用于陆地和空中的混合式交通运输工具的转变方法以及该混合式交通运输工具

摘要

用于陆地和空中的混合式交通运输工具的转变方法，所述方法包括下面的转变和互换步骤：倾转打开调整盖（7）。使两个整体机翼（1）从交通运输工具的纵向位置绕两个竖直轴（2）展开至飞行位置。通过绕水平轴线（3）倾转每个机翼（1）的后部，使机翼（1）的后部从机翼（1）的顶前部展开成张开的飞行位置。使机翼（1）以从0°至40°攻角alpha倾转地起飞和着陆。通过朝机身轴向移动前轮（5）而减小前轮轮距（5）。此外，描述了相应的用于陆地和空中的混合式交通运输工具，其包括用于从标准双辙或四辙汽车转变成用于在陆地或水上起飞和着陆的标准飞行器以及从用于在陆地或水上起飞和着陆的标准飞行器转变成标准双辙或四辙汽车的互换转变机构。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的用于陆地和空中的混合式交通运输工具，其能 够在水上起飞和着陆，其在陆地上行驶期间能够对应转变（变形， transformation）。混合式交通运输工具在用于陆地的情况下转变成标准 （sterling，单用式）汽车并且在用于空中的情况下转变成标准飞行器的转 变方法通过新颖的方式解决。混合式交通运输工具的构造、特别是其转变 倾转也由新颖的方式解决。本发明属于汽车和飞行器工业领域。

背景技术

目前存在用于陆地（汽车）和空中（飞行器）的标准交通运输工具。 它们的结构通常已知。还存在特殊交通运输工具（悬浮运载工具），但它 们既不属于汽车也不属于飞行器。

还存在另一类型的交通运输工具，其具有汽车以及飞行器的特征。加 利福尼亚州的公司“Moller International”正在开发VTOL（垂直起飞和 着陆）交通工具，其设计为在三轮底盘上的汽车。该交通工具长5.9m，飞 行速度计算为600km/hr。其配备有四个垂直倾转的喷气发动机。这种不同 寻常的交通运输工具还设置成通过水平倾转的四个喷气发动机在陆地上移 动。因为这个原因，其作为汽车存在很大缺陷，因为其有三个轮子并且其 由于其喷气发动机的影响而不能在通用的道路交通内进行陆地上的移动。 并且其燃料消耗以及噪音都非常高。

不同寻常的交通运输工具的另一个代表是在已公开的专利申请WO 2007/14877中描述的“Terrafugia Transition”，其实际上是长5.7m、宽 8.4m和高2.1m的两座飞行器，其配备有四轮底盘和使该交通工具在大约 20秒内转变成两米宽的汽车的可折叠机翼。通过无铅汽油供给的最大输出 功率为74kW的Rotax912马达的动力在陆地上被传送到前轴上，或者在 空中使安置在后部中的螺旋桨旋转。具有满罐燃料的“Terrafugia Transition”能飞740km的距离，在陆地上其可以达到约120km/hr的速 度，在空中达到约190km/hr的速度，起飞和着陆需要约500m的跑道。 其连同行李的重量为约250kg；没有机组人员为600kg。该交通运输工具 的缺点是其从飞行器向汽车的转变方法。每个机翼绕两个水平轴线倾转成 折叠的形状，并在竖直位置保持倾斜。汽车呈现奇怪的形状，并且由于机 翼在竖直位置折叠而具有相当高的高度。在具有侧风的情况下，该汽车在 道路交通中不稳定。前轴具有固定的轮距宽度，并且在飞行过程中前轮外 露，这会导致很大的气流阻力。

此外，在斯洛伐克开发了用于在陆地以及空中移动的另一“Aeromobile （飞行汽车）”混合式交通运输工具，其具有运动型车的形状，并能够使 用其自身的底盘在道路上行驶。在其设计中，其还具有轿车的尺寸。其在 后部具有两个水平的机翼区域，螺旋桨位于这两个水平的机翼区域之间。 此外，其还在前部具有两个机翼区域。但是它仍然给人以未来飞行器的印 象。它是一种不可转变的交通运输工具。其缺点是存在如下的事实：该交 通运输工具在后部包括用于稳定顶部不可倾转的机翼的两个侧向竖直区 域，然而该区域降低了汽车在侧风情况下的稳定性。

