可转换空用-陆用车辆的操作稳定性控制的制作方法

本发明涉及适用于可配置用于空用或陆用的车辆的控制系统。此类车辆通常被称为飞行汽车或可陆用飞机(下文称为“飞行汽车”)。明确地说，本发明涉及这种车辆的操作控制。

背景技术：

先前已经有关于飞行汽车设计的数种提议，飞行汽车就是可以完全符合陆用和飞行使用的法律和实际要求的车辆。实例包含terrafugiatransition(wo2007/114877)、carplane(http://carplane.de/)、aeromobil(wo2013/03240、wo2016/057003、wo2016/057004)，和mollerskycar(http://moller.com/)。

飞行汽车面临的一个特殊问题是驾驶和飞行的标准控制输入显著不同。对于驾驶，手动控制输入用于转向，并且脚踏控制用于油门和制动。对于飞行，手动控制用于俯仰(升降舵)和侧倾(副翼)，通常使用摇杆或轭，并且油门和脚踏控制用于偏航(方向舵)，并且通常用于差速轮制动。因此，不可能提供满足空用和陆用两者的法规要求的单组控制输入。另外，如果相同的输入取决于使用模式而具有不同的用途，则操作者错误的可能性变高。

wo2016/057003公开了一种用于针对空用和陆用在手控制输入之间轻松切换的提议。

其它提议，例如terrafugiatransition，提供了一整套每个输入：用于陆用的方向盘和用于空用的摇杆和手动油门，以及两对踏板：用于陆用的内部对(油门和制动器)和用于方向舵(偏航)控制的外部对。

飞机遇到的一个特殊问题是，由于控制表面上的空速低，因此方向控制和地面稳定性可能很困难。类似地，车轮的差速制动仅在飞机以某一速度滑行时才有效。陆用车辆通常具有更好的低速方向控制和制动。然而，在存在单独的陆用和飞行控制的情况下，通常难以安全地实现同时操作。

本发明试图解决这些问题中的至少一些问题。

技术实现要素：

本发明的第一方面提供了一种车辆，其具有用于陆用的第一配置(“陆用配置”)和用于空用的第二配置(“飞行配置”)，所述车辆包括：

陆用车轮；

第一转向控制输入，例如方向盘，用于在与地面接触时对陆用车轮进行方向控制；

用于在与地面接触时驱动陆用车轮的牵引驱动推进单元，例如连接到每个从动车轮的电动机；

牵引驱动动力控制输入，例如油门踏板；

第二转向控制输入，例如方向舵踏板，用于操作控制表面以用于车辆的空气动力学方向控制；

用于在空中驱动车辆的空气动力推力推进单元，例如连接到安装在车辆上的螺旋桨的电动机；以及

推力动力控制输入，例如油门杆；以及视情况选用的

陆用车轮制动控制输入，例如制动踏板；

其中，当车辆处于第二配置并且车轮与地面接触时，推力动力控制输入可操作以控制到空气动力推力推进单元和牵引驱动推进单元的动力以加速车辆；并且第一转向控制输入和第二转向控制输入两者皆可操作以控制车辆的行进方向。

在第一转向输入的控制下的陆用车轮可以在车辆的前部，并且也可以由牵引驱动单元驱动。

油门杆可以被配置成使得到怠速位置的第一侧的移动用于改变推力推进单元的动力，并且到怠速位置的第二侧的操作用于改变施加到陆用车轮的制动力。在一个实例中，当杆在怠速位置的第一侧上操作时，第二转向控制输入被配置成通过将扭矩引导至驱动陆用车轮而将转向控制应用于陆用车轮。

在一些实施例中，推力动力控制输入可以被配置成根据车辆的空速可变地控制到牵引驱动推进单元的动力。

在一些实施例中，第一转向控制输入可以被配置成仅在陆用车轮与地面接触时可操作。

在一些实施例中，陆用车轮可在第一延伸位置与第二回缩位置之间移动，第一延伸位置在车辆处于第一配置或处于第二配置且陆用车轮与地面接触时使用，并且第二回缩位置在车辆处于第二配置和飞行中时使用。

本发明的另一方面提供了一种操作根据第一方面的车辆的方法，其包括：

将车辆置于第二配置中，其中陆用车轮与地面接触；

在一个操作模式下，使用推力动力控制输入来控制来自推力推进单元和牵引驱动推进单元两者的动力，以控制车辆在地面上的速度，同时使用第一转向控制单元控制在地面上的行进方向；以及

