專利名稱：自轉(zhuǎn)空中循環(huán)受控式發(fā)電的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行系統(tǒng)，尤其涉及基于風(fēng)力的空中飛行系統(tǒng)的控制。
背景技術(shù)：
發(fā)電用的風(fēng)力渦輪機(jī)通常為塔式安裝，使用兩塊或三塊由驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的中心軸向 外伸展的葉片。由于葉片的旋轉(zhuǎn)速度低，一般需要加速傳動(dòng)裝置。盡管本領(lǐng)域有一些已知 的空中風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，但它們要掛一個(gè)跟安裝有氣球或其它提升裝置的塔類似的設(shè)備。關(guān)于 氣球提升型裝置的例子，請(qǐng)參見Kling的專利號(hào)為4，073，516美國專利，該專利公開系纜風(fēng) 力驅(qū)動(dòng)型水上發(fā)電站。系纜式發(fā)電的另一個(gè)特點(diǎn)是包括系纜和負(fù)載纜索，把空中機(jī)翼連接到地面上的機(jī) 械發(fā)電裝置。有關(guān)這種裝置的例子，請(qǐng)參見美國專利申請(qǐng)出版號(hào)為US2007/0228738專利申 請(qǐng)人為Wrage等人的專利，該專利描述了在空中飛行的降落傘把機(jī)械力傳送到地面。
發(fā)明內(nèi)容
一種空中離心加強(qiáng)型循環(huán)受控系統(tǒng)，其使用圍繞中心轂旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼，與旋翼飛機(jī) 的機(jī)構(gòu)相類似。機(jī)翼的速度能夠遠(yuǎn)在補(bǔ)給系統(tǒng)的風(fēng)速之上。機(jī)翼可通過柔韌的徑向系纜連 接到中心轂，隨著機(jī)翼的速度的增加，該徑向系纜會(huì)顯著變硬，機(jī)翼也可用剛性徑向鏈路連 接到中心轂。中心轂可以用一條可延伸的主系纜連接到地面。發(fā)電渦輪機(jī)可以設(shè)在機(jī)翼上，并利用高視風(fēng)速發(fā)電。所產(chǎn)生的電力向下沿著徑向 系纜傳送，穿過旋轉(zhuǎn)式電力管道傳送到主系纜和地面。通過使用連接到機(jī)翼上的控制面，空中組件可使得機(jī)翼的旋轉(zhuǎn)速度，自身的高度 和飛行姿態(tài)受控。高度和姿態(tài)傳感器以及控制系統(tǒng)可以是在空中的，并可以作為旋轉(zhuǎn)組件 的一部分?？墒褂眠@些控制裝置，將空中組件移動(dòng)到系統(tǒng)的適配風(fēng)速區(qū)域?！N使用連接到中心轉(zhuǎn)子轂并通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼或葉片的發(fā)電用空中系統(tǒng)，跟 旋翼飛機(jī)的結(jié)構(gòu)相類似。發(fā)電渦輪機(jī)可設(shè)在葉片上，并在發(fā)電時(shí)使用高視風(fēng)速，發(fā)電機(jī)葉片 和發(fā)電機(jī)之間很少需要或幾乎不需要使用傳動(dòng)裝置。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的離心加強(qiáng)型循環(huán)受控系統(tǒng)的概略圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的帶有兩個(gè)機(jī)翼的離心加強(qiáng)型循環(huán)受控系 統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分的概略圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的離心加強(qiáng)型循環(huán)受控系統(tǒng)的不同操作特 點(diǎn)的示例性概略圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的顯示有旋轉(zhuǎn)和提升方向的離心加強(qiáng)型循 環(huán)受控發(fā)電系統(tǒng)的概略圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的示例出有差別氣流的離心加強(qiáng)型循環(huán)受控發(fā)電系統(tǒng)概略圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的帶有包含封裝式渦輪機(jī)的尾部的機(jī)翼的 概略圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的帶有包含非封裝式渦輪機(jī)的尾部的機(jī)翼 的概略圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的包含封裝式渦輪機(jī)的飛翼的概略圖。圖9是示例出氣流速度在旋轉(zhuǎn)機(jī)翼之上的概略圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的緊固地連接有兩個(gè)機(jī)翼的循環(huán)受控系統(tǒng) 的旋轉(zhuǎn)部分的概略圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的循環(huán)受控發(fā)電系統(tǒng)的剛性旋轉(zhuǎn)部分的概 略圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的緊固地連接有兩個(gè)機(jī)翼的循環(huán)受控系統(tǒng) 的概略圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的緊固地連接有兩個(gè)機(jī)翼的循環(huán)受控發(fā)電 系統(tǒng)的概略圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的配有剛性轉(zhuǎn)子葉片的循環(huán)受控發(fā)電系統(tǒng) 的概略圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的圖解說明一些受控參數(shù)的飛行系統(tǒng)的概 略圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的示例出一些受控參數(shù)的飛行系統(tǒng)的概略 圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的飛行系統(tǒng)的局部的概略圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的飛行系統(tǒng)的局部的概略圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的飛行系統(tǒng)的局部的概略圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的沿旋轉(zhuǎn)盤不同位置上的機(jī)翼斜度的概略 圖。圖21是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的飛行系統(tǒng)的航向圖表。圖22示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的不同航向的飛行系統(tǒng)。圖23是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的不同航向的期望斜度的圖表。圖24示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)子轂和設(shè)備的性能。圖25是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例提供的停泊系統(tǒng)的說明圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，離心加強(qiáng)型循環(huán)受控空中系統(tǒng)100具有旋 轉(zhuǎn)部分101，其通過主系纜102連接到基體單元103上。旋轉(zhuǎn)部分101可以具有第一徑向鏈 路106，將第一受控提升部分或機(jī)翼108連接到中心轂105。第二徑向鏈路107將第二受控 機(jī)翼109連接到中心轂105。而中心轂105連接到主系纜102的外端，主系纜102從基體單 元103上的外接單元104向外伸展?；w單元安放在地面110上，然而，在某些實(shí)施例它也 可以安放在浮式平臺(tái)或其它錨固系統(tǒng)上。
本系統(tǒng)適于讓機(jī)翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)接合。在傳統(tǒng)的旋翼飛機(jī)中，是使用發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳 通過空氣來推動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼。旋翼飛機(jī)向前的移動(dòng)(一旦旋轉(zhuǎn)機(jī)翼已經(jīng)開始旋轉(zhuǎn))進(jìn)一步促 進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的自轉(zhuǎn)，這反過來可以為旋翼飛機(jī)提供升力。正在飛行的旋翼飛機(jī)有時(shí)看起來 像是飛機(jī)和直升飛機(jī)的組合，但通常沒有給旋轉(zhuǎn)機(jī)翼提供動(dòng)力。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)翼與旋翼飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼類似，提供升力，但被 纜索系在盛行風(fēng)的適當(dāng)位置上，就是通過該盛行風(fēng)促進(jìn)并使旋轉(zhuǎn)機(jī)翼繼續(xù)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，主系纜102適于從外接單元104上向外放出，外接單元104可包 含一個(gè)滾筒單元，用于旋轉(zhuǎn)以拉長或縮回纜索。在一些實(shí)施例中，纜索不可延長部分的長度 大部分可以跟滾筒單元分開儲(chǔ)存，以讓滾筒的尺寸更小，并讓滾筒單元和纜索在纜索延伸 而出的位置點(diǎn)上的旋轉(zhuǎn)半徑始終是同一半徑。