所述事实导致试图创造这种用于在陆地和空中移动的混合式交通运输 工具的概念，其能够确保从汽车向飞行器迅速对应转变。这些对应转变将 产生标准汽车以及标准飞行器。

这种努力的结果在下面描述的本发明中体现，本发明提供了用于陆地 和空中的混合式交通运输工具的转变方法。

发明内容

上述不足之处由根据本发明的用于陆地和空中的混合式交通运输工具 的转变方法消除，该转变方法的原理包括：从标准双辙或四辙汽车向用于 从陆地起飞的标准飞行器的转变包括可在汽车的怠速/静置期间以及运行/ 驾驶期间执行的一系列转变步骤。以下是必要的转变步骤：

每个机翼利用使机翼倾转至飞行位置/使机翼从飞行位置倾转出的互 换（reciprocal，对应）转变机构绕其竖直轴线倾转，使整体左前机翼和右 前机翼从交通运输工具的纵向位置倾转伸出。汽车构型的混合式交通运输 工具的左前机翼和右前机翼位于汽车体部的左侧和右侧，使得两个可收回 机翼的轴大致与纵向汽车轴线平行。在该转变步骤之后，机翼的轴稳定在 飞行位置，即展开的机翼的轴大致竖直于汽车的纵向轴线。

利用使机翼平台轮廓改变成张开的标准飞行位置的互换转变机构使每 个机翼的后部（襟翼）从机翼的顶前部倾转出。当机翼轴已经稳定在飞行 位置时，即当展开的机翼的轴大致竖直于汽车的纵向轴线时，执行该转变 步骤。在该转变步骤之前，每个机翼仍处于未张开状态，即，机翼的后部—— 襟翼向上倾转到机翼前部上。

下面描述的是汽车如何转变成飞行器并准备好用于飞行模式。在切换 驱动单元（在使用共同的驱动单元的情况下）之后，传递至前轮的转矩被 断开并被重新传递至位于体部后部的螺旋桨。在使用混合式驱动单元的情 况下，传递到前轮的转矩从一个驱动单元断开，并且来自另一驱动单元的 转矩被传递到位于体部后部的螺旋桨。混合式交通运输工具的该转变使汽 车转变成可操作的飞行器。

在飞行器起飞后，由于空气动力阻力降低，有利的是提供下一转变步 骤，使飞行器变成标准飞行器。该转变步骤是使前轮轮距减小，此时轮子 从左侧以及右侧朝机身轴向移动。轮子配备有盖-挡板，被空气动力学地嵌 入在光滑的设计线内，从而创造了近似均匀的飞行器前部。

本发明的另一个基本特性是这种混合式交通运输工具的转变方法可以 在从标准汽车向标准飞行器转变期间，其中在利用使机翼平台轮廓改变的 互换转变机构使每个机翼的后部（襟翼）从机翼的顶前部倾转伸出成张开 的标准飞行位置的第二转变步骤之后，包括能够显著地缩短起飞跑道的下 一转变步骤。该转变步骤是使机翼以从0°至40°的攻角alpha倾斜地起 飞。飞行器起飞之后，设定的机翼的为从0°至40°的角alpha将被调整 为初始值。

本发明的另一个基本特性是可以提供从标准汽车向用于从水上起飞和 在水上着陆的标准飞行器（水陆两用）转变的混合式交通运输工具的转变 方法。其中存在使前轮嵌入浮件内的条件。

根据本发明的用于陆地和空中的混合式交通运输工具的转变方法的原 理还在于：从用于在陆地上着陆的标准飞行器向标准双辙或四辙汽车的对 应转变；该转变方法包括仅在飞行器着陆后可执行的一系列转变步骤。这 些必要的转变步骤例如在空中尽量早地执行使前轮轮距扩大，利用使机翼 平台轮廓线改变的互换转变机构使每个机翼的后部从张开的飞行位置向机 翼的顶前部收回；利用用于使机翼收回/展开的互换转变机构使机翼从飞行 位置绕竖直轴线收回至交通运输工具的纵向位置。

