电动垂直起降飞机的制作方法

本发明总体上涉及运输系统，并且更具体地，涉及使用电动垂直起降(evtol)飞机来运输具有主动倾斜悬架和其他有效载荷的地面车辆的运输系统。

背景技术：

交通拥挤是发达国家的主要问题，并且日益恶化。在世界的各个角落，人们每天开车上下班，购物，越野旅行以进行工作或休假以及其他许多目的。随着人口数量的增加和经济的发展，越来越多的汽车加入到道路上。每年有200万辆乘用车加入到世界的道路上。2018年，全球估计生产了8150万辆汽车，高于2017年的7902万辆。迄今为止，全球基础设施尚未扩展或适应不断增长的需求。

减少拥堵的一个概念是引入自动驾驶车辆。自动驾驶车辆可以潜在地彼此直接通信，也可以与本地基础设施系统直接通信，以协调道路上每辆车辆的速度和位置。这种协调将允许拆除交通灯和优化交通流动性。全面引入自动驾驶汽车将使驾驶员更快地到达目的地。但是，未来的自动交通运输本身并不能解决交通拥堵的问题。转向自动驾驶车辆不会减少道路上的车辆数量，也不会增加现有高速公路上的空间量。

提出的另一种解决方案是通向天空。在类似于乘车共享的概念中，正在开发的空中出租车将使通勤者可以在遍布整个大都市区的空中港口之间共享电动垂直起降(evtol)飞机的乘坐。然而，在全球城市中心地带建造数百个空中港口将耗资数十亿美元，并且需要数十年的时间。建成后，乘客将不得不安排往返于空中港口的交通，并通过安全检查进行处理。此外，由于其效率低下的设计，空中出租车飞机将需要4至6名乘客的全额占用才能保持盈利。除非通勤者在高峰时段在热点地区之间飞行，否则登机前将有更多的等待时间。更糟糕的是，潜在乘坐者很少的偏远目的地将无法支持空中港口。需要空中港口的空中出租车概念将目的地限制为仅大型都会中心。

因此，需要这样一种运输系统，该运输系统能够真正地减少道路上的拥堵，同时还能够在不需要大型空中港口基础设施的情况下将空中旅行扩大。

附图说明

图1a-lh示出了一种空中吊杆式电动垂直起降(evtol)飞机；

图2a-2f示出了在evtol中使用的推进系统的替代实施方案；

图3a-3f示出了evtol从垂直起飞到水平巡航；

图4a-4c示出了evtol从水平巡航到垂直着陆；

图5a-5f示出了能够通过evtol运输的地面车辆；

图6a-6g示出了evtol在运输地面车辆时从垂直起飞到水平巡航；

图7a-7d示出了evtol在运输地面车辆时从水平巡航到垂直着陆；

图8a-8f示出了evtol接载移动的地面车辆并过渡到水平巡航；

图9a至图9d示出了evtol在道路上行驶中放下地面车辆；

图10a-10d示出了evtol的存储仓；

图11a和11b说明了串联使用多个接地底盘或evtol；并且

图12a至图12d示出了能够将空中吊杆evtol的概念扩展到外太空的太空吊杆。

发明详述

图1a-lh示出了基于空中吊杆的电动垂直起降(evtol)飞机50。evtol50是围绕动力吊杆或空中吊杆52形成的飞机。空中吊杆52的顶端具有通过旋转接头56和铰链58附接的上部机翼54。转子支柱60从接头56延伸并保持桨叶62和转子组件64。转子组件64包括一个或多个转子叶片66，其由任选的护罩或管道68围绕。空中吊杆52的底端具有通过旋转接头76和铰链78附接的下部机翼74。有效载荷连接器80从旋转接头76向下延伸。在一个实施方案中，有效载荷连接器80包括类似于支柱60的轴，并且用作具有360度旋转能力的舵。

空中吊杆52作为evtol50的机身运行。标准的空中吊杆52的长度为40英尺，以支撑上部机翼54和下部机翼74的160英尺的组合翼展。在标准模型中，所有四个机翼54和74的组合翼展为100英尺：下部机翼74为60英尺，上部机翼54为40英尺。空中吊杆52容纳为evtol50提供动力的燃料。在全电动evtol50的情况下，空中吊杆52容纳了大量的电池。全电动evtol50的标准电池重量将为1,800-2,400磅，估计的evtol总重量为3,600至4,000磅。空中吊杆52的尺寸、长度和电池容量都可以根据需要缩放，以满足给定情况的飞行要求。空中吊杆52具有对称的翼型，以低阻力结构提供大的电池存储容量。在混合动力实施方案中，空中吊杆52可容纳电池和液体燃料。

evtol50具有两对长的高长宽比的机翼，在空中吊杆52顶部的上部机翼54和在空中吊杆52底部的下部机翼74。上部机翼54是任选的，并且某些实施方案仅通过下部机翼74就能进行水平巡航。在其他实施方案中，较小的鸭嘴用于上部机翼54。旋转接头56和76分别使机翼54和74绕着穿过机翼长度的轴线旋转，如图1b所示。机翼54和74附接到接头56和76内的圆形导轨、圆形齿轮或环形齿轮，这些接头允许使用齿轮和电动马达使机翼360度旋转。机翼54和74的旋转也可以是被动的。可以使用锁定机构来暂时禁止机翼54和74旋转。机翼54和74可以具有内置于机翼中的附加控制表面，例如襟翼或副翼，以便在飞行中进行控制。否则，可以将通过接头56和76的旋转用于飞行控制。