在一些實(shí)施例中，主系纜102是柔韌的，并且 適于卷繞在筒上。旋轉(zhuǎn)式組件101適于在與主系纜102成一定角度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中， 旋轉(zhuǎn)式組件101可以環(huán)繞主系纜102基本上循環(huán)地旋轉(zhuǎn)，不會(huì)由于在中心轂105上轉(zhuǎn)動(dòng)耦 合而扭曲主系纜。轉(zhuǎn)動(dòng)耦合可以利用機(jī)械軸承、磁力軸承或其它裝置。在一些實(shí)施例中，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)式組件由兩個(gè)可控制的提升部分或機(jī)翼組成。 第一機(jī)翼125通過第一徑向鏈路121連接到轉(zhuǎn)子轂120上。第一機(jī)翼125可由一個(gè)側(cè)翼 122、尾部結(jié)構(gòu)件127和尾部126組成。在一些實(shí)施例中，尾部126包含一個(gè)可控制的升降 舵，可以控制側(cè)翼122的迎角。第二機(jī)翼124通過第二徑向鏈路123連接到轉(zhuǎn)子轂120上。 第二機(jī)翼可由一個(gè)側(cè)翼128、尾部結(jié)構(gòu)件130和尾部129組成。此尾部包含一個(gè)可控制的升 降舵，可以控制側(cè)翼128的迎角。在一些實(shí)施例中，機(jī)翼可能具有其它可控制表面，包括方 向舵、副翼和襟翼。在一些實(shí)施例中，徑向鏈路是柔性纜索。旋轉(zhuǎn)式組件適于使得機(jī)翼相對(duì)于機(jī)翼側(cè) 翼產(chǎn)生向前的移動(dòng)，同時(shí)機(jī)翼在側(cè)面受到徑向系纜的限制，此限制形成機(jī)翼環(huán)繞轉(zhuǎn)子轂做 圓形飛行的路徑。當(dāng)機(jī)翼的速度增加時(shí)，離心力經(jīng)徑向系纜帶來更高的負(fù)載。隨著徑向系 纜的張力增加，系統(tǒng)的硬度也增加。當(dāng)機(jī)翼開始接入其圓形飛行時(shí)，它們的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)導(dǎo)致 機(jī)翼側(cè)翼上面的氣流速度遠(yuǎn)高于外面的周圍風(fēng)速。機(jī)翼具有可控制的特點(diǎn)，例如控制升降 舵，可以調(diào)節(jié)機(jī)翼側(cè)翼的迎角，從而可控制機(jī)翼以及整個(gè)旋轉(zhuǎn)式組件的旋轉(zhuǎn)速度，其中機(jī)翼 是旋轉(zhuǎn)式組件的一部分。圖3和5闡明了本發(fā)明的實(shí)施例所提供的循環(huán)受控系統(tǒng)的一些特點(diǎn)。如圖3所 示，固定在基體單元161上的主系纜162及其旋轉(zhuǎn)式組件163可以用于各種高度(即大氣 壓力)、位置(即全球定位系統(tǒng)和加強(qiáng)型全球定位系統(tǒng))和飛行姿態(tài)。在不同的季節(jié)，系統(tǒng) 可以在不同的高度上飛行。在一些情況下，邊緣層可以防止具有充分強(qiáng)度或濃度的盛行風(fēng) 在地面附近出現(xiàn)。在這種情況下，系統(tǒng)需要在邊緣層上方飛行。在另一種情況下，系統(tǒng)需要 在較高的高空氣流中飛行，例如圖示的急流。在其它情況下，系統(tǒng)可以升高或降低高度，以 避開速度太高或太低的氣流，或避開惡劣天氣或其它原因。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)要跟風(fēng)速 監(jiān)控系統(tǒng)一起工作，該風(fēng)速監(jiān)控系統(tǒng)用于逆風(fēng)觀測(cè)并測(cè)定即將到來的風(fēng)速。該風(fēng)速監(jiān)控系 統(tǒng)可以感測(cè)到逆風(fēng)向許多英里以外的風(fēng)速，也可以區(qū)別不同高度的風(fēng)速。循環(huán)受控系統(tǒng)可 根據(jù)風(fēng)速監(jiān)控系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，來提升或降低高度。在第一種情況下，主系纜放出總長度Li，跟地面成一定角度口 1，使中心轂的高度為HI。應(yīng)該理解的是，主系纜可以是柔韌的纜索，實(shí)際上不是直線的，口 1可以理解為基體 單元與轉(zhuǎn)子轂之間的角度。卸掉機(jī)翼后很快就可以看到這個(gè)低仰角，或者該低仰角可比在 正常飛行情況下所看到的要小并用在示例性的例子。在第二種情況下，主系纜放出總長度L2，跟地面成一定角度口 2，使中心轂的高度 為H2。這可以是系統(tǒng)飛行在近地邊緣層上方時(shí)的情況的示例。在第三種情況下，主系纜放出總長度L3，跟地面成一定角度口 3，使中心轂的高度 為H3。這可以是系統(tǒng)提升高度進(jìn)入急流時(shí)的情況的示例。在一些實(shí)施例中，通過使用控制系統(tǒng)控制徑向系纜外端上的機(jī)翼，系統(tǒng)可以從一 個(gè)高度移到另一個(gè)高度，或從主系纜的一個(gè)仰角□移到另一個(gè)仰角。圖5闡明了在周圍風(fēng)速為VI、旋轉(zhuǎn)式組件的高度上飛行的系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)式組件以旋 轉(zhuǎn)速度ω 1飛行。單個(gè)機(jī)翼303和304通過長度為rl的系纜308和309連接到轉(zhuǎn)子轂。機(jī) 翼的速度為Π*ω 1。機(jī)翼上的視風(fēng)速度依賴于機(jī)翼在圓形飛行路徑302上的位置而變化。 例如，對(duì)于行進(jìn)入周圍風(fēng)向的第一機(jī)翼304，應(yīng)把周圍風(fēng)速加上旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的速度得出機(jī)翼上 方的風(fēng)速。對(duì)于背離周圍風(fēng)向的第二機(jī)翼303，應(yīng)把旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的速度減去周圍風(fēng)速得出機(jī)翼 上方的風(fēng)速。兩個(gè)機(jī)翼上的同步風(fēng)速的影響差別會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)機(jī)翼產(chǎn)生不同的提升力和拖力。因 此，如果不控制兩個(gè)機(jī)翼以抵消這種影響，圓形飛行路徑302的一部分將會(huì)有增加的提升 力，而另一部分將會(huì)有減小的提升力。這樣會(huì)使旋轉(zhuǎn)式組件的旋轉(zhuǎn)平面垂直離開主系纜，同 時(shí)使升力矢量平行離開主系纜，從而導(dǎo)致主系纜移動(dòng)。通過使用考慮每個(gè)機(jī)翼受力循環(huán)特性的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)上述的在有提升差別時(shí) 使主系纜保持在相同的位置或主系纜307的按計(jì)劃移動(dòng)。第一機(jī)翼303可具有一個(gè)升降舵 控制面305，而第二機(jī)翼304可具有一個(gè)升降舵控制面306。當(dāng)機(jī)翼經(jīng)歷一個(gè)旋轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)， 對(duì)這兩個(gè)控制面進(jìn)行的循環(huán)操縱可使主系纜按計(jì)劃移動(dòng)或穩(wěn)定它，以及保持主系纜和旋轉(zhuǎn) 式組件的位置。例如，若要穩(wěn)定主系纜和旋轉(zhuǎn)式組件及保持其位置，當(dāng)機(jī)翼在旋轉(zhuǎn)循環(huán)期間 行進(jìn)入周圍風(fēng)向時(shí)，可調(diào)節(jié)這個(gè)機(jī)翼的升降舵控制面在第一個(gè)方向。當(dāng)機(jī)翼在旋轉(zhuǎn)循環(huán)期 間轉(zhuǎn)到背離周圍風(fēng)向時(shí)，可調(diào)節(jié)這個(gè)機(jī)翼的升降舵控制面在第二個(gè)方向。使用這種循環(huán)受 控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃移動(dòng)或預(yù)期的位置保持。在一些實(shí)施例中，飛行系統(tǒng)可用于在旋轉(zhuǎn)部分與地面單元之間的系纜上生成拉 力。該拉力可以用于為發(fā)電機(jī)或其它裝置提供動(dòng)力。系纜上的拉力可以用于拉動(dòng)滾筒，而 滾筒會(huì)接著旋轉(zhuǎn)軸桿，為發(fā)電機(jī)提供機(jī)械輸入。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部分被控制在系纜上產(chǎn)生的拉力減 小時(shí)，地面單元會(huì)收回系纜。然后可以連續(xù)重復(fù)執(zhí)行以上過程。當(dāng)需要拉力時(shí)，通過增加機(jī) 翼上的共同提升力就可以增加對(duì)系纜的作用力。圖9闡明了在迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)的固定轉(zhuǎn)子上所觀察到的有差別的風(fēng)速。如圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片或機(jī)翼上的具有不同的風(fēng)速。而這會(huì)使提升力和阻力變化。在本 發(fā)明的一些實(shí)施例中，機(jī)翼的設(shè)計(jì)可在與徑向鏈路平行的軸的周圍的機(jī)翼長度上有一定的 扭曲。該機(jī)翼長度上的扭曲是考慮到沿著機(jī)翼在徑向方向上會(huì)有不同空速。這種方式的設(shè) 計(jì)可以是與渦輪葉片的設(shè)計(jì)類似，渦輪葉片的設(shè)計(jì)也考慮到不同徑向距離上的不同空速。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，中心轂本身在設(shè)計(jì)上具有空氣動(dòng)力學(xué)或機(jī)翼特點(diǎn)。在 一些實(shí)施例中，中心轂可能具有控制面，使中心轂?zāi)軌蛞龑?dǎo)轉(zhuǎn)子轂在盛行風(fēng)下的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子轂可能具有空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，能夠穩(wěn)定中心轂或轉(zhuǎn)子轂，不管是防止盛行 風(fēng)引起葉片顫動(dòng)，或防止徑向系纜的拉力變化，或是其它原因。