区域（302b）的相对定位由在所述横向平面（PT）中投影的距离D2和D5确定，使得：

-所述距离D2基本上包括在120到160毫米之间，优选为140毫米，

-所述距离D5基本上在80到120毫米之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的推进单元（300），其中，所述推进发动机包括涡轮喷气发动机和/或涡轮螺旋桨发动机。

9.一种推进装置（10），其包括平台（11）、推进单元（300，12）、支撑机构（14），其中所述支撑机构（14）与所述平台（11）一体地协作并布置成保持和支撑所述推进单元（300，12），其特征在于，所述推进单元（300，12）是根据权利要求1至8中的任一项所述的推进单元。

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