运载器及用于操作运载器的方法

文档序号:1529326 发布日期:2020-02-14 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 运载器及用于操作运载器的方法 (Carrier and method for operating a carrier ) 是由 威廉姆·博斯沃斯 安德鲁·黑菲茨 于 2019-08-02 设计创作,主要内容包括:一种运载器及用于操作运载器的方法,该运载器包括具有纵向轴线的机身和联接到机身的推进系统。该运载器还包括一对铰接式附件,其联接到机身。每个铰接式附件包括多个翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,在地面构型中,一对铰接式附件中的每个在运载器起飞或着陆期间支撑运载器,在飞行构型中,这对铰接式附件中的每个在运载器飞行期间产生升力。(A vehicle and method for operating a vehicle that includes a fuselage having a longitudinal axis and a propulsion system coupled to the fuselage. The carrier also includes a pair of hinged attachments coupled to the fuselage. Each articulated appendage comprises a plurality of airfoil segments and is movable between a ground configuration in which each of a pair of articulated appendages supports the vehicle during takeoff or landing of the vehicle, and a flight configuration in which each of the pair of articulated appendages generates lift during flight of the vehicle.)

运载器及用于操作运载器的方法

技术领域

本公开大体上涉及能够飞行的运载器,并且更具体地涉及用于飞行运载器的组合装置以及用于在起飞、飞行和着陆期间使用该装置操作飞行运载器的方法,该组合装置被配置为在飞行构型和地面构型之间移动。

背景技术

各种类型的运载器能够通过升力和推力的组合飞行。某些类型的运载器包括产生推力的推进系统并包括产生由运载器向前运动和机翼形状引起的升力的机翼。某些类型的运载器包括产生升力和推力的推进系统。通常,这些飞行运载器还包括起落架,其在地面上支撑运载器并且便于起飞和着陆。然而,起落架可能在飞行期间增加运载器上的阻力,这可能影响燃料效率。通常希望减少飞行期间运载器上的阻力。

在一些运载器上,起落架固定到运载器并且在飞行期间暴露,这可能增加运载器上的阻力。在其他运载器上,起落架在运载器下面折叠但在飞行期间保持暴露,这可以减小由起落架引起的运载器阻力。在其他运载器上,起落架是可收缩的并且收缩到运载器的机翼或机身中,这可以消除由起落架引起的运载器上的阻力。

无论起落架的具体配置如何,起落架都增加了运载器的重量,这可能影响燃料效率、有效载荷能力和操作范围。通常希望减轻运载器的重量。然而,在许多情况下,实施为减小由于起落架引起的运载器阻力的机构(例如将起落架折叠在运载器下面或将起落架收缩到运载器中)进一步增加了运载器的重量。

因此,本领域技术人员继续在飞行运载器领域中进行研究和开发。

发明内容

在一个示例中,所公开的运载器包括具有纵向轴线的机身和联接到机身的推进系统。该运载器还包括一对铰接式附件,其联接到机身。每个铰接式附件包括多个翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,在地面构型中,一对铰接式附件中的每个在运载器起飞或着陆期间支撑运载器,在飞行构型中,这对铰接式附件中的每个在运载器飞行期间产生升力。

在一个示例中,所公开的用于运载器的组合飞行和地面装置包括铰接式附件106,其包括多个翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,在地面构型中,铰接式附件在运载器起飞或着陆期间支撑运载器,在飞行构型中,铰接式附件在运载器飞行期间产生升力。该装置还包括控制器,该控制器被配置为致动铰接式附件的运动。

在一个示例中,所公开的用于操作运载器的方法,该方法包括以下步骤:(1)将联接到运载器机身的一对铰接式附件中的每个的多个翼型段中的至少一个枢转地移动到飞行构型中,在飞行构型中,一对铰接式附件中的每个在运载器飞行期间产生升力;(2)将一对铰接式附件中的每个的多个翼型段中的至少一个枢转地移动到地面构型中,在地面构型中,一对铰接式附件中的每个在运载器起飞或着陆期间支撑运载器。

根据以下详细描述、附图和所附权利要求,所公开的装置和方法的其他示例将变得显而易见。

附图说明

图1为运载器和用于运载器的组合飞行和地面装置的示例的示意性框图;

图2为运载器和装置的示例的示意性俯视图;

图3为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图4为处于地面构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图5为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性透视图;

图6为处于地面构型的运载器和装置的示例的示意性透视图;

图7为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性透视图;

图8为运载器和装置的示例的示意性俯视图;

图9为运载器和装置的示例的示意性透视图;

图10为装置的铰接式附件的示例的示意性平面图;

图11为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图12为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图13为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图14为处于地面构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图15为处于地面构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图16为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图17为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图18为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图19为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性正视图;

图20为处于飞行构型的运载器和装置的示例的示意性透视图;

图21为处于地面构型的运载器和装置的示例的示意性透视图;

图22为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图23为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图24为装置的铰接式附件的示例的示意性分解透视图;

图25为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图26为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图27为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图28为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图29为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图30为装置的铰接式附件的示例的示意性正视图;

图31为装置的铰接式附件的示例的示意性分解透视图;

图32为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图33为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图34为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图35为装置的铰接式附件的示例的示意性透视图;

图36为用于操作运载器的方法的示例的流程图;

图37为示例航空器生产和保养方法的流程图;以及

图38为航空器的示例的示意性框图。

具体实施方式

以下详细描述参考附图,附图示出了由本公开描述的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例不脱离本公开的范围。相同的附图标记可以指代不同附图中的相同特征、元件或部件。

下面提供了根据本公开的主题可以但不一定要求保护的说明性非穷举性示例。

参考图1-9,公开了运载器100和用于运载器100的组合飞行和地面装置(本文通常称为装置104)的示例。运载器100可以为能够飞行的各种类型的运载器中的任何一种,也称为飞行运载器。在各种示例中,运载器100为航空器。在一些示例中,运载器100为飞机。在一些示例中,如图2-4、8和9所示,运载器100为直升机或其他旋翼机。在一些示例中,如图5-6所示,运载器100为另一种类型的垂直起飞和着陆(VTOL)航空器。在一个示例中,运载器100为无人机(UAV)。在一个示例中,如图7所示,运载器100为靶机(drone)。

在各种示例中,运载器100包括机身102。机身102包括纵向轴线124并且为运载器100的主体。机身102可包括任何合适的中心结构,其被配置为保持机组人员、一个或多个乘客、货物、其他有效载荷、操作控制系统等。机身102可具有任何形状和/或构型。在各种示例中,机身102包括位于机身102的前端的机头部分146和位于机身102的后端的机尾部分148。出于本公开的目的,术语“向前”和“向后”具有本领域技术人员已知的普通含义,并且指的是相对于运载器100的运动方向的位置。

在各种示例中,运载器100包括推进系统144。在一个示例中,推进系统144可操作以产生使运载器穿过空气移动的推力。在一个示例中,推进系统144还可操作以产生抵消重力的升力。在一些示例中,如图2-4和7-9所示,推进系统144包括一个或多个转子,其产生用于运载器100的升力和推力。在一些示例中,如图5和图6所示,推进系统144包括一个或多个螺旋桨,其为运载器100产生推力。在一些示例中,如图5和图6所示,推进系统144还包括一个或多个管道风扇,其产生用于运载器的升力。在一些示例中,推进系统144包括一个或多个涡轮风扇发动机,其为运载器100产生推力。推进系统144的特定配置、推进系统144在运载器100上的相对位置以及推进系统144与运载器100可操作地联接的方式可以根据例如推进系统的类型和正在实施的运载器的类型而变化。因此,也可以设想推进系统144的其他类型和配置。

本公开认识并考虑到一些飞行运载器(例如旋翼机)利用推进系统产生升力和推力,并且一些飞行运载器(例如固定翼航空器)利用推进系统产生推力并利用机翼产生升力。本公开还认识到并考虑到所有这些飞行运载器都利用某种类型的起落架以在起飞和着陆期间将飞行运载器支撑在地面上。

有利地,本文公开的装置104将飞行控制表面(例如升力产生机翼)和地面支撑起落架的功能和操作组合成单个组件或机构。因此,所公开的装置104还可以被称为机翼和起落架的组合组件,并且所公开的运载器100也可以被称为具有组合的机翼和起落架的运载器。