旋转接头56允许机翼54彼此独立地旋转。旋转接头76允许机翼74彼此独立地旋转。在空中吊杆52的相反侧上沿相反方向旋转机翼将有效地将机翼变成旋翼，以利于自动旋转。机翼尖可能装有火箭以启动自动旋转。火箭可以直接安装在机翼尖上，也可以安装在机翼结构内，通过管道连接到机翼尖喷嘴上。自动旋转在功率降低或功率损耗的情况下特别有用。在自动旋转中，整个evtol50响应于周围空气相对于evtol向上移动而旋转。在自动旋转中，空中吊杆52围绕穿过空中吊杆的长度的轴线旋转。附接的负载可通过有效载荷连接器80进行齿轮传动，以保持设定位置或沿相反方向旋转以产生稳定作用。

旋转接头56还允许转子支柱60以及转子组件64相对于空中吊杆52旋转，如图lc所示。与机翼54一样，转子支柱60附接到旋转接头56内的圆形导轨或齿轮传动组件上，以允许旋转并由电动马达和齿轮驱动。转子组件64的旋转通过将推力朝着期望的行进方向倾斜而促进了水平飞行和垂直飞行之间的过渡。转子组件64相对于空中吊杆52的旋转可以是被动的。随着转子组件将空中吊杆向后拖动，机翼提供升力，使evtol50自然地处于水平姿势。锁定机构可用于暂时禁止转子组件64旋转。

旋转接头76允许连接器80相对于空中吊杆52旋转。连接器80附接到旋转接头76内的圆轨或齿轮传动组件，并由驱动器马达和齿轮驱动。旋转可以是被动的，在evtol50在垂直和水平飞行之间过渡时，负载会导致连接器80保持从旋转接头76垂直垂下。当连接器80被加载并垂下时，连接器80稳定evtol50的飞行并用作尾舵。当evtol50卸下时，连接器80可以在水平飞行期间作为垂直稳定器向上或向下延伸。可以使用锁定机构暂时禁止连接器80旋转。evtol50的双接头设计在两端均具有旋转接头，可将反力施加到推进系统上，从而减少了水平飞行和垂直飞行之间过渡期间的不稳定力矩。

具有空中吊杆52的evtol50的垂直设计提供了基本结构，以容纳从接头56和76展开的长折叠机翼54和74。接头56上的铰链58允许机翼54向下折叠到空中吊杆52上，并且接头76上的铰链78允许机翼74向上折叠到空中吊杆52上，如图1d所示。在一些实施方案中，附接到空中吊杆52的一组或多组机翼可以是固定的，而不是可旋转和可折叠的。可以根据需要将额外的主动机翼、方向舵和其他控制表面安装到空中吊杆52，以进行额外的升力和控制。

在一些实施方案中，上部机翼54、下部机翼74或两者可以具有可变的几何形状。在一个实施方案中，铰链78允许下部机翼74以与经典可变扫掠飞机机翼相似的旋转方向向前扫掠。机翼74最终将平行于空中吊杆52定向，如图1d所示，但围绕机翼的长度绕轴旋转大约90度，以使机翼的宽度从空中吊杆向外延伸。机翼74然后将类似于长三角翼或脊椎而操作。机翼74的尖端可以附接到空中吊杆52，使得旋转接头76使机翼74翘曲作为控制表面。代替或除了下部机翼74之外，上部机翼54可以类似地向后扫掠。

图1e示出了从转子组件64下方看的透视图。转子叶片66a和66b被安装到支柱60并且绕支柱60旋转。转子叶片66a和66b被构造成反向旋转以保持整体旋转速度近似为零。单个的转子叶片66可以由堆叠在公共轴上的一个或多个电动马达驱动。在大电流消耗情况下，堆叠电动马达可提供冗余并减少马达内的磁饱和。堆叠马达还允许在马达之间进行切换，以减少水平机翼飞行期间的热负荷并提高效率。护罩或管道68安装到支柱60并围绕叶片66延伸。推进系统的中心附接减轻了重量并改善了管道68的稳定性和刚性。

桨叶62构造成通过从叶片66排出运动的空气来控制evtol50的运动。桨叶可以绕支柱60旋转，以改变运动的空气相对于吊杆52的移动方向。图1e示出了垂直于机翼54的长度定向的桨叶62，而图1f示出了桨叶旋转到与机翼平行。桨叶62也可绕轴线旋转通过桨叶的长度，如图lg所示。桨叶62可以彼此独立地旋转。图1g示出了沿不同方向旋转以使evtol50在垂直飞行中自转的桨叶62。图1h是从转子组件64的顶部看的透视图。

evtol50具有高纵横比的机翼，空气动力学设计以及在空中吊杆52内的大储能能力，这提供了出色的效率，并允许evtol在需要充电或加油之前长时间运行。evtol50结构的高效空气动力学设计与推进系统周围的通畅气流相结合，可提供独立于所选推进系统的更大的巡航和最高速度能力。管道式转子推进设计的降噪属性与推进系统位于有效载荷上方40英尺或以上的位置相结合，可降低噪声水平。推进系统的位置和吊杆52的长度允许长而有效的翼展和较大直径的转子叶片66，无论是否通过管道。evtol50的简单设计有助于简化碳纤维组件的制造。但是，evtol50如此高效，以致飞机也可以由铝制成，并且一次充电就可以飞行足够长的时间，从而在商业上可行。

