本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)翼飛行器，也稱作旋翼直升飛機或自轉(zhuǎn)旋翼機、自旋翼機或旋翼飛行器的，其具有轉(zhuǎn)子和借助用于產(chǎn)生所需推進力的驅(qū)動器能處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的螺旋槳。此外，本發(fā)明涉及一種用于這種旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛和著陸設備。

背景技術：

旋翼直升飛機也稱作自轉(zhuǎn)旋翼機、自旋翼機或旋翼飛行器，是一種旋翼機，其中，通過行駛風驅(qū)使轉(zhuǎn)子在飛行過程中處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(自動旋轉(zhuǎn))。通過旋轉(zhuǎn)形成的浮力在此通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片的阻力根據(jù)轉(zhuǎn)子面的迎角形成。

為此，轉(zhuǎn)子固定在與合頁連接的桿上，該合頁允許轉(zhuǎn)子葉片的角度變化。為了進行控制而使整個轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)。此外還需要傳統(tǒng)的方向舵來進行控制。

自動旋轉(zhuǎn)由此實現(xiàn)，轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)子平面的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)具有較大的迎角，從而造成加速葉片的力。而在外直徑中，合力制動葉片。這些力在穩(wěn)態(tài)飛行中平衡。若轉(zhuǎn)子平面的迎角增大，則在加速和制動范圍之間的界限向外移動，這形成了有利于加速的不平衡，使得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)提高。

因為轉(zhuǎn)子僅通過空氣流驅(qū)動，所以它受到的機械負載很小并且不需要復雜的傳動機構(gòu)。驅(qū)動器故障同樣并不是很重要的。旋翼直升飛機不具有最小速度并因此不會涉及失速的飛行狀態(tài)。

只通過驅(qū)動器(所謂的螺旋槳推進器)實現(xiàn)推進力。為了縮短所需的起飛距離可以將轉(zhuǎn)子在起飛之前通過另一個電機或驅(qū)動單元加速到起飛轉(zhuǎn)速，該驅(qū)動單元將驅(qū)動功率短暫地傳遞到轉(zhuǎn)子上。

雖然原則上為了旋轉(zhuǎn)翼飛行器的運行不存在對起飛和著陸軌道特別的要求，但也已經(jīng)設置了起飛和著陸設備，該起飛和著陸設備簡化或主要首先能夠?qū)崿F(xiàn)旋翼直升飛機的起飛。因此，公司fockeachgelis的例如小型旋翼直升飛機fa330設計使用在u型艇和船上。無電機的小型旋翼直升飛機可以在船的速度為30km/h時起飛，僅通過行駛風驅(qū)動并因此通過在大致300m的長拖纜上的自動旋轉(zhuǎn)上升至120m的高度。所謂的起飛臺用作起飛和著陸設備。

技術實現(xiàn)要素：

基于此現(xiàn)有技術，本發(fā)明所要解決的技術問題是，設計開頭所述類型的旋轉(zhuǎn)翼飛行器，使得它一方面能夠?qū)崿F(xiàn)特別高效的飛行，另一方面能以比較小的耗費制造。此外，本發(fā)明所要解決的技術問題是，創(chuàng)造一種用于這種旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛和著陸設備，其顯著簡化了被驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛和著陸過程。

第一個技術問題按本發(fā)明通過一種旋轉(zhuǎn)翼飛行器解決，其也稱作旋翼直升飛機、自轉(zhuǎn)旋翼機或自旋翼機，所述旋轉(zhuǎn)翼飛行器具有轉(zhuǎn)子和借助用于產(chǎn)生所需推進力的驅(qū)動器能夠處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的螺旋槳，其中，所述驅(qū)動器具有電機和確定用于給驅(qū)動器供給能量的能量存儲器。

