本發(fā)明涉及用于垂直起飛飛行器的驅(qū)動系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種垂直起飛飛行器。

背景技術(shù)：

垂直起飛飛行器，特別地?zé)o人機，具有關(guān)于將要前往的目標的有利特征。因此，重要意義在于垂直起飛飛行器或無人機分別不需要跑道或著陸帶，這是由于垂直起飛飛行器和無人機可以垂直地降落或從地面垂直地起飛。利用這種垂直起飛飛行器還可以漂浮在特定目標上，從而例如執(zhí)行觀測任務(wù)，其中，所述漂浮也可被稱為懸停。因此，垂直起飛飛行器可以懸停在一個以及同一目標物上數(shù)分鐘，而且還可以是數(shù)小時，從而在觀測任務(wù)期間捕捉地面上的特定物體。垂直起飛飛行器例如是直升飛機。在長的途中飛行期間，直升飛機由于缺少機翼而關(guān)于氣動升力的效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于改進垂直起飛飛行器的驅(qū)動器。

該目的通過獨立權(quán)利要求的主題解決。示例性實施方式可以從從屬權(quán)利要求和下面的描述中得出。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種垂直起飛飛行器。垂直起飛飛行器包括用于產(chǎn)生在垂直方向上有效的提升力的提升驅(qū)動器以及用于產(chǎn)生在水平方向上有效的驅(qū)動力的推進驅(qū)動器。垂直起飛飛行器還包括用于為推進驅(qū)動器提供機械能的馬達以及用于為提升驅(qū)動器提供電能的第一發(fā)電機。此外，垂直起飛飛行器包括用于馬達的、帶有由馬達的排氣流驅(qū)動的第一渦輪的排氣渦輪增壓器，其中，第一渦輪構(gòu)造成為推進驅(qū)動器提供機械能。特別地，在排氣渦輪增壓器沒有結(jié)合在垂直起飛飛行器內(nèi)的情況下，可以僅提供第一渦輪。在這種實施方式中，第一渦輪不會是排氣渦輪增壓器的一部分，而是獨立設(shè)置的。

換言之，提供了用于帶有至少兩個提升轉(zhuǎn)子和一個尾部推進器的VTOL(垂直起降)無人機的混合電動驅(qū)動系或混合電動驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系包括帶有優(yōu)選地為柴油或煤油的燃料的內(nèi)燃機。因此，可提供作為馬達的活塞發(fā)動機、特別地往復(fù)式活塞發(fā)動機或燃氣渦輪。優(yōu)選地，飛行器，即無人機，包括帶有四個提升轉(zhuǎn)子的電動驅(qū)動器以及用于途中飛行的機械地驅(qū)動的尾部推進器的混合電動驅(qū)動器。

利用例如可以是無人機的這種垂直起飛飛行器，產(chǎn)生了由于機械直接驅(qū)動器與電力驅(qū)動的提升轉(zhuǎn)子的組合而導(dǎo)致有效分配驅(qū)動功率的優(yōu)點，并且因此可以實現(xiàn)節(jié)能飛行。特別地，在利用驅(qū)動系中的電池時，可以使將要被安裝的電池的重量與柴油燃料或煤油燃料的儲罐容積目標協(xié)調(diào)。還可以使為提升轉(zhuǎn)子提供的電能與為推進驅(qū)動器提供的機械能協(xié)調(diào)或匹配。該協(xié)調(diào)或調(diào)節(jié)例如可由控制單元進行。

在不操作馬達的情況下，即在飛行期間，還可以執(zhí)行任務(wù)剖面(mission profile)的某些階段，使得可使紅外線信號或聲音信號最小。換言之，這意味著由于所需提升力由提升轉(zhuǎn)子提供而非由馬達驅(qū)動的推進驅(qū)動器提供，因此可在飛行期間使加熱的排氣減少。