图2a-2e示出了evtol50推进系统的替代实施方案。在图2a和图2b中，转子组件100具有被附接到管道68的支撑支柱的四个独立的控制表面102代替的桨叶62。控制表面102可以围绕支柱60顺时针或逆时针全部折叠，以在垂直飞行期间使evtol50自转。自转evtol50自转使旋转接头56沿所需方向定向，以便当转子组件100被旋转接头折叠时，转子组件将推力对准所需方向以进行水平行进。示出了具有控制表面102的转子组件100而不使用上部机翼54，但是在其他实施方案中，上部机翼54与控制表面102一起使用。控制表面102和桨叶62可以在单个实施方案中组合以促进附加控制。

图2c和2d示出了具有四个电动风扇机舱112的转子组件110。每个机舱112与转子组件64一样装配有一对反向旋转的叶片66。在其他实施方案中，每个机舱112包括单个叶片66，其中顺时针旋转总共两个叶片，逆时针旋转总共两个叶片。备选地，每个机舱112可包括沿相同方向旋转的两个叶片，总共四个叶片沿顺时针方向旋转而四个叶片沿逆时针方向旋转。备选地，每个机舱可包括一个或多个电动涡轮机。每个机舱112的叶片66可以不同的速率旋转以改变推力并控制转子组件110的姿态。

在一个混合动力实施方案中，涡轮机或其他热力发动机被容纳在四旋翼飞行器的中央，并且用作发电机来为转子组件中的电动转子提供动力。转子组件的中心质量可容纳一个或多个小型涡轮发动机或其他热力发动机，这些热发动机为多个发电机、交流发电机或马达提供动力，以将电流提供给附接有螺旋桨的多个电动推进马达以产生升力或推力。转子组件的中心质量内还可以包含一个小的启动电池。多个推进马达或发动机在部分故障的情况下提供了冗余。推进马达可以通过翼型的臂连接到中心质量。翼型的臂可用于在水平飞行期间产生升力。在一些实施方案中，伸缩臂用于将多个马达安装到中心质量。密封件或可折叠的内部气囊可用于利用来自涡轮机的废气来增加或减少臂的长度以实现升力。气囊内的气囊可用于容纳涡轮发动机的燃料。

图2e示出了喷气发动机120安装在上部旋转接头56上的实施方案。喷气发动机120或可替代的涡轮螺旋桨发动机可以用作较长行程的推进装置。空中吊杆52存储用于喷气发动机120的液体燃料。还包括用于电子设备操作的电池。可以将附加的举升表面，例如机翼，安装到喷气发动机120上。可以基于特定的任务选择空中吊杆推进系统。电动或混合动力通常用于城市通勤，而燃气轮机则用于更长的州际或国际航班。

图2f示出了其中不使用管道68而使用风扇叶片66的实施方案。

图3a-3f示出了evtol50从静止状态起飞并且从垂直飞行过渡到水平飞行。通常，当不飞行时，evtol50垂直存放，机翼54和74折叠成与空中吊杆52基本平行，如图1d所示。evtol50的占地面积小，可以将evtol存储在又高又细的管状结构中。下面的图10a-10d示出了各种停车或存储选项。

为了起飞，叶片66开始旋转以产生推力。一旦evtol50从存储管中升起(如果使用的话)，并且在任何其他障碍物上方，机翼54可以以较大的负二面角延伸以帮助控制evtol的飞行。图3a示出了在垂直飞行模式中徘徊的evtol50。转子组件64产生推力以保持evtol50漂浮。桨叶62和机翼54用作控制表面，以引导由转子组件64产生的推力。机翼54可以旋转或剪开以控制气流和吊杆运动。

还可通过使转子组件64在旋转接头56处成角度来控制垂直飞行。桨叶62可沿相反方向成一定角度以使evtol50旋转，使得转子组件64的旋转朝向期望的飞行方向。在一些实施方案中，桨叶62用于在垂直飞行中控制evtol50，并且取决于天气和周围障碍物，上部机翼54完全展开。

如果期望更显著的水平运动，则evtol50过渡到水平飞行，如图3b-3f所示。为了实现水平飞行，转子组件64的推力迅速对准期望的飞行路径。随着水平运动的开始，空中吊杆52自然会向后旋转，并由机翼54和74辅助以产生升力。现有技术的vtol过渡期间的不稳定性部分是由于在控制表面上不存在抵抗向心力和方向推力所需的动态压力。具有双翼设计的evtol50独特的铰接式空中吊杆52提供了从垂直飞行到水平飞行快速过渡所需的隔离和杠杆作用，同时减少了其他vtol飞机常见的不稳定力矩。可以在接头56和76之间的空中吊杆52上添加其他铰接式接头。

从存储仓中出来，上部机翼54和下部机翼74都被折叠到吊杆52上，上部机翼54的前缘面向前方，下部机翼74的前缘面向后方。上部机翼54相对于下部机翼74安装得更高，一旦脱离周围障碍物，便可以首先折叠。当飞机获得前进空速时，下部机翼74开始展开。