根據(jù)本發(fā)明規(guī)定了一種旋轉(zhuǎn)翼飛行器，其中，驅(qū)動器包括用于純電動驅(qū)動運行或混合動力驅(qū)動運行的電機并且具有確定用于給驅(qū)動器供給能量的能量存儲器。克服本領域的偏見，已表明驚人的是，自旋翼機的飛行原理以特別好的方式適合用于借助電機的運行。在此，本發(fā)明所基于的是，能耗只在例如能借助備選的或可并聯(lián)運行的內(nèi)燃機輔助的起飛階段中特別高。因此，由于飛行整體上需要比較低的能耗并且所述飛行還帶來低排放、尤其是噪音生成，按本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)翼飛行器優(yōu)選也適合用于市內(nèi)交通，其中，本發(fā)明主要利用短的起飛和著陸階段。在實踐中已顯示，利用已充電的能量存儲器比傳統(tǒng)的加注燃料更快地供能。但即使出現(xiàn)電驅(qū)動器也和此外必要時共同運行的內(nèi)燃機的故障，也幾乎排除了旋轉(zhuǎn)翼飛行器的墜毀的可能性，因為在該情況下旋轉(zhuǎn)翼飛行器可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐南陆碉w行并且安全地著陸。

在起飛階段加速時增大的能量需求可以明顯減少，其方式為，機械的驅(qū)動功率通過穩(wěn)態(tài)的起飛輔助裝置提供并且借助相應的耦連裝置在起飛階段中從外部引入。這種起飛輔助裝置一方面可以經(jīng)受整個旋轉(zhuǎn)翼飛行器的平動加速、例如彈射。另一方面在此同時通過轉(zhuǎn)矩的傳遞，轉(zhuǎn)子也可以加速到期望的轉(zhuǎn)數(shù)。為此需要的裝置可以例如在起飛階段中與正加速的旋轉(zhuǎn)翼飛行器一起運動。

此外，本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)方案是特別有利的，其中，驅(qū)動器的驅(qū)動功率按需求或者可傳遞到螺旋槳上或者可傳遞到轉(zhuǎn)子和螺旋槳上，因此也就是說驅(qū)動功率可以分布在轉(zhuǎn)子和螺旋槳上并因此同時可以調(diào)節(jié)最佳的運行點或者說工作點。為此，例如可以借助耦連裝置進行驅(qū)動功率的力控制的傳遞。

在飛行中由攜帶的能量存儲器進行對驅(qū)動器的供能。而實踐特別合適的是，旋轉(zhuǎn)翼飛行器配有可分離的電連接，尤其是插接連接，通過該電連接使旋轉(zhuǎn)翼飛行器短暫地與位置固定的或穩(wěn)態(tài)的供電裝置連接。也就是說通過旋轉(zhuǎn)翼飛行器配有可拆卸的電接觸裝置，由此相應地減少由攜帶的能量存儲器的能量獲取。由此可以減小能量存儲器的容量，同時由此減小其自重。

在本發(fā)明的另一個同樣特別合理的結(jié)構(gòu)方案中，旋轉(zhuǎn)翼飛行器配有用于為輔助起飛階段傳遞尤其是平動的加速力的機械的耦連裝置，以例如借助滑座或滾輪車確保加速力可靠的傳遞。但同時，機械耦連裝置也可以用作在著陸階段中可靠和可控地制動旋轉(zhuǎn)翼飛行器的制動器。

在此被證明特別有利的是，在機械耦連裝置中集成有用于將電能傳遞到驅(qū)動器上的電接觸裝置。因此，也就是說也在旋轉(zhuǎn)翼飛行器已加速的起飛階段中可以繼續(xù)給驅(qū)動器供電，直到達到起飛速度為止。因此，在耗能的起飛階段中一直保持電連接并且相應地減輕了飛行器上的能量存儲器的負荷。

本發(fā)明的另一個特別有利的實施形式還由此實現(xiàn)，旋翼直升飛機具有發(fā)電機或電機能夠以發(fā)電機工作方式運行，因此可利用轉(zhuǎn)子和/或螺旋槳的旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生電能。已證實驚人的是，由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的浮力不僅可以通過減小的轉(zhuǎn)子迎角而且還可以通過有針對性的制動減小，方式是電動驅(qū)動器切換成制動能回收模式。因此，可以回收能量并給電能存儲器充電。此外，還可以實現(xiàn)緊急供電，該緊急供電在能量存儲器完全故障時通過產(chǎn)生的電能維持最重要的功能。

根據(jù)本發(fā)明的另一個同樣特別適宜的結(jié)構(gòu)方案，旋轉(zhuǎn)翼飛行器由框架結(jié)構(gòu)連同固定在該框架結(jié)構(gòu)上的功能模塊構(gòu)成并因此不僅允許在重量很小的同時節(jié)約成本的制造，而且還允許根據(jù)不同的使用目的快速地調(diào)整。作為旅客運輸?shù)膫溥x，尤其還可以補充例如作為作業(yè)或救援的目的功能模塊。