在一些實(shí)施例中，中心轂可具有多種傳感器，由控制旋轉(zhuǎn)式組件的控制系統(tǒng)來使 用。高度傳感器、姿態(tài)傳感器和風(fēng)速傳感器可以安裝在轉(zhuǎn)子轂上或在轉(zhuǎn)子轂附近。在一些 實(shí)施例中，機(jī)翼上的傳感器可以記錄機(jī)翼上的風(fēng)速。其它位置、姿態(tài)、高度和空氣速度傳感 器可以安裝在系統(tǒng)的各個(gè)位置上，以便幫助控制該系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，大多數(shù)或全部用在控制系統(tǒng)中對(duì)旋轉(zhuǎn)式組件進(jìn)行循環(huán)控制和穩(wěn) 定的傳感器可以安裝在旋轉(zhuǎn)式組件上，并安裝在轉(zhuǎn)子轂的非旋轉(zhuǎn)部分上。在一些實(shí)施例中， 控制系統(tǒng)的電子儀器也可以安裝在旋轉(zhuǎn)式組件上，并安裝在轉(zhuǎn)子轂的非旋轉(zhuǎn)部分上。圖4闡明了依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例所提供的循環(huán)受控離心式加強(qiáng)型系統(tǒng)的一 些特點(diǎn)。主系纜320連接到具有兩個(gè)機(jī)翼324和325的旋轉(zhuǎn)部分。兩個(gè)機(jī)翼324和325通 過柔性徑向系纜322和323跟轉(zhuǎn)子轂321連接。當(dāng)機(jī)翼在來自旋轉(zhuǎn)式組件下方的氣流里飛 行并且跟主系纜320成一定角度時(shí)，機(jī)翼的提升力傾向于按方向326使機(jī)翼提升，該方向 326跟主系纜320有點(diǎn)平行，其中周圍氣流按順風(fēng)方向?qū)⒅飨道|320從主基地拖曳。由于機(jī) 翼受徑向系纜束縛，該提升力無法沿提升力方向直線升高機(jī)翼，但受提升力方向的作用力， 機(jī)翼沿弧形運(yùn)動(dòng)，弧形相對(duì)半徑為徑向系纜的長度的弧偏斜。翼尖路徑面329被視為機(jī)翼 旋轉(zhuǎn)時(shí)在里面掠過的平面。錐旋角330被視為在假定“水平飛行”平面以上的角度，該平面 是沒有機(jī)翼提升力時(shí)的飛行平面，并且可能與地面不平行。翼尖路徑面與地面的夾角可表 示為仰角“i”。平衡力系能發(fā)揮作用，避免機(jī)翼沿著提升力方向掠過并停止在從主系纜上伸出的 線路上。當(dāng)機(jī)翼324和325在圓形循環(huán)飛行路徑上加速時(shí)，產(chǎn)生對(duì)機(jī)翼施加作用力的離心 力328，使機(jī)翼徑向離開轉(zhuǎn)子轂。然后，徑向向外作用力使機(jī)翼的飛行路徑變平，減小錐旋 角。這樣就可以使機(jī)翼在圓形飛行路徑上保持“水平飛行”，而不必使用剛性材料的徑向鏈 路，也不必抵抗轉(zhuǎn)子轂上的彎矩?？梢钥刂茩C(jī)翼的速度，以便增加速度并使飛行軌跡保持 “水平”。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)能控制離心式加強(qiáng)型循環(huán)受控系統(tǒng)的一個(gè)或 多個(gè)方面。控制系統(tǒng)可能包含一個(gè)處理器，在某些實(shí)施例中，處理器可以整個(gè)安放在飛行 轂上，或整個(gè)安放在地面上，或部分安裝在轂和地面上，可以利用來自以下傳感器的輸入信 號(hào)，包括機(jī)翼上的空速傳感器，轉(zhuǎn)子轂上的周圍風(fēng)速傳感器、遠(yuǎn)程安裝或適于讀取遠(yuǎn)處風(fēng)速 的周圍風(fēng)速傳感器、姿態(tài)和高度傳感器以及其它傳感器，以便確定與旋轉(zhuǎn)部分的位置、高 度、旋轉(zhuǎn)速度和其它方面有關(guān)的這些參數(shù)的值。然后，控制系統(tǒng)可以接收操作員的輸入信 號(hào)，或者運(yùn)行預(yù)先確定的操作范例，利用旋轉(zhuǎn)部分的控制面，延長或縮回主系纜，以便控制 系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)行循環(huán)控制時(shí)，控制系統(tǒng)可以考慮使用處理延遲、電氣延遲和機(jī)翼控制系統(tǒng) 延遲，使指令相轉(zhuǎn)移到控制面，以便操作在期望的時(shí)間啟動(dòng)。由于可以控制機(jī)翼使機(jī)翼獲得非常高的旋轉(zhuǎn)速度，側(cè)翼上方的可視空速會(huì)變得非 常高。這樣可以提供了一種收集能量的機(jī)會(huì)，即當(dāng)機(jī)翼獲得高旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，可以利用此時(shí)獲 得的非常高的空速來收集能量，即使周圍風(fēng)速比較低。風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)或其它風(fēng) 力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)可以集成于機(jī)翼里面，或集成在機(jī)翼上，或集成在機(jī)翼附近，利用圓形飛行路徑所產(chǎn)生的高空速。若使用風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，機(jī)翼上所生成的電力可以通過徑 向系纜(采用柔性系纜的情況)或加強(qiáng)桿(采用加強(qiáng)桿的情況)上的導(dǎo)線傳送，電力穿過 中心轂上的旋轉(zhuǎn)式電力管道，然后通過主系纜上的導(dǎo)線傳送到地面。圖6、7和8說明了依據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例所提供的配有渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的機(jī) 翼。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖7所示，適于在柔性徑向鏈路(例如系纜208)末端上或 沿著剛性徑向鏈路(例如加強(qiáng)桿)飛行的機(jī)翼200里面具有一臺(tái)封裝式渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電 機(jī)207。在旋轉(zhuǎn)飛行路徑期間，機(jī)翼200的側(cè)翼201在徑向方向上受徑向系纜208的束縛。 徑向系纜208可以起雙重作用，即作為跟中心轂連接的結(jié)構(gòu)連接件，以及作為發(fā)電渦輪機(jī) 所生成的電能的電力傳送管道。機(jī)翼200可以擁有配備垂直穩(wěn)定器203和水平穩(wěn)定器205 的尾部結(jié)構(gòu)件203。水平穩(wěn)定器205可以配備可控制的升降舵206或其它類型的升降舵控 制裝置。雖然圖示的機(jī)翼配有可控制的升降舵，但在剛性徑向鏈路情況下，通過利用在轉(zhuǎn)子 轂接口上的或機(jī)翼和剛性徑向鏈路的接口上的機(jī)械裝置，可以控制機(jī)翼的迎角。封裝式渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)207的轉(zhuǎn)子葉片202封裝在機(jī)翼的結(jié)構(gòu)或鄰接的引擎 罩里面。利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分的高速旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的高速氣流，渦輪機(jī)能夠形成自身高 的旋轉(zhuǎn)速度，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。由于機(jī)翼在其循環(huán)飛行路徑中達(dá)到的高速度以及渦輪葉片202 的高速旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)電機(jī)可以不使用傳動(dòng)裝置，而在較低風(fēng)速里運(yùn)行的系統(tǒng)本來是需要使 用傳動(dòng)裝置的。關(guān)于術(shù)語渦輪機(jī)和螺旋槳的使用，需要指明的是，由于在一些實(shí)施例中雙重利用 動(dòng)力設(shè)備，既可以在某些情況下為機(jī)翼和旋轉(zhuǎn)飛行提供動(dòng)力，也可以在其它情況下在旋轉(zhuǎn) 飛行期間生成電力，因此，有必要澄清一些術(shù)語。通常，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳為飛行提供動(dòng)力。 而渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)，同一個(gè)螺旋槳也被用作為渦輪機(jī)，為發(fā)電機(jī) 提供驅(qū)動(dòng)力。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如上所述的術(shù)語在描述同一個(gè)設(shè)備時(shí)是可以相互 交換的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖7所示，在徑向系纜218末端上飛行的提升部分 210在由螺旋槳212驅(qū)動(dòng)的機(jī)翼里面配有一臺(tái)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)217。在旋轉(zhuǎn)飛行路徑 期間，提升部分210的側(cè)翼211在徑向方向上受徑向系纜218的束縛。徑向系纜218可以 起雙重作用，即作為跟中心轂連接的結(jié)構(gòu)連接件，以及作為發(fā)電渦輪機(jī)所生成的電能的電 力傳送管道。在某些實(shí)施例中，徑向系纜可以是剛性鏈路，例如加強(qiáng)桿。在某些實(shí)施例中， 加強(qiáng)桿可能具有不對(duì)稱的垂直和水平部分，或用各種方式有目的地加固，以提高機(jī)翼的被 動(dòng)穩(wěn)定性和加強(qiáng)對(duì)機(jī)翼的控制。提升部分210可以擁有配備垂直穩(wěn)定器214和水平穩(wěn)定器 215的尾部結(jié)構(gòu)件213。水平穩(wěn)定器215可以配備可控制的升降舵216或其它類型的升降 舵控制裝置。渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)217的渦輪/螺旋槳212在機(jī)翼結(jié)構(gòu)的前方。利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部 分的高速旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的高速氣流，渦輪能夠形成自身高的旋轉(zhuǎn)速度，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。由于 機(jī)翼在其循環(huán)飛行路徑中達(dá)到的高速度以及螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)電機(jī)可以不使用傳 動(dòng)裝置，而在較低風(fēng)速里運(yùn)行的系統(tǒng)本來是需要使用傳動(dòng)裝置的。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖8所示，在徑向系纜227末端上飛行的飛翼式機(jī)翼 220在由入口葉片222驅(qū)動(dòng)的機(jī)翼里面配有一臺(tái)渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)226。在旋轉(zhuǎn)飛行路 徑期間，機(jī)翼220的側(cè)翼221在徑向方向上受徑向系纜227的束縛。徑向系纜227可以起雙重作用，即作為跟轉(zhuǎn)子轂連接的結(jié)構(gòu)連接件，以及作為發(fā)電渦輪機(jī)所生成的電能的電力 傳送管道。機(jī)翼220配有用于高度調(diào)節(jié)的副翼224和225，以控制機(jī)翼的迎角。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)用于產(chǎn)生10麗的電力。旋轉(zhuǎn)部分的掠過直徑范圍為150到 200米。系統(tǒng)具有多種尺寸供選擇，較小的系統(tǒng)用于在0到200米的高度上運(yùn)行，而較大的 系統(tǒng)用于在50000英尺或以上的高度上運(yùn)行。配有較大旋轉(zhuǎn)部分的系統(tǒng)可以在低空也可以 在高空運(yùn)行。配有較小旋轉(zhuǎn)部分的系統(tǒng)可以在低空也可以在高空運(yùn)行。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，來自于安裝在機(jī)翼上由渦輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的拖力可以 用作為整個(gè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的一部分。例如，通過減小或增加機(jī)翼上的發(fā)電機(jī)的電力負(fù)載， 可以改變拖力。當(dāng)需要增加機(jī)翼的速度時(shí)，可以采用減小拖力。通過增加拖力，可以穩(wěn)定系 統(tǒng)或用于其它目的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，具有發(fā)電能力的機(jī)翼也具有電力驅(qū)動(dòng)飛行的能力。例 如，不使用發(fā)電機(jī)及其葉片/螺旋槳作為發(fā)電源，使用系統(tǒng)為機(jī)翼的飛行提供動(dòng)力。在這種 情況下，電力通過基體單元提供，電力穿過主系纜的電力管道，在配有旋轉(zhuǎn)電力聯(lián)接器的中 心轂上傳送到徑向系纜，然后用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)將起電動(dòng)機(jī)的作用。然后，機(jī)翼的葉 片/螺旋槳用于推進(jìn)機(jī)翼。當(dāng)風(fēng)力不充足或不適合機(jī)翼飛行時(shí)，可以選用動(dòng)力推動(dòng)飛行，保 持旋轉(zhuǎn)式組件在空中的狀態(tài)。也可以選用動(dòng)力推動(dòng)飛行的方式啟動(dòng)系統(tǒng)的飛行進(jìn)程?？梢?用動(dòng)力推動(dòng)飛行的方式讓機(jī)翼進(jìn)入空中，包括垂直起飛。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖10-14所示，旋轉(zhuǎn)式組件可以是大致呈剛性，與上 面所述的配有大致呈柔性的系纜的旋轉(zhuǎn)式組合裝置形成對(duì)比。在如圖12所示的擴(kuò)展型機(jī) 翼系統(tǒng)400實(shí)例中，機(jī)翼401、402通過剛性徑向系纜403和404跟中心轂405連接。如圖 12所示，在飛行時(shí)，系統(tǒng)400利用迎面風(fēng)420，該迎面風(fēng)穿過機(jī)翼時(shí)按向上方向421偏移。由 于跟剛性徑向系纜連接，系統(tǒng)400運(yùn)行起來好像是用纜索系在地面飛行的旋翼飛機(jī)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖13所示，自轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)431可以用于發(fā)電。機(jī)翼 432和436內(nèi)部可包含適于發(fā)電的渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)可以利用機(jī)翼上方由 機(jī)翼自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高轉(zhuǎn)速引起的高速氣流。迎面風(fēng)430向上，穿過旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的旋轉(zhuǎn)面。機(jī)翼 432,436通過剛性徑向系纜431、433跟中心轂434連接。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)葉片系統(tǒng)410可適于自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能。在本發(fā)明的 一些實(shí)施例中，如圖11所示，系纜型系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分410具有連接于中心轂415的第一葉 片412和第二葉片411。葉片411、412可以讓渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)413、414把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能。 由于在自轉(zhuǎn)期間機(jī)翼上可以產(chǎn)生高風(fēng)速，可以不用在渦輪和發(fā)電機(jī)之間使用體積大且笨重 的齒輪系統(tǒng)，因此渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)跟典型的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)相比，可以有更小的尺寸和 重量。在某些實(shí)施例中，葉片411、412可以通過接頭跟中心轂415連接，接頭可以讓葉片 相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂做一些移動(dòng)。該接頭可以裝有彈簧或使用阻尼徑向接頭，以讓葉片沿著其旋 轉(zhuǎn)路徑相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂做一些移動(dòng)。接頭可以裝有彈簧或使用阻尼徑向接頭，以讓葉片垂直 于葉片旋轉(zhuǎn)軸做一些移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，通過葉片與轉(zhuǎn)子轂的接合處上的機(jī)械裝置，可 以控制葉片相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂的迎角。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖14所示，系纜型發(fā)電系統(tǒng)利用配有一體化的渦輪 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的自轉(zhuǎn)葉片系。配有渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)534、535的葉片532、533圍繞轉(zhuǎn)子轂531旋轉(zhuǎn)。葉片配有控制面536、537，用于控制葉片幫助穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)部分，或提高或降低旋轉(zhuǎn)部分 到不同的飛行高度。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)用于控制旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)的一個(gè)或 多個(gè)方面。在一些情況下，一臺(tái)電腦或處理器可安放在地面上，或安放在中心轂上，利用來 自以下傳感器的輸入信號(hào)，包括機(jī)翼上或附近的傳感器，轉(zhuǎn)子轂上的周圍風(fēng)速傳感器、遠(yuǎn)程 安裝或用于讀取遠(yuǎn)處風(fēng)速的周圍風(fēng)速傳感器、姿態(tài)和高度傳感器、以及其它傳感器，以確定 與旋轉(zhuǎn)部分的位置、高度、旋轉(zhuǎn)速度和其它方面的控制有關(guān)的這些參數(shù)的值。然后，控制系 統(tǒng)可以接收操作員的輸入信號(hào)，或運(yùn)行預(yù)先確定的操作范例，利用旋轉(zhuǎn)部分的控制面，延長 或縮回主系纜，以便控制系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，如圖15和16所示，圖示的旋轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)600是通過系纜604跟 基體單元605連接，基體單元605可以是在地面606上。在一些實(shí)施例中，如先前的實(shí)施例 所述，旋轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)使用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)提升部分，例如機(jī)翼或葉片。