例如，馬達是內(nèi)燃機。特別地，馬達是從活塞發(fā)動機、燃氣渦輪或燃料電池中選擇的。燃氣渦輪例如是微型燃氣渦輪。

馬達例如可以借助于軸向推進驅(qū)動器提供機械能?？稍谠撦S處設(shè)置發(fā)電機，所述發(fā)電機將由馬達提供的、用于推進驅(qū)動器的機械能至少部分地轉(zhuǎn)換成電能以向提升轉(zhuǎn)子提供該轉(zhuǎn)換的電能。例如可在另一軸處設(shè)置排氣渦輪增壓器的第一渦輪，以為推進驅(qū)動器額外提供機械能，所述另一軸在下面也被稱為第二軸?？稍谠摿硪惠S處設(shè)置發(fā)電機，所述發(fā)電機也將由渦輪提供的、用于推進驅(qū)動器的機械能至少部分地轉(zhuǎn)換成電能，使得使該電能傳輸至提升轉(zhuǎn)子，特別地傳輸至提升轉(zhuǎn)子的電動機。因此，例如可提供彼此平行的并且借助于齒輪機構(gòu)聯(lián)接的兩個軸。

例如，提升驅(qū)動器包括推進器，特別地提升推進器。例如，推進驅(qū)動器同樣包括推進器。

排氣渦輪增壓器的渦輪例如利用馬達的排氣流以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動，使得渦輪中的排氣的弛豫能最后作為機械能傳輸至軸以從而為推進驅(qū)動器提供機械能。來自馬達的排氣流在這里經(jīng)由單獨的線路引導(dǎo)至渦輪。排氣流包括由于燃燒過程而在馬達內(nèi)產(chǎn)生的排氣。

垂直起飛飛行器還可以包括機身，其中，突出的機翼附接至機身。特別地，從機身突出的兩對機翼相繼設(shè)置。進而，提升驅(qū)動器的提升轉(zhuǎn)子可附至這些機翼。推進驅(qū)動器例如可直接附至垂直起飛飛行器的機身。優(yōu)選地，在垂直起飛飛行器處設(shè)置至少兩個提升轉(zhuǎn)子。然而，還可以在垂直起飛飛行器處設(shè)置三個并且特別地四個提升轉(zhuǎn)子。因此，可以使提升轉(zhuǎn)子附至成對機翼中的每一個機翼。例如，使這些提升轉(zhuǎn)子附在各機翼的外端部處。

垂直方向例如描述為垂直對齊于地面的方向。水平方向例如為平行對齊于地面的方向并且描述為垂直起飛飛行器在水平飛行期間基本上沿著該方向移動。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，第一發(fā)電機構(gòu)造成通過利用由第一渦輪提供的至少一部分機械能為提升驅(qū)動器提供電能。

因此，例如可以為垂直起飛飛行器沿垂直方向的運動提供電能。因此并特別地，提升驅(qū)動器主要在沿垂直方向移動時，即在垂直起飛或降落期間使用。另一方面，推進驅(qū)動器主要在水平飛行期間使用。

可以使由第一渦輪提供的機械能至少部分地轉(zhuǎn)換成由第一發(fā)電機提供的電能，使得由第一渦輪提供的機械能的一部分可提供到推進驅(qū)動器并且所提供的機械能的另一部分可借助于第一發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。因此，可根據(jù)飛行狀態(tài)而分別使向提升驅(qū)動器提供的能量和向推進驅(qū)動器提供的能量適應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器包括第二發(fā)電機，所述第二發(fā)電機構(gòu)造成使由馬達提供的機械能的至少一部分轉(zhuǎn)換成電能以向提升驅(qū)動器提供該電能。

換言之，第一發(fā)電機設(shè)置在第一渦輪也位于其處的相同軸處，并且第二發(fā)電機設(shè)置在由馬達驅(qū)動的相同軸處?？蓡为氃O(shè)置這兩根軸，特別地使彼此平行地設(shè)置這兩根軸。例如，第一發(fā)電機以及第二發(fā)電機適于由馬達和/或第一渦輪提供的機械能的至少一部分轉(zhuǎn)換成電能。因此，向提升驅(qū)動器提供的電能可從彼此獨立工作的兩個發(fā)電機，即第一發(fā)電機和第二發(fā)電機，獲得。這里，第一軸例如借助于馬達驅(qū)動，并且第二軸例如借助于渦輪驅(qū)動。然而，發(fā)電機可設(shè)置在兩個軸的至少一個軸處，所述發(fā)電機可通過利用所提供的軸能量產(chǎn)生電能。這里，軸能量由軸的旋轉(zhuǎn)運動所導(dǎo)致。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器還包括齒輪機構(gòu)，所述齒輪機構(gòu)構(gòu)造成將由馬達提供的機械能和/或由第一渦輪提供的機械能傳輸至推進驅(qū)動器。

