本公開總體上涉及用于空中飛行器(airvehicle，飛行器，航空器)的涵道風(fēng)扇(ductedfan，導(dǎo)管風(fēng)扇)，并且更具體地，涉及用于豎直起落(verticaltake-offandlanding，垂直起降)空中飛行器的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇。

背景技術(shù)：

涵道風(fēng)扇空中飛行器可包括至少一個(gè)涵道風(fēng)扇、以及位于涵道風(fēng)扇的空氣導(dǎo)管內(nèi)部的用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的發(fā)動(dòng)機(jī)。涵道風(fēng)扇空中飛行器可具有向前飛行和靜止懸停的能力。例如，涵道風(fēng)扇已知被用于豎直起落(“vtol”)空中飛行器。但是，雖然涵道風(fēng)扇可實(shí)現(xiàn)水平飛行和豎直飛行兩者，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求用于每種飛行模式(例如，水平飛行和豎直飛行)的設(shè)計(jì)特征的妥協(xié)，以便以平衡的方式滿足總的空氣動(dòng)力學(xué)性能要求。許多約束排除了使每種操作飛行模式中的空氣動(dòng)力學(xué)效率最大化的設(shè)計(jì)。因而，兩種飛行模式的空氣動(dòng)力學(xué)效率受到損害。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在涵道風(fēng)扇推進(jìn)領(lǐng)域繼續(xù)研究和開發(fā)工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)例中，所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇可包括：空氣導(dǎo)管，具有縱向軸線，該空氣導(dǎo)管包括能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在空氣導(dǎo)管內(nèi)，所述風(fēng)扇包括限定風(fēng)扇面積的風(fēng)扇葉片；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于空氣導(dǎo)管，所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的具有能變排放面積的排放部(exhaust，排放裝置)。

在另一實(shí)例中，所公開的飛行器可包括飛行器本體、以及耦接于所述飛行器本體的至少一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇能在大致豎直定向與大致水平定向之間轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇包括：空氣導(dǎo)管，具有縱向軸線，所述空氣導(dǎo)管包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)，所述風(fēng)扇包括限定風(fēng)扇面積的風(fēng)扇葉片；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于所述空氣導(dǎo)管，所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的具有能變排放面積的排放部。

在另一實(shí)例中，所公開的方法可包括以下步驟：(1)將能變幾何形狀涵道風(fēng)扇定位在大致豎直定向或大致水平定向中的一個(gè)中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇包括：空氣導(dǎo)管，包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于所述空氣導(dǎo)管，并且所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放部；(2)以下步驟中的一個(gè)：當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致豎直定向中以用于豎直飛行時(shí)，使所述能變面積噴嘴相對于所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的縱向軸線擴(kuò)張以增大所述排放部的排放面積，或者當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致水平定向中以用于水平飛行時(shí)，使所述能變面積噴嘴相對于所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的所述縱向軸線收縮以減小所述排放部的所述排放面積；(3)通過所述入口將空氣抽入所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇中；(4)使所述空氣移動(dòng)通過所述能變面積噴嘴；以及(5)通過所述排放部使所述空氣從所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇離開，以根據(jù)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的定向產(chǎn)生適于實(shí)現(xiàn)所述豎直飛行或所述水平飛行中的一個(gè)的推力。

所公開的設(shè)備和方法的其它實(shí)例將從以下的詳細(xì)描述、附圖和所附的權(quán)利要求而變得顯而易見。

附圖說明

圖1是設(shè)置有能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的飛機(jī)的一個(gè)實(shí)例的示意性立體圖，其中能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于豎直飛行模式；

圖2是設(shè)置有能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的飛機(jī)的示意性立體圖，其中能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于水平飛行模式；

圖3是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的一個(gè)實(shí)例的示意性立體圖；

圖4是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的一個(gè)實(shí)例的截面形式的示意性側(cè)面正視圖；

圖5是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的空氣導(dǎo)管的導(dǎo)管壁的一個(gè)實(shí)例的截面形式的示意性側(cè)面正視圖；

圖6是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的一個(gè)實(shí)例的示意性后視立體圖，其被示出為具有能變面積噴嘴的一個(gè)實(shí)例，該能變面積噴嘴收縮以減小所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放面積；

圖7是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的一個(gè)實(shí)例的示意性后視立體圖，其被示出為具有能變面積噴嘴的一個(gè)實(shí)例，該能變面積噴嘴擴(kuò)張以增大所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放面積；

圖8是能變面積噴嘴的踏板的一個(gè)實(shí)例的截面形式的示意性側(cè)面正視圖，其被示出為徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)以減小所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放面積；

圖9是能變面積噴嘴的踏板的一個(gè)實(shí)例的截面形式的示意性側(cè)面正視圖，其被示出為徑向地向外樞轉(zhuǎn)以增大所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放面積；

圖10是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的能變面積噴嘴的兩個(gè)踏板的示意性頂部立體圖；

圖11是所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的致動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的示意性局部側(cè)面正視圖；

圖12是所公開的用于使用所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇增加飛機(jī)在豎直飛行模式和水平飛行模式中的空氣動(dòng)力學(xué)效率的方法的一個(gè)實(shí)例的流程圖；

圖13是飛機(jī)生產(chǎn)和服務(wù)方法的框圖；以及

圖14是飛機(jī)的示意性示圖。

具體實(shí)施方式

以下的詳細(xì)描述參考附圖，附圖示出了在本公開中描述的實(shí)施方式或?qū)崿F(xiàn)方式的特定實(shí)例。具有不同的結(jié)構(gòu)和操作的其它實(shí)例不脫離本公開的范圍。相同的附圖標(biāo)記可指代不同附圖中的相同元件或部件。

在圖14中，參照上文所提及的，連接各個(gè)元件和/或部件的實(shí)線(如果有的話)可表示機(jī)械的、電的、流體的、光學(xué)的、電磁的和其它耦接和/或上述的組合。如本文所用的，“耦接”意味著直接地以及間接地關(guān)聯(lián)。例如，構(gòu)件a可與構(gòu)件b直接關(guān)聯(lián)、或可例如經(jīng)由另一構(gòu)件c而間接地與構(gòu)件b關(guān)聯(lián)。應(yīng)理解的是，并非各個(gè)公開的元件之間的所有關(guān)系都必須被示出。因此，還可能存在除了框圖中所示出的那些耦接之外的耦接。連接表示各個(gè)元件和/或部件的方框的虛線(如果有的話)代表在功能和目的方面與由實(shí)線表示的耦接類似的耦接；但是，由虛線代表的耦接可選擇性地被提供或可涉及本公開的可替代實(shí)例。同樣地，用虛線代表的元件和/或部件(如果有的話)表示本公開的可替代實(shí)例。以實(shí)線和/或虛線所示的一個(gè)或多個(gè)元件可在不脫離本公開的范圍的情況下從特定實(shí)例中省去。環(huán)境元件(如果有的話)用虛線代表。為了清楚起見，還可能示出了虛擬的(假想的)元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，圖14所示的特征中的一些可以各種方式組合，而無需包括圖14、其它附圖、和/或所附的公開內(nèi)容中所描述的其它功能，即使這種組合或這些組合未在本文中明確地說明。類似地，附加的特征不限于所提出的實(shí)例，而是可與本文示出和描述的特征中的一些或全部相組合。