當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)翼旋轉(zhuǎn)時(shí)，如上所 述，旋轉(zhuǎn)機(jī)翼是在盛行風(fēng)或動(dòng)力推動(dòng)飛行或在綜合作用方式下自轉(zhuǎn)，提升部分在穩(wěn)定飛行 期間在旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面601里旋轉(zhuǎn)。在剛性連接的系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面可以理想化為一個(gè)平盤， 雖然對(duì)于典型的系統(tǒng)，系統(tǒng)部件的靈活性以及對(duì)理想化飛行路徑的微小偏離會(huì)引起被稱為 旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面601的包絡(luò)面。如圖15所示，軸602跟圖示中有些厚度的圓盤一樣的旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面601垂直。垂直 于旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面圓盤的軸的傾斜角603 (i)是一個(gè)參數(shù)，能用于控制系統(tǒng)，并且能被控制系統(tǒng) 控制用于旋轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)。如圖16所示，旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面601的垂直軸602向下在地面上有圖示為線610的垂直 投影。盡管在某些飛行范例中，垂直投影610可能跟系纜604的投影排成直線，但并不需要 這樣。向下的垂直投影在方向上被定義為一條線，垂直投影線610跟固定基準(zhǔn)方向611的 夾角612被稱為旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面的航向，本文稱為0。如圖16所示，航向是從系統(tǒng)的中心向外的 方向。航向是一個(gè)參數(shù)，能用于控制系統(tǒng)，并且能被控制系統(tǒng)控制用于旋轉(zhuǎn)機(jī)翼系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，如圖17所示，旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面601具有第一機(jī)翼621和第二機(jī)翼 622。在某些實(shí)施例中，第一機(jī)翼621和第二機(jī)翼622圍繞中心轂620旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施例 中，兩個(gè)機(jī)翼圍繞中心轂成180度。在某些實(shí)施例中，兩個(gè)機(jī)翼之間可以剛性連接，旋轉(zhuǎn)角 度不固定，以相對(duì)于側(cè)翼的迎角移動(dòng)。在某些實(shí)施例中，第一機(jī)翼621和第二機(jī)翼622具有 控制面623和624，用于控制機(jī)翼沿著其長度旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，通過制動(dòng)器，可以在中 心轂上循環(huán)地控制機(jī)翼。圖18和19圖解說明了單個(gè)機(jī)翼圍繞旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面的一個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)。雖然圖示出一 個(gè)機(jī)翼，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，如上面所述，通常是使用兩個(gè)機(jī)翼，或者在一些實(shí)施例中使用 多個(gè)機(jī)翼。在第一個(gè)位置1，當(dāng)機(jī)翼向上飛過傾斜角為i的旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面時(shí)，它相對(duì)于地面具 有向上最陡峭的斜度。在第二個(gè)位置2，當(dāng)機(jī)翼通向旋轉(zhuǎn)的下降部分時(shí)，它到達(dá)旋轉(zhuǎn)的最高 點(diǎn)，位于中等斜度或緩傾斜狀態(tài)。在第三個(gè)位置3，當(dāng)機(jī)翼向下飛過傾斜角為i的旋轉(zhuǎn)包絡(luò) 面時(shí)，它相對(duì)于地面具有向下最陡峭的斜度。在第四個(gè)位置4，當(dāng)機(jī)翼通向旋轉(zhuǎn)的上升部分 時(shí)，它到達(dá)旋轉(zhuǎn)的最低點(diǎn)，又位于中等斜度或緩傾斜狀態(tài)。雖然上面只圖示了底部位于中心 轂的飛翼式機(jī)翼，但也可以使用其它實(shí)施例。例如，在一些實(shí)施例中，機(jī)翼可以跟中心轂具 有一定的徑向距離，通過剛性鏈路或加強(qiáng)桿跟中心轂連接。在一些實(shí)施例中，機(jī)翼可以跟轉(zhuǎn)子轂具有一定的距離，并且包含一個(gè)發(fā)電推進(jìn)系統(tǒng)。在穩(wěn)定飛行時(shí)，如果傾斜角為20度，機(jī)翼在位置1的斜度為20度，在位置3的斜 度為負(fù)20度，在位置2和4的斜度分別為0度。0度位置是比較而言的，因?yàn)樗仨氂凶銐?的迎角和提升力支撐空中系統(tǒng)的質(zhì)量。因此，為了使系統(tǒng)在20度的斜度上保持穩(wěn)定，可以 控制旋轉(zhuǎn)機(jī)翼，使它們的斜度跟上面所述的一致。圖20示例出機(jī)翼旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的斜度。機(jī)翼斜度圖示是在位置1至4，用圖形表示 是一個(gè)正弦波。另一個(gè)與旋轉(zhuǎn)機(jī)翼的控制有關(guān)的參數(shù)是偏航角，它是沿著機(jī)翼長度上的軸在地面 上的垂直投影。如圖21所示，每個(gè)葉片或側(cè)翼的偏航角可以重復(fù)從0度坐標(biāo)循環(huán)到360度 坐標(biāo)。在穩(wěn)定飛行期間，根據(jù)給定的旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面的航向和傾斜度，可以確定每個(gè)葉片在 每個(gè)時(shí)刻的斜度。另外，通過葉片的控制面(可以是尾部結(jié)構(gòu)件上的升降舵或附屬升降 舵)，可以改變或控制葉片的斜度。因此，根據(jù)給定時(shí)刻所計(jì)算的斜度，可以利用控制面來獲 得期望的斜度，從而使旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面保持在期望的航向和傾斜度上。機(jī)翼的滾轉(zhuǎn)定義為葉片沿著長度方向相對(duì)于地面的角度。在機(jī)翼旋轉(zhuǎn)期間，機(jī)翼在給定點(diǎn)上的期望斜度如下所述
期望斜度=i COS (偏航角+ 0)
期望滾轉(zhuǎn)=i sin (偏航角+ 0)在一些實(shí)施例中，為了確定機(jī)翼的瞬間偏航角，可以使用傳感器或傳感器組件檢 測(cè)轉(zhuǎn)子轂的立體方位，或把傳感器組件安裝在每個(gè)機(jī)翼上。當(dāng)使用傳感器組件時(shí)，聯(lián)接上 適當(dāng)?shù)碾娮觾x器，可確定機(jī)翼的空間定向(例如機(jī)翼的斜度和偏航角)，通過使用機(jī)翼的升 降舵控制面可以實(shí)時(shí)控制所檢測(cè)的空間定向的偏差(例如檢測(cè)的斜度對(duì)預(yù)選傾斜角的期 望斜度的偏差)，因此，對(duì)于能根據(jù)機(jī)翼的空間定向數(shù)據(jù)控制機(jī)翼的升降舵控制面的控制系 統(tǒng)，可以用它來讓旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面保持在所選定的航向和傾斜角上。圖22和23示出了第一航向705上的第一旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面700以及第二航向706上第 二旋轉(zhuǎn)包絡(luò)面702。第一航向705的期望斜度曲線702顯示用于預(yù)置傾斜度704。通過在 引起第二航向斜度曲線703的斜度曲線上進(jìn)行相移，可以維持第二航向706。因此，對(duì)于所 選擇的航向和傾斜度，可以確定機(jī)翼的較佳空間定向，在某些實(shí)施例中，這是由控制系統(tǒng)來 確定。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)是一個(gè)閉合環(huán)路式控制系統(tǒng)，用于對(duì)機(jī)翼進(jìn) 行升降舵控制。每個(gè)機(jī)翼上的或緊固連接在每個(gè)機(jī)翼底部上的傳感器組件可以是控制系統(tǒng) 電子儀器的一部分，其包括處理能力，以感測(cè)出機(jī)翼的實(shí)際斜度和滾轉(zhuǎn)角，并根據(jù)此時(shí)測(cè)量 的偏航角跟期望斜度和滾轉(zhuǎn)角進(jìn)行對(duì)比，以確定姿態(tài)誤差。通過發(fā)送指令給對(duì)機(jī)翼進(jìn)行升 降舵控制的升降舵控制機(jī)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)修正斜度。通過無線通訊或跟系統(tǒng)的系纜連接，系統(tǒng) 的瞬時(shí)姿態(tài)和位置，包括傾斜度和航向，可以從控制系統(tǒng)電子儀器傳送到地面?？刂葡到y(tǒng)可 具有機(jī)載存儲(chǔ)能力，以按跟蹤姿態(tài)誤差作為偏航角的函數(shù)和時(shí)間的函數(shù)。斜度和滾轉(zhuǎn)誤差 可以定義為在給定偏航角下實(shí)際斜度和滾轉(zhuǎn)角與期望斜度和滾轉(zhuǎn)角之間的差別。