例如，第一軸和第二軸可借助于齒輪機構(gòu)聯(lián)接至彼此，使得例如還可設(shè)定傳輸比例。例如，推進驅(qū)動器可設(shè)置在由馬達驅(qū)動的第一軸處，其中，由第一渦輪驅(qū)動的第二軸借助于齒輪機構(gòu)與第一軸連接或聯(lián)接。

例如，用于容納齒輪機構(gòu)的齒輪箱可位于垂直起飛飛行器的機身中。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器還包括用于向第三發(fā)電機提供機械能的第二渦輪，其中，第三發(fā)電機構(gòu)造成向提升驅(qū)動器提供電能。

可以假定第二渦輪驅(qū)動第三軸，使得第三發(fā)電機進而提供來自第三軸的軸能量的電能或來自第三軸的旋轉(zhuǎn)運動的電能，其中，進而向提升驅(qū)動器提供該電能?？梢约俣ǖ谌l(fā)電機將由第二渦輪提供的機械能完全轉(zhuǎn)換成電能以從而驅(qū)動提升轉(zhuǎn)子。例如，第二渦輪是同樣借助于馬達的排氣流驅(qū)動的膨脹渦輪。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，由馬達的排氣流進行驅(qū)動第二渦輪。

該排氣流例如可以是已經(jīng)驅(qū)動第一渦輪的排氣流的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器還包括分配單元，所述分配單元用于將馬達的排氣流分配或分攤成要被供給到第一渦輪的第一排氣流份額和要被供給到第二渦輪的第二排氣流份額。

因此，可在從內(nèi)燃機或馬達的排氣出口的區(qū)域中設(shè)置可調(diào)節(jié)的襟翼，所述襟翼構(gòu)造成以目標方式向第一渦輪和/或第二渦輪供給從馬達出去的排氣流。因此，可調(diào)節(jié)向相應(yīng)渦輪供給的排氣量。在附圖的描述中將對此進行更加詳細地闡述。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器還包括控制單元，所述控制單元構(gòu)造成調(diào)節(jié)第一排氣流份額和第二排氣流份額以從而調(diào)節(jié)由第一渦輪和第二渦輪提供的機械能。

這是由于穿過相應(yīng)渦輪的排氣流與由此導(dǎo)致的渦輪中的膨脹能量之間直接相互作用所導(dǎo)致的。以該方式還可以使向推進驅(qū)動器提供的機械能適于向提升驅(qū)動器提供的電能。換言之，使得第三軸和第三發(fā)電機能夠基于與最先的兩個軸分開的另一能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供向提升轉(zhuǎn)子或提升驅(qū)動器提供的電能。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，控制單元構(gòu)造成根據(jù)飛行條件調(diào)節(jié)所提供的機械能的份額和所提供的電能的份額。

也被稱為動力電子設(shè)備的控制單元可特別地包括用于控制垂直起飛飛行器的各種飛行控制件或控制電子設(shè)備。因此，可基于捕捉或獲取的飛行條件進行控制驅(qū)動系統(tǒng)。飛行條件可在這里由對應(yīng)的傳感器確定。特別地，飛行數(shù)據(jù)可由控制單元確定，所述飛行數(shù)據(jù)使得能夠確定要被供給到推進驅(qū)動器的機械能份額有多大。同樣地，提升驅(qū)動器所需的電能可由控制單元根據(jù)相應(yīng)的飛行條件確定并調(diào)節(jié)。因此，使得能夠在各種飛行條件下實現(xiàn)所提供的電能與所提供的機械能之間的最佳調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，排氣渦輪增壓器包括由第一渦輪驅(qū)動的壓縮機，所述壓縮機構(gòu)造成增加馬達中的工作壓力。

例如，壓縮機設(shè)置在與第一渦輪相同的軸處。特別地，排氣渦輪增壓器可設(shè)置在第二軸處并且壓縮向馬達供給的空氣，使得可增加馬達自身中的工作壓力。例如，作為例如活塞發(fā)動機等的馬達是內(nèi)燃機。最后，可借助于排氣渦輪增壓器為馬達提供額外功率。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，推進驅(qū)動器包括推進器。推進驅(qū)動器還構(gòu)造成將所提供的機械能借助于軸傳輸至推進器，其中，軸包括用于將機械能傳輸至推進器的聯(lián)接部或離合器。該軸例如為所描述的第一軸。