在图3b中，使用旋转接头56使转子组件64向期望的行进方向倾斜。随着水平速度的增加，机翼54和74展开。图3b的上部机翼54部分地延伸。在图3c中，水平速度增加并且机翼74也部分地延伸。机翼54和74最初都相对于空中吊杆52具有较大的负二面角。在图3d中，上部机翼54完全垂直于空中吊杆52延伸，并且桨叶62旋转至水平。在图3e中，下部机翼74升高到垂直方向。

在从垂直飞行到水平飞行的过渡序列中，机翼54和74以减小或最小化旋转接头56和76以及铰链58和78内齿轮机构上的操作负荷的方式展开。减小操作负荷限制了通过电池供电的马达操作接头和铰链的电流消耗，从而延长了电池的日常工作周期和整个电池寿命。减小的齿轮负载还可以延长齿轮组的长期循环寿命，从而延长了联邦航空管理局(faa)拆解检查之间的时间。

图3e中的evtol50已完全过渡到水平飞行。当下部机翼74在向前飞行中产生升力时，过渡序列完成。evtol50可以如图3e所示水平连续，将转子组件64用于水平推力，并将机翼54和74用于升力。转子组件64和桨叶62也可以提供一些升力。机翼54、机翼74和桨叶62是用于引导evtol50的控制表面。在图3e中，转子组件64位于下部机翼74上方。然而，evtol50可以水平飞行，而机翼74在转子组件64的上方、下方或相同的高度。图3f示出了具有在转子组件64上方的机翼74的evtol50。可以调节机翼74相对于转子组件64的高度，以相对于推力优化有效的重心平衡和气流。evtol50上的传感器可用于调节飞行中机翼74的相对高度。如图3f所示，在机翼74下方具有推进系统，提高效率和徘徊能力。机翼54、机翼74或两者的二面角可被调节以提高稳定性和效率。有效载荷连接器80可以在旋转接头76上方或下方旋转，以增加垂直稳定性。

图4a-4c示出了evtol50从水平飞行返回垂直飞行。在图4b中，转子组件64的推力向上旋转。随着evtol50的向前运动减慢，下部机翼74失去升力并跌落。随着推力方向迅速移至垂直方向，空中吊杆52自然地向前摆动。当吊杆52向前摆动时，机翼74被折叠起来以进行垂直飞行，如图4b所示。在图4c中，evtol50已返回垂直飞行。

evtol50是一款全自动飞行器，能够水平飞行并垂直起降。但是，evtol50只是整个vtol运输系统的一个要素。vtol运输系统还包括地面车辆130，如图5a所示。就像任何汽车一样，地面车辆130可由个人用作其私人车辆。另外，地面车辆130包括配置为与evtol50的有效载荷连接器80对接的坞站132。驾驶员可以驾驶地面车辆130在当地往返于各地，然后在需要时请求evtol50来接载地面车辆。然后将车辆和乘客都带到更远的目的地。

在vtol运输系统中，消费者拥有他们自己的地面车辆130的个人所有权。任何车辆制造商都可以制造带有坞站132的车辆，并出售与evtol50接载和携带的兼容的车辆。消费者可以决定购买豪华的汽车、快速的跑车或较便宜的基本型轿车，每辆都可以由evtol50携带。坞站132应当最佳地(但不一定)放置在车辆的重心处。坞站132内的附接点可具有允许纵向运动以允许最佳重心位置或调整以与evtol50的有效载荷连接器80对准的齿轮装置。

如图5c所示，主动的倾斜悬架为将evtol50与车辆130联接提供了很大的帮助，因为地面车辆可以将其相对于地面的高度调整24英寸或更多以补偿道路上的起伏，并且具有侧倾、俯仰和偏航操纵性，从而使其能够自主地反映evtol50的运动。可以将坞站132添加到当今的常规车辆中，作为一种空中牵引或重定位服务。但是，作为减少交通拥堵的真正系统解决方案，新型车辆是必需的。地面车辆130是相对较薄的倾斜车辆，对于两乘客模型，其总宽度为48英寸，总长度为156英寸。车辆130的窄宽度意味着如果普遍采用车辆130，则当前正在使用的每个行车道可以变成两个行车道。全球城市的行车道数量加倍，为拥堵带来了明显的好处。通过自动驾驶，车辆130可以在当前使用的标准交通车道中每个车道操作两个，同时仍然允许传统车辆同时存在。

如图5b所示，车辆130可以具有可与车辆的底盘136分离的车身134。将车身134与底盘136物理地分开使得车身可以作为evtol50的有效载荷被运输而没有底盘。减少有效载荷重量可以减少evtol50的电池尺寸要求，或者允许evtol进一步传输有效载荷。在一实施方案中，车身134重496磅，而底盘136重705磅。断开底盘136的飞行以将有效载荷重量减少一半以上。在城市短途飞行中，底盘136更有可能保持连接状态，因为增加重量后，这种飞行更加经济。提升底盘所需的额外能量可通过减少基础设施成本、运输时间和联接时间来抵消。

底盘136可以是通用的，可以是私有的或公司所有的。类似于当今的乘车共享系统，可以使公司拥有的底盘136可用于短期租赁。在飞行目的地租赁底盘136允许用户在没有其个人拥有的底盘的情况下在他们自己的车身134中飞行以降低飞行成本。