在圖12和13中，參照上文所提及的，方框可代表操作和/或操作的部分，并且連接各個(gè)方框的線不意味著操作或操作的部分的任何特定次序或從屬關(guān)系。由虛線代表的方框表示可替代的操作和/或操作的部分。連接各個(gè)方框的虛線(如果有的話)代表操作的或操作的部分的可替代從屬關(guān)系。將理解的是，并非各個(gè)公開的操作之間的所有從屬關(guān)系都必須表現(xiàn)。描述了所闡述的方法的操作的圖12和13及所附的公開內(nèi)容不應(yīng)被詮釋成必然確定了操作待執(zhí)行的順序。相反，雖然指出了一個(gè)說明性的次序，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，操作的順序可在合適時(shí)更改。相應(yīng)地，某些運(yùn)算可以不同的次序或同時(shí)地執(zhí)行。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，并非所有被描述的操作都需要執(zhí)行。

除非另有說明，否則術(shù)語“第一”、“第二”等在本文中僅用作為標(biāo)簽，而并非旨在對這些術(shù)語涉及的項(xiàng)強(qiáng)加次序的、位置的或?qū)蛹壍囊?。此外，對“第二”?xiàng)的引用并不要求或排除具有更小編號的項(xiàng)(例如，“第一”項(xiàng)目)和/或具有更大編號的項(xiàng)(例如，“第三”項(xiàng))的存在。

本文中對“實(shí)例”、“一個(gè)實(shí)例”、“另一實(shí)例”或類似的語言的引用意味著結(jié)合該實(shí)例所描述的一個(gè)或多個(gè)特性、結(jié)構(gòu)、或特征包含在至少一個(gè)實(shí)施方式或?qū)崿F(xiàn)方式中。因而，本公開全文中的短語“在一個(gè)實(shí)例中”、“作為一個(gè)實(shí)例"和類似語言可以(但并非一定)涉及相同的實(shí)例。下面提供了根據(jù)本公開的主題的說明性而非窮舉性實(shí)例，這些實(shí)例可能(但并非一定)被要求保護(hù)。

參照圖1和2，公開了設(shè)置有所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的飛機(jī)100的一個(gè)實(shí)例。通常，飛機(jī)100可以是任何空中飛機(jī)，其利用至少一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200來產(chǎn)生適于實(shí)現(xiàn)飛行的推力。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖1和2所示，飛機(jī)100是固定翼飛機(jī)。飛機(jī)100可以是有人駕駛或無人駕駛的(例如，無人駕駛空中飛機(jī)(“uav”))。飛機(jī)100可包括飛行器本體102。作為一個(gè)實(shí)例，飛行器本體102包括機(jī)身108、機(jī)翼104、以及一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定器106(例如，豎直穩(wěn)定器和/或水平穩(wěn)定器)。作為一個(gè)實(shí)例，一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200安裝于機(jī)翼104中的每一個(gè)的端部處。也可考慮能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的其它安裝位置和/或構(gòu)造，例如安裝于機(jī)翼104中的每一個(gè)上的中間位置、封裝在機(jī)翼104中的每一個(gè)內(nèi)等。

飛機(jī)100能夠豎直起落(“vtol”)，從而飛機(jī)100可以豎直地懸停(hover)、起飛、以及著陸(例如，vtol飛機(jī))。因而，飛機(jī)100可以水平軸向飛行模式和豎直軸向飛行模式(例如，懸停、豎直起飛、以及豎直著陸)兩者運(yùn)行。飛機(jī)100還可能夠有其它運(yùn)行模式，例如傳統(tǒng)的起飛和著陸(“ctol”)、短距起落(“stol”)和/或短距起飛與豎直著陸(“stovl”)。

飛機(jī)100被構(gòu)造成使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200在大致豎直定向(如圖1中所示)與大致水平定向(如圖2中所示)之間移動(dòng)(例如，傾斜或轉(zhuǎn)動(dòng))。因此，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200能在能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200被定位成大致豎直的豎直飛行模式與能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200被定位大致水平的水平飛行模式之間轉(zhuǎn)動(dòng)。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖1和2所示，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200可以可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦接于機(jī)翼104中的每一個(gè)(例如，每個(gè)機(jī)翼104的端部)，并且飛機(jī)100可使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200傾斜成大致豎直以用于vtol(圖1)、并可使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200水平(例如，向前)傾斜成大致水平以用于水平翼載飛行(wing-borneflight)(圖2)，同時(shí)機(jī)翼104保持固定在位。作為一個(gè)實(shí)例(未明確地示出)，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200可固定地耦接于機(jī)翼104中的每一個(gè)，并且飛機(jī)100可使整個(gè)機(jī)翼組件(例如，機(jī)翼104和能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200)在豎直飛行定向與水平飛行定向之間傾斜。

雖然圖1和2所示的示例性飛機(jī)100包括兩個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200，但是在其它未示出的實(shí)例中，飛機(jī)100可包括僅一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200、或多于兩個(gè)的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200。此外，飛機(jī)100的其它實(shí)例可包括附加類型的推進(jìn)裝置(例如，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)子(poweredrotor)等)，所述附加類型的推動(dòng)裝置附加于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200或與能變幾何形狀涵道風(fēng)扇組合地使用。

參照圖3，并且參照圖1和2，公開了用于飛機(jī)100的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的一個(gè)實(shí)例。能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200被設(shè)計(jì)成在懸停飛行(例如，豎直飛行)和高速巡航飛行(例如，以達(dá)到大約350哩/小時(shí)(knot)的速度的水平飛行)兩者中實(shí)現(xiàn)高空氣動(dòng)力學(xué)效率。如本文將更詳細(xì)描述的，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括能變的(例如，可修改的)排放幾何形狀，該能變的排放幾何形狀被構(gòu)造成在特定的飛行模式(例如，豎直飛行或水平飛行)期間優(yōu)化風(fēng)扇氣流。改變排放幾何形狀改變了排放面積。能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括固定的入口幾何形狀，該固定的入口幾何形狀被構(gòu)造成在懸停模式中產(chǎn)生大量的推力、在高速巡航模式中具備低的表面速度、并且在豎直飛行模式與水平飛行模式之間的轉(zhuǎn)換期間是無分離的。

參照圖4，并且參照圖3，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括空氣導(dǎo)管202、位于空氣導(dǎo)管202內(nèi)部的風(fēng)扇204、以及耦接于空氣導(dǎo)管202的能變面積噴嘴236。能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括總長度l1?？諝鈱?dǎo)管202包括長度l2，該長度限定能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的一部分。能變面積噴嘴236包括長度l3，該長度限定能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的一部分。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變面積噴嘴236的長度l3為能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之三十。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變面積噴嘴236的長度l3為能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之三十五。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變面積噴嘴236的長度l3為能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之四十。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變面積噴嘴236的長度l3為能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之四十五。