在各种示例中,装置104包括至少一个铰接式附件106。在一些示例中,运载器100包括至少一对铰接式附件106。在一些示例中,如图2-6所示,运载器100包括一对铰接式附件106。铰接式附件106中的每者联接到运载器100的机身102。在一个示例中,相关联的一对铰接式附件106在机身102的横向相对位置处从机身102延伸。这对铰接式附件106中的每者可在地面构型110和飞行构型112之间移动,在地面构型110中,一对铰接式附件106中的每者在运载器100着陆期间支撑运载器100,在飞行构型112中,一对铰接式附件106中的每者在运载器100的飞行期间产生升力。

出于本公开的目的,地面构型110指的是在运载器100的起飞和/或着陆期间,铰接式附件106的铰接式附件106(一对铰接式附件106中的每者)将运载器100支撑在起飞和着陆表面(例如地面、着陆垫等)上的状态、构型、位置和/或取向。

出于本公开的目的,飞行构型112指的是在运载器100的飞行期间,铰接式附件106的铰接式附件106(一对铰接式附件106中的每者)为运载器100产生升力的状态、构型、位置和/或取向。

在一些示例中,如图8和9所示,运载器100包括一对第二铰接式附件130。在这些示例中,一对铰接式附件106中的每者为第一铰接式附件。第二铰接式附件130中的每者联接到机身102。在一个示例中,相关联的一对第二铰接式附件130在机身102的横向相对位置处从机身102延伸。这对第二铰接式附件130中的每者可在地面构型110和飞行构型112之间移动,在地面构型110中,一对第二铰接式附件130中的每者在运载器100着陆期间支撑运载器100,在飞行构型112中,一对第二铰接式附件130中的每者在运载器100的飞行期间产生升力。

在一些示例中,铰接式附件106或一对铰接式附件106中的每者包括多个翼型段108。铰接式附件106或铰接式附件106中的每者可在地面构型110(图4和6)与飞行构型112(图2、3、5和7)之间移动。

在一些示例中,第二铰接式附件130或一对第二铰接式附件130中的每者包括多个第二翼型段132。第二铰接式附件130或第二铰接式附件130中的每者可在地面构型110(图9)与飞行构型112(图8)之间移动。

出于本公开的目的,第二铰接式附件130在结构和功能上与铰接式附件106基本上相似。类似地,多个第二翼型段132中的每者基本上类似于多个翼型段108中的每者。因此,本文描述的铰接式附件106和/或翼型段108的示例也分别适用于第二铰接式附件130和/或第二翼型段132。

如图3-6所示,在运载器100包括一对铰接式附件106的示例中,运载器100还可包括着陆支柱166(图4和图6)。在铰接式附件106在地面构型110中移动的情况下,着陆支柱166与铰接式附件106一起操作并且用作第三接触点以在运载器100起飞和/或着陆期间将运载器100支撑在起飞和着陆表面上。在一个示例中,着陆支柱166邻近运载器100的机尾部分148或朝向后端联接到机身102。

如图8和图9所示,在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的示例中,在铰接式附件106在地面构型110中移动的情况下,铰接式附件106和第二铰接式附件130配合以用作四个接触点,以在运载器100的起飞和/或着陆期间将运载器100支撑在起飞和着陆表面上。

在一些示例中,如图4、6和9所示,在装置104的铰接式附件106处于地面构型110中的情况下,或者当从飞行构型112移动到地面构型110时,至少一个翼型段108相对于相邻的一个翼型段108枢转地移动,使得铰接式附件106的至少一部分延伸超过机身102的底部部分150或者延伸到运载器100的机身102下面。在一个示例中,在铰接式附件106处于地面构型110中的情况下,铰接式附件106的至少一部分向下定向或定向成近似竖直的位置,以将运载器100支撑在着陆或起飞表面上(例如地面或着陆垫)上。在一个示例中,铰接式附件106的至少外侧端152(图4和6)被定位在机身102下面以用于与着陆或起飞表面接触接合。

出于本公开的目的,术语“内侧”和“外侧”具有本领域技术人员已知的普通含义,并且涉及相对于运载器100的中心线或纵向轴线124的位置。出于本公开的目的,术语“向下”和“向上”具有本领域技术人员已知的普通含义,并且涉及相对于运载器100的位置或方向,并且更具体地,涉及运载器100的局部水平面或运载器100的参考系160的XY平面。

在一些示例中,如图2、3、5、7和8所示,在装置104的铰接式附件106处于飞行构型112中的情况下,或者当从地面构型110移动到飞行构型112时,至少一个翼型段108相对于相邻的一个翼型段108枢转地移动,使得铰接式附件106延伸到运载器100的机身102外侧。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中的情况下,铰接式附件106被定向在向外或近似水平的位置,以在运载器100移动通过空气时产生升力。

在铰接式附件106处于地面构型110中时,铰接式附件106中的每者用作或起到起落架、着陆支柱或着陆腿的作用,以将运载器100支撑在着陆或起飞表面上。在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106中的每者用作机翼或起到机翼的作用以在飞行期间产生升力。因此,装置104,并且更具体地,铰接式附件106也可以称为起落架158(图4、6和9),其被配置为在飞行期间收纳在大致水平位置并且从运载器100的机身102向外延伸。另选地,装置104,更具体地,铰接式附件106也可称为机翼156(图3、5和8),其被配置为在起飞和/或着陆期间选择性地操纵到近似竖直位置并且延伸到运载器100的机身102下面。

翼型段108中的每者具有翼型形状的横截面。翼型段108中的每者的特定翼型形状可以变化,这取决于例如期望由相应的一个翼型段108或由铰接式附件106作为整体产生的特定空气动力。在一些示例中,翼型段108中的每者的翼型形状在横截面中为半对称翼型、对称翼型、平底翼型、弧形翼型中的一者或任何其他合适的翼型轮廓形状。

在一个示例中,翼型段108中的每者具有相同的翼型形状。在一个示例中,翼型段108中的至少一者具有这样的翼型形状,该翼型形状不同于翼型段108中的至少另一者的翼型形状。在一个示例中,翼型段108中的每者具有不同的翼型形状。

参考图2-6、8和9,通常,运载器100具有参考系160。参考系160为具有X轴、Y轴和Z轴并且相对于运载器100限定的三维参考系。在一个示例中,参考系160的X轴也可以称为运载器100的侧倾轴线(roll axis)或纵向轴线。在一些示例中,参考系160的X轴与机身102的纵向轴线124重合或平行。在一个示例中,参考系160的Y轴也可以被称为运载器100的俯仰轴线或横向轴线。在一个示例中,参考系160的Z轴也可以被称为运载器100的偏航轴线或竖直轴线。

参考图2、3、5和8,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106包括翼展轴线154。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154相对于局部竖直平面(运载器100的XZ平面)以各种角度中的任何一个角度(称为铰接式附件106的掠角)定向。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,当在局部(例如,虚拟)水平平面中观察时,铰接式附件106的翼展轴线154大致垂直于机身102的纵向轴线124。换句话说,在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,当在运载器100的XY平面中观察时,铰接式附件106的翼展轴线154大致垂直于运载器100的参考系160的X轴并且平行于Y轴。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,当在局部水平平面中观察时,铰接式附件106的翼展轴线154相对于机身102的纵向轴线124倾斜。换句话说,在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,当在运载器100的XY平面中观察时,铰接式附件106的翼展轴线154相对于运载器100的参考系160的X轴倾斜并且相对于Y轴倾斜。翼展轴线154相对于机身102的纵向轴线124的角度取向可以取决于例如铰接式附件106的结构设计、铰接式附件106相对于机身102的掠角以及其他因素。

在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154相对于局部水平平面(运载器100的XY平面)以各种角度中的任何一个角度(称为铰接式附件106的二面角)定向。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106具有中性二面角,在中性二面角中,铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的内侧端162和铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的外侧端152大致定位在局部水平面内。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106具有正二面角,在正二面角中,铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的外侧端152相对于局部水平面被定位在铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的内侧端162上方。在一个示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106具有负二面角,在负二面角中,铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的外侧端152相对于局部水平面被定位在铰接式附件106或铰接式附件106的翼展轴线154的内侧端162下面。

在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130沿运载器100的参考系160的X轴相对于机身102的相对位置是不同的。例如,一对第二铰接附件130可以相对于一对铰接附件106位于机身102的后部位置。