当所有者不使用私人或企业拥有的底盘136时，其可以用于其他用途。通用底盘136可用于利用通用底盘任一端的接收器挂钩定位槽来运输各种顶部结构或车身。几个示例在2018年4月24日提交的美国临时申请62/662,081中显示。示例包括提供各种服务的附件，例如扫雪，扫街，垃圾收集，包裹递送等。车身134与底盘136的分离在不使用时，还可以通过目的地处的机械臂将车身垂直存放在自动化设施中或屋顶上，以减少路边停车。移除底盘136允许在需要行李或其他货物的飞行中代替底盘136将存储容器附接在车身134下方。该存储容器还可以用作降落基座，以在没有底盘136的情况下将车身134放下。车辆下存储容器的空气动力学设计考虑将使其适合长途高速飞行。固定式起重机可用于将evtol50固定在地面车辆130或其他负载的顶部。起重机还可以用于搬运货物以进行装运，或者在不使用时或在交通、人行道等途中移动车辆。停放的车辆在不使用时可以通过附接到坞站132而轻松地重新定位。

由于evtol50的高效率，车辆130可以由铝而不是飞行交通工具通常所需的碳纤维形成。使用铝进行生产可降低成本并增加潜在的生产量。用铝而不是碳纤维构造车辆130可以实现生产数以百万计的车辆所需的大批量制造技术-加速了整个运输系统向具备evtol功能的汽车的过渡。在一些实施方案中，底盘136由碳纤维形成以减轻重量并使带底盘的飞行更高效。

当与evtol50结合使用时，车辆130的狭窄车身改善了驾驶和飞行的空气动力学性能，并且由于使用了倾斜悬架而成为可能。车辆130能够倾斜以抵消向心力，否则向心力将导致具有如此窄的轴距的车辆滚动。车辆130使用在2018年9月21日提交并于2019年3月21日作为美国公开号2019/0084638公布的美国专利申请号16/138,849('849申请)中公开的许多技术。图5c示出具有'849申请的液压悬架的底盘136的一个详细视图。底盘136还包括轮毂驱动电动马达。轮毂驱动电动马达完全集成到所有四个车轮的轮毂中，从而允许每个车轮独立移动。虽然其他附图以极大简化的图示示出了底盘136，但是上方或下方的每个底盘包括图5c中底盘136的所有特征。

如'849申请中所讨论的，倾斜悬架液压地操作。通过液压冲击执行器140使上控制臂141相对于下控制臂142水平地移动来致动倾斜。前后悬架中的每一个围绕附接至底盘块144的中心块143形成。底盘块144容纳电池以操作底盘136。底盘144的简单设计简化了制造过程，允许将碳纤维缠绕在长型芯轴上。块144结构的扭转刚度将减轻重量。块状形状简化了电池组的构造和更换，以及将底盘136与车身134耦接和分离。增大体积对于允许电子设备和电池同时提供转动轮子所需的适当间隙是重要的。

底盘136的倾斜悬架可以在所有四个车轮上与来自'849申请的电动马达一起操作，或者与具有驱动后轮的汽油马达的混合动力推进装置一起操作。然而，最有用的实施方案是将电动马达集成到所有四个车轮的轮毂中，如2018年4月24日提交的美国临时申请号62/662,081所示。四轮毂驱动和四轮转向改进了车辆控制，无论是道路上控制还是越野控制。主动悬架和四轮转向也比传统车辆允许更近距离的停车，因为车辆可以绕着穿过车辆的轴线旋转以与更薄的停车位对齐。

倾斜的悬架设计还提高了高速转弯能力。车辆130使用重心转移来以较高的速度进行操纵，从而减少了不稳定性力矩，并允许车辆在转弯后更快地返回到稳定的维持平衡状态或平衡状态。这种控制方法使车辆能够平稳有效地改变方向，而无需与传统悬架设计相关的长时间不稳定力矩。车辆130的圆形轮胎145允许倾斜并通过减小的滚动阻力来提高效率。电池尺寸可以相应减小。狭窄的车辆130的较轻的重量和低的阻力系数允许电池尺寸的进一步减小。

主动式长行程倾斜悬架技术的独特几何设计在支撑液压冲击执行器140内按比例分配液体，以在设计包络内的转弯事件和独立车轮事件(即悬架行程)期间保持车辆平衡(稳定的维持平衡状态)。来自中立控制臂141位置的悬架几何形状不成比例的杠杆变化，再加上来自中立控制臂位置的液压冲击执行器的非线性塌陷，提供了底盘和车轮的按比例加载，以稳定转弯和其他动态事件场景下的弹簧质量。该设计的独特之处在于，由于气室和液室之间的内部体积差异，冲击执行器无法完全折叠成独立组件。可以通过改变相应于冲击执行器内的独立腔室的液体与气体的百分比来另外改变动态弹簧刚度，从而导致施加载荷的增加或减少。冲击的液体侧可以被过度填充以在车辆130上赋予独特的倾斜属性。

倾斜的悬架还可以显著减轻车辆的总体重量。倾斜可使施加的载荷垂直于车轮，因此设计主要需要仅沿单个轴线来管理载荷。减少了部件侧面载荷的设计需求，大大降低了整车的重量。

车辆130具有在任一方向上独立地转动和驱动所有车轮的能力。能够以相反方向转动和驱动前轮和后轮的能力使车辆能够绕设定的垂直轴旋转。车辆130具有自动稳定装置，其自动操作前悬架和后悬架以相对于重力载荷保持车辆稳定。然而，车辆130通常是稳定的，并且可以在有或没有稳定控制系统的情况下手动驾驶。