本发明的另一基本特性是这种混合式交通运输工具的转变方法可以在 从标准飞行器向标准汽车转变期间，其中在在空中尽量早地执行前轮扩张 的第一转变步骤之后，包括能够显著地缩短着陆跑道的下一步骤。该转变 步骤使机翼以从0°至40°的攻角alpha倾斜地着陆。飞行器着陆之后， 设定的机翼的为从0°至40°的角alpha将被调整为初始值。

在用于陆地和空中的混合式交通运输工具的转变方法中，还可以包括 附加的转变，最重要的转变包括在使机翼展开至飞行位置之前以及在对应 转变成标准汽车之后收回机翼之前使调整（compensation，补偿）盖部分 地倾转打开和关闭。其中不太重要的附加转变步骤可以包括例如使后视镜 向光滑的设计位置收回和展开。

用于陆地和空中的混合式交通运输工具基于根据本发明的上述方法， 并必要地包括体部、舱部、可收回机翼、底盘和驱动单元，该驱动单元将 转矩传递切换或联接至位于后部的螺旋桨或前从动轮上，并且其原理包括： 在基本改型中，该交通运输工具包括用于转变成标准双辙或四辙汽车或转 变成用于在陆地或水上起飞和着陆的标准飞行器的互换转变机构。使左前 机翼和右前机翼收回和展开的每个第一互换转变机构位于体部的中央，并 且包括使机翼从飞行位置向混合式交通运输工具的纵向轴线位置绕竖直轴 线收回机翼以及从混合式交通运输工具的纵向轴线位置绕竖直轴线展开机 翼的竖直轴线，并且还包括第一致动器。使每个机翼平台轮廓绕机翼水平 轴线改变的第二互换转变机构位于机翼体部中并包括第二致动器。使前轮 轮距变化的第三互换转变机构位于体部的前部中并包括第三致动器。

在扩展改型中，用于陆地和空中的混合式交通运输工具的体部包括用 于使机翼以从0°至40°的攻角alpha倾斜地起飞和着陆的一至两个第四 致动器。体部在舱部之后配备有弹出式调整盖。此外，该弹出式调整盖配 备有第五致动器。在特定实施例中，所述第一至第五致动器被电动地和/ 或气动地和/或液压地控制。

用于陆地和空中的混合式交通运输工具的水陆两用改型具有适合于配 备空气动力空心浮件的前轮肩。

根据本发明的用于陆地和空中的混合式交通运输工具的转变方法以及 混合式交通运输工具自身的优点包括：产生从一个交通运输工具类型向另 一类型的标准转变，其结果是产生标准汽车或标准飞行器。该转变将进行 约20至30秒。该可转变的混合式交通运输工具具有运动型车或运动型飞 行器的设计。但是，其重量轻5倍，因为其仅重400kg。其主要由碳制成。 其以约130km/hr的速度起飞。其可达到约250km/hr的飞行速度。该可 转变的混合式交通运输工具的优点是对飞行本身的准备的简化，因为驾驶 员在其车库上车，并且他/她可以在驾驶时进行用于飞行的必要程序。抵达 机场或草地之后，驾驶员启动标准汽车向标准飞行器的转变。驾驶员可以 在不必离开他/她的混合式交通运输工具的情况下执行该转变。

附图说明

将参考附图进一步解释本发明，其中图1示出标准汽车构型的混合式 交通运输工具。图2示出调整盖抬起。图3示出两个机翼从混合式交通运 输工具的纵向位置绕竖直轴线展开，使得机翼的后部向下折叠。图4示出 机翼的后部从机翼的顶前部倾转。图5示出机翼的后部完全倾转成张开的 飞行位置。图6示出调整盖向下折叠。图7示出机翼以机翼攻角倾转起飞。 图8示出前轮轮距减小。图9示出机翼在没有机翼攻角的情况下的飞行倾 转，以及所产生的混合式交通运输工具的标准飞行器构型。图10示出具有 用于螺旋桨和轮子的共同的驱动单元的混合式交通运输工具的杆支承结 构。图11示出具有用于螺旋桨和轮子的混合式驱动单元的混合式交通运输 工具的杆支承结构。