在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130沿运载器100的参考系160的Z轴相对于机身102的相对位置是相同的。在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130沿运载器100的参考系160的Z轴相对于机身102的相对位置是不同的。例如,一对第二铰接附件130可位于一对铰接附件106的上方或下面。

在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的一些示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的掠角和/或二面角是相同的。在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的一些示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的掠角和/或二面角中的至少一者是不同的。

在铰接式附件106处于飞行构型112中时,铰接式附件106在沿翼展轴线154的任何位置处具有翼型形状的横截面。铰接式附件106的翼型形状由翼型段108中的每者的翼型形状限定。在一个示例中,铰接式附件106沿翼展轴线154具有恒定的翼型形状。在一个示例中,铰接式附件106沿翼展轴线154具有可变的翼型形状。

通常,当处于飞行构型112中时,铰接式附件106的翼型形状或翼型段108中的任何一者被设计成在运载器100移动通过空气时产生有利的升阻比。因此,所公开的装置104有利地通过在飞行期间以铰接式附件106产生升力的方式装载铰接式附件106,或者换句话说,通过选择性地利用铰接式附件106作为机翼156,来抵消选择性地用作起落架158的铰接式附件106的重量损失和/或阻力。

参考图10-13,在一个示例中,每个铰接式附件106的多个翼型段108包括内侧翼型段114、中间翼型段116和外侧翼型段120。在一个示例中,内侧翼型段114联接到运载器100的机身102。在一个示例中,中间翼型段116沿着第一枢转轴线118(图10)或内侧枢转轴线与内侧翼型段114枢转地联接。铰接式附件106被配置为相对于内侧翼型段114选择性地使中间翼型段116绕第一枢转轴线118枢转地移动。在一个示例中,外侧翼型段120沿着第二枢转轴线122(图10)或外侧枢转轴线与中间翼型段116枢转地联接。铰接式附件106被配置为相对于中间翼型段116选择性地使外侧翼型段120绕第二枢转轴线122枢转地移动。

在一些示例中,如图10-13所示,铰接式附件106包括由第一枢转轴线118和第二枢转轴线122限定的两个铰接点。在一些其他示例中,铰接式附件106具有由附加枢转轴线限定的不止两个的铰接点。在一个示例中,每个铰接式附件106的多个翼型段108可以包括不止一个的中间翼型段116或者附加的中间翼型段,其被定位成联接在内侧翼型段114和外侧翼型段120之间并且沿着附加的枢转轴线与内侧翼型段114、外侧翼型段120或附加的中间翼型段中的相邻中间翼型段枢转地联接。

在一个示例中,内侧翼型段114相对于运载器100的机身102固定。在铰接式附件106的内侧端162或根部处将内侧翼型段114固定到机身102上为铰接式附件106提供额外的结构支撑和承载能力。内侧翼型段114还使中间翼型段116远离机身102间隔开,并将第一枢转轴线118从机身102向外定位,使得当绕第一枢转轴线118枢转地移动时,例如当将铰接式附件106移动到地面构型110中时,中间翼型段116具有更大的运动范围。

通常,铰接式附件106的尺寸(例如任何一个铰接式附件106、任何一个翼型段108、形成铰接式附件106的多个翼展结构部件138中的任何一者(图31)和/或形成铰接式附件106的多个翼弦结构部件140中的任何一者(图31)的长度或翼展尺寸和/或宽度或翼弦尺寸)可以例如通过设计、通过所需的空气动力学性能(例如升阻比(例如,当用作机翼156时))、通过所需的承载能力(例如,当用作机翼156和/或起落架158时)和其他因素而改变。类似地,第一枢转轴线118和/或第二枢转轴线122沿着铰接式附件106的长度的相对位置也可以变化。通常,在飞行和起飞及着陆期间,铰接式附件106的第一枢转轴线118与第二枢转轴线122之间的距离(例如,中间翼型段116的长度)和/或第二枢转轴线122与外侧端152之间的距离(例如,外侧翼型段120的长度)的增加可对铰接式附件106的承载结构产生更大的机械应力。在一些示例中,最大长度可以通过铰接式附件106的翼展与结构之间的折衷(trade off,权衡)来限定,其对应于较大的升阻比。在一些示例中,最小长度可以由能够以使得铰接式附件106能够支撑运载器100的重量并且提供足够(例如,最小)升阻比的方式折叠的翼型段108来限定。

在一个示例中,中间翼型段116可沿向上方向和向下方向相对于内侧翼型段114绕第一枢转轴线118枢转地移动。在一个示例中,如图12所示,在中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面(运载器100的XY平面)绕第一枢转轴线118沿向下方向枢转地移动时,中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面定位在负角度取向上。在一个示例中,如图13所示,在中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面绕第一枢转轴线118沿向上方向枢转地移动时,中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面定位在正角度取向上。

在一些示例中,中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面以各种角度取向中的任何一者定位。在一个示例中,中间翼型段116相对于内侧翼型段114或局部水平面的枢转运动的范围达约180度(例如,在局部水平面上方约90度和在局部水平面下方约90度)。

在一个示例中,外侧翼型段120可沿向上方向和向下方向相对于中间翼型段116绕第二枢转轴线122枢转地移动。在一个示例中,在外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向下方向绕第二枢转轴线122枢转地移动时,外侧翼型段120相对于中间翼型段116以负角度取向定位。在一个示例中,在外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向上方向绕第二枢转轴线122枢转地移动时,外侧翼型段120相对于中间翼型段116以正角度取向定位。

当处于地面构型110和飞行构型112中时,中间翼型段116可相对于内侧翼型段114沿向上方向和向下方向绕第一枢转轴线118枢转地移动,并且外侧翼型段120可相对于中间翼型段116沿向上方向和向下方向绕第二枢转轴线122枢转地移动,这为铰接式附件106提供大范围的枢转运动。

在一个示例中,内侧翼型段114包括内侧翼展轴线126。在一个示例中,中间翼型段116包括中间翼展轴线128。在一个示例中,外侧翼型段120包括外侧翼展轴线164。

在一个示例中,内侧翼展轴线126与铰接式附件106的翼展轴线154重合或平行。在内侧翼型段114固定到机身102的示例中,内侧翼展轴线126相对于铰接式附件106的翼展轴线154的角度取向是固定的。

参考图12-15,在一些示例中,在铰接式附件106处于地面构型110中时,中间翼展轴线128相对于内侧翼展轴线126以非零角度定向并与内侧翼展轴线相交(例如,不与内侧翼展轴线126重合或与其平行)。在一些示例中,在铰接式附件106处于地面构型110中时,外侧翼展轴线164相对于中间翼展轴线128以非零角度定向并与其相交(例如,不与中间翼展轴线128重合或与其平行)。

图14和15示意性地示出了运载器100的示例,其中铰接式附件106处于地面构型110中或者作为起落架158操作。中间翼型段116和外侧翼型段120的枢转运动将铰接式附件106定位在地面构型110中,使得外侧翼型段120定位成大致竖直的取向或大致垂直于运载器100的局部水平面。

在某些情况下,如图14所示,起飞和着陆表面可以为大致水平的。在这些情况下,当铰接式附件106移动到地面构型110时,每个铰接式附件106的翼型段108可以相对于运载器100枢转地移动到大致相同的取向。

在一个示例中,每个铰接式附件106的中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向下方向枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在机身102下面延伸。例如,中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向下方向枢转地移动,以将外侧翼型段120的至少一部分定位在机身102下面。此外,每个铰接式附件106的外侧翼型段120沿向下方向(例如,朝向运载器100)枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在机身102下面延伸并且铰接式附件106的外侧端152定位成与起飞和着陆表面接触。例如,外侧翼型段120沿向下方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在大致竖直的取向或大致垂直于起飞和着陆表面。

在某些情况下,如图15所示,起飞和着陆表面可以不是大致水平的或者可以具有不同程度的斜度。在这些情况下,当铰接式附件106移动到地面构型110时,一个或多个铰接式附件106的翼型段108可以相对于运载器100枢转地移动到不同的取向以保持运载器100的直立取向。