在另一操作模式中，使用推力动力控制输入以控制来自所述推力推进单元的动力以控制车辆的空速，同时使用第二转向控制输入来控制行进方向。

本发明的又一方面提供了一种操作根据第一方面的车辆的方法，其包括：

将车辆置于第二配置中，其中陆用车轮最初不与地面接触；

在一个操作模式中，使用推力动力控制输入来控制来自推力推进单元的动力以控制车辆的空速，同时使用第二转向控制输入控制行进方向，以使陆用车轮与地面接触；以及

在其中所述陆用车轮与地面接触的另一操作模式中，使用推力动力控制输入来控制来自推力推进单元和牵引驱动推进单元两者的动力以控制车辆在地面上的速度，同时使用第一转向控制输入控制在地面上的行进方向。

两种方法可以进一步包括：当陆用车轮与地面接触时，使用推力动力控制输入将制动力施加到陆用车轮上；和/或对陆用车轮使用第二转向控制输入。

车辆可包括车身、连接到车身并且可在针对第一配置的折叠位置与针对第二配置的延伸位置之间移动的机翼、在车身后部的尾部，以及用于控制车辆在空中的操作的可移动控制表面。

可在本发明的范围内做出其它变化。

附图说明

图1示出了飞行配置中的飞行汽车的透视图；

图2的鞋在一个陆用结构的飞行汽车的前透视图；以及

图3和图4示出了图1和2的飞行汽车的控制布局的示意图配置用于公路使用和飞行时。

具体实施方式

参考图1和2，示出呈飞行配置形式(图1)和陆用配置形式(图2)的包括可转换车辆(飞行汽车)的飞机。飞行汽车包括车身结构10，所述车身结构提供乘员舱12并且容纳主电动机(未示出)和螺旋桨轴(未示出)，所述螺旋桨轴从主电动机延伸到车身结构10的后部14，螺旋桨如下文描述安装在车身结构的后部。用于提供升力和控制(通过副翼，未示出)的机翼16安装在车身10的顶部紧靠乘员舱12的后面。机翼16可在供飞行使用的延伸位置(图1)和供陆用的折叠位置(图2)之间移动。在折叠位置，机翼沿着车身10的顶部放置，机翼的长轴大体上与车身10的长轴平行。折叠机构大体上如wo2013/03240中所描述。

尾部结构18位于车身10的后部，并且包含垂直控制表面20(尾翅和方向舵)和水平控制表面22(横尾翼和升降舵)。后轮24设置在尾翅20的下端。

前轮26安装在车身结构10上。前轮均可转向，并被驱动。此外，前轮26可在回缩位置(图1)和打开位置(图2)之间移动，在回缩位置，它们定位成接近车身以减小飞行阻力，在打开位置，它们定位成改善陆用牵引力和控制。通过电动机(未示出)向前轮提供驱动，前轮由电动机提供动力。每个前轮26有一个电动机。电动机可以一起驱动，或者可以被控制以向每个车轮提供不同的或向量驱动，从而有助于稳定性和转向。

在飞行中使用时，主电动机用于驱动螺旋桨并且提供推力。

图3示出了当车辆被配置用于陆用时乘员舱12内的局部视图。方向盘30以常规配置定位在驾驶员/飞行员座椅(未示出)之前。在陆用配置(图2)中，方向盘30以常规方式操作前轮26。

三踏板装置设置在方向盘30下方的脚部空间32中。踏板包括中央制动踏板34，以及第一侧踏板36和第二侧踏板38。制动器34作用在前轮24和后轮26上。在用于陆用的第一配置(图2)中，第一侧踏板36被配置为油门踏板并且以常规的脚控制方式操作以向从动前轮26施加动力。例如，当前轮由电动机驱动时，油门踏板36用于控制提供到电动机的电流。在这种配置中，第二侧踏板38固定就位并且用作脚踏板。

图4示出了处于飞行使用的第二配置(图1)时图3的对应视图。在这种情况下，踏板被重新配置，以使得第一侧踏板36的油门功能断开，并且第二侧踏板38从其固定位置释放。两个侧踏板36、38连接到尾部20上的偏航控制表面(方向舵)，并且被布置成操作以使得压下第一(右)侧踏板36将使车辆向右偏航，并且压下第二(右)侧踏板38将使车辆向左偏航。当车辆仍在飞行配置时滑行时，制动踏板34可以保持活动以在车轮24、26上使用。