空氣導(dǎo)管202包括大致圓柱形的本體，該本體包括導(dǎo)管壁216、入口(例如，第一)端208、以及縱向地與入口端208相對的出口(例如，第二)端212(圖4)。位于空氣導(dǎo)管202的入口端208處的大致圓形的入口孔或開口形成空氣導(dǎo)管202的入口206。入口206還涉及(限定)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的入口(例如，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的入口206)。位于空氣導(dǎo)管202的出口端212處的大致圓形的出口孔或開口形成空氣導(dǎo)管202的出口210(圖4)。

參照圖4，并且參照圖5，空氣導(dǎo)管202在入口206處包括最大直徑(highlightdiameter)d1。最大直徑d1是指導(dǎo)管入口唇緣(lip)218的相對最高點(diǎn)278(圖5)之間的距離。每個(gè)最高點(diǎn)278是指導(dǎo)管入口唇緣218的最前點(diǎn)的位置，例如，位于導(dǎo)管入口唇緣218的大致中心位置。入口206的最大直徑d1限定了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的位于最高平面(例如，由最高點(diǎn)278的位置共享的平面)處的最大面積a1?？諝鈱?dǎo)管202的(和能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的)喉部包括喉部直徑d2。喉部直徑d2是指相對的喉部點(diǎn)(throatpoint)280(圖5)之間的距離。每個(gè)喉部點(diǎn)280是指空氣導(dǎo)管202的喉部的最前點(diǎn)，例如，臨近(例如，位于或鄰近)入口端208，例如臨近入口206。作為一個(gè)實(shí)例，喉部點(diǎn)280(例如，空氣導(dǎo)管202的(和能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的)喉部開始處的點(diǎn))位于內(nèi)壁過渡部224(圖5)的后端處，例如，臨近內(nèi)壁過渡部224與內(nèi)壁220的大致平坦的表面之間的交叉點(diǎn)。入口206的喉部直徑d2限定了空氣導(dǎo)管202的(和能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的)位于喉部平面(例如，由喉部點(diǎn)280的位置共享的平面)處的喉部面積a2(未明確地示出)。在一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式中，入口206的收縮比(由(d1/d2)²定義)為大約1.30。

在一個(gè)實(shí)例中，空氣導(dǎo)管202包括沿長度l2(圖4)的恒定直徑。空氣導(dǎo)管202的該部分容納風(fēng)扇204。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇204是變距風(fēng)扇(variable-pitchfan)。風(fēng)扇204包括風(fēng)扇直徑d4。風(fēng)扇204的風(fēng)扇直徑d4在入口206處大致等于喉部直徑d2。在一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式中，入口喉部直徑與風(fēng)扇直徑的比率(d2/d4)是一(unity)。在一個(gè)實(shí)例中，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1與風(fēng)扇直徑d4的比率(例如，l1/d4)為大約0.875。

如在整個(gè)本公開中所使用的，空氣導(dǎo)管202的入口端208可以是指當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行定向(圖2)中時(shí)空氣導(dǎo)管202的前端、或當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行定向(圖1)時(shí)空氣導(dǎo)管202的頂端。類似地，如在整個(gè)本公開中所使用的，空氣導(dǎo)管202的出口端212可以是指當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行定向時(shí)空氣導(dǎo)管202的后端、或當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行定向時(shí)空氣導(dǎo)管202的底端。

參照圖5，作為一個(gè)實(shí)例，導(dǎo)管壁216包括內(nèi)壁220和外壁222。導(dǎo)管入口唇緣218在入口端208處在內(nèi)壁220與外壁222之間延伸。作為一個(gè)實(shí)例，內(nèi)壁220可包括內(nèi)壁過渡部224，該內(nèi)壁過渡部限定了內(nèi)壁220的臨近(例如，位于或鄰近)入口206的一部分或區(qū)段。內(nèi)壁過渡部224從導(dǎo)管入口唇緣218的最高點(diǎn)278延伸到內(nèi)壁220的喉部點(diǎn)280。內(nèi)壁過渡部224包括沿空氣導(dǎo)管202的縱向軸線方向測量的長度l5。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，內(nèi)壁過渡部長度l5與總導(dǎo)管長度l1(例如，l5/l1)的比率可為大約0.120。

類似地，外壁222可包括限定外壁222的一部分或區(qū)段的外壁過渡部226。外壁過渡部226從導(dǎo)管入口唇緣218的最高點(diǎn)278延伸到空氣導(dǎo)管202的最大厚度t的位置。外壁過渡部226包括沿空氣導(dǎo)管202的縱向軸線方向測量的長度l6。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，外壁過渡部長度l6與總導(dǎo)管長度l1(例如，l6/l1)的比率可為大約0.297。

導(dǎo)管入口唇緣218可限定入口206(例如，形成空氣導(dǎo)管202的入口孔或開口的周邊)。導(dǎo)管入口唇緣218在內(nèi)壁過渡部224與外壁過渡部226之間延伸。導(dǎo)管入口唇緣218的幾何形狀可包括具有恒定的曲率半徑的曲線或具有變化半徑的曲線。導(dǎo)管入口唇緣218在最高位置處(例如，在最高點(diǎn)278處)包括曲率半徑r1(圖5)。導(dǎo)管入口唇緣218的內(nèi)壁過渡部224在(能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的)空氣導(dǎo)管202的喉部處(例如，在喉部點(diǎn)280處)包括曲率半徑r2(圖5)。

臨近能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200(或空氣導(dǎo)管202)的導(dǎo)管入口唇緣218(例如，入口端208)的內(nèi)壁過渡部224的幾何形狀的特征在于臨近(例如，位于或鄰近)最高點(diǎn)278的導(dǎo)管入口唇緣218的幾何形狀(例如，半徑r1)與臨近喉部點(diǎn)280的內(nèi)壁過渡部224的幾何形狀(例如，半徑r2)的組合，并且在本文中大體上被稱為倒圓半徑r3(在圖5中未明確地示出)。倒圓半徑r3是用來描述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200(或空氣導(dǎo)管202)的入口形狀的通用參數(shù)，因?yàn)榍蕪膔1變化(例如，連續(xù)地改變)到r2。倒圓半徑r3可由限定。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖5中所示，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200(或空氣導(dǎo)管202)的入口206的內(nèi)壁過渡部224的倒圓半徑r3可為半徑風(fēng)扇204(例如，1/2d4)的大約百分之十四。

作為一個(gè)實(shí)例，并且如在圖5中最佳地示出的，外壁222可包括從臨近(例如，位于或鄰近)外壁過渡部226延伸至臨近出口210的彎曲表面。空氣導(dǎo)管202包括由內(nèi)壁220形成的恒定內(nèi)徑。內(nèi)壁220可包括從臨近內(nèi)壁過渡部224延伸到臨近出口210的大致平坦的(在橫截面中)平面，以形成空氣導(dǎo)管202的恒定內(nèi)徑。