具体实施方式

应理解的是，本发明的各种实施例仅用于说明的目的，而不是对技术 方案的限制。理解本领域现有技术的专家使用不超出常规的实验将发现或 能够发现本发明的具体实施例的许多等同实施例。这样的等同实施例将落 入以下权利要求的范围之内。

对于理解本领域现有技术的专业人员而言，对系统进行优化不存在问 题，因此这些特性并未详细描述。

例1

在本发明主题的具体实施例的本示例中，描述了一种处于其最简单的 基本改型的混合式交通运输工具。转变之前，该交通运输工具具有标准运 动型车的特性，如图1所示。它由体部4、舱部6、可收回机翼1、底盘和 共同的驱动单元8组成，所述共同的驱动单元8将转矩切换或联接至位于 后部的螺旋桨9或从动前轮5，如图10所示。在基本改型中，该混合式交 通运输工具包括用于转变成标准双辙汽车或转变成用于在陆地起飞和着陆 的标准飞行器的互换转变机构。用于收回-展开左右机翼1的两个互换转变 机构位于体部4的中央，并且每个互换转变机构包括使机翼1从飞行位置 向混合式交通运输工具的纵向轴线的位置以及从混合式交通运输工具的纵 向轴线的位置向飞行位置收回-展开的竖直轴线2。用于收回-展开左右机翼 1的两个第一互换转变机构包括具有电驱动装置的两个第一致动器。每个 使机翼1平台轮廓改变的第二互换转变机构1位于机翼体部1中，并包括 具有电驱动装置的致动器，其提供机翼1的后部从机翼1的顶部绕机翼的 水平轴线3向张开的飞行位置的倾转。使前轮5轮距改变的第三互换转变 机构位于体部4的前部，并包括具有电驱动装置的第三致动器和滑动半轴 线。转变后，该交通运输工具具有标准运动型飞行器的特性，如图9所示。 标准运动型飞行器的体部4与舱罩6一起具有光滑的空气动力学形状，而 张开的左右机翼1从体部4的中间部分延伸出。体部4的锥形后部逐渐变 成横向的短的稳定倾转区域，在它们的端部配备有后轮。推进器螺旋桨9 从体部4的后部水平延伸出。从动轮5位于体部4的前部并且它们的轮距 为最小，因此轮子挡板5紧密抵靠体部4的侧前元件。在对应转变后，将 再次获得标准运动型车的特性，如图1所示。标准运动型车的体部4与舱 罩6一起具有光滑的空气动力学外形，左右机翼1从体部4的中心部分沿 标准运动型车的纵向轴线沿其侧部向后收回。从动轮5位于体部4的前部， 此时它们的轮距最大化，由此轮子挡板5从体部4的侧前部元件离开。

例2

在本发明主题的具体实施例的本示例中，还描述了混合式交通运输工 具的改进的构型。在转变之前，该交通运输工具仍具有标准运动型车的特 性，其构造在示例1中被充分地描述。此外，在该扩展改型中，用于陆地 和空中的混合式交通运输工具的体部4包括用于使机翼以alpha=30°的攻 角倾斜地起飞和着陆的、具有电驱动装置的一至两个第四致动器，如图7 和8所示。转变后，该交通运输工具再次具有标准运动型飞行器的特性。 该构型显著缩短了起飞和着陆的轨道。

例3

在本发明主题的具体实施例的本示例中，还描述了混合式交通运输工 具的另一改型。在转变之前，该交通运输工具仍具有标准运动型车的特性， 其构造在示例1中被充分地描述。此外，在该扩展改型中，用于陆地和空 中的混合式交通运输工具的体部4在舱部6之后配备有弹出式调整盖7。 弹出式调整盖7的向上和向下倾转由具有电驱动装置的第五致动器提供， 如图2至6所示。