優(yōu)選地，功能模塊具有承載驅(qū)動器的驅(qū)動器模塊、承載能量存儲器的存儲器模塊、具有乘客艙的乘客模塊和/或起落架模塊。在此，至少單獨的模塊，尤其是存儲器模塊，可調(diào)換地設置在旋轉(zhuǎn)翼飛行器上，其中，快速耦連裝置允許在最短時間內(nèi)順利地更換。因此，也就是說不僅電能存儲器可以連同容納該電能存儲器的存儲器模塊被更換，而且例如驅(qū)動器模塊也可以更換，以便可以進行驅(qū)動器的養(yǎng)護，而不必使旋轉(zhuǎn)翼飛行器整個停止運行。這種更換系統(tǒng)也可以例如很大程度上自動化。此外，存儲器模塊可更換地集成到旋轉(zhuǎn)翼飛行器中，例如雙層地板中。

旋轉(zhuǎn)翼飛行器在此優(yōu)選由多個可更換并且由此允許快速更換乘客和電池的功能模塊構(gòu)成。為此使用設計成乘客或充電艙的功能模塊的快速更換系統(tǒng)以及設計成能量存儲器的功能模塊的快速更換系統(tǒng)。

在實踐中，航空飛行以登入為所選的飛行連接提供的乘客艙開始進行，乘客艙與下一個可供使用的旋轉(zhuǎn)翼飛行器耦連。因為可以毫無問題地提供多個適合的乘客艙，所以在實踐中在上和下飛機期間不會出現(xiàn)不期望的減速并因此同時最佳地充分利用了不與一個確定的乘客艙連接的旋轉(zhuǎn)翼飛行器。

容器以及電池從側(cè)面推入回旋貨車(gyrovan)中為此目的設置的連續(xù)空腔。容器和電池為此具有滾輪。若容器和電池在其位置上，固定螺栓插入容器中設置的固定孔中并且通過鎖銷鎖定防止無意的打開。測試或檢驗螺栓的位置和鎖銷的位置。元件的操作可以既機械地、液壓地或氣動地又電動地進行。

螺栓被例如彈簧加載并且在其靜止位置中處于抽出狀態(tài)。通過從外部施加以壓縮空氣插入螺栓。若壓縮空氣輸入中斷或出現(xiàn)無意的壓力降，則螺栓自動地鎖上。在此，螺栓同樣可以用于電接觸。

通過軌道系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)翼飛行器運輸至起飛設備并且啟動旋轉(zhuǎn)翼飛行器。在充電之后，首先將乘客艙與旋轉(zhuǎn)翼飛行器分離，使得乘客艙必要時在用電能存儲器更換能量容器之后立即又可投入使用。

在改進的容器系統(tǒng)中為了運輸人或為了容納電荷，容器系統(tǒng)被牽引器件，例如金屬線或纖維繩包繞。附加地，牽引器件也包含飛行員安全護罩，該飛行員安全護罩包括飛行員座椅。牽引器件一方面與主轉(zhuǎn)子連接，另一方面與降落傘連接。

本發(fā)明的另一個特別有利的實施形式實現(xiàn)的方式是，框架結(jié)構(gòu)由通過型材連接的預制的面元件或者說扁平元件，例如板件構(gòu)成，該板件可以在工業(yè)上以期望的特性預制成并且快速地連接成期望的框架結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)改變了的要求的調(diào)整可以在制造時毫無問題地通過不同型材和面元件的使用而實現(xiàn)。在實踐中，為此適合的是型材和面元件，該型材和面元件具有作為主要材料組成部分的鋁或碳纖維并且可以設計成復合材料。此外，也可以使用制動能回收的原料，例如西印度輕木，其中，該結(jié)構(gòu)借助cnc銑削技術以及必要時通過粘接制成和機械的連接部位以碳纖維增強的塑料容納部(cfk)或金屬容納部的形式集成。該結(jié)構(gòu)獲得由纖維增強的塑料構(gòu)成的涂層，其中，作為補充也可以層壓部分，例如節(jié)點。