因此，聯(lián)接部例如設(shè)置在第一軸處。例如，第一軸為由內(nèi)燃機，即由馬達自身，驅(qū)動的軸。聯(lián)接部例如設(shè)置在齒輪機構(gòu)與推進器之間。特別地，可借助于聯(lián)接部將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到空閑狀態(tài)，在所述空閑狀態(tài)中，第一軸即驅(qū)動軸不再與推進器連接。通過使聯(lián)接部接合，進而提供了從由馬達驅(qū)動的軸至推進器的功率傳輸。此外，借助于齒輪機構(gòu)，第二軸的機械能可被傳輸至第一軸，即驅(qū)動軸，使得由第一渦輪提供的機械能與由馬達自身提供的機械能聯(lián)接。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器包括機翼結(jié)構(gòu)，所述機翼結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在飛行器水平運動期間為飛行器產(chǎn)生提升力。

因此，水平運動例如沿平行于地面的水平方向進行。提升力因此例如借助于產(chǎn)生機翼結(jié)構(gòu)輪廓的氣動提升力提供。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，機翼結(jié)構(gòu)包括從飛行器的機身突出的兩對機翼，所述兩對機翼相繼設(shè)置在水平方向上。

例如，垂直起飛飛行器因此包括串聯(lián)機翼結(jié)構(gòu)。因此，從飛行器突出的相應(yīng)機翼可以從機身垂直突出或突出于機身。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提升驅(qū)動器包括至少兩個提升轉(zhuǎn)子，每一個所述提升轉(zhuǎn)子設(shè)置在相應(yīng)機翼的端部處。

例如，所需的提升力在垂直起飛飛行器垂直上升期間，即在垂直飛行期間，借助于這兩個提升轉(zhuǎn)子提供。然而，還可使四個提升轉(zhuǎn)子附在垂直起飛飛行器處，特別地附在垂直起飛飛行器的每一個機翼的端部處，使得在垂直起飛飛行器垂直飛行期間具有最佳的穩(wěn)定性特征。因此，可以特別地避免飛行器發(fā)生側(cè)向傾斜。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，垂直起飛飛行器還包括用于向提升轉(zhuǎn)子供給電能的可再充電的儲能器。因此，控制單元構(gòu)造成調(diào)節(jié)由第一發(fā)電機或第二發(fā)電機或第三發(fā)電機提供的電能相對于由儲能器提供的電能的比例。

因此，電能供給也可由機載電池提供，使得提升驅(qū)動器也可在由馬達或渦輪提供的機械能僅傳輸至推進驅(qū)動器而沒有由發(fā)電機提供的電能的情況下進行操作。垂直起飛飛行器內(nèi)的儲能器的提供還具有使飛行器內(nèi)的重量分配有效地適應(yīng)的優(yōu)點。具體的重量分配可特別地由垂直起飛飛行器內(nèi)各種位置處提供的儲能器的來調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，本發(fā)明中提供了一種內(nèi)燃機裝置。例如，重量減少的柴油發(fā)動機或微型氣體渦輪可被考慮為內(nèi)燃機。

可使對應(yīng)的柴油發(fā)動機適于使得柴油發(fā)動機至少滿足功率重量比為0.75kg/kW的需求。這里可以考慮帶有直噴的多種燃料旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(共軌或泵/噴嘴技術(shù))、汽油直噴燃燒過程(外部點燃)、裝載以及排氣能量回收(渦輪組合體)。實現(xiàn)如圖的說明中更詳細地描述的雙分支排氣或驅(qū)動系統(tǒng)中存在一個選項。這里，一個分支具有排氣渦輪增壓器而另一分支具有膨脹渦輪。膨脹渦輪的機械功率例如可以被機械地聯(lián)接至尾部推進器的驅(qū)動軸以及/或者用于產(chǎn)生電能以使電池充電或用于驅(qū)動提升轉(zhuǎn)子的電動機。排氣的分配例如借助于襟翼進行。因此，對排氣渦輪增壓器的需求控制變成可能。因此，不需要用于吹散過量負載壓力的所謂廢氣門。將過量的排氣向膨脹渦輪供給。這將在圖的描述中進行更詳細闡明。