在一个示例中,铰接式附件106中的一者的中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向上方向枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在倾斜的起飞和着陆表面的上部(例如,上坡)部分处在机身102下面延伸。例如,中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向上方向枢转地移动,以将外侧翼型段120的至少一部分定位在机身102下面。此外,每个铰接式附件106的外侧翼型段120沿向下方向(例如,朝向运载器100)枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在机身102下面延伸并且铰接式附件106的外侧端152定位成与起飞和着陆表面接触。例如,外侧翼型段120沿向下方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位成大致垂直于倾斜的起飞和着陆表面的上部部分。

在一个示例中,铰接式附件106中的横向相对的一者的中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向下方向枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在机身102下面在倾斜的起飞和着陆表面的下部(例如,下坡)部分处延伸。例如,中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向下方向枢转地移动,以将外侧翼型段120的至少一部分定位在机身102下面。此外,每个铰接式附件106的外侧翼型段120沿向下方向(例如,朝向运载器100)枢转地移动,使得铰接式附件106的一部分在机身102下面延伸并且铰接式附件106的外侧端152定位成与起飞和着陆表面接触。例如,外侧翼型段120沿向下方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位成大致垂直于倾斜的起飞和着陆表面的下部部分。

参考图10、11和16-19,在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,中间翼展轴线128与内侧翼展轴线126重合或平行。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,外侧翼展轴线164与中间翼展轴线128重合或平行。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,中间翼展轴线128和外侧翼展轴线164都与内侧翼展轴线126重合或平行,如图10、11和16所示。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,中间翼展轴线128相对于内侧翼展轴线126以非零角度定向并与其相交,并且外侧翼展轴线164与中间翼展轴线128重合或平行,如图17所示。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,中间翼展轴线128与内侧翼展轴线126重合或平行,并且外侧翼展轴线164相对于中间翼展轴线128以非零角度定向并与其相交,如图18所示。在一些示例中,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,中间翼展轴线128相对于内侧翼展轴线126以非零角度定向并与其相交,并且外侧翼展轴线164相对于中间翼展轴线128以非零角度定向并与其相交,如图19所示。

图16-19示意性地示出了运载器100的示例,其中铰接式附件106处于飞行构型112中,或者作为机翼156操作。中间翼型段116和外侧翼型段120的枢转运动将铰接式附件106定位在飞行构型112中,使得中间翼型段116和外侧翼型段120中的至少一者定位在大致水平的取向上。

在某些情况下,如图16-19所示,可能需要在飞行期间,即,铰接式附件106处于飞行构型112中时,调节一个或多个铰接式附件106或一个或多个铰接式附件106的一部分的角度取向。在这些情况下,翼型段108中的一者或多者可相对于相邻的一个翼型段108枢转地移动,以改变对应的一个铰接式附件106的空气动力学特性。

在一个示例中,如图16所示,中间翼型段116和外侧翼型段120可枢转地移动,使得铰接式附件106从机身102向外延伸,并且中间翼型段116和外侧翼型段120处于近似水平的取向。

在一个示例中,如图17所示,中间翼型段116沿向上方向相对于内侧翼型段114枢转地移动,以将中间翼型段116和外侧翼型段120定位成正二面角,使得铰接式附件106的外侧端152被定位在铰接式附件106的内侧端162上方。另选地,在一个示例中,如图17所示,中间翼型段116沿向下方向相对于内侧翼型段114枢转地移动,以将中间翼型段116和外侧翼型段120定位成负二面角,使得铰接式附件106的外侧端152被定位在铰接式附件106的内侧端162下方。

在一个示例中,如图18所示,外侧翼型段120沿向上方向相对于中间翼型段116枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在大致竖直的取向上。在一个示例中,如图18所示,外侧翼型段120沿向下方向相对于中间翼型段116枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在大致竖直的取向上。在这些示例中,外侧翼型段120可以用作运载器100的垂直稳定器。在一个示例中,一对第二铰接式附件130(朝向或邻近运载器100的后端定位的一对铰接式附件)中的每者的外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向上方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在大致竖直的取向上,使得运载器100具有双尾或H型尾部构型。

在一个示例中,外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向上方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在竖直取向和水平取向之间的取向中。在该示例中,外侧翼型段120可以用作运载器100的垂直稳定器。在一个示例中,一对第二铰接式附件130(朝向或邻近运载器100的后端定位的一对铰接式附件)中的每者的外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向上方向枢转地移动,以将外侧翼型段120定位在竖直和水平之间的取向上,使得运载器100具有V型尾部构型。

在一个示例中,如图19所示,中间翼型段116相对于内侧翼型段114沿向上方向枢转地移动,并且外侧翼型段120相对于中间翼型段116沿向上方向枢转地移动,因此铰接式附件106具有弓形或曲形轮廓。

参考图20和21,在运载器100包括一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的一些示例中,一对铰接式附件106和一对第二铰接式附件130的翼展尺寸(即,铰接式附件从内侧端162到外侧端152的尺寸)是不同的。在这些示例中,当第二铰接式附件130处于飞行构型112中时,一对第二铰接式附件130(朝向或邻近运载器100的后端定位的一对铰接式附件)可用作运载器100的水平稳定器。

参考图22-28,第一枢转轴线118和第二枢转轴线122可相对于运载器100的纵向轴线124、铰接式附件106的翼展轴线154(处于飞行构型112中)、内侧翼型段114的内侧翼展轴线126、中间翼型段116的中间翼展轴线128和/或外侧翼型段120的外侧翼展轴线164中的一者或多者具有各种角度取向中的任何一者。

在一些示例中,为了使中间翼型段116相对于内侧翼型段114枢转地移动,铰接式附件106包括第一枢转接缝176,其围绕铰接式附件106在中间翼型段116与内侧翼型段114之间的周缘延伸。第一枢转轴线118穿过第一枢转接缝176延伸或与第一枢转接缝176平行延伸。第一枢转轴线118在第一前端点172处与铰接式附件106的前端168相交,并且在第一尾端点174处与铰接式附件106的尾端170相交。

在一些示例中,为了使外侧翼型段120相对于中间翼型段116枢转地移动,铰接式附件106包括第二枢转接缝178,其围绕铰接式附件106在外侧翼型段120与中间翼型段116之间的周缘延伸。第二枢转轴线122穿过第二枢转接缝178延伸或与第二枢转接缝178平行延伸。第二枢转轴线122在第二前端点180处与铰接式附件106的前端168相交,并且在第二尾端点182处与铰接式附件106的尾端170相交。

在一些示例中,如图22、27和28所示,第一枢转轴线118大致平行于机身102的纵向轴线124或运载器100的XZ平面。在一些示例中,第一枢转轴线118与内侧翼展轴线126和中间翼展轴线128相交并且大致垂直于内侧翼展轴线126和中间翼展轴线128。

在一些示例中,如图23-26、28和29所示,第一枢转轴线118相对于机身102的纵向轴线124或者运载器100的XZ平面以非零的第一枢转角度定向。在一个示例中,第一枢转轴线118相对于机身102的纵向轴线124或运载器100的XZ平面倾斜。在一些示例中,第一枢转轴线118与内侧翼展轴线126和中间翼展轴线128相交并且相对于其倾斜。在一个示例中,如图23、26和29所示,第一前端点172在第一尾端点174的外侧。在一个示例中,如图24、25和30所示,第一前端点172在第一尾端点174的内侧。

在一些示例中,如图22、29和30所示,第二枢转轴线122大致平行于机身102的纵向轴线124或运载器100的XZ平面。在一些示例中,第二枢转轴线122与内侧翼展轴线128和中间翼展轴线164相交并且大致垂直于内侧翼展轴线128和中间翼展轴线164。

在一些示例中,如图23-28所示,第二枢转轴线122相对于机身102的纵向轴线124或者运载器100的XZ平面以非零的第二枢转角度定向。在一个示例中,第二枢转轴线122相对于机身102的纵向轴线124或运载器100的XZ平面倾斜。在一些示例中,第二枢转轴线122与中间翼展轴线128和外侧翼展轴线164相交并且相对于其倾斜。在一个示例中,如图23、25和27所示,第二前端点180在第二尾端点182的外侧。在一个示例中,如图24、26和28所示,第二前端点180在第二尾端点182的内侧。

在一些示例中,如图22-24所示,第一枢转轴线118和第二枢转轴线122彼此平行。在一个示例中,第一枢转轴线118的第一枢转角度和第二枢转轴线122的第二枢转角度是相同的。在一些示例中,如图25-30所示,第一枢转轴线118和第二枢转轴线122相对于彼此倾斜。在一个示例中,第一枢转轴线118的第一枢转角度和第二枢转轴线122的第二枢转角度是不同的。