例4

在本发明主题的具体实施例的本示例中，还描述了混合式交通运输工 具的另一种改型。在转变之前，该交通运输工具仍具有标准运动型车的特 性，其结构在示例1至3的至少一个中被充分地描述。转变之后，该交通 运输工具具有标准运动型水陆两用交通工具的特性。其结构被适配成使得 前轮肩5配备有空气动力空心浮件。这使该水陆两用交通工具能在水上起 飞和着陆。

例5

在本发明主题的具体实施例的本示例中，还描述了混合式交通运输工 具的另一种改型。在转变之前，该交通运输工具仍具有标准运动型车的特 性，其结构在示例1至4的至少一个中被充分地描述。转变之后，该交通 运输工具具有标准运动型飞行器或水陆两用交通工具的特性。其结构被适 配成使得所述致动器可以是具有气动或液压驱动装置的变型。另一改型可 以包括混合式交通运输工具具有四辙的变型。又一改型可包括混合式交通 运输工具配备有混合式驱动装置的变型，如图11所示。这意味着，例如前 轮5被独立的电动马达驱动，所述电动马达由电池或发电机供电。螺旋桨 9由内燃发动机经由啮合的传动齿轮驱动。

例6

在本发明主题的具体实施例的本示例中，还描述了混合式交通运输工 具的最完美的改型。在从飞行器或水陆两用交通工具转变之后，该交通运 输工具仍具有标准运动型车的特性，其结构总体上在示例1至5的至少一 个中被描述，如图1至11所示。

下面描述根据本发明的从标准双辙汽车向用于从陆地起飞的标准飞行 器的转变方法的功能性示例，图1中示出了标准汽车。所述转变方法是在 驾驶汽车时已执行的一系列转变步骤。其包括使调整盖倾转打开从而为机 翼自由地完全展开提供空间，如图2所示。接下来是，每个机翼利用使机 翼向内倾转至飞行位置/从飞行位置向外倾转的互换转变机构绕其竖直轴 线倾转，使整体左前机翼和右前机翼从交通运输工具的纵向位置倾转伸出， 如图3所示。然后利用使机翼平台轮廓变化的互换转变机构使每个机翼的 后部（襟翼）从机翼的顶前部向外倾转成张开的标准飞行位置，如图4和 5所示。然后使调整盖倾转回到其初始位置，如图6所示。然后将转矩传 递至位于体部的后部的螺旋桨。然后使机翼以从0°至40°的攻角alpha 倾转地起飞以缩短起飞轨道，如图7所示。由于空气动力阻力降低，飞行 器起飞后，有利的是使前轮轮距减小，此时轮子从左侧以及右侧朝机身轴 向偏移，如图8所示。飞行器起飞后，设定的机翼的从0°至40°的角alpha 将被调整到初始值，如图9所示。混合式交通运输工具的这种转变使标准 汽车转变为可操作的标准飞行器。

然后描述根据本发明的从用于在陆地着陆的标准飞行器向标准双辙汽 车的对应转变方法的功能性示例，图9中示出标准飞行器。该对应转变方 法是在飞行器的飞行期间已执行的一系列转变步骤。扩大前轮轮距，此时 轮子将从左侧和右侧轴向偏移离开机身。然后使机翼以设定的从0°至40 °的角alpha倾转地着陆以缩短着陆跑道。然后倾转打开调整盖以为机翼 的自由收回提供空间。飞行器着陆之后，设定的机翼的从0°至40°的角 alpha将被调整到初始值。利用使机翼平台轮廓变化的互换转变机构，每 个机翼的后部（襟翼）倾转到机翼的顶前部。每个机翼利用使机翼向内/ 向外倾转的互换转变机构绕其竖直轴线倾转，使得整体的左前机翼和右前 机翼从飞行位置向内倾转至交通运输工具纵向位置。然后使调整盖倾转回 到其初始位置。然后将转矩传递至前从动轮。混合式交通运输工具的该对 应转变使标准飞行器转变成可操作的标准汽车。

工业实用性

根据本发明的用于陆地、水中和空中的混合式交通运输工具的转变方 法以及混合式交通运输工具在飞行器和汽车工业中具有其实用性。