车辆130可在前后安装有气举系紧孔眼。孔眼可用于附接各种工具，包括电动工具和无源工具。evtol50可以将孔眼用作附接点。车辆130可以具有链接能力，以将车辆与其他类似车辆或拖车链接到列车中。链接后，多个车辆或拖车可以通过有线或无线方式进行通信，以同步速度、倾斜、稳定性控制以及其他悬挂或驾驶操作。在一个实施方案中，车辆130的保险杠146包括电磁电路，以允许车辆在通电时被磁性地粘在一起以形成列车，而不是通过附接在两个车辆之间的机械部件来链接。

链接成列车允许车辆130共享电力驱动系统。利用可用的共享电压，车辆可以在马达驱动器之间切换，以减少整个可用系统的热负荷。将车辆联接更长的行程将减少空气阻力，并进一步提高效率。

军用车辆可以具有许多可能的配置。一种配置包括装有微型枪、导弹发射器或其他武器或光学设备的机械臂，该机械臂安装在车辆的前部，并作为操作员头盔运动的附属设备。武器的弹药可以携带在车辆的后部并向前馈送。枪也可以手动操作。倾斜悬架技术可以扩展以适应更大的封闭式车辆类型，例如运输货车、公共汽车或送货卡车。所有车辆的制造都是可扩展的，可以满足任何载重、速度和范围的要求。

车辆130的外侧倾斜悬架设计提供了侧面碰撞压溃区保护。利用车载传感器，车辆130可以在碰撞之前自行定位，或者完全避免碰撞，或者通过悬架倒塌来最小化冲击。倾斜转弯还可以减少因突然转弯而避免翻车事故，避免发生障碍。

主动控制车辆130相对于碰撞事件的位置的能力可以通过消除或减少前/后设计的冲击能量吸收区来进一步减轻车辆重量。在正面碰撞中，这可以通过使车辆俯仰来实现，例如，延伸前悬架并折叠后悬架以偏转或吸收冲击力，从而使乘员更好地适应进来的负载。在后部碰撞中，可以通过升高车辆的后部和降低车辆的前部来实现相同的目的。

如果车辆130的电子控制单元(ecu)通过查看相对于其自身和其他车辆的位置、速度和接近度来确定即将发生碰撞，则ecu将以如下方式定位车辆：吸收冲击力并在其功能能力的极限范围内为乘员提供最佳保护。车辆130通过倾斜远离碰撞点来积极地保护乘员。车辆130然后将悬架向外朝向即将来临的冲击延伸，以吸收和分散尽可能多的能量。车辆ecu的主要编程指令是保护车辆乘员和周围的行人。有了足够的计算能力，车辆就可以确定其碰撞后的轨迹和最终的静止位置。这将使车辆能够调节其预碰撞位置以改变其最终位置。

在一些实施方案中，车辆130的倾斜能力是可手动控制的。在手动模式下，倾斜角由操作员控制，以向传感器施加机械负载。在手动模式操作期间记录的数据，例如，通过数据采集来记录施加在相关机械部件上的载荷以及相关机械部件的相对位置，可以在使用半主动或自动驾驶模式的车辆的编程中使用。

在车辆130的ecu上运行的软件连接到分布在车辆上的无人驾驶传感器技术。在一些实施方案中，可伸缩或折叠的传感器塔架可位于底盘块144或保险杠146上，并在使用底盘136期间展开。在其他实施方案中，传感器位于保险杠146中。保险杠146可使用中心块143的接收器挂钩式附接机构安装，例如'849申请中的挂钩接收器开口，以便于更换和维护。ecu软件可以在发生悬架事件之前自动更改行驶特性和车辆姿态。与传统设计的豪华汽车相比，悬架特性的自动调节可提供更平稳的行驶。ecu使用保险杠146上和倾斜悬架的液压系统内的传感器来平衡或对齐在自动倾斜模式下作用在车辆上的重力和向心力。

倾斜悬架中的液压冲击执行器140由具有浮动活塞的气缸和用于在液体侧控制流量的集成阻尼阀组成，该浮动活塞将气体从液体中分离出来。具有可调节压力控制功能的集成式气体防护罩附接在气体侧。复合弹簧/阻尼系统为液压冲击执行器140赋予了额外的可调式弹簧和减震能力。该系统允许在高于和低于设定的冲击执行器隔离值时对支撑冲击执行器进行逐步减震和弹簧调节。冲击执行器在伸出时的弹簧刚度下降取决于气室容积。可以通过软管连接将其他远程气体容器或瓶子插入液压冲击执行器140的气室。浮动活塞挡块确定了冲击执行器的逐步进入点。浮动活塞气体侧的机械弹簧用作浮动活塞止挡点的附加调节。在有或没有气室辅助或次要阻尼的情况下，都可以主动调节储液罐的体积以赋予变化的弹簧和阻尼值。

倾斜的悬架还使用偏置泵在悬架的侧面之间或前后悬架之间转移液体。偏置泵在2018年4月24日提交的美国临时申请号62/662,081中进行了详细描述，该申请在此引入作为参考。偏置泵是直接容积泵。该泵有四个腔室，由两个由单个导螺杆驱动的齿轮齿条隔开。导螺杆由两个相对的马达驱动-任一马达都能够操作泵。泵的腔室可以独立移动流体，也可以根据需要将它们链接在一起。泵的导螺杆螺旋设计成可根据应用赋予各种反向驱动和承载特性。泵室内的压力传感器将测量数据中继到cpu，以控制马达电流/扭矩以驱动泵马达并设置/保持车辆姿态。传感器还用于设置泵压力极限和方向。该泵为模块化设计。可以根据应用以多种配置将多个泵链接在一起。