在一些示例中,第一枢转轴线118和/或第二枢转轴线122以非零枢转角度定向使得中间翼型段116和/或外侧翼型段120能够用作控制表面,例如,在飞行期间枢转时,调整穿过铰接式附件106的气流。因此,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,枢转地移动一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者可以在运载器100飞行期间控制运载器100的俯仰和/或侧倾,本文大体上称为姿态。

参考图30,铰接式附件106和/或翼型段108中的每者可具有各种结构构型中的任何一种。通常,铰接式附件106和翼型段108中的每者被构造成对在起飞和着陆期间(即,当处于地面构型110中)和飞行期间(即,当处于飞行构型中)施加到铰接式附件106的任何力和/或载荷作出反应。

铰接式附件106由各种部件形成或构成,包括但不限于多个翼展结构部件138、多个翼弦结构部件140和多个蒙皮板142。出于本公开的目的,关于铰接式附件106的多个结构部件中的任何一者和/或翼型段108中的每者,短语“结构部件”指的是被配置为承载载荷或对施加到铰接式附件106的应力和力作出反应的载荷承载元件。

在一个示例中,铰接式附件106具有翼展尺寸(即,铰接式附件的从内侧端162到外侧端152的尺寸)和翼弦尺寸(即,铰接式附件的从前端168到尾端170的尺寸)。翼展结构部件138沿翼展尺寸延伸。翼弦结构部件140联接到翼展结构部件138并且沿着翼弦尺寸延伸。蒙皮板142联接到翼弦结构部件140。

翼展结构部件138被配置为在运载器飞行时承载飞行载荷并且当运载器100在地面上时承受运载器100的重量。在一个示例中,翼展结构部件138包括铰接式附件106的翼梁或采取铰接式附件106的翼梁的形式。翼弦结构部件140被配置为限定铰接式附件106或翼型段108中的每者的翼型形状,并在运载器飞行时共享飞行载荷。在一个示例中,翼弦结构部件140包括铰接式附件106的肋或采取铰接式附件106的肋的形式。在一些示例中,蒙皮板142具有受应力的蒙皮构造,其被配置为在处于飞行构型112和/或地面构型时共享施加到铰接式附件106的载荷。

在一个示例中,翼展结构部件138包括至少一个内侧翼展结构部件188,翼弦结构部件140包括至少一个内侧翼弦结构部件190,并且蒙皮板142包括形成内侧翼型段114的一对(例如,上部和下部)内侧蒙皮板200。在一个示例中,翼展结构部件138包括至少一个中间翼展结构部件192,翼弦结构部件140包括至少一个中间翼弦结构部件194,并且蒙皮板142包括形成中间翼型段116的一对(例如,上部和下部)中间蒙皮板202。在一个示例中,翼展结构部件138包括至少一个外侧翼展结构部件196,翼弦结构部件140包括至少一个外侧翼弦结构部件198,并且蒙皮板142包括形成外侧翼型段120的一对(例如,上部和下部)外侧蒙皮板204。

参考图31-33,在一些示例中,铰接式附件106包括第一枢转接头184或内侧枢转接头。在一个示例中,第一枢转接头184将内侧翼展结构部件188和中间翼展结构部件192枢转地联接在一起,以使中间翼型段116能够相对于内侧翼型段114枢转运动。在一个示例中,第一枢转接头184限定第一枢转轴线118。

在一些示例中,铰接式附件106包括第二枢转接头186或外侧枢转接头。在一个示例中,第二枢转接头186将中间翼展结构部件192和外侧翼展结构部件196枢转地联接在一起,以使外侧翼型段120能够相对于中间翼型段116枢转运动。在一个示例中,第二枢转接头186限定第二枢转轴线122。

在一些其他示例中,铰接式附件106和/或翼型段108中的每者可具有除所示示例之外的结构构型。在一个示例中,铰接式附件106和/或翼型段108中的每者包括桁架状内部结构框架和多个空气动力学整流罩,其联接到内部结构框架以限定铰接式附件106和/或翼型段108中的每者的翼型形状。在该示例中,内部结构框架包括内侧框架区段、通过第一枢转接头184与内侧框架区段枢转地联接的中间框架区段以及通过第二枢转接头186与中间框架区段可枢转地联接的外侧框架区段。

在一些示例中,内侧翼展结构部件188平行于内侧翼展轴线126延伸。在一些示例中,中间翼展结构部件192平行于中间翼展轴线128延伸。在一些示例中,外侧翼展结构部件196平行于外侧翼展轴线164延伸。

在一些示例中,第一枢转接缝176在内侧蒙皮板200和中间蒙皮板202之间形成。第二枢转接缝178在中间蒙皮板202和外侧蒙皮板204之间形成。第一枢转接缝176被配置为容纳第一枢转接头184。第二枢转接缝178被配置为容纳第二枢转接头186。

参考图32和33,在一些示例中,铰接式附件106包括位于铰接式附件106的外侧端152处或联接到外侧端的支脚部206。在铰接式附件106处于地面构型110中时,支脚部206被配置为在起飞和/或着陆期间接触起飞和着陆表面。在一个示例中,支脚部206联接到外侧翼型段120的与第二枢转接头186相对的自由端或与该自由端成一体。支脚部206可具有被设计成最大化与起飞和着陆表面的接触的各种构型或轮廓形状中的任何一种。在一个示例中,支脚部206成一角度。在一个示例中,当沿翼弦方向观察时,支脚部206为圆形的或具有曲形的轮廓形状。

参考图34,在一些示例中,中间翼型段116可相对于内侧翼型段114绕中间翼展轴线128旋转地移动。当处于飞行构型112中时,中间翼型段116相对于内侧翼型段114的旋转运动改变铰接式附件106的空气动力学特性。在一个示例中,中间翼型段116相对于内侧翼型段114的旋转运动调节铰接式附件106的一部分(例如中间翼型段116和外侧翼型段120)的迎角。

参考图35,在一些示例中,外侧翼型段120可相对于中间翼型段116绕外侧翼展轴线164旋转地移动。当处于飞行构型112中时,外侧翼型段120相对于中间翼型段116的旋转运动改变铰接式附件106的空气动力学特性。在一个示例中,外侧翼型段120相对于中间翼型段116的旋转运动调节铰接式附件106的一部分(例如外侧翼型段120)的迎角。

在一些示例中,中间翼型段116相对于内侧翼型段114的旋转运动和/或外侧翼型段120相对于中间翼型段116的旋转运动使得中间翼型段116和/或外侧翼型段120能够用作控制表面,例如,在飞行期间旋转时,调整穿过铰接式附件106的气流。因此,在铰接式附件106处于飞行构型112中时,旋转地移动一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者可以在运载器100飞行期间控制运载器100的俯仰和/或侧倾(姿态)。

参考图34和35,在一些示例中,铰接式附件106包括第一旋转接头208。在一个示例中,第一旋转接头208将内侧翼展结构部件188和中间翼展结构部件192旋转地联接在一起,以使中间翼型段116能够相对于内侧翼型段114旋转运动。在一个示例中,第一旋转接头208限定第一旋转轴线,该第一旋转轴线与中间翼展轴线128重合或平行。

在一些示例中,铰接式附件106包括第二旋转接头210。在一个示例中,第二旋转接头210将外侧翼展结构部件196和中间翼展结构部件192旋转地联接在一起,以使外侧翼型段120能够相对于中间翼型段116旋转运动。在一个示例中,第二旋转接头210限定第二旋转轴线,该第二旋转轴线与外侧翼展轴线164重合或平行。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个枢转致动器212。枢转致动器212可操作地与第一枢转接头184和第二枢转接头186联接。枢转致动器212被配置为通过相对于内侧翼型段114选择性地枢转地移动中间翼型段116以及相对于中间翼型段116选择性地枢转地移动外侧翼型段120中的至少一者来选择性地调节铰接式附件106的位置和/或取向。

枢转致动器212可以为任何合适类型的可控致动机构。在一个示例中,枢转致动器212为线性致动器。在一个示例中,枢转致动器212为旋转致动器。在一些示例中,枢转致动器212包括液压致动器、气动致动器、机械或机电致动器中的一者或被配置为控制第一枢转接头184和/或第二枢转接头186的枢转运动的其他合适类型的致动机构。在一些示例中,枢转致动器212包括步进马达、伺服马达和其他合适类型的可选择性控制的马达。