作為一個(gè)實(shí)例，導(dǎo)管壁216(例如，導(dǎo)管入口唇緣218的一部分和外壁222)的外部(例如，從導(dǎo)管入口唇緣218的大致中心到最大厚度t(例如，導(dǎo)管壁216的橫截面厚度)的點(diǎn))的幾何形狀被設(shè)計(jì)成在跨音速條件(例如，在大約0.55的設(shè)計(jì)飛行馬赫數(shù))下使局部超速最小化。作為一個(gè)實(shí)例，最大厚度t與能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1(例如，t/l1)的比率為大約0.155。

用于半徑r1和半徑r2(例如，導(dǎo)管入口(分別是導(dǎo)管入口唇緣218和內(nèi)壁過渡部224)的輪廓形狀)的特定數(shù)值可優(yōu)化，以用于豎直飛行模式(例如，懸停)和水平飛行模式(例如，巡航)中的性能、以及在豎直飛行與水平飛行之間的過渡期間的合適的流入條件。用來優(yōu)化導(dǎo)管入口唇緣218和內(nèi)壁過渡部224的幾何形狀的評價(jià)參數(shù)可包括(但不限于)懸停推力增大比率(hoverthrustaugmentationratio)、導(dǎo)管入口唇緣218的內(nèi)壁側(cè)和外壁側(cè)兩者之間的推力分布等。

參照圖4，并且參照圖3，作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇204在入口206(例如，導(dǎo)管入口唇緣218)的后方(例如，下游)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在空氣導(dǎo)管202內(nèi)。風(fēng)扇204可包括任何合適的鼓風(fēng)機(jī)(airmover)，所述鼓風(fēng)機(jī)將空氣通過空氣導(dǎo)管202的入口206抽入空氣導(dǎo)管202中、并且通過空氣導(dǎo)管202的出口210使空氣離開。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇204被構(gòu)造成以一個(gè)轉(zhuǎn)速(例如，當(dāng)針對海平面和標(biāo)準(zhǔn)天氣條件時(shí)，該轉(zhuǎn)速與例如大約0.60(例如，0.608)的轉(zhuǎn)動(dòng)末端馬赫數(shù)相對應(yīng))、并且以一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向工作，以便將空氣抽入空氣導(dǎo)管202中。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇204可以是低壓力比的涵道風(fēng)扇(例如，具有大約1.04的壓力比)。

風(fēng)扇204包括轉(zhuǎn)子230以及附接于轉(zhuǎn)子230的風(fēng)扇(或轉(zhuǎn)子)葉片232(例如，多個(gè)風(fēng)扇葉片232)。風(fēng)扇204包括風(fēng)扇直徑d4。風(fēng)扇204的直徑d4限定了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的風(fēng)扇面積a4(未明確地示出)。每個(gè)風(fēng)扇葉片232均包括葉片幾何形狀(未明確地示出)。葉片幾何形狀包括葉片長度、葉片厚度(例如，最大厚度和最小厚度)、葉弦(bladechord)c1(例如，最大弦寬和最小弦寬)等。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232的葉片幾何形狀可例如沿葉片長度改變。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，葉片厚度與葉弦的比率(例如，厚度與弦的比率)可例如從臨近(例如，位于或鄰近)風(fēng)扇葉片232(例如，在信息)的遠(yuǎn)端(例如，在末端處)的大約0.04改變?yōu)榕R近風(fēng)扇葉片232(例如，在轉(zhuǎn)子230處)的近端的大約0.155。

作為一個(gè)實(shí)例，每個(gè)風(fēng)扇葉片232可在葉片長度上包括扭轉(zhuǎn)(twist)。例如，風(fēng)扇葉片232可從臨近風(fēng)扇葉片232的近端朝向臨近風(fēng)扇葉片232的遠(yuǎn)端扭轉(zhuǎn)。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，葉片的扭轉(zhuǎn)可大約36度，并且可沿葉片長度非線性地改變。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，葉片的扭轉(zhuǎn)可被構(gòu)造成或調(diào)整成優(yōu)化風(fēng)扇葉片232上的空氣加載(airloading)和/或修改空氣載荷分布，以便在排放的尾流(wake)中實(shí)現(xiàn)期望的誘導(dǎo)速度和/或漩渦分布。

作為一個(gè)實(shí)例，葉片幾何形狀還包括葉片實(shí)度(bladesolidity)。葉片實(shí)度由葉片面積(例如，葉片長度×葉弦×葉片數(shù)量)與風(fēng)扇面積(風(fēng)扇204的πr²－轂(hub)238(或鼻狀部(nose)240)的πr²)的比率限定。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，葉片實(shí)度可為大約0.56。特定的葉片實(shí)度可依靠各種因素改變，所述各種因素包括但不限于風(fēng)扇速度、排出口面積比、葉片操作升力系數(shù)、工作速度、總期望推力等。

作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，風(fēng)扇204包括八個(gè)風(fēng)扇葉片232。但是，在沒有限制的情況下，也可考慮其它數(shù)量的風(fēng)扇葉片232(例如，少于八個(gè)或多于八個(gè))。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，風(fēng)扇葉片223的數(shù)量和/或每個(gè)風(fēng)扇葉片232的葉弦可取決于各種因素，所述各種因素包括但不限于風(fēng)扇面積a4、排放(例如，離開)面積a5(未明確地示出)、風(fēng)扇速度、風(fēng)扇設(shè)計(jì)(例如，葉片幾何形狀)等。

作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232是變距風(fēng)扇葉片。風(fēng)扇葉片232中的每一個(gè)均可相對于轉(zhuǎn)子230沿縱向軸線鉸接(例如，轉(zhuǎn)動(dòng))。作為一個(gè)實(shí)例，所有風(fēng)扇葉片232可以可移動(dòng)地(例如，可轉(zhuǎn)動(dòng)地)耦接于轉(zhuǎn)子230、并且可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。改變風(fēng)扇葉片232的間距可在風(fēng)扇204以固定的轉(zhuǎn)速操作的同時(shí)改變由能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200產(chǎn)生的推力。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232可以小間距定向以用于豎直飛行或低速水平飛行，并且風(fēng)扇葉片232可以大間距定向以用于高速水平飛行。

參照圖4，并且參照圖3和6，作為一個(gè)實(shí)例，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括定位于空氣導(dǎo)管202內(nèi)部的轂238。轂238可用作用于風(fēng)扇204的附接點(diǎn)。作為一個(gè)實(shí)例，轉(zhuǎn)子230可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦接于轂238。

作為一個(gè)實(shí)例，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括定子234(例如，多個(gè)定子234)。定子234可在風(fēng)扇204的后方(例如，下游)定位于空氣導(dǎo)管202的內(nèi)部。定子234可從轂238徑向地延伸至空氣導(dǎo)管202。作為一個(gè)實(shí)例，定子234中的每一個(gè)可固定地耦接于轂238和空氣導(dǎo)管202的導(dǎo)管壁216(例如，內(nèi)壁220)。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括九個(gè)定子234。但是，在沒有限制的情況下，可考慮其它數(shù)量的定子234(例如，少于九個(gè)或多于九個(gè))。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，定子234的數(shù)量可取決于各種因素，所述各種因素包括但不限于風(fēng)扇葉片232的數(shù)量、風(fēng)扇速度、風(fēng)扇設(shè)計(jì)(例如，葉片幾何形狀)等。