所述的第二技術問題，即創(chuàng)造一種用于這種旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛和著陸設備，解決的方式是，起飛和著陸設備具有位置固定的或靜止的支架和用于將加速力傳遞到旋轉(zhuǎn)翼飛行器上的驅(qū)動器。因此，在旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛階段中所需的加速力不通過旋轉(zhuǎn)翼飛行器產(chǎn)生，而是通過起飛和著陸設備產(chǎn)生。由此與旋轉(zhuǎn)翼飛行器的車載能量存儲器無關地可以通過外部的位置固定的能源提供在起飛階段中旋轉(zhuǎn)翼飛行器的加速時提高的能量需求并且相應地減輕車載能量存儲器的負荷。

為此，起飛和著陸設備具有耦連裝置，該耦連裝置帶有第一耦連元件和與旋轉(zhuǎn)翼飛行器連接的第二耦連元件，因此通過用于輔助或僅開始加速的起飛和著陸設備提供并且借助耦連裝置在起飛階段中傳遞加速所需的機械的驅(qū)動功率。

雖然耦連裝置可以根據(jù)各要求以不同的結(jié)構(gòu)形狀實現(xiàn)，可實現(xiàn)特別優(yōu)選的變型的方式是，第二耦連元件具有旋轉(zhuǎn)對稱的凸起并且第一耦連元件具有用于凸起的容納部，該容納部在圓周上至少局部區(qū)段具有第一接觸面，具有在凸起的端面上具有第二接觸面。由此實現(xiàn)可靠的機械的耦連裝置，該機械的耦連裝置在較寬的角度范圍內(nèi)與兩個耦連元件的相對角度位置無關，這尤其在著陸階段中證明是主要的優(yōu)點。

此外，實踐特別適合的是，至少一個接觸面相對凸起借助彈簧元件預緊，其中，以這種方式同時可以實現(xiàn)鎖定連接。因此，鎖定連接的解開要求例如通過旋轉(zhuǎn)翼飛行器的駕駛員的釋放，使得旋轉(zhuǎn)翼飛行器尤其不會無意地被分離。

在此，在耦連元件設計用于尤其是通過形狀配合式的連接裝置傳遞加速力和/或減速力并且為此目的例如形成用于凸起的側(cè)凹時，耦連裝置還允許較大力的傳遞。

在飛行中由攜帶的能量存儲器給驅(qū)動器供能。而實踐特別適合的是，旋轉(zhuǎn)翼飛行器設計具有可分離的電接觸裝置，尤其是插入式連接裝置，通過該插入式連接裝置將旋轉(zhuǎn)翼飛行器短暫地與位置固定的或靜止的供電裝置連接。通過也就是說旋轉(zhuǎn)翼飛行器設計具有可拆卸的電接觸裝置，相應地減小了從攜帶的能量存儲器中的取出。由此可以減小能量存儲器的容量并由此同時降低其自重。

耦連裝置的兩個區(qū)段相互電絕緣，使得它們在電接觸時形成用于將電能傳輸?shù)杰囕d驅(qū)動器上的兩極。因此，也就是說也可以在起飛階段(其中旋轉(zhuǎn)翼飛行器已加速)中，繼續(xù)給其供給電能，直到達到起飛速度為止。因此在耗能的起飛階段中一直保持電連接并且相應地減輕了車載能量存儲器的負荷。

這種起飛輔助裝置，類似彈射器可以一方面存在于整個旋轉(zhuǎn)翼飛行器的平動的加速中。另一方面，在此同時也可以通過傳遞轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子加速到期望的轉(zhuǎn)數(shù)。

為此適合的滑座可以例如在起飛階段中與正加速的旋轉(zhuǎn)翼飛行器一起運動。

在本發(fā)明的另一個同樣特別合理的結(jié)構(gòu)方案中，旋轉(zhuǎn)翼飛行器設計具有用于傳遞尤其是平動的加速力來輔助起飛階段的機械的耦連裝置，以便例如借助滑座或平板車確保加速力可靠的傳遞。

但同時，機械耦連裝置也可以用作在著陸階段中保護和受控地制動旋轉(zhuǎn)翼飛行器的緩沖器。為此，耦連元件可以與在導引裝置上可移動的滑座連接，使得驅(qū)動功率尤其是借助牽引器件可傳遞到滑座上。