替代性地，聯(lián)接任何類型的機械裝載機的軸可以用作為支承件，例如，羅茨鼓風(fēng)機、旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機、G裝載機或離心式壓縮機。

用于馬達的對應(yīng)裝置不限于柴油旋轉(zhuǎn)活塞機器?？赏瑯硬僮魍鶑?fù)式活塞發(fā)動機。微型燃氣渦輪也可在渦輪軸機器的設(shè)計中代替活塞機器而使用。微型燃氣渦輪和活塞機器可以利用柴油以及煤油進行操作。微型燃氣渦輪是帶有單級離心式壓縮機和單級軸流式渦輪的簡單的單軸機器。與活塞發(fā)動機相比，功率重量比小于0.75kg/kW，例如約為0.2kg/kW或更小。由于是單級壓縮機，因此熱力效率因子或效率因子例如約為30kW發(fā)電廠的10％?？梢岳缤ㄟ^中間冷卻的壓縮機和額外膨脹渦輪增強效率因子。

燃料電池表示另一可能的替代物。燃料電池可利用氫操作或由預(yù)先重整的柴油或煤油操作。這里，可能會需要使用固體氧化物燃料電池(SOFC，固體氧化物燃料電池)。重整可借助于柴油或煤油的亞化學(xué)計量燃燒導(dǎo)致的氫氣和一氧化碳進行。燃料氣體H ₂/CO可以借助于SOFC進行轉(zhuǎn)換。

第一發(fā)電機、第二發(fā)電機和/或第三發(fā)電機可包括構(gòu)造成使飛行器的馬達加速的起動發(fā)電機(起動機)。提升轉(zhuǎn)子包括推進器，所述推進器可例如借助于電動機完全利用電力提供的能量操作。電能可借助于發(fā)電機產(chǎn)生以及由儲能器提供，特別地由電池提供。這些部件的對應(yīng)尺寸可取決于發(fā)電機或起動發(fā)電機的尺寸。出于該目的，可使重量最佳化以及功率最佳化。

可以區(qū)分馬達和/或發(fā)電機的各種操作模式。

例如，可以以恒定速度操作馬達和發(fā)電機。特別地，可以以最大旋轉(zhuǎn)速度或轉(zhuǎn)動速度操作推進器。因此，可以以同步模式或異步模式操作發(fā)電機。

例如，可以以可變速度操作馬達和發(fā)電機。特別地，最大速度可對應(yīng)于馬達的燃燒功率，所述燃燒功率可適于起動飛行條件或懸停飛行條件。這里，可以對發(fā)電機提供同步模式操作。

優(yōu)選地，驅(qū)動系統(tǒng)中的電壓是400V直流。因此，可以一方面使可能的供電線的重量最小化以及使控制及調(diào)整單元(所謂的動力電子設(shè)備)的重量最小化。通過提供400V直流，提升轉(zhuǎn)子可提供每一個提升轉(zhuǎn)子約8kW的功率。優(yōu)選地，飛行器處提供四個提升轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，利用柴油或煤油操作馬達。用于垂直飛行或懸停飛行所需的最大推力功率可以是約150kg(最大起飛重量)。這對應(yīng)于包括電損耗的約35kW的功率。該功率可在以每分鐘約6000轉(zhuǎn)的渦輪增壓器的標準構(gòu)型中實現(xiàn)。額外的電能和/或機械能可由渦輪組合系統(tǒng)提供，所述渦輪組合系統(tǒng)或者與渦輪增壓器分開或者與渦輪增壓器形成單元。馬達可以是所謂的Hirth 2702V馬達或所謂的Hirth 3401V馬達?？蔀闅飧桌鋮s的活塞發(fā)動機提供NACA空氣入口或風(fēng)扇。

附圖說明

下面將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行更詳細地描述。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的垂直起飛飛行器的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的帶有排氣渦輪增壓器的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的帶有排氣渦輪增壓器和兩個單獨的發(fā)電機的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的推進驅(qū)動器的示意圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的帶有排氣渦輪增壓器和發(fā)電機的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的帶有排氣渦輪增壓器和兩個單獨的發(fā)電機的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的帶有排氣渦輪增壓器和兩個單獨的渦輪的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；

圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的馬達的排氣流的分配；

圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的來自馬達的排氣流的分配；

圖8C示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的來自馬達的排氣流的分配。

具體實施方式

附圖中的表征是示意性的并且沒有按比例繪制。

如果在下面附圖的描述中類似的附圖標記用于不同的附圖中，則這些附圖標記指示相同元件或類似元件。然而，相同元件或類似元件可由不同的附圖標記指示。

圖1以俯視圖示出了垂直起飛飛行器10的示意圖。垂直起飛飛行器10例如包括設(shè)置在垂直起飛飛行器10的機身30中的馬達12、發(fā)電機11以及控制單元13。此外，提供了第一軸17，所述軸將由馬達12提供的機械能傳輸至推進驅(qū)動器31。例如，推進驅(qū)動器31包括推進器。發(fā)電機11構(gòu)造成將由馬達12提供的軸能量轉(zhuǎn)換成電能，并且進而向電動機14提供該電能?？苫谙螂妱訖C14提供的電能驅(qū)動提升驅(qū)動器32的提升轉(zhuǎn)子33以產(chǎn)生在從圖1的圖像平面突出的垂直方向上的提升力。推進驅(qū)動器31構(gòu)造成在水平方向1上提供驅(qū)動力。

垂直起飛飛行器10例如包括機翼結(jié)構(gòu)36，所述機翼結(jié)構(gòu)36進而包括附至機身30并且相繼設(shè)置的兩對機翼34。在圖1中所示的情況下，各機翼34從機身垂直地突出。在機翼34的各端部處，提升轉(zhuǎn)子33設(shè)置成在每一種情況下均為垂直起飛飛行器10的垂直飛行提供所需的提升力。特別地，可基于提升轉(zhuǎn)子33的這種設(shè)置提供垂直起飛飛行器10在飛行期間的良好穩(wěn)定性并且因此的良好懸停飛行特性。例如，馬達12是內(nèi)燃機。馬達12例如可以是活塞發(fā)動機、微型燃氣渦輪或燃料電池?？刂茊卧?3構(gòu)造成適于根據(jù)飛行條件而向推進驅(qū)動器31提供的機械能和/或向提升驅(qū)動器32提供的電能。

圖2示出了帶有導(dǎo)致馬達12的功率增加的排氣渦輪增壓器40的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。這里，空氣43流入排氣渦輪增壓器40的壓縮機42中并且因此以壓縮方式向馬達12供給該空氣43。因此，馬達12中的工作壓力可由排氣渦輪增壓器40增加。進而，馬達12的排氣44通過排氣渦輪增壓器40的第一渦輪41并且隨后到出口離開垂直起飛飛行器10。排氣渦輪增壓器40的第一渦輪41例如與第二軸18聯(lián)接，使得由排氣流44驅(qū)動的第一渦輪41將機械軸能量傳輸至發(fā)電機11，所述發(fā)電機11進而向提升驅(qū)動器提供電能。因此，向提升驅(qū)動器32的電動機14提供電能。此外，可由可充電的儲能器21向提升驅(qū)動器32提供或傳輸電能。例如是內(nèi)燃機的馬達12進而驅(qū)動第一軸17，最后由所述第一軸17驅(qū)動推進驅(qū)動器31。這里，可在第一軸17處提供發(fā)電機11，所述發(fā)電機11將由馬達12提供的機械軸能量的至少一部分轉(zhuǎn)換成電能以向提升驅(qū)動器32提供該電能。由第一渦輪41提供的機械能可由第二軸18的軸能量經(jīng)由齒輪機構(gòu)20傳輸至第一軸17，使得由馬達12提供的機械能和由第一渦輪41提供的機械能以聯(lián)接的方式傳輸至推進驅(qū)動器31。因此，彼此獨立工作的兩個發(fā)電機11以及彼此獨立轉(zhuǎn)動的兩個軸17、18是可供使用的。因此，可以對向提升驅(qū)動器32提供的電能和向推進驅(qū)動器31提供的機械能進行有效調(diào)節(jié)。