參照圖5，并且參照圖4，風(fēng)扇204的定位或位置(例如，相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的入口206的定位或位置)可優(yōu)化，以產(chǎn)生均勻的入口空氣流進(jìn)入風(fēng)扇204中。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232(例如，由風(fēng)扇葉片232共享的風(fēng)扇平面)可在入口206下游定位在能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的至少百分之25的位置處。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232(例如，通過風(fēng)扇葉片232共享的風(fēng)扇平面)可在入口206下游定位在能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之25的位置處。還可考慮風(fēng)扇204相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的入口206的其它位置。

定子234可定位成臨近于風(fēng)扇204(例如，風(fēng)扇葉片232)。定子234的定位或位置(例如，相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的入口206的、或相對于風(fēng)扇葉片232的定位或位置)可優(yōu)化，以最小化噪聲和/或振動(dòng)。作為一個(gè)實(shí)例，定子234(例如，由定子234共享的定子平面)可在入口206下游定位在能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的總長度l1的大約百分之50的位置處。作為一個(gè)實(shí)例，定子234(例如，由定子234的定子234或前端共享的定子平面)可在風(fēng)扇葉片232(例如，由風(fēng)扇葉片232共享的風(fēng)扇平面232或風(fēng)扇葉片的后端)下游定位在最小距離l4處。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，最小距離l4可大約等于風(fēng)扇葉片232的葉弦c1尺寸。

每個(gè)定子234均包括定子幾何形狀(未明確地示出)。定子幾何形狀包括定子厚度(例如，最大厚度和最小厚度)、定子弦c2(例如，最大弦寬和最小弦寬)、定子扭轉(zhuǎn)等。作為一個(gè)實(shí)例，每個(gè)定子234均可在定子長度上包括扭轉(zhuǎn)。例如，定子234可從臨近定子234的近端(例如，在轂238處)朝向定子234的遠(yuǎn)端(例如，在內(nèi)壁220處)扭轉(zhuǎn)。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，定子扭轉(zhuǎn)可為大約4度，并且可沿葉片長度非線性地改變。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的，定子扭轉(zhuǎn)可被構(gòu)造成或調(diào)整成適應(yīng)由風(fēng)扇葉片232誘導(dǎo)的漩渦速度。

風(fēng)扇葉片232和定子234被設(shè)計(jì)成具有預(yù)定的載荷分布，該預(yù)定的載荷分布實(shí)現(xiàn)了離開能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的空氣(例如，排放)的特定的尾流條件。風(fēng)扇葉片232和定子234設(shè)計(jì)成使徑向氣流和/或空氣漩渦(例如，排放損失)最小化、并且使空氣動(dòng)力學(xué)效率最大化。作為一個(gè)實(shí)例，風(fēng)扇葉片232和定子234設(shè)計(jì)成具有自由渦流(free-vortex)切向速度分布以實(shí)現(xiàn)徑向平衡，從而例如在高速狀態(tài)下尾流中沒有徑向氣流。例如，定子234可用來當(dāng)它推動(dòng)空氣通過空氣導(dǎo)管202時(shí)去除由風(fēng)扇204誘導(dǎo)的漩渦(或氣流轉(zhuǎn)動(dòng))。去除漩渦通過將流渦漩能量轉(zhuǎn)化成推力而提高了風(fēng)扇空氣動(dòng)力學(xué)性能。

參照圖4，并且參照圖3，作為一個(gè)實(shí)例，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200還可包括鼻狀部240。鼻狀部240可覆蓋轉(zhuǎn)子230。因而，鼻狀部240和轂238可形成能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的中心本體242。風(fēng)扇葉片232和定子234可從中心本體242徑向地延伸。中心本體242包括直徑d3(例如，轂238和/或鼻狀部240的最大直徑)。中心本體242的直徑d3限定橫截面的中心本體面積a3(未明確地示出)。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，中心本體直徑d3可限定風(fēng)扇直徑d4的大約百分之三十(例如，中心本體面積a3可限定風(fēng)扇面積a4的大約百分之三十)。

參照圖2，公開了用于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的一個(gè)實(shí)例。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110可包括可操作地耦接于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的風(fēng)扇204的至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)112。發(fā)動(dòng)機(jī)112可設(shè)置在飛機(jī)100的飛行器本體102(例如，機(jī)身108)內(nèi)。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖2中最佳地示出的，單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)112可為飛機(jī)100的每個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200提供動(dòng)力(例如，驅(qū)動(dòng))。作為一個(gè)實(shí)例(未明確地示出)，每個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200可由它自己的發(fā)動(dòng)機(jī)112提供動(dòng)力(例如，驅(qū)動(dòng))。

參照圖2和4，作為一個(gè)實(shí)例，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110包括耦接在能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的發(fā)動(dòng)機(jī)112與風(fēng)扇204之間的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸114。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110還可包括至少一個(gè)齒輪箱116，以提供從發(fā)動(dòng)機(jī)112、通過驅(qū)動(dòng)軸114到達(dá)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的風(fēng)扇204的速度和/或轉(zhuǎn)矩變換。如圖2中所示，發(fā)動(dòng)機(jī)112例如經(jīng)由至少一個(gè)齒輪箱116耦接于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸114。如圖4中所示，每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸114例如經(jīng)由至少一個(gè)齒輪箱116耦接于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的風(fēng)扇204。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖2中所示，驅(qū)動(dòng)軸114可從發(fā)動(dòng)機(jī)112延伸通過機(jī)翼104、并到達(dá)風(fēng)扇204。作為一個(gè)實(shí)例，并且如圖4所示，驅(qū)動(dòng)軸114可延伸通過空氣導(dǎo)管202的導(dǎo)管壁216并且進(jìn)入轂238中。整流裝置(fairing)246可從轂238延伸到導(dǎo)管壁216、并且覆蓋驅(qū)動(dòng)軸114的一部分。整流裝置246可包括被構(gòu)造成基本上匹配定子234的空氣動(dòng)力學(xué)載荷的整流裝置幾何形狀(例如，形狀)。因而，整流裝置246是能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的多個(gè)定子234中的一個(gè)。

參照圖4，并且參照圖3，能變面積噴嘴236在空氣導(dǎo)管202的出口210(例如，出口端212)處耦接于空氣導(dǎo)管202。位于能變面積噴嘴的排放端250處的大致圓形的排放孔或開口形成能變面積噴嘴236的排放部248。排放端250也是能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放端。排放部248也是能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放部。風(fēng)扇204將空氣通過入口206抽入能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200中、并且通過排放部248使空氣離開。