在一些示例中,装置104包括一个枢转致动器212,其被配置为操作第一枢转接头184和第二枢转接头186两者。在一些示例中,装置104包括多个枢转致动器212,每个枢转致动器212被配置为操作第一枢转接头184和第二枢转接头186中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个旋转致动器214。旋转致动器214可操作地与第一旋转接头208和第二旋转接头210联接。旋转致动器214被配置为通过相对于内侧翼型段114选择性地旋转地移动中间翼型段116以及相对于中间翼型段116选择性地旋转地移动外侧翼型段120中的至少一者来选择性地调节铰接式附件106的位置和/或取向。

旋转致动器214可以为任何合适类型的可控致动机构。在一个示例中,旋转致动器214为旋转致动器。在一些示例中,旋转致动器214包括液压致动器、气动致动器、机械或机电致动器中的一者或被配置为控制第一旋转接头208和/或第二旋转接头210的旋转运动的其他合适类型的致动机构。在一些示例中,旋转致动器214包括步进马达、伺服马达和其他合适类型的可选择性控制的马达。

在一些示例中,装置104包括一个旋转致动器214,其被配置为操作第一旋转接头208和第二旋转接头210。在一些示例中,装置104包括多个旋转致动器214,每个旋转致动器212被配置为操作第一旋转接头208和第二旋转接头210中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个枢转动力传递部件220。枢转动力传递部件220可操作地与枢转致动器212和第一枢转接头184和/或第二枢转接头186联接。枢转动力传递部件220被配置为将动力从枢转致动器212传递到第一枢转接头184和/或第二枢转接头186中的对应一者,以相对于内侧翼型段114选择性地枢转地移动中间翼型段116和/或相对于中间翼型段116选择性地枢转地移动外侧翼型段120。

枢转动力传递部件220可以为任何合适类型的动力传递机构。在一些示例中,枢转动力传递部件220为齿轮系、链条、带等中的一种。在一些示例中,装置104包括被配置为操作第一枢转接头184和第二枢转接头186两者的一个枢转动力传递部件220。在一些示例中,装置104包括多个枢转动力传递部件220,每个枢转动力传递部件220被配置为操作第一枢转接头184和第二枢转接头186中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个旋转动力传递部件222。旋转动力传递部件222可操作地与旋转致动器214和第一旋转接头208和/或第二旋转接头210联接。旋转动力传递部件222被配置为将动力从旋转致动器214传递到第一旋转接头208和/或第二旋转接头210中的对应一者,以相对于内侧翼型段114选择性地旋转地移动中间翼型段116和/或相对于中间翼型段116选择性地旋转地移动外侧翼型段120。

旋转动力传递部件222可以为任何合适类型的动力传递机构。在一些示例中,旋转动力传递部件222为齿轮系、链条、带等中的一种。在一些示例中,装置104包括被配置为操作第一旋转接头208和第二旋转接头210两者的一个旋转动力传递部件222。在一些示例中,装置104包括多个旋转动力传递部件222,每个旋转动力传递部件220被配置为操作第一旋转接头208和第二旋转接头210中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个枢转锁216。枢转锁216可操作地与第一枢转接头184和/或第二枢转接头186联接。枢转锁216可操作以在运载器100的飞行期间选择性地将铰接式附件106锁定在飞行构型112中,并且在运载器100的起飞和/或着陆期间选择性地将铰接式附件106锁定在地面构型110中。在一些示例中,枢转锁216被配置为将第一枢转接头184和/或第二枢转接头186中的对应一者锁定在选择性枢转位置,以相对于内侧翼型段114锁定中间翼型段116和/或相对于中间翼型段116锁定外侧翼型段120。

枢转锁216可以为任何合适类型的锁定机构。枢转锁216的枢转锁定能力可以通过各种选择性控制的锁定机构以各种方式来实现。在一个示例中,用于操作枢转动作的枢转致动器212和/或枢转动力传递部件220可以为不可反向驱动的。出于本公开的目的,术语“不可反向驱动的”是指由于机构的基本取向而仅能够在一个方向上驱动的传递。这种不可反向驱动机构的示例包括蜗轮和导螺杆。强力导螺杆可以几乎与标准结构元件(例如,钢杆)一样坚硬。在一个示例中,用于操作枢转动作的枢转致动器212和/或枢转动力传递部件220可以为可反向驱动的。这种可反向驱动机构的示例包括液压活塞或气动活塞,当处于期望的枢转位置时,液压活塞或气动活塞关闭所有流体(例如,液压流体或空气)端口。可反向驱动机构可有益于用于在起飞和着陆期间选择性地移动铰接式附件106的控制算法的性能。强力液压活塞可以几乎与标准结构元件(例如,钢杆)一样坚硬。在一个示例中,枢转锁216的枢转锁定能力可以通过将一种类型的制动器或锁应用到对应的枢转接头(例如,第一枢转接头184和/或第二枢转接头186)来实现,枢转锁216具有打开/关闭的单独致动器。在一个示例中,枢转锁216包括锁定构件和锁定致动器,其可操作地联接到锁定构件以使锁定构件在锁定位置和解锁位置之间移动。在锁定构件处于锁定构型或位置的情况下,其可以承受垂直于锁定构件的动作的非常大的载荷。在一个示例中,利用可选择性移动的锁定构件和锁定致动器的枢转锁216可以与可反向驱动的枢转致动器212和/或枢转动力传递部件220一起使用。

在一些示例中,装置104包括被配置为锁定第一枢转接头184和第二枢转接头186两者的一个枢转锁216。在一些示例中,装置104包括多个枢转锁216,每个枢转锁212被配置为锁定第一枢转接头184和第二枢转接头186中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个旋转锁218。旋转锁218可操作地与第一旋转接头208和/或第二旋转接头210联接。旋转锁218可操作以在运载器100的飞行期间选择性地将铰接式附件106锁定在飞行构型112中。在一些示例中,旋转锁218被配置为将第一旋转接头208和/或第二旋转接头210中的对应一者锁定在选择性旋转位置,以相对于内侧翼型段114锁定中间翼型段116和/或相对于中间翼型段116锁定外侧翼型段120。

旋转锁218可以为任何合适类型的锁定机构。旋转锁218的旋转锁定能力可以通过各种选择性控制的锁定机构以各种方式实现。在一个示例中,用于操作旋转动作的旋转致动器214和/或旋转动力传递部件222可以为不可反向驱动的。在一个示例中,用于操作旋转动作的旋转致动器214和/或旋转动力传递部件222可以为可反向驱动的。在一个示例中,旋转锁218的旋转锁定能力可以通过将一种类型的制动器或锁(例如,锁定构件)应用到对应的旋转接头(例如,第一旋转接头208和/或第二旋转接头210)来实现,旋转锁216具有打开/关闭的单独致动器。

在一些示例中,装置104包括被配置为锁定第一旋转接头208和第二旋转接头210两者的一个旋转锁218。在一些示例中,装置104包括多个旋转锁218,每个旋转锁218被配置为锁定第一旋转接头208和第二旋转接头210中的对应一者。

参考图1,在一些示例中,装置104还包括控制器134。控制器134被配置为致动铰接式附件106的运动。控制器134可操作以控制铰接式附件106的选择性致动,以使铰接式附件106在飞行构型112和地面构型110之间移动。在一些示例中,控制器134可操作以独立地控制运载器的每个铰接式附件106的选择性致动。换句话说,控制器134被配置为在运载器100的飞行期间以及在运载器100的起飞和着陆期间选择性地且独立地控制对应的一对铰接式附件106中的每者的位置和/或取向。

在一些示例中,控制器134可操作地或通信地(例如,电气地)与枢转致动器212联接。控制器134可操作以选择性地控制枢转致动器212的致动,从而选择性地控制中间翼型段116相对于内侧翼型段114的枢转运动和/或选择性地控制外侧翼型段120相对于中间翼型段116的枢转运动。

在一些示例中,控制器134可操作地或通信地与旋转致动器214联接。控制器134可操作以选择性地控制旋转致动器214的致动,从而选择性地控制中间翼型段116相对于内侧翼型段114的旋转运动和/或选择性地控制外侧翼型段120相对于中间翼型段116的旋转运动。