圖3示出了帶有排氣渦輪增壓器40的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，其中，第一渦輪41驅(qū)動第二軸18以因此為未在圖3中示出的推進驅(qū)動器31提供機械能。此外，例如是內(nèi)燃機的馬達12驅(qū)動第一軸17，并且因此同樣為推進驅(qū)動器31提供機械能。第一軸17以及第二軸18的軸能量可借助于齒輪機構(gòu)20聯(lián)接至彼此，使得由第一渦輪41提供的機械能和由馬達12提供的機械能可同步地傳輸至推進驅(qū)動器31。聯(lián)接的機械能可因此經(jīng)由另一單獨的軸17a傳輸至推進驅(qū)動器31。這里，另一單獨的軸17a設(shè)置在與第一軸17相同的軸線上或另一單獨的軸17a形成第一軸17的一部分。

此外，壓縮機42設(shè)置在第二軸18處，所述壓縮機使空氣流43在進入到馬達12中之前壓縮。因此，可在馬達12中提供更高工作壓力，從而導(dǎo)致功率增加。因此，排氣渦輪增壓器40例如由第一渦輪41、第二軸18、壓縮機42以及各空氣流和排氣流的相應(yīng)入口設(shè)備和出口設(shè)備形成。特別地，向渦輪41提供內(nèi)燃機12的排氣流44，所述排氣流因此驅(qū)動渦輪41。

由馬達12提供的機械能可借助于設(shè)置在第一軸17處的發(fā)電機11至少部分地轉(zhuǎn)換成電能，隨后向提升驅(qū)動器32的各電動機14提供所述電能。向推進驅(qū)動器31提供的機械軸功率能可借助于控制單元13調(diào)節(jié)以向提升驅(qū)動器32提供的電能?？稍诘诙S18處設(shè)置另一發(fā)電機11，所述另一發(fā)電機例如可被稱為第一發(fā)電機11。設(shè)置在第一軸17處的發(fā)電機11例如被稱為第二發(fā)電機11。

然而，由第一渦輪41提供的機械能，即軸功率能，的至少一份額可借助于設(shè)置在第二軸18處的第一發(fā)電機11轉(zhuǎn)換成電能。這里，控制單元13也可對向推進驅(qū)動器31提供的機械能和向提升驅(qū)動器32提供的電能的份額進行調(diào)節(jié)。因此，向提升驅(qū)動器32提供的電能可由兩個單獨的發(fā)電機11，即第一發(fā)電機11和第二發(fā)電機11，提供。

圖4示出了驅(qū)動系統(tǒng)的一部分的示意圖，特別地，向推進驅(qū)動器31傳輸軸功率能量或軸能量的部分。這里，可在第一軸17處設(shè)置連接部25，所述聯(lián)接部25設(shè)置在軸驅(qū)動器，即馬達12，與推進驅(qū)動器31之間。從第一軸17至推進驅(qū)動器31的功率傳輸可由聯(lián)接部25的聯(lián)接提供或由聯(lián)接部25的斷開聯(lián)接阻止。此外，圖4示出了發(fā)電機11，所述發(fā)電機11從軸17的軸功率能獲得電能并且將該電能傳輸至提升驅(qū)動器32的電動機14。從發(fā)電機11傳輸?shù)碾娔茉谶@里例如可由控制單元13控制，其中，控制信號19傳輸至提升驅(qū)動器32的各電動機14。因此，可根據(jù)垂直起飛飛行器10的飛行條件對所提供的各電能進行所需的定向調(diào)節(jié)。

推進驅(qū)動器31還包括推進器35，所述推進器35由于旋轉(zhuǎn)運動而產(chǎn)生用于垂直起飛飛行器10的推動力(impulse)，并且因此確保沿水平方向1驅(qū)動垂直起飛飛行器10。

圖5示出了用于垂直起飛飛行器10的驅(qū)動系統(tǒng)的另一示例的示意圖，其中，驅(qū)動系統(tǒng)包括僅在第二軸18處的發(fā)電機11而第一軸17沒有包括發(fā)電機11。這里，由馬達12提供的機械能，特別地軸17的軸功率能，完全傳輸至推進驅(qū)動器31。僅由第一渦輪41提供的機械能可由設(shè)置在第二軸18處的第一發(fā)電機11轉(zhuǎn)換成電能。為排氣渦輪增壓器40的一部分的第一渦輪41由來自內(nèi)燃機12的排氣流44驅(qū)動。因此，排氣在通過第一渦輪41時是松弛的(relaxed)。