能變面積噴嘴236在排放部248處包括能變(例如，排放)直徑d5。排放部248的直徑d5限定能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5(未明確地示出)。因而，隨著排放部248的直徑d5增加，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5也增加。類似地，隨著排放部248的直徑d5減小，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5也減小。作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式(例如，懸停)(圖1)時(shí)，能變面積噴嘴236的直徑d5大于風(fēng)扇204的直徑d4，因而排放面積a5大于風(fēng)扇面積a4。作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式(例如，巡航)(圖2)時(shí)，能變面積噴嘴236的直徑d5小于風(fēng)扇204的直徑d4，并且因此，排放面積a5小于風(fēng)扇面積a4。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式時(shí)，排放面積a5與風(fēng)扇面積a4的比率(例如，排放面積與風(fēng)扇面積的比率)為大約0.98。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式時(shí)，排放面積a5與風(fēng)扇面積a4的比率為大約1.30。

參照圖6和7，并且參照圖3和4，作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式中時(shí)，能變面積噴嘴236徑向地向外擴(kuò)張，如圖7中所示。作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式中時(shí)，能變面積噴嘴236徑向地向內(nèi)收縮，如圖6中所示。

參照圖8和9，并且參照圖6和7，能變面積噴嘴236包括可移動(dòng)踏板256(例如，多個(gè)踏板256)。作為一個(gè)實(shí)例，能變面積噴嘴236包括圍繞縱向軸線x的周向排列的踏板256。踏板256可在出口210處可樞轉(zhuǎn)地耦接于空氣導(dǎo)管202。作為一個(gè)實(shí)例，踏板256可例如在鉸接連接部258(例如，鉸鏈)處鉸接地耦接于導(dǎo)管壁216，例如耦接于內(nèi)壁220和/或耦接于導(dǎo)管壁216的支撐通道(或肋)260。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，能變面積噴嘴236可包括十八個(gè)踏板256。但是，在沒有限制的情況下，也可考慮其它數(shù)量的踏板256。

參照圖8和9，作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式(例如，懸停)(圖1)時(shí)，踏板256中的每一個(gè)相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向中心軸線x以非零的第一角度g1徑向地向外樞轉(zhuǎn)，如圖9中所示。作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式(例如，巡航)(圖2)時(shí)，踏板256中的每一個(gè)相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向中心軸線x以非零的第二角度g2徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，如圖8所示。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式時(shí)，踏板256相對于軸線x的第一角度g1可為大約正十度(例如，相對于軸線x徑向地向外10度)。作為一個(gè)特定的非限制性實(shí)施方式，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式時(shí)，踏板256相對于軸線x的第二角度g2可為大約負(fù)三度(例如，相對于軸線x徑向地向內(nèi)3度)。

每個(gè)踏板256可包括內(nèi)蒙皮262和外蒙皮264。內(nèi)蒙皮262可與導(dǎo)管壁216的內(nèi)壁220相關(guān)聯(lián)。外蒙皮264可與導(dǎo)管壁216的外壁222相關(guān)聯(lián)。內(nèi)蒙皮262和外蒙皮264可在踏板256的形成排放部248(例如，與空氣導(dǎo)管202相對)的端部處會(huì)聚成尖端或末端。作為一個(gè)實(shí)例，內(nèi)蒙皮262可形成從出口210到排放部248的大致平坦的(例如，平面的)表面。作為一個(gè)實(shí)例，外蒙皮264可形成從出口210到排放部248的彎曲的或波形的表面。

作為一個(gè)實(shí)例，當(dāng)在徑向地向內(nèi)的方向上樞轉(zhuǎn)時(shí)，如圖8中所示(例如，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式中時(shí))，踏板256的外蒙皮264可對齊和/或鄰接空氣導(dǎo)管202的導(dǎo)管壁216的外壁222。當(dāng)在徑向地向外的方向上樞轉(zhuǎn)時(shí)，如圖9中所示(例如，當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式中時(shí))，踏板256的外蒙皮264可在空氣導(dǎo)管202的導(dǎo)管壁216的外壁222的一部分下方滑動(dòng)。

參照圖6和7，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200包括致動(dòng)系統(tǒng)266。致動(dòng)系統(tǒng)266被構(gòu)造成使能變面積噴嘴236擴(kuò)張(圖7)和收縮(圖6)，以便分別增大或減小能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5。致動(dòng)系統(tǒng)266可操作地耦接于踏板256中的每一個(gè)(例如，所有)，以便使踏板256在徑向地向外的位置(圖9)與徑向地向內(nèi)的位置(圖8)之間樞轉(zhuǎn)，以便分別增大或減小能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5。各種不同的機(jī)構(gòu)可用作致動(dòng)系統(tǒng)266，以便使踏板256向內(nèi)和向外徑向地樞轉(zhuǎn)。

參照圖8-10，并且參照圖6和7，作為一個(gè)實(shí)例，踏板256中的每一個(gè)包括剛性地耦接在內(nèi)蒙皮262與外蒙皮264之間的至少一個(gè)力臂268。力臂268可為踏板256的形狀提供結(jié)構(gòu)支撐件并且保持踏板的形狀。致動(dòng)系統(tǒng)266(圖6和7)可操作地耦接于力臂268，以使踏板256在徑向地向外的位置與徑向地向內(nèi)的位置之間移動(dòng)(例如，樞轉(zhuǎn))。

作為一個(gè)實(shí)例，致動(dòng)系統(tǒng)266包括致動(dòng)器252和致動(dòng)環(huán)254。致動(dòng)環(huán)254可圍繞(例如，包圍)縱向軸線x同心地延伸和/或圍繞能變面積噴嘴236周向地延伸。當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式時(shí)，致動(dòng)環(huán)254的擴(kuò)張使得能變面積噴嘴236擴(kuò)張。當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式時(shí)，致動(dòng)環(huán)254的收縮使得能變面積噴嘴236收縮。

作為一個(gè)實(shí)例，踏板256包括耦接于力臂268的環(huán)配件(ringfitting)270。致動(dòng)環(huán)254可耦接于環(huán)配件270。作為一個(gè)實(shí)例，環(huán)配件270包括環(huán)開口(或孔)272。致動(dòng)環(huán)254圍繞形成能變面積噴嘴236的踏板256周向地延伸、并且穿過踏板256中的每一個(gè)的環(huán)開口272。當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于豎直飛行模式中時(shí)，致動(dòng)環(huán)254的擴(kuò)張(經(jīng)由在力臂268上施加徑向力)使得踏板256徑向地向外樞轉(zhuǎn)。當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于水平飛行模式時(shí)，致動(dòng)環(huán)254的收縮(經(jīng)由在力臂268上施加徑向力)使得踏板256徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)。

參照圖11，并且參照圖6-10，致動(dòng)器252可使致動(dòng)環(huán)254相對于縱向軸線x擴(kuò)張和收縮。致動(dòng)器252可以是任何合適的機(jī)械致動(dòng)裝置、電致動(dòng)裝置、氣動(dòng)致動(dòng)裝置、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、或它們的組合。作為一個(gè)實(shí)例，致動(dòng)器252可包括活塞274?；钊?74可耦接于一對操作地相互連接的致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置(linkage)(例如，第一致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276a和第二致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276b)。致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276a和276b中的每一個(gè)可耦接于致動(dòng)環(huán)254的端部(例如，第一端278a和第二端278b)。作為一個(gè)實(shí)例，活塞274、第一致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276a、以及第二致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276b可形成剪刀式聯(lián)動(dòng)裝置組件，從而活塞274的線性致動(dòng)將第一致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276a和第二致動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置276b的端部驅(qū)動(dòng)到一起和分開，從而將致動(dòng)環(huán)254的第一端278a和第二端278b驅(qū)動(dòng)到一起和分開，以便分別使致動(dòng)環(huán)254收縮和擴(kuò)張。