图5d-5f示出了偏置泵1000。图5d是泵的外观。图5e是通过泵1002的横截面。图5f是穿过与泵联接的气室1004的横截面。偏置泵具有与可以在通过引用并入本文中的2017年1月17日授予的美国专利第9,545,976号和2017年11月9日公开的美国公开第2017/0321729号(以下统称为并入文献)中的液压泵组件126相似的功能，并且可以替代它们。偏置泵在车辆悬架的左侧和右侧之间传输液压流体量。气室具有与并入文献中的旁通系统900相似的功能，只要旁通系统用作辅助悬架即可。但是，气室不会在两侧之间旁路流体。当减小系统上的负载以保持弹簧刚度时，气室内的压缩气体会迫使更多的流体进入冲击执行器。当冲击装置再次受到负载时，多余的流体会返回到气室内的气缸。

图5e中的右上端口1010b联接到冲击执行器之一(例如，并入文献中的冲击装置68和88或车辆130的冲击执行器140)。左上端口1010a与气室的端口1030a或1030b之一联接。左下端口1010d和右下端口1010c以相反的方向连接：左下端口与另一个冲击执行器联接，而右下端口与气室的另一个端口联接。偏置泵两端的盖包括液压通道，该液压通道将附接的冲击执行器与气室的相应端口联接。

偏置泵包括四个不同的腔室1020a-1020d，其中腔室之一连接到刚刚描述的四个端口1010a-1010d中的每一个。端盖将右侧的两个腔室联接在一起，左侧的两个腔室联接在一起。其他用例包括不将腔室连接在一起的端盖。齿轮齿条1022设置在偏置泵内并且被定向为从左到右，一个齿轮齿条在顶部端口之间，而一个齿轮齿条在底部端口之间。齿轮齿条被左右驱动，以在左端口和右端口之间传输液压流体，反之亦然。

图5d所示的两个马达1006与两个齿轮齿条平行装接。在另一台马达发生故障的情况下，两个马达中的任何一个都可以操作偏置泵。为了规模感，在一个实施方案中，马达的直径为一英寸。当通过马达1006使齿轮1024转动时，齿轮齿条被联接以便一致地运动。两个齿轮齿条同时向左移动，并且二者同时向右运动。当齿轮齿条在图5e的视图中向左移动时，钩接到右上室的冲击执行器被去除了流体，并且流体被加到钩接到左下室的冲击执行器。

当倾斜的悬架从中立向任一方向倾斜时，两侧均失去机械杠杆作用。偏置泵通过在冲击装置中引起不成比例的崩溃而允许杠杆作用的偏置。转弯内侧的冲击装置可能会崩溃并且失去杠杆作用，其速率是转弯外侧的冲击装置的速率的两倍。偏置泵将负载处理能力转移到外部冲击装置，外部冲击装置会在转弯时承受大部分负载。偏置泵装接两个冲击执行器之间，并在两侧之间的压差内运行，以将流体量从一侧传递到另一侧。

两个齿轮齿条都在沿系统中的相同方向(即，从左冲击装置到右冲击装置，反之亦然)输送流体。偏置泵的端盖将每侧的端口液压耦合在一起。因此，每个冲击执行器都通过盖与气室的相关端口联接。气室的气体侧1040中的气压通过端盖的路径向冲击执行器施加力。过量的液压流体被迫进入气室的流体侧1032，并且气侧内的气体压在气室中的柱塞1034的另一侧上，以稍后迫使流体再次返回。气室中的柱塞使液压流体与存储在气室中的气体分离。

系统的左侧和右侧之间没有明显的流体连通。齿轮齿条位于左右冲击执行器之间，基本上阻止了左右两侧的流体混合。因此，如果一侧损坏并丢失液体，另一侧仍然可以工作。

齿轮齿条根据车辆的情况从左到右和从右到左移动液压流体量。气室通过偏置泵端盖连接到冲击执行器。气室将来自两个冲击执行器的过量流体储存在图示的下面的气缸中，但不会在两侧之间绕过流体。储存在气室气缸中的多余液压流体会使两个冲击执行器立即下降，例如，如果车辆进行空运，由于从两个气室中移除了负载，气室中的流体流到两个冲击执行器中。两个执行器都从气室吸入过量的液压流体并使其膨胀。偏置泵本身不能使两个冲击执行器都膨胀，因为偏置泵只能将容积从一侧传递到另一侧。

在偏置泵的其他用例中，所有四个端口被联接并且在没有气室的两个不同系统内传递流体。偏置泵盖可以在不连接端口的情况下形成，以使流体不会在四个偏置泵室中的任何一个之间传递。例如，在四轮车辆中，可以联接偏置泵，以便一个齿轮齿条在左前冲击执行器与左后冲击执行器之间传递流体，而另一个齿轮齿条在右前冲击执行器与右后冲击执行器之间传递流体。在这种情况下，两个齿轮齿条在两个不同的系统中并行传递流体，而不是在一个系统中传递流体。由于四个腔室中的任何腔室之间没有流体连通，因此，如果系统的一个象限损坏，则其他三个冲击执行器将继续正常运行。