如上所述，航向的預(yù)定變化會(huì)導(dǎo)致斜度曲線出現(xiàn)相移。在一些實(shí)施例中，改變航向 的指令會(huì)導(dǎo)致每個(gè)機(jī)翼的期望斜度出現(xiàn)瞬時(shí)移位，相應(yīng)的指令發(fā)到機(jī)翼的控制面。在某些 實(shí)施例中，在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一周或多周期間，改變航向的指令會(huì)導(dǎo)致每個(gè)機(jī)翼的期望斜度曲線 逐級(jí)變化。當(dāng)單獨(dú)由風(fēng)力推動(dòng)飛行時(shí)，通常航向位于順風(fēng)向的范圍內(nèi)。控制系統(tǒng)可以改變 相對(duì)于風(fēng)向的航向或傾斜角，以便增加或減小流經(jīng)旋轉(zhuǎn)圓盤的空氣量并因此增加或減小系 統(tǒng)所生成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。另外，控制系統(tǒng)可以同時(shí)改變發(fā)電機(jī)以及機(jī)翼的共同斜度引起的 阻力，以便保持最佳的旋轉(zhuǎn)速度，最大化功率輸出，保持空中狀態(tài)或避免系統(tǒng)過載。在動(dòng)力 推動(dòng)飛行的情況下，航向可以是任意方向。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖24所示，系纜642跟中心轂的第一部分641連接。 中心轂的第二部分640在結(jié)構(gòu)上跟轉(zhuǎn)子轂的第一部分641連接，盡管它是自由旋轉(zhuǎn)的。機(jī) 翼643和644跟連接點(diǎn)646和647上的中心轂的第二部分連接。在一些實(shí)施例中，機(jī)翼可 以在給定范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，通過機(jī)翼上的控制面，可以控制飛行期間機(jī)翼的斜度。在某些實(shí) 施例中，利用連接點(diǎn)上或連接點(diǎn)附近的控制機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)翼的斜度進(jìn)行控制。在一些實(shí)施例中，飛行系統(tǒng)的控制系統(tǒng)645安裝在轉(zhuǎn)子轂的第二部分640上。在 這種實(shí)施例中，利用機(jī)翼相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂的第二部分的角度數(shù)據(jù)，可以確定每個(gè)機(jī)翼的斜度。 在一些實(shí)施例中，每個(gè)機(jī)翼上面安裝有一個(gè)傳感器組件。在一些實(shí)施例中，每個(gè)機(jī)翼上面安 裝有一個(gè)傳感器組件，并且具有一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)部分，用于控制該機(jī)翼的斜度。另一個(gè)需要控制的方面跟共同操作有關(guān)。在圖23中的例子中，如上所描述，調(diào)節(jié) 葉片的斜度，以便保持循環(huán)變化，但總體數(shù)量是調(diào)大或調(diào)小。例如，在雙機(jī)翼系統(tǒng)中，如果兩 個(gè)機(jī)翼的斜度和相應(yīng)的提升力始終增加相同的數(shù)量，如圖23所示，這種共同的數(shù)量增加將 導(dǎo)致圖中的斜度曲線升高。在雙機(jī)翼系統(tǒng)中，兩個(gè)機(jī)翼的斜度曲線將一起作類似的調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，如圖24所示，一個(gè)雙機(jī)翼受控式飛行系統(tǒng)跟系纜642連接。轉(zhuǎn) 子轂641跟系纜642連接。轉(zhuǎn)子轂641具有一個(gè)相對(duì)于跟系纜連接的內(nèi)側(cè)部分旋轉(zhuǎn)的外側(cè) 部分。第一機(jī)翼643看起來在第一連接件646處與轉(zhuǎn)子轂連接。第二機(jī)翼644看起來在第 二連接件647處與轉(zhuǎn)子轂連接。盡管機(jī)翼643和644看起來有點(diǎn)像側(cè)翼，其底部都位于轉(zhuǎn) 子轂附近，但是機(jī)翼可以跟轉(zhuǎn)子轂有一定的徑向距離，并通過加強(qiáng)桿跟轉(zhuǎn)子轂連接。在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)電子儀器和傳感器組件645位于轉(zhuǎn)子轂上。角度傳感 器可以檢測(cè)每個(gè)機(jī)翼相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂旋轉(zhuǎn)速度，并提供關(guān)于每個(gè)機(jī)翼的信息。在一些實(shí)施例 中，傳感器組件可以直接安裝在機(jī)翼上或安裝在跟機(jī)翼連接的加強(qiáng)桿上。當(dāng)使用雙機(jī)翼系 統(tǒng)時(shí)，應(yīng)安裝兩個(gè)傳感器組件，分別安裝每個(gè)機(jī)翼上或跟機(jī)翼連接的加強(qiáng)桿上。傳感器組件可用于提供關(guān)于機(jī)翼的全部立體位置信息。在一些實(shí)施例中，傳感器 組件可包含磁力計(jì)、陀螺儀和加速計(jì)。在受控飛行系統(tǒng)的一個(gè)例子中，系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分由兩個(gè)側(cè)翼組成，側(cè)翼旋轉(zhuǎn)直徑 大約為22英尺。每個(gè)機(jī)翼是一個(gè)側(cè)翼，跨距為90英寸，配有8英寸的翼弦。側(cè)翼具有一個(gè) 表面為碳纖維復(fù)合材料的發(fā)泡芯材。側(cè)翼跟42英寸長的加強(qiáng)桿緊固連接，加強(qiáng)桿后面離側(cè) 翼的前緣大約2. 5英寸。加強(qiáng)桿是外徑為0. 825英寸的氟氯化碳(CFC)管，管壁厚為0. 080 英寸。加強(qiáng)桿跟尺寸為4英寸X 14英寸X 3. 5英寸并且大約重7英鎊的轉(zhuǎn)子轂組件連 接。每個(gè)加強(qiáng)桿通過兩個(gè)間隔大約為4英寸的滾球軸承組件跟轉(zhuǎn)子轂連接。轉(zhuǎn)子轂通過萬向接頭和滾球軸承跟系纜連接，電力傳送通過滑環(huán)穿過轉(zhuǎn)子轂。通過利用安裝在外部機(jī)翼尖端上的機(jī)身的2英尺尾桁的末端的全飛行升降舵，可 以控制側(cè)翼。通過使用15X10英寸螺旋槳，無電刷電動(dòng)機(jī)被安裝在機(jī)身前部。每個(gè)電動(dòng)機(jī) 具有250kV的線圈以及大約2KW的功率。當(dāng)用動(dòng)力推動(dòng)飛行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電力來自地面，通 過50V的系纜。在受控飛行系統(tǒng)的另一個(gè)例子中，系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部分由兩個(gè)側(cè)翼組成，旋轉(zhuǎn)直徑大 約為37英尺加8英寸。每個(gè)機(jī)翼是一個(gè)側(cè)翼，跨距為90英寸，配有8英寸的翼弦。側(cè)翼具 有一個(gè)表面為碳纖維復(fù)合材料的發(fā)泡芯材。側(cè)翼跟136英寸長的加強(qiáng)桿緊固連接，加強(qiáng)桿 后面離側(cè)翼的前緣大約2. 5英寸。加強(qiáng)桿是外徑為0. 945英寸的氟氯化碳管，管壁厚為0. 1 英寸。加強(qiáng)桿跟尺寸為6英寸X 28英寸X 3英寸并且大約重8英鎊的轉(zhuǎn)子轂組件連接。 每個(gè)加強(qiáng)桿通過兩個(gè)間隔大約為10英寸的滾球軸承組件跟轉(zhuǎn)子轂連接。轉(zhuǎn)子轂通過三軸 式萬向接頭跟系纜連接，電力傳送通過滑環(huán)穿過轉(zhuǎn)子轂。通過利用安裝在外部機(jī)翼尖端上的機(jī)身的2英尺尾桁的末端的全飛行升降舵，可 以控制側(cè)翼。通過使用15X10英寸螺旋槳，無電刷電動(dòng)機(jī)被安裝在機(jī)身前部。每個(gè)電動(dòng)機(jī) 具有250kV的線圈以及大約2KW的功率。當(dāng)用動(dòng)力推動(dòng)飛行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電力來自地面，通 過50V的系纜。在如上所述的兩個(gè)例子中，每個(gè)機(jī)翼具有一個(gè)由伺服電動(dòng)機(jī)控制的全飛行升降 舵。每個(gè)機(jī)翼在每個(gè)加強(qiáng)桿的底部或附近安裝一個(gè)姿態(tài)和航向基準(zhǔn)系統(tǒng)(AHRS)傳感器組 件，提供經(jīng)濾波的三維姿態(tài)和航向信息。在某些實(shí)施例中，傳感器組件配有三個(gè)1200deg/ sec MEMS陀螺儀、三個(gè)+/-5g加速計(jì)、三軸式磁力計(jì)和溫度補(bǔ)償器?？梢允褂每柭鼮V波 器，對(duì)姿態(tài)和航向信息進(jìn)行濾波。控制系統(tǒng)包含一個(gè)讀取姿態(tài)信息和驅(qū)動(dòng)升降舵的伺服電 動(dòng)機(jī)指令的ARM7控制板。地面控制裝置包含一條跟地面站連接的900MHz雙路射頻調(diào)制解 調(diào)器鏈路?？刂葡到y(tǒng)可以讓飛行系統(tǒng)自動(dòng)飛行?？梢栽诘孛嬲旧蠈?duì)一些關(guān)于飛行的參數(shù)進(jìn)行 設(shè)置。其它飛行參數(shù)包含在控制系統(tǒng)的飛行部分里面。通過機(jī)載型ARM7電腦上的自定義開 放源導(dǎo)航軟件包(Paparazzi)軟件，可以控制自動(dòng)飛行。主控制回路在120Hz下運(yùn)行。在 地面站上，可以設(shè)置基本飛行參數(shù)(傾斜角、航向和共同操作)。也可以在地面站上，設(shè)置 PID調(diào)諧參數(shù)(比例增益、導(dǎo)數(shù)增益和積分增益)。每個(gè)葉片的控制概要如下所述。對(duì)于每個(gè)葉片，在每個(gè)循環(huán)期間測(cè)量葉 片的實(shí)際偏航角和實(shí)際斜度。如上所述，把實(shí)際斜度跟期望斜度對(duì)比期望斜度= / cos(偏航角+ 0)。然后，計(jì)算出斜度誤差，作為實(shí)際斜度跟期望斜度之差。然后再計(jì)算 斜度誤差的導(dǎo)數(shù)。斜度誤差的導(dǎo)數(shù)定義為當(dāng)前循環(huán)的斜度誤差與上一循環(huán)的斜度誤差之 差。計(jì)算誤差的積分。斜度誤差的積分可以從零開始。利用這些因數(shù)，通過以下方程式可 以對(duì)每個(gè)側(cè)翼進(jìn)行升降舵控制升降舵指令=(比例增益χ斜度誤差)+ (導(dǎo)數(shù)增益χ斜 度誤差的導(dǎo)數(shù))+ (積分增益X斜度誤差的積分)。