雖然已經(jīng)描述了并且在圖8-11中示出了僅一個(gè)特定的示例性致動(dòng)系統(tǒng)266(例如，致動(dòng)器252和致動(dòng)環(huán)254)，但是也可在相同的效果和優(yōu)點(diǎn)的情況下考慮和使用各種其它類型的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。作為一個(gè)實(shí)例(未明確地示出)，致動(dòng)系統(tǒng)266可包括操作地耦接于踏板256中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器。

因此，所公開的用于vtol飛機(jī)100的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200提供了能變面積的排放部248，該排放部被構(gòu)造成優(yōu)化風(fēng)扇空氣流入量、并在高速飛行和低速飛行兩者中實(shí)現(xiàn)高效率推進(jìn)。在豎直飛行模式中，通過使周向排列的踏板256徑向地向外樞轉(zhuǎn)使能變面積噴嘴236擴(kuò)張，以使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5最大化、以便產(chǎn)生并利用來自空氣導(dǎo)管202和風(fēng)扇204兩者的推力，從而有利地增加了豎直飛行模式中的性能。在水平飛行模式中，通過使環(huán)向陣列的踏板256徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)使能變面積噴嘴236收縮，以使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5最小化、以便產(chǎn)生并利用來自風(fēng)扇204的推力，從而有利地增加了水平飛行模式中的性能。當(dāng)處于水平飛行模式中時(shí)，通過限制葉片末端馬赫數(shù)并避免不利的風(fēng)扇可壓縮性效果，能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的排放面積a5的減小可有利地使得能夠在高速下(例如，在達(dá)到大約350哩/小時(shí)的速度(大約0.55的飛行馬赫數(shù))下)工作。

所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200還可有利地實(shí)現(xiàn)大約2.43的懸停推力增大比率。如本文所用的，懸停推力增大比率被定義為風(fēng)扇推力和導(dǎo)管推力的組合總和除以在靜止(例如，懸停)條件之下的風(fēng)扇推力。

所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200還包括被設(shè)計(jì)為具有自由渦流切向速度分布的一定數(shù)量和構(gòu)造的風(fēng)扇葉片232和定子234，以便有利地實(shí)現(xiàn)排放尾流中的徑向平衡。風(fēng)扇204(例如，風(fēng)扇葉片232)和定子234的設(shè)計(jì)可在設(shè)計(jì)條件下消除排放尾流中的徑向和切向的流，以便使水平飛行推進(jìn)效率最大化。作為一個(gè)實(shí)例，在操作的水平飛行模式中，所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200可有利地實(shí)現(xiàn)大約0.80的最大凈推進(jìn)效率。

參照圖12，并且參照圖1-11，公開了用于使用能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200來增加飛機(jī)100在豎直飛行模式和水平飛行模式中的空氣動(dòng)力學(xué)效率的方法500的一個(gè)實(shí)施方式。在不脫離本公開的范圍的情況下，可對方法500做出修改、增加、或省略。方法500可包括更多的、更少的、或其它的步驟。此外，步驟可以任意合適的次序執(zhí)行。

在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：提供具有至少一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的飛機(jī)100，如方框502所示。方法500可包括以下步驟：將能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200定位在大致豎直定向(如方框504所示)或大致水平定向(如方框506所示)中的一個(gè)中。

在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于大致豎直定向(方框504)中以用于豎直飛行時(shí)，使能變面積噴嘴236相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x擴(kuò)張，以增大排放部248的排放面積a5，如方框508所示。

如上所述，使能變面積噴嘴236相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x擴(kuò)張(方框508)的步驟可包括：使踏板256相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x徑向地向外樞轉(zhuǎn)，以增大排放部248的排放面積a5。

可替代地，在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：當(dāng)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200處于大致水平定向(方框506)中以用于水平飛行時(shí)，使能變面積噴嘴236相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x收縮，以減小排放部248的排放面積a5，如方框510所示。

如上所述，使能變面積噴嘴236相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x收縮(方框510)的步驟可包括：使踏板256相對于能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的縱向軸線x徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以減小排放部248的排放面積a5。

在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：通過入口206將空氣抽入能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200中，如方框512所示。方法500可包括以下步驟：使空氣移動(dòng)通過能變面積噴嘴236，如方框514所示。方法500可包括以下步驟：通過排放部248使空氣從能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200離開，以根據(jù)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200的定向產(chǎn)生適于實(shí)現(xiàn)豎直飛行或水平飛行中的一個(gè)的推力，如方框516所示。

在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200從大致水平定向轉(zhuǎn)換至大致豎直定向，如方框518所示。在將能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200定位在大致豎直的定向中之后，可重復(fù)如在方框508、512、514和516中所示的步驟以用于豎直飛行。

可替代地，在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)方式中，方法500可包括以下步驟：使能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200從大致豎直定向轉(zhuǎn)換至大致水平定向，如方框520所示。在將能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200定位在大致水平的定向中之后，可重復(fù)如在方框510、512、514和516中所示的步驟以用于水平飛行。

本公開的實(shí)例可在如圖13所示的飛機(jī)制造和服務(wù)的方法1100的、以及如圖14所示的飛機(jī)1200的背景下描述。飛機(jī)1200可以是圖1和2中所示的飛機(jī)100的一個(gè)實(shí)例。

在預(yù)生產(chǎn)期間，所示的方法1100可包括飛機(jī)1200的規(guī)格和設(shè)計(jì)(如方框1102所示)、以及材料采購(如方框1104所示)。在生產(chǎn)期間，可進(jìn)行飛機(jī)1200的部件和組件制造(如方框1106所示的)、以及系統(tǒng)集成(如方框1108所示)。此后，飛機(jī)1200可經(jīng)過認(rèn)證和交付(如方框1110所示)，以便被投入服務(wù)(如方框1112所示)。當(dāng)在使用中時(shí)，飛機(jī)1200可定期進(jìn)行例行的維修和保養(yǎng)(如方框1114所示)。例行的維修和保養(yǎng)可包括飛機(jī)1200的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的修改、重新構(gòu)造、翻新等。

所示的方法1100的每個(gè)過程可由系統(tǒng)集成者、第三方，和/或操作者(例如，客戶)來執(zhí)行或完成。為了本說明的目的，系統(tǒng)集成者可包括(但不限于)任意數(shù)量的飛機(jī)制造商和主要系統(tǒng)分包商；第三方可包括(但不限于)任意數(shù)量的銷售商、分包商、及供應(yīng)商；并且操作者可為航空公司、租賃公司、軍事實(shí)體、服務(wù)機(jī)構(gòu)等。