本發(fā)明的另一個同樣特別有利的結(jié)構(gòu)方案也由此實現(xiàn)，導引裝置圍繞基本上水平軸線偏轉(zhuǎn)移動地布置，使得在旋轉(zhuǎn)翼飛行器的起飛階段中可調(diào)節(jié)在加速方向上向上傾斜的定向并且在著陸階段中可調(diào)節(jié)在減速方向上向下傾斜的定向。起飛和著陸設備的驅(qū)動器可以在此與導引裝置共同地可移動或位置固定地布置。

在起飛和著陸設備的另一個特別節(jié)省空間的變型方案中，支架具有至少兩個通過鉸鏈連接的支承臂，尤其是在該結(jié)構(gòu)形式中作為垂直鉸接臂，其中，第一支承臂可偏轉(zhuǎn)移動地與支架連接，第二支承臂與耦連元件連接。因此，當支承臂通過偏轉(zhuǎn)運動跟蹤對起飛或著陸階段合理的運動軌道時可以省掉著陸軌。附加的平臺在此用于與飛機起落架一起立在平臺上的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)翼飛行器。

此外，已證明特別合理的是，驅(qū)動器在旋轉(zhuǎn)翼飛行器的著陸階段中作為發(fā)電機工作并且可以在該回收模式中將動能轉(zhuǎn)化為電能并且輸入能量存儲器。

附圖說明

本發(fā)明允許不同的實施形式。為了進一步闡述其基本原理，與之相關地表示在附圖中并且下面描述。這些附圖以原理圖示出。

圖1是具有用于旋轉(zhuǎn)翼飛行器的導引裝置的在起飛階段中的起飛和著陸設備；

圖2是在著陸階段中的圖1所示的起飛和著陸設備；

圖3是具有兩個可偏轉(zhuǎn)移動連接的支承臂的起飛和著陸設備的變型；

圖4是圖1至3中所示的起飛和著陸設備的耦連裝置的剖切側(cè)視圖；

圖5是圖4中所示的耦連裝置的俯視圖。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖1和2進一步闡述用于旋轉(zhuǎn)翼飛行器2的起飛和著陸設備1的第一變型方案。起飛和著陸設備1具有位置固定的或靜止的支架3，在該支架3上，導引裝置4圍繞水平軸線在圖1所示的起飛位置與圖2所示的著陸位置之間擺動。在導引裝置的外端部區(qū)域上布置有驅(qū)動器5，用于借助牽引器件6將加速力傳遞到旋轉(zhuǎn)翼飛行器2上，該加速力由此可以與旋轉(zhuǎn)翼飛行器2的車載驅(qū)動器(也即旋轉(zhuǎn)翼飛行器上的驅(qū)動器)無關地產(chǎn)生。

為了力傳遞，起飛和著陸設備1具有圖4和5中所示的耦連裝置7，該耦連裝置7帶有具有旋轉(zhuǎn)對稱的凸起8的耦連元件9和另一個與未詳細示出的滑座相連的、沿導引裝置4可移動的耦連元件10，該耦連元件9與旋轉(zhuǎn)翼飛行器2連接。該耦連元件10形成用于凸起8的容納部并且為此具有圓周側(cè)的借助彈簧元件11預緊的接觸面12和另一個帶有凸起8的端面14的構(gòu)成負極的接觸面13，該接觸面12形成電接觸裝置的正極。

耦連裝置7也是另一個在圖5中所示的起飛和著陸設備15的變型的組成部分，其中，支架3具有通過鉸鏈16與支架3連接的第一支承臂17，以及通過另一個鉸鏈18與第一支承臂17連接的第二支承臂19。該第二支承臂19從其自身借助另一個鉸鏈20與用于旋轉(zhuǎn)翼飛行器2的平臺21連接，在該平臺上設有耦連裝置7。通過這樣設計的鉸接臂結(jié)構(gòu)形狀能實現(xiàn)在通過方向箭頭22表示的起飛階段中和在通過另一個方向箭頭23表示的著陸階段中幾乎任意可調(diào)節(jié)的運動軌道。

附圖標記列表

1起飛和著陸設備

2旋轉(zhuǎn)翼飛行器

3支架

4導引裝置

5驅(qū)動器

6牽引器件

7耦連裝置

8凸起

9耦連元件

10耦連元件

11彈簧元件

12接觸面

13接觸面

14端面

15起飛和著陸設備

16鉸鏈

17支承臂

18鉸鏈

19支承臂

20鉸鏈

21平臺

22方向箭頭

23方向箭頭