盡管在某些實(shí)施例中，使用升降舵控制使側(cè)翼飛行在預(yù)定的路徑上，但可以利用 轉(zhuǎn)子轂上的機(jī)械驅(qū)動(dòng)對(duì)側(cè)翼的迎角進(jìn)行修改。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，如圖25所示，飛行系統(tǒng)的飛行部分可以停泊在地面塔架上。地面塔架用于與飛行部分緊密配合，以便可以通過配合接口的地面部分拉長或縮回 系纜。地面部分可用于支撐飛行部分，以便當(dāng)飛行部分停泊在地面部分上時(shí)，機(jī)翼可以懸掛 在地面上方?；趹?yīng)用的目的，當(dāng)用纜線或柔性系纜時(shí)，其不用于以懸臂形式來支撐機(jī)翼，徑向 鏈路應(yīng)大體上具有柔性。當(dāng)徑向鏈路用于以懸臂形式支撐鏈路或機(jī)翼時(shí)，比如當(dāng)要支撐或 接收主轂時(shí)，徑向鏈路應(yīng)基本上具有剛性。當(dāng)然，大體上呈剛性的鏈路也會(huì)變形，但是它仍 能用于支撐鏈路和機(jī)翼。從上文的描述部分顯然可知，通過本申請(qǐng)文件所給出的描述可構(gòu)造很多不同的實(shí) 施方式，而且，其他優(yōu)點(diǎn)和修改方案將容易地被所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想到。因此，本發(fā)明從 其更為寬廣的方面看并未局限于所顯示和描述的具體細(xì)節(jié)和說明性例子。因而，在不偏離 本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對(duì)此類細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含一個(gè)大體上呈柔性的主系纜；一個(gè)基體單元，所述基體單元與所述主系纜的第一末端連接；一個(gè)中心轂，所述中心轂包括第一部分和第二部分，所述第二部分用于相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)，所述第一部分與所述主系纜的第二末端連接；多個(gè)提升部分；以及多個(gè)徑向鏈路，所述多個(gè)徑向鏈路中的每條徑向鏈路的第一末端跟中心轂的第二部分連接，每條徑向鏈路在第二末端處跟所述多個(gè)提升部分中的一個(gè)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述提升部分在第一末端處跟所述徑 向鏈路連接，其中所述提升部分用于在環(huán)繞中心轂旋轉(zhuǎn)時(shí)提供提升力。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是大體上呈柔性的徑向 鏈路。
4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是大體上呈剛性的徑向 鏈路。
5.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)提升部分中的每個(gè)提升部分 包含一個(gè)控制面，用于對(duì)提升部分進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)提升部分中的每個(gè)提升部分 包含一個(gè)控制面，用于對(duì)提升部分進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述的基體單元用于拉長或縮回所述 的主系纜。
8.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述的基體單元用于拉長或縮回所述 的主系纜。
9.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是等間隔地分布在所述 的中心轂的第二部分的周圍。
10.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是等間隔地分布在所述 中心轂的第二部分的周圍。
11.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，還包含一個(gè)處理器，所述處理器包括用于控 制所述風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)的指令。
12.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，還包含一個(gè)用于控制所述風(fēng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 控制系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)至少部分位于所述中心轂。
14.一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個(gè)大體上呈柔性的主系纜；一個(gè)基體單元，所述基體單元在第一末端處跟所述主系纜連接；一個(gè)中心轂，所述中心轂包括第一部分和第二部分，所述第二部分用于相對(duì)于所述第 一部分旋轉(zhuǎn)，所述第一部分與所述主系纜的第二末端連接；多個(gè)提升部分；多個(gè)渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，每個(gè)發(fā)電機(jī)跟所述多個(gè)提升部分中的一個(gè)提升部分連接；以及多個(gè)徑向鏈路，所述多個(gè)徑向鏈路中的每條徑向鏈路在第一末端處跟所述中心轂的第 二部分連接，每條徑向鏈路在第二末端處跟所述多個(gè)提升部分中的一個(gè)連接。
15.如權(quán)利要求14所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述提升部分在第一末端處跟 所述徑向鏈路連接，所述提升部分用于在環(huán)繞中心轂旋轉(zhuǎn)時(shí)提供提升力。
16.如權(quán)利要求15所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是大體上呈柔性 的徑向鏈路。
17.如權(quán)利要求15所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是大體上呈剛性 的徑向鏈路。
18.如權(quán)利要求15所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述的提升部分用于進(jìn)行環(huán)繞 所述中心轂的圓形飛行，其中渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)用于利用所述提升部分的旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的 空速來驅(qū)動(dòng)渦輪。
19.如權(quán)利要求17所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述提升部分用于進(jìn)行環(huán)繞所 述的中心轂的圓形飛行，其中渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)用于利用所述提升部分的旋轉(zhuǎn)速度所產(chǎn)生的 空速來驅(qū)動(dòng)渦輪。
20.如權(quán)利要求19所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述的主系纜包括一電導(dǎo)線，其 中由所述渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)生成的部分或全部電力通過在主系纜里面或環(huán)繞主系纜的電導(dǎo) 線傳送到地面。
21.如權(quán)利要求20所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)。
22.如權(quán)利要求21所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機(jī)與地面上的電源電氣連接。
23.如權(quán)利要求21所述的風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述的渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)在從外 部動(dòng)力源獲得動(dòng)力時(shí)，用作電機(jī)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器。
24.一種利用系纜型自轉(zhuǎn)飛行系統(tǒng)產(chǎn)生電能的方法，所述方法包括使多個(gè)提升部分圍繞中心轂自轉(zhuǎn)，所述的提升部分包括一個(gè)渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)； 由所述渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能，其中所述渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)至少部分利用由自轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的可視風(fēng)速來產(chǎn)生電能。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括拉長一個(gè)柔性系纜，所述柔性系纜在第一末端 處跟地面單元連接，在第二末端處跟所述中心轂連接，其中拉長系纜用于中心轂的高度增
26.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括傳輸所述渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的部分或全部電 能到地面單元。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，傳輸電能到地面單元包括利用系纜里面或環(huán)繞 系纜的導(dǎo)線傳輸電能。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，還包括把渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)作為推力生成發(fā)動(dòng)機(jī)，使機(jī) 翼開始自轉(zhuǎn)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，電能從地面?zhèn)鬏數(shù)酵屏ι砂l(fā)動(dòng)機(jī)。