如圖14中所示，由所示的方法1100所生產(chǎn)的飛機(jī)1200可包括具有多個(gè)高級系統(tǒng)1204和內(nèi)部1206的機(jī)身1202。高級系統(tǒng)1204的實(shí)例包括以下一種或多種：推進(jìn)系統(tǒng)1208、電氣系統(tǒng)1210、液壓系統(tǒng)1212和環(huán)境系統(tǒng)1214。本文所公開的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110(圖1-11)可以是推進(jìn)系統(tǒng)1208的實(shí)例。可包括任意數(shù)量的其它系統(tǒng)。

本文所示出的或描述的設(shè)備和方法可在制造和服務(wù)方法1100的階段中的任一個(gè)或多個(gè)期間使用。例如，與部件和子組件生產(chǎn)制造(方框1106)相對應(yīng)的部件或子組件可以類似于在飛機(jī)1200投入服務(wù)的同時(shí)所生產(chǎn)的部件或子組件的方式生產(chǎn)或制造。此外，設(shè)備和方法、或它們的組合的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例可在生產(chǎn)階段(方框1108和1110)期間使用，例如，通過提供在vtol飛機(jī)的豎直飛行模式(例如，懸停)和水平飛行模式(例如，高速巡航)兩者中均實(shí)現(xiàn)高空氣動(dòng)力學(xué)效率的能變幾何形狀涵道風(fēng)扇200而使用。類似地，設(shè)備和方法、或它們的組合的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例可在飛機(jī)1200正在服務(wù)(方框1112)的同時(shí)以及在維修和保養(yǎng)階段(方框1114)期間使用。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，包括：空氣導(dǎo)管，具有縱向軸線，所述空氣導(dǎo)管包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)，所述風(fēng)扇包括限定風(fēng)扇面積的風(fēng)扇葉片；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于所述空氣導(dǎo)管，所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的具有能變排放面積的排放部。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變面積噴嘴相對于所述縱向軸線擴(kuò)張，以增大所述排放部的所述排放面積以用于豎直飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述排放面積與所述風(fēng)扇面積的比率為大約1.30。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變面積噴嘴相對于所述縱向軸線收縮，以減小所述排放面積以用于水平飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述排放面積與所述風(fēng)扇面積之間的比率為大約0.98。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變面積噴嘴包括能樞轉(zhuǎn)地耦接于所述空氣導(dǎo)管且圍繞所述縱向軸線的周向排列的踏板。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述踏板相對于所述縱向軸線徑向地向外樞轉(zhuǎn)，以增大所述排放部的所述排放面積以用于豎直飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述踏板相對于所述縱向軸線以大約正十度的角度徑向地向外樞轉(zhuǎn)，以增大所述排放部的所述排放面積以用于豎直飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述踏板相對于所述縱向軸線徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以減小所述排放部的所述排放面積以用于水平飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述踏板相對于所述縱向軸線以大約負(fù)三度的角度徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)，以減小所述排放部的所述排放面積以用于水平飛行。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇包括總長度，所述風(fēng)扇包括風(fēng)扇直徑，所述總長度與所述風(fēng)扇直徑的比率為大約0.875。

進(jìn)一步公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，包括在所述風(fēng)扇葉片下游安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)的定子。

公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述風(fēng)扇葉片在所述入口下游定位在所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的所述總長度的至少百分之25的位置處，并且所述定子在所述風(fēng)扇葉片下游定位在一最小距離處，所述最小距離大約等于所述風(fēng)扇葉片的葉弦尺寸。

進(jìn)一步公開了能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，包括操作地耦接于所述能變面積噴嘴的致動(dòng)系統(tǒng)，以便使所述能變面積噴嘴相對于所述縱向軸線擴(kuò)張和收縮。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種飛機(jī)，包括飛行器本體、以及耦接于所述飛行器本體的至少一個(gè)能變幾何形狀涵道風(fēng)扇，其中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇能在大致豎直定向與大致水平定向之間轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇包括：空氣導(dǎo)管，具有縱向軸線，所述空氣導(dǎo)管包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)，所述風(fēng)扇包括限定風(fēng)扇面積的風(fēng)扇葉片；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于所述空氣導(dǎo)管，所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的具有能變排放面積的排放部。

公開了飛機(jī)，其中，當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致豎直定向中以用于所述飛機(jī)的豎直飛行時(shí)，所述能變面積噴嘴相對于所述縱向軸線擴(kuò)張以增大所述排放部的所述排放面積，并且當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致水平定向中以用于所述飛機(jī)的水平飛行時(shí)，所述能變面積噴嘴相對于所述縱向軸線收縮以減小所述排放面積。

公開了飛機(jī)，其中，當(dāng)所述能變面積噴嘴擴(kuò)張以用于所述豎直飛行時(shí)，所述排放面積與所述風(fēng)扇面積的比率為大約1.30，并且當(dāng)所述能變面積噴嘴收縮以用于所述水平飛行，所述排放面積與所述風(fēng)扇面積之間的比率為大約0.98。

公開了飛機(jī)，其中，所述能變面積噴嘴包括能樞轉(zhuǎn)地耦接于所述空氣導(dǎo)管且圍繞所述縱向軸線的周向排列的踏板。

公開了飛機(jī)，其中，當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致豎直定向以用于所述飛機(jī)的豎直飛行時(shí)，所述踏板相對于所述縱向軸線徑向地向外樞轉(zhuǎn)、以增大所述排放部的所述排放面積，并且當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致水平定向以用于所述飛機(jī)的水平飛行時(shí)，所述踏板相對于所述縱向軸線徑向地向內(nèi)樞轉(zhuǎn)、以減小所述排放部的所述排放面積。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種方法，該方法包括以下步驟：將能變幾何形狀涵道風(fēng)扇定位在大致豎直定向或大致水平定向中的一個(gè)中，所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇包括：空氣導(dǎo)管，包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的入口；風(fēng)扇，在所述入口下游能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述空氣導(dǎo)管內(nèi)；以及能變面積噴嘴，在所述風(fēng)扇下游耦接于所述空氣導(dǎo)管，并且所述能變面積噴嘴包括所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的排放部；以下步驟中的一個(gè)：當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致豎直定向中以用于豎直飛行時(shí)，使所述能變面積噴嘴相對于所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的縱向軸線擴(kuò)張以增大所述排放部的所述排放面積，或者當(dāng)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇處于所述大致水平定向中以用于水平飛行時(shí)，使所述能變面積噴嘴相對于所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的所述縱向軸線收縮以減小所述排放部的所述排放面積；通過所述入口將空氣抽入所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇中；使所述空氣移動(dòng)通過所述能變面積噴嘴；以及通過所述排放部使所述空氣從所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇離開，以根據(jù)所述能變幾何形狀涵道風(fēng)扇的所述定向產(chǎn)生適于實(shí)現(xiàn)所述豎直飛行或所述水平飛行中的一個(gè)的推力。

雖然已經(jīng)示出和描述了所公開的設(shè)備和方法的各種實(shí)例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可在閱讀本說明書之后進(jìn)行修改。本申請包括這些修改、并且僅由權(quán)利要求書的范圍限制。