貝爾公司于今年1月提交的一個可用于電動垂直起降空中的士的構型設計方案專利2018年8月被公布，采用該方案的驗證機預計將在2020年實現首飛，賽峰公司將為其開發一套混合電推進系統作為動力裝置。

一、貝爾針對城市空運提出3傾轉涵道垂直起降飛行器構型

該專利的專利號為U.S.2018/0208305，于今年1月8日提交，該構型使用了3個可傾轉的涵道風扇，其中2個單副旋翼的涵道風扇布置在機翼翼尖，另一個使用共軸雙旋翼的涵道風扇布置在尾部結構上。該構型與貝爾公司此前公布的電動空中的士方案有很多相似之處。

專利申請文件中包括兩個不同版本的草圖，其中一個機身尾部結構分為Y形，以支撐尾部風扇。另一個則采用了二面翼，尾部風扇安裝在2個平行的尾梁中間。后者看起來與貝爾公司在此前展示的四座空中的士概念方案類似。

01

U.S.2018/0208305專利草圖之一

二、專利提出采用混合動力或混合動力液壓推進系統

貝爾公司在該專利的應用方向中稱，這是一種可以搭載1名飛行員和1名乘客的飛機，也可以布置一個最多容納六名乘客的座艙，并可選擇有人駕駛或無人駕駛。專利的詳細描述中稱，該飛機可以具有混合動力或混合動力液壓推進系統。混合電推進動力通過內燃機或輔助動力裝置（APU）驅動發電機，產生高壓電為一組電池充電，由電池來驅動涵道風扇的電動機。混合液壓動力則通過APU驅動液壓泵，由液壓泵為涵道風扇的液壓馬達提供動力。在該概念的另一個實例中，通過渦輪發動機驅動發電機，由發電機為液壓泵提供電力驅動，進而帶動涵道風扇。

該專利的應用方向描述中一些地方寫的非常具體，如提及了APU可以是一臺180馬力的渦輪發動機，驅動發電機產生至少100千伏安的功率，為每個旋翼使用的60馬力電動機提供動力。但其同時聲明，APU可以提供“適當的動力”。

三、專利提出采用新型飛行控制模式和無線充電技術

在直升機模式下，涵道風扇轉至垂直狀態以產生垂直方向的升力。通過改變機翼翼尖2個涵道風扇的總距和轉速來實現滾轉操縱，這兩個風扇的旋轉方向相反，以平衡反扭矩。尾部風扇則提供抵消翼尖風扇扭矩的反扭矩。

俯仰控制是通過調整尾部風扇的轉速來實現，偏航控制是通過改變2個翼尖風扇傾角和扭矩實現，或通過在涵道中的支柱上加裝副翼來實現。專利申請書中稱，該方案的旋翼不需要周期變距操縱，并且在一些實例中甚至不需要總距控制，只需要控制轉速即可。

在飛機模式下，涵道風扇轉至水平方向以提供前向推力。飛行控制則由垂尾上的方向舵和前后風扇涵道支柱上的副翼提供。專利文件中表示，該飛機的飛行速度可超過150節（278千米/時）。

該飛機的尺寸與傳統輕型直升機大致相當。涵道風扇的尺寸則設計為最大限度減少垂直起降時的動力需求和下洗流，以避免在起飛和著陸過程中吹起地面大量的碎片或灰塵，對乘客造成危害。

該專利申請書中還包括了一旦飛機進入著陸區域、或在著陸后監測到著陸輪上的重量變化時就對電池進行無線充電的功能。無線充電系統將位于著陸區上或嵌入在著陸區內，并擁有安全聯鎖裝置可以防止電池電量不足而起飛。

航空工業發展中心 李昊