侧杆控制柱40位于方向盘30的右侧，所述侧杆控制柱连接到机翼16和尾部22上的侧倾和俯仰控制表面(副翼和升降舵)，以用于飞行配置(图1)。俯仰调整控制按钮42设置在侧杆40的顶部。在陆用中，侧杆40不起作用。

用于油门44、襟翼设置46和起落架部署48的杆位于方向盘的左侧。在正常的陆用配置中(图2)，这些都是不活动的。在空用配置(图1)中，这些杆以常规方式在发动机襟翼和起落架机构上操作。

在起飞和着陆情况下，有可能使用一个或其它控制配置的方面来帮助在车辆在空中使用与地面使用之间转换时保持车辆的稳定性。例如，当车辆在地面上并且由于控制表面上的低空速，空气动力学控制不太有效时，有可能使用陆用控制的方面。还可能使用来自另一模式的控制输入的某些方面，如下文将更详细描述的。

例如，当车辆被配置用于飞行使用但仍然在地面上时，控制输入被配置成使得踏板36、38被配置为方向舵踏板并且方向盘30仍然可操作以使前轮26转向。另外，油门杆44被配置成操作用以驱动螺旋桨的主电动机和驱动前轮26的电动机两者。因此，在早期阶段，当方向舵上的空速仍然过低而不能立即生效时，除了来自踏板36、38的任何方向舵输入外，方向盘也可用于确保车辆在速度开始建立时保持指向正确的方向。一旦空速足以进行有效的空气动力学控制，如通过控制件的“感觉”、通过指示灯、蜂鸣器等指示，操作者可以释放方向盘，并且仅使用侧杆40和方向舵踏板36、38进行正常的飞行控制。通过使用速度传感器或通过指示车轮不再与地面接触的载荷检测器，可以使对前轮26的动力控制无效。此外，可以使得车轮上的动力施加取决于速度，以使得对于给定油门设置，车轮的动力随着速度的增加而减小。

一旦车辆在空中飞行，操作者可以通过操作杆48来使车轮回缩，此时可以完全禁用车轮的转向或动力输入的可能性。

制动踏板34可以始终保持活动。除了物理制动系统的操作之外，脚制动器的操作也可以有效地禁用对前轮26的电驱动。

着陆时，可以通过操作杆48来降低车轮。路上操作是以常规方式进行的。然而，一旦车轮与地面接触，就可能再次进行组合模式操作。油门杆44设置有朝向其行程后部的止轮器，止轮器限定正常怠速位置。在飞行使用中，油门的操作在止轮/怠速位置之前，向前推动油门以增加动力并且向后拉动油门以减小动力。当车辆在地面上时，将油门杆拉回经过止轮器使电动机处于怠速设置，但是逐渐对陆用车轮施加制动。这是使用制动踏板34施加的任何制动的补充。因此，操作者可以使用侧杆40和方向舵踏板36、38保持对姿态的完全控制，同时具有额外的制动可用。

与起飞程序相反，一旦检测到着陆并且速度处于空气动力转向变得更加困难的水平，方向盘可以变为活动状态。在这样的速度下，机翼将提供很小的升力，并且其它控制表面变得不太有效，这意味着侧杆40最终可以无人看管而不会失去车辆控制。此外，双手操作可以维持完全控制。

在这些操作的变型中，方向舵踏板36、38还可用于控制车轮电动机以在车轮电动机处提供扭矩向量化，从而有助于在地面上时进行方向控制。由这种向量化提供的转向角可以在速度传感器控制下。在速度传感器指示有可能进行完全空气动力学控制的情况下，可以完全禁用扭矩向量化。当经由油门杆44以上述方式施加制动时，也将禁用扭矩向量化。扭矩向量化是其它常用安全系统的附加功能，例如abs(防抱死制动系统)、ebc(紧急制动控制)等。

可以在保持处于本发明的范围内的同时进行改变。控制表面可以使用缆线和/或杆连杆操作。螺旋桨俯仰控制可以是手动或自动的。针对陆用的齿轮部分是自动或cvt。陆用油门控制可以是电气/电子的，并且制动可以是机械/液压的，如同陆用车辆的常规情况。