30.一種自轉(zhuǎn)飛行系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 一個(gè)主系纜；一個(gè)基體單元，所述基體單元在第一末端處跟所述主系纜連接；一個(gè)中心轂，包括第一部分和第二部分，所述第二部分用于相對(duì)于所述第一部分旋轉(zhuǎn)， 所述第一部分與所述主系纜的第二末端連接；多個(gè)提升部分；以及多個(gè)徑向鏈路，所述多個(gè)徑向鏈路中的每條徑向鏈路在第一末端處跟所述中心轂的第 二部分連接，每條徑向鏈路在第二末端處跟所述多個(gè)提升部分中的一個(gè)連接，所述提升部 分用于圍繞所述中心轂在大致圓形路徑里旋轉(zhuǎn)；以及 一個(gè)用于控制所述飛行系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中，所述徑向鏈路是大體上呈剛性的鏈路。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述提升部分包括機(jī)翼。
33.如權(quán)利要求32所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)包括傳感器；以及控制用電子儀器，用于根據(jù)來自所述傳感器的輸入確定所述飛行系統(tǒng)至少一部分的空 間定向。
34.如權(quán)利要求33所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼沿著自身的長軸相對(duì)于所述的轉(zhuǎn) 子轂旋轉(zhuǎn)。
35.如權(quán)利要求34所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼中的每個(gè)機(jī)翼包括一個(gè)控制面，所 述控制面用于對(duì)所述的機(jī)翼進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。
36.如權(quán)利要求35所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼用于在圍繞所述轉(zhuǎn)子轂的圓形飛 行路徑上飛行，其中所述圓形飛行路徑大體上是平面的。
37.如權(quán)利要求36所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)能控制所述機(jī)翼的控制面，使 得所述機(jī)翼在預(yù)定的圓形飛行路徑上飛行。
38.如權(quán)利要求37所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定圓形飛行路徑至少部分是由圓形 飛行路徑相對(duì)于地面的傾斜度定義的。
39.如權(quán)利要求38所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定的圓形飛行路徑至少部分是由圓 形飛行路徑的航向定義的。
40.如權(quán)利要求39所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述的傳感器確定每個(gè)機(jī)翼的空間定向。
41.如權(quán)利要求40所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼中每個(gè)機(jī)翼跟一個(gè)傳感器組件連 接，用于提供充足的信息以便確定那個(gè)機(jī)翼的空間定向。
42.如權(quán)利要求40所述的飛行系統(tǒng)，其中，與相應(yīng)一個(gè)機(jī)翼連接的每個(gè)傳感器組件跟 用于控制那個(gè)機(jī)翼斜度的單獨(dú)控制用電子儀器部分連接。
43.如權(quán)利要求33所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼沿著自身的長軸相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂的 第二部分穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
44.如權(quán)利要求43所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述每個(gè)機(jī)翼包含一個(gè)控制機(jī)構(gòu)，所述控制 機(jī)構(gòu)用于使機(jī)翼沿著自身的長軸旋轉(zhuǎn)。
45.如權(quán)利要求44所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述機(jī)翼用于在圍繞所述轉(zhuǎn)子轂的圓形飛 行路徑上飛行，其中所述圓形飛行路徑大體上是平面的。
46.如權(quán)利要求45所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)能控制所述的機(jī)翼的控制面， 使得所述機(jī)翼在預(yù)定圓形飛行路徑上飛行。
47.如權(quán)利要求46所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定圓形飛行路徑至少部分是由所述圓形飛行路徑相對(duì)于地面的傾斜度以及所述圓形飛行路徑的航向定義的。
48.如權(quán)利要求17所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述傳感器確定每個(gè)機(jī)翼的空間定向。
49.一種飛行系統(tǒng)，包括一個(gè)柔性主系纜；一個(gè)基體單元，所述基體單元在第一末端處所述跟主系纜連接；一個(gè)中心轂，所述中心轂包含第一部分和第二部分，所述第二部分用于相對(duì)于第一部 分旋轉(zhuǎn)，所述第一部分在第二末端處跟所述主系纜連接；一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼，每個(gè)機(jī)翼在第一末端處與所述中心轂的第二部分連接，所述機(jī)翼用 于在環(huán)繞所述中心轂在圓形路徑上飛行；一個(gè)用于控制所述飛行系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；以及一個(gè)或多個(gè)傳感器，其連接到所述系統(tǒng)的一部分，所述部分相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子轂第一部 分旋轉(zhuǎn)。
50.如權(quán)利要求49所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)包含控制用電子儀器，用于根 據(jù)來自傳感器的輸入確定所述飛行系統(tǒng)至少一部分的空間定向。
51.如權(quán)利要求50所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼用于沿著自身的長軸 相對(duì)于轉(zhuǎn)子轂旋轉(zhuǎn)。
52.如權(quán)利要求51所述的飛行系統(tǒng)，其中，每個(gè)機(jī)翼包括一個(gè)控制面，所述控制面用于 對(duì)所述機(jī)翼進(jìn)行高度調(diào)節(jié)。
53.如權(quán)利要求50所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述的控制系統(tǒng)用于通過調(diào)節(jié)機(jī)翼側(cè)面來 控制機(jī)翼。
54.如權(quán)利要求50所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)用于通過使一個(gè)或多個(gè)機(jī)翼 沿著自身的長軸機(jī)械性旋轉(zhuǎn)來控制機(jī)翼。
55.如權(quán)利要求50所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述傳感器用于機(jī)翼在圍繞所述中心轂的 大致圓形路徑上飛行時(shí)，確定每個(gè)機(jī)翼的空間定向，其中所述控制系統(tǒng)用于當(dāng)機(jī)翼在所述 大致圓形路徑上飛行時(shí)，控制機(jī)翼。
56.如權(quán)利要求55所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)確定每個(gè)機(jī)翼在其大致圓形 飛行路徑上位置點(diǎn)的最佳空間定向。
57.如權(quán)利要求56所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)感測(cè)每個(gè)機(jī)翼在其大致圓形 飛行路徑上位置點(diǎn)的空間定向。
58.如權(quán)利要求57所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所感測(cè)到的機(jī)翼的空間 定向相對(duì)于最佳空間定向的偏差，控制機(jī)翼的飛行路徑。
59.如權(quán)利要求55所述的飛行系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)翼的最佳空間定向，控 制機(jī)翼的飛行路徑。
全文摘要
一種系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及利用提升部分控制循環(huán)飛行系統(tǒng)的方法，提升部分可以是機(jī)翼，該機(jī)翼圍繞中心轂旋轉(zhuǎn)，與旋翼飛機(jī)的機(jī)構(gòu)相類似。機(jī)翼的速度能夠遠(yuǎn)在補(bǔ)給系統(tǒng)的風(fēng)速之上。機(jī)翼可通過柔韌的徑向系纜連接到中心轂，隨著機(jī)翼的速度的增加，該徑向系纜會(huì)顯著變硬。中心轂可以用一條可延伸的主系纜連接到地面。發(fā)電渦輪機(jī)可以設(shè)在機(jī)翼上，并利用高視風(fēng)速發(fā)電。所產(chǎn)生的電力向下沿著徑向系纜傳送，穿過旋轉(zhuǎn)式電力管道傳送到主系纜和地面。
文檔編號(hào)F03D7/04GK101903648SQ200980000547
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者喬本·貝維爾特, 伊蘭·克魯, 大衛(wèi)·D·克雷格, 杰弗利·K·吉邦尼, 艾倫·H·伊巴拉, 賈爾斯·畢迪生 申請(qǐng)人:杰歐比能源動(dòng)力有限公司