圖5中所示的驅(qū)動系統(tǒng)例如可被稱為所謂的單流系統(tǒng)，這是由于這里僅第一渦輪41由排氣流44驅(qū)動。這里描述的每一個示例性實施方式僅包括可被稱為單流系統(tǒng)的一個渦輪，即第一渦輪41。

圖6示出了用于垂直起飛飛行器10的驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，所述驅(qū)動系統(tǒng)同樣被設(shè)計為單流系統(tǒng)。特別地，僅第一渦輪41由排氣流44驅(qū)動。然而，第二發(fā)電機11因此設(shè)置在第一軸17處并且提供額外介質(zhì)以為除了設(shè)置在第二軸18處的第一發(fā)電機11之外的提升驅(qū)動器32提供電能。將要借助于發(fā)電機11轉(zhuǎn)換成電能的機械能可由控制單元13調(diào)節(jié)以及/或者限定。特別地，對相對于由發(fā)電機11轉(zhuǎn)換的電能的由第一渦輪41或馬達12提供的機械能的調(diào)節(jié)可被設(shè)定。所提供的機械能以及所提供的電能的該設(shè)定或調(diào)節(jié)可能會導(dǎo)致對在各種飛行條件下的垂直起飛飛行器10的調(diào)節(jié)的改進。

圖7中示出了垂直起飛飛行器10的所謂的雙流驅(qū)動系統(tǒng)。特別地，離開馬達12的排氣流44分流成要被供給到第一渦輪41的第一排氣份額44a和要被供給到第二渦輪41a的第二排氣份額44b。由于該分流，來自內(nèi)燃機12的排氣流44的出口之后提供設(shè)計為襟翼或閥的分配單元45。例如，第二渦輪41a同樣驅(qū)動軸，在該軸處進而設(shè)置第三發(fā)電機11。該第三發(fā)電機11例如為提升驅(qū)動器32提供電能。可以假定第三發(fā)電機11構(gòu)造成將由第二渦輪41a提供的全部機械能轉(zhuǎn)換成電能并且向提升驅(qū)動器32的電動機14供給該電能。另一方面，也沒有在設(shè)置有第一渦輪41的第二軸18處設(shè)置發(fā)電機11，使得向推進驅(qū)動器31提供由第一渦輪41提供的全部機械能。僅在第一軸17處提供再多一個的發(fā)電機11，所述再多一個的發(fā)電機11同樣可為提升驅(qū)動器32提供電能。

通過使排氣流44分流成流過并因此分別驅(qū)動兩個單獨的渦輪41、41a的第一排氣份額44a和第二排氣份額44b，這可實現(xiàn)可完全獨立于為提升驅(qū)動器32提供的機械能對用于推進驅(qū)動器31的機械能進行調(diào)節(jié)。該調(diào)節(jié)可特別地由控制第一排氣份額44a和第二排氣份額44b的分配單元45進行。特別地，第一排氣份額44a和第二排氣份額44b之間的比例例如可借助于控制單元13限定或調(diào)節(jié)。

圖8A示出了用于向第一渦輪41供給來自馬達12的全部排氣流44的情況的分配單元45的示意圖。因此，對應(yīng)于排氣流44的排氣份額的第一排氣份額44a完全通向第一渦輪41。

圖8B示出了用于排氣流44以相同或不同份額44a、44b通向第一渦輪41或第二渦輪41a的情況的分配單元45。

圖8C示出了用于向第二渦輪41a供給來自馬達12的全部排氣流44的情況的分配單元45。因此，向第二渦輪41a供給的第二排氣份額44b對應(yīng)于來自馬達12的排氣流44的份額。

另外，應(yīng)指出的是“包括”并不排除任何其他元件或步驟，并且“一”或“一個”并不排除多個或多數(shù)。還指出的是參照以上示例性實施方式中的一個示例性實施方式所描述的特征或步驟還可與以上描述的其他示例性實施方式的其他特征或步驟結(jié)合使用。權(quán)利要求中的附圖標記并不被解釋為限定。