控制器134可以为能够产生和传递命令信号以从受控装置(例如,枢转致动器212和/或旋转致动器214)获得期望的结果的任何合适的控制装置或系统。在一个示例中,控制器134包括微处理器。在一个示例中,控制器134在计算机系统(例如,一个或多个计算机)内实现。在一些示例中,控制器134使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。当采用软件时,待执行的操作可以以存储在计算机可读存储介质(例如,非暂时性计算机可读存储介质)上的程序代码或指令的形式实现,该程序代码或指令被配置为由处理器执行。当采用硬件时,硬件可以包括用于执行操作的电路。

在一些示例中,硬件可以采用电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件或被配置为执行多个操作的一些其他合适类型的硬件的形式。在可编程逻辑器件的情况下,该器件被配置成执行多个操作。可以稍后重新配置该器件,或者可以永久地配置该器件以执行多个操作。可编程逻辑器件的示例包括例如可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列(FPGA)和其他合适的硬件器件。

参考图1,在一些示例中,装置104包括至少一个传感器136。传感器136与控制器134通信地联接。在铰接式附件106处于地面构型110中时,传感器136可操作以在运载器100的起飞和/或着陆期间检测起飞和着陆表面。基于传感器136提供的信息,控制器134被配置为确定何时移动铰接式附件106或每个翼型段108以及移动多少。

在一些示例中,传感器136邻近铰接式附件106的外侧端152定位(例如,定位在外侧端152处或其附近)。在一些示例中,如图32所示,传感器136联接到铰接式附件106的支脚部206。

传感器136可以为能够确定起飞和着陆表面的存在、起飞和着陆表面相对于运载器100的相对运动和/或起飞和着陆表面的斜度的任何合适类型的感测装置。在一个示例中,传感器136为可操作以检测或读取表面的构型的光学传感器。在一个示例中,传感器136为可操作以检测铰接式附件106何时向下接触(例如,当支脚部206与表面接触时)的压力传感器。在一个示例中,传感器136还可操作以检测由起飞和着陆表面在铰接式附件106上排出多少压力。

参考图1,在一些示例中,装置104包括编码器224。编码器224与控制器134通信联接。编码器224还与枢转致动器212通信地联接,以确定中间翼型段116相对于内侧翼型段114和/或外侧翼型段120相对于中间翼型段116的相对枢转位置和/或取向。编码器224还与旋转致动器214通信地联接,以确定中间翼型段116相对于内侧翼型段114和/或外侧翼型段120相对于中间翼型段116的相对旋转位置和/或取向。编码器224可操作以向控制器134提供位置数据,该位置数据与铰接式附件106的每个翼型段108的枢转和/或旋转位置相关。基于由编码器224提供的位置数据,控制器134被配置为确定何时移动铰接式附件106或每个翼型段108以及移动多少以将铰接式附件106定位在飞行构型112或地面构型110中的对应一者中。

在一些示例中,控制器134可操作以执行一个或多个运动控制算法226。在一个示例中,运动控制算法226由控制器134的软件程序或控制逻辑实现。运动控制算法226可以控制铰接式附件106在运载器100飞行期间的飞行构型112和运载器100起飞和着陆期间的地面构型110中的移动和位置。

在一些示例中,运动控制算法226指示控制器134在运载器100着陆时连续监测运载器100的俯仰和侧倾。在该示例中,逻辑指示铰接式附件106根据需要移动以将运载器100的俯仰角和侧倾角保持在约零。在一些示例中,运动控制算法226指示控制器134命令铰接式附件106的第一枢转接头184和/或第二枢转接头186在铰接式附件106向下接触时自由弯曲。一旦例如来自传感器136的压力读数达到运载器100的重量的预定百分比,控制器134就指示枢转锁216锁定铰接式附件106的位置。

在一些示例中,运动控制算法226指示控制器134监测俯仰和倾侧读数,同时还在反馈回路中包括来自传感器136和编码器224的信息和数据,以选择性地调节接头。在一些示例中,控制器134访问预设的编程运动。

参考图36,还公开了用于操作运载器100的方法1000。方法1000的示例利用所公开的装置104在飞行期间以及起飞和着陆期间操作运载器100。

在一个示例中,方法1000包括将联接到运载器100的机身102的一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者枢转地移动到飞行构型112中的步骤,在该构型中,一对铰接式附件106中的每者在运载器100的飞行期间产生升力(框1002)。

在一个示例中,方法1000包括将一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者枢转地移动到地面构型110中的步骤,在该构型中,一对铰接式附件106中的每者在运载器100的起飞和着陆期间支撑运载器100(框1004)。

在一个示例中,方法1000包括以下步骤:在铰接式附件106处于飞行构型112中时,枢转地移动一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者,以控制在运载器100飞行期间运载器100的姿态(框1006)。

在一个示例中,方法1000包括以下步骤:在铰接式附件106处于飞行构型112中时,旋转地移动一对铰接式附件106中的每者的多个翼型段108中的至少一者,以控制在运载器100飞行期间运载器100的姿态(框1008)。

本文公开的运载器100、装置104和方法1000的示例可以用于各种潜在的应用,特别是在运输业(包括例如航空航天应用)中。现在参考图37和38,运载器100、装置104和方法1000的示例可以在航空器制造和保养方法1100的背景下使用,如图37的流程图所示,以及如图38所示的航空器1200。所公开示例的航空器应用可包括在航空器1200上利用装置104(例如多个铰接式附件106),以在航空器1200飞行期间提供升力产生机翼的组合功能和操作以及在航空器1200起飞和着陆期间提供地面支撑的起落架。在一些示例中,多个翼型段108的枢转运动和旋转运动可以向运载器100提供飞行控制表面。

如图37所示,在预生产期间,说明性方法1100可以包括航空器1200的规格和设计(框1102)和材料采购(框1104)。在航空器1200的生产期间,可以进行航空器1200的部件和子组件制造(框1106)和系统集成(框1108)。此后,航空器1200可以通过认证和交付(框1110)以投入使用(框1112)。所公开的装置104和方法1000和2000可以形成部件和子组件制造(框1106)和/或系统集成(框1108)的一部分。日常维护和保养(框1114)可以包括航空器1200的一个或多个系统的修改、重新配置、翻新等。

图37中所示的方法1100的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如,客户)完成或执行。出于本说明书的目的,系统集成商可以包括但不限于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商;第三方可包括但不限于任何数量的推銷商、分包商和供应商;以及运营商可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。

如图38所示,例如由方法1100产生的航空器1200可包括机架1202、多个高级系统1204和内部1206。高级系统1204的其他示例包括推进系统1208(例如推进系统144(图1))、电气系统1210、液压系统1212和环境系统1214中的一者或多者。可以包括任何数量的其他系统。

可以在图37所示的流程图中所示的制造和保养方法1100的任何一个或多个阶段期间采用本文示出或描述的装置104和方法1000的示例。例如,对应于组件和子组件制造(框1106)的部件或子组件,例如包括在装置104中的部件或子组件,可以以类似于航空器1200在使用中产生的部件或子组件的方式制造或加工(框1112)。而且,可以在生产阶段期间利用装置104、方法1000或其组合的一个或多个示例(框1108和1110)。类似地,例如但不限于在航空器1200投入使用(框1112)并且在维护和保养阶段期间(框1114)可以利用装置104、方法1000或其组合的一个或多个示例。

此外,本公开包括根据以下条款的实施例:

1.一种运载器,包括:

包括纵向轴线的机身;

联接到所述机身的推进系统;以及

联接到所述机身的一对铰接式附件,其中,每个铰接式附件包括多个翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,其中,在所述地面构型中,一对铰接式附件中的每个在所述运载器起飞或着陆期间支撑所述运载器,在所述飞行构型中,一对铰接式附件中的每个在所述运载器的飞行期间产生升力。

2.根据条款1所述的运载器,其中,所述一对铰接式附件中的每个的多个翼型段包括:

联接到机身的内侧翼型段;

中间翼型段,沿着第一枢转轴线与所述内侧翼型段枢转联接;以及

外侧翼型段,沿着第二枢转轴线与所述中间翼型段枢转地联接。

3.根据条款2所述的运载器,其中,所述内侧翼型段相对于所述运载器的机身固定。

4.根据条款3所述的运载器,其中,所述中间翼型段可沿向上方向和向下方向相对于所述内侧翼型段绕第一枢转轴线枢转地移动。

5.根据条款4所述的运载器,其中,所述外侧翼型段可沿向上方向和向下方向相对于所述中间翼型段绕第二枢转轴线枢转地移动。

6.根据条款5所述的运载器,其中:

所述中间翼型段包括中间翼展轴线;以及

所述中间翼型段可相对于所述内侧翼型段绕所述中间翼展轴线旋转地移动。

7.根据条款6所述的运载器,其中:

所述外侧翼型段包括外侧翼展轴线;以及

所述外侧翼型段可相对于所述中间翼型段绕外侧翼展轴线旋转地移动。

8.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第一枢转轴线平行于所述机身的纵向轴线。

9.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第一枢转轴线相对于所述机身的纵向轴线倾斜。

10.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第二枢转轴线平行于所述机身的纵向轴线。

11.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第二枢转轴线相对于所述机身的纵向轴线倾斜。

12.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第一枢转轴线和所述第二枢转轴线彼此平行。

13.根据条款2至7中任一项所述的运载器,其中,所述第一枢转轴线和所述第二枢转轴线相对于彼此倾斜。

14.根据条款1至7中任一项所述的运载器,进一步包括控制器,所述控制器被配置为独立地致动所述一对铰接式附件中的每个的运动。

15.根据条款14所述的运载器,其中,所述一对铰接式附件中的每个进一步包括传感器,所述传感器与所述控制器通信地联接,并且所述传感器被配置为在所述运载器的起飞或着陆期间检测着陆表面。

16.根据条款1至7中任一项所述的运载器,其中,所述一对铰接式附件中的每个还包括:

翼展尺寸和翼弦尺寸;

沿所述翼展尺寸延伸的多个翼展结构部件;

多个翼弦结构部件,与所述翼展结构部件联接并沿所述翼弦尺寸延伸;以及

联接到翼弦结构部件的多个蒙皮板。

17.根据条款1至7中任一项所述的运载器,进一步包括联接到所述机身的一对第二铰接式附件,其中,所述一对第二铰接式附件中的每个铰接式附件包括多个第二翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,其中,在所述地面构型中,所述一对第二铰接式附件中的每个在所述运载器起飞或着陆期间支撑所述运载器,在所述飞行构型中,所述一对第二铰接式附件中的每个在所述运载器飞行期间产生升力。

18.一种用于运载器的组合飞行和地面装置,所述装置包括:

铰接式附件,包括多个翼型段并且可在地面构型和飞行构型之间移动,其中在所述地面构型中,所述铰接式附件在所述运载器起飞或着陆期间支撑所述运载器,在所述飞行构型中,所述铰接式附件在所述运载器飞行期间产生升力;以及

控制器,被配置为致动所述铰接式附件的运动。

19.一种用于操作运载器的方法,所述方法包括:

将联接到所述运载器的机身的一对铰接式附件中的每个铰接式附件的多个翼型段中的至少一个翼型段枢转地移动到飞行构型中,在所述飞行构型中,所述一对铰接式附件中的每个铰接式附件在所述运载器飞行期间产生升力;以及

将所述一对铰接式附件中的每个铰接式附件的多个翼型段中的至少一个翼型段枢转地移动到地面构型中,在所述地面构型中,所述一对铰接式附件中的每个铰接式附件在所述运载器起飞或着陆期间支撑所述运载器。

20.根据条款19所述的方法,进一步包括对所述一对铰接式附件中的每个铰接式附件的所述多个翼型段中的至少一个翼型段进行枢转移动和旋转移动中的至少一个操作,以控制所述运载器在所述运载器的飞行期间的姿态。

尽管示出了航空航天示例,但是本文公开的原理可以应用于其他行业。因此,除了航空器之外,本文公开的原理可以应用于其他运载器(例如,航天器,自主运载器,水下交通工具等)。

本文对“示例”的引用意味着结合该示例描述的一个或多个特征、结构、元件、部件、特性和/或操作步骤包括在根据本公开的主题的至少一个实施例和/或实施方式中。因此,贯穿本公开的短语“示例”和类似语言可以但不一定指代相同的示例。此外,表征任何一个示例的主题可以但不一定包括表征任何其他示例的主题。

如本文所用,“被配置为”执行指定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件确实能够在没有任何改变的情况下执行指定功能,而不是仅仅具有在进一步修改后执行指定功能的潜力。换句话说,为了执行指定的目的,专门选择、创建、实现、利用、编程和/或设计“被配置为”执行指定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件。如本文所用,“被配置为”表示系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件的现有特性,其使得系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件能够执行指定的功能而无需进一步修改。出于本公开的目的,被描述为“被配置为”执行特定功能的系统、装置、结构、物品、元件、部件或硬件可以附加地或替代地被描述为“适应”和/或“可操作以”执行该功能。

除非另有说明,否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记,并不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序、位置或层次要求。此外,对“第二”项目的引用不要求或排除存在较低编号的项目(例如,“第一”项目)和/或较高编号的项目(例如,“第三”项目)。

如本文所用,“联接”、“联接”和类似术语是指两个或更多个元件,其被连接、链接、紧固、连接、连通或以其他方式彼此相关联(例如,机械地、电气地、流体地、光学地、电磁地)。在各种示例中,元件可以直接或间接关联。作为示例,元件A可以直接与元件B相关联。作为另一个示例,元件A可以间接地与元件B相关联,例如,经由另一元件C。应当理解,并非必须表示所有公开的元件之间的所有关联。因此,也可以存在除了附图中所示的那些之外的联接。

如本文所用,短语“至少一个”当与项目列表一起使用时,意味着可以使用所列项目中的一者或多者的不同组合,并且可能仅需要列表中的每个项目中的一者。例如,“项目A、项目B和项目C中的至少一者”可以包括但不限于项目A或项目A和项目B。该示例还可以包括项目A、项目B和项目C或项目B和项目C。在其他示例中,“至少一者”可以为例如但不限于项目A中的两项、项目B中的一项和项目C中的十项;项目B中的四项和项目C中的七项;以及其他合适的组合。

如本文所用,术语“约”表示接近所述量或值的量,其仍然执行期望的功能或实现期望的结果。例如,术语“约”可以指小于所述量或值的10%、小于5%、小于1%、小于0.1%以及小于0.01%的量或值。

在上面提到的图1和38中,框可以表示元件、部件和/或其部分,并且连接各种元件和/或部件的线(如果有的话)可以表示机械、电气、流体、光学、电磁和其他联接和/或其组合。也可以存在除了框图中描绘的那些之外的联接。虚线(如果有的话)、表示各种元件和/或部件的连接块表示在功能和目的上与实线表示的联接相似的联接;然而,由虚线表示的联接可以选择性地提供或者可能涉及替代示例。同样地,用虚线表示的元件和/或部件(如果有的话)指示替代示例。在不脱离本公开的范围的情况下,可以从特定示例中省略以实线和/或虚线示出的一个或多个元件。环境要素(如果有的话)用虚线表示。为清楚起见,还可以示出虚拟(虚构)元件。本领域技术人员将理解,图1和图38中示出的一些特征可以以各种方式组合,而不需要包括图1和图38、其他附图和/或所附公开中描述的其他特征,甚至尽管本文没有明确说明这种一个或多个组合。类似地,不限于所呈现的示例的附加特征可以与本文示出和描述的一些或所有特征组合。

在上面提到的图36和37中,框可以表示操作和/或其部分,并且连接各个框的线不暗示操作或其部分的任何特定顺序或相关性。由虚线表示的框指示替代操作和/或其部分。连接各个框的虚线(如果有的话)表示操作或其部分的替代相关性。应当理解,并非必须表示各种公开的操作之间的所有相关性。图36和37和描述本文阐述的所公开方法的操作的所附公开内容不应被解释为必须确定要执行的操作的序列。相反,尽管指示了一个说明性的顺序,但是应当理解,可以在适当时修改操作的序列。因此,可以对所示的操作进行修改、添加和/或省略,并且可以以不同的顺序或同时执行某些操作。另外,本领域技术人员将理解,并非所有描述的操作都需要执行。

尽管已经示出和描述了所公开的运载器、装置和方法的各种示例,但是本领域技术人员在阅读说明书时可以进行修改。本申请包括所有这些修改,并且仅受所附权利要求的范围限制。

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