在一个实施方案中，四轮车辆包括两个倾斜悬架。例如，底盘136包括两个分开的悬架，一个悬架在车辆的前部，而第二悬架在车辆的后部。每个倾斜悬架都包括偏置泵和气室组合，用于偏置系统中从左到右的液压流体。没有气室的第三偏置泵用于从前向后传递流体。第三偏置泵允许车辆前后倾斜。具有三个偏置泵的系统限制了系统四个象限之间的流体连通。通过三个偏置泵中的任何一个都没有从左到右或从右到左的显著流体传递，并且没有明显的流体从前到后或从后到前流过中间偏置泵。偏置泵使用齿轮齿条来移动液压量，不允许流体混合。

由于气体向系统施加压力，所以气室用作辅助悬架系统。当两侧都掉落时，气压还会使更多的流体进入系统。在一实施方案中，气室中的气压为每平方英寸600磅(psi)或更高。当承受负载时，气压有助于抵抗负载。

齿轮装置可以被实现为可替换模块。齿轮装置可被安装在中间盖1008内，然后被移除和更换以修改泵的属性。

图5f示出了气室的横截面。气室内部的两个气缸包括浮动活塞，其功能与并入文献中的活塞908相似。浮动活塞在掉入气室之前将触底。活塞触底时，弹簧会提供阻尼。气室的结构类似于并入文献中将气缸906集成在空气罐912内。

在一个实施方案中，系统被配置成使得气室气缸内的浮动活塞将永远不会触底。在浮动活塞在气室气缸内达到其最大极限之前，车辆底盘将在地面上触底。气室气缸中的弹簧仅在极少数情况下会因地形而在负载输入事件(例如着陆)时跌落到两个车轮的高度以下。弹簧减轻了浮动活塞撞击气缸底部的打击。弹簧的拉力很高，仅在执行器压力的最高极限处压缩。弹簧是一种安全功能，可减少极端情况下零件断裂的可能性。在另一个实施方案中，在气室气缸中的浮动活塞触底之前，车辆的悬架臂的运动将物理地触底。

图6a至图6f示出了evtol50在车辆130开始静止时接载车辆130。车辆130的轻型结构允许通过自主和半自主的evtol50进行运输。在一个实施方案中，地面车辆130基于时间技术使用有限范围的电池。例如，地面车辆130可能仅具有100英里的最大范围。在这种情况下，车辆130将使用可用的电池范围来在城市的大城市核心内运行。如果操作员希望在大都市区外旅行，可能要到另一个城市或农村地区，他或她将要求空运，并根据距离和所需的到达时间选择车辆的类型或速度。发出请求时，空中吊杆52的大小可以与地面车辆的质量、行进距离和速度相匹配。evtol50具有提供更多的燃料容量的更长或更大直径的空中吊杆52可以提供更长的行程。evtol50可以在行驶中或静止不动时附着在地面车辆130上，然后将其运输到靠近目的地的合适落点。车辆130可以直接落在任何合适的位置，例如在车道或高层建筑物的顶部。

在可以开始从垂直飞行到水平飞行的过渡飞行序列之前，必须将无人机和汽车耦合在一起。负载的高效接载和放下需要在施加动力以将负载提升到安全的过渡高度之前快速且可靠地进行耦合和分离。具有空中吊杆52的evtol50的设计将推进系统安全地置于高于负载的位置，不会造成伤害，从而减少了转子冲洗的影响，这是其他vtol设计的显著优势。

在图6a中，车辆130静止不动，并且evtol50已经垂直向下飞行，将有效载荷连接器80附接到坞站132，并且将升高的车身134从底盘136向上升高。evtol50类似于图3a竖直飞行。在一些实施方案中，有效载荷连接器80包括伸缩轴或梯子以连接地面车辆130。

在图6b中，evtol50增加垂直推力以升高车身134并开始过渡到水平飞行。上部机翼54比下部机翼74更早开始打开，并且在图6b中更打开。图6c示出了替代性选择，其中，接载底盘136并与车身134一起运输。机翼54和74都继续打开，并且evtol50随着从垂直飞行到水平飞行的过渡继续而继续增加水平速度。在图6d中，机翼54和74更张开，并且空中吊杆52更接近水平。在图6e中，机翼54和74已完全打开以垂直。由机翼74产生的升力将空中吊杆52的尾端拾起到图6f中其最终的水平飞行位置。地面车辆130或只是车身134拖在转子组件64的后面。

悬垂在evtol50和车身134之间的有效载荷连接器80用作垂直稳定器。有效载荷连接器80包括翼型部分和穿过翼型部分的主动受控的伸缩轴。翼型部分可以绕轴旋转360度以用作方向舵。车辆130还可绕着内舵轴旋转以相对于机翼或地面保持在确定的位置。该特征允许车辆130旋转180度以更好地将乘客放置在车辆内以在发生碰撞的情况下吸收冲击载荷。当在运动中着陆时，该特征还将车辆130对准道路。

图6g示出了有效载荷连接器80和内置方向舵148。在一个实施方案中，方向舵148是2英尺高和3.5英尺长，但是可以做得更大，例如3英尺乘6英尺。方向舵148可在连接器80内旋转以操纵evtol50的向前运动。方向舵148可旋转多达360度。方向舵148可以被添加到以上或以下实施方案中的任何一个上。在一些实施方案中，上方和下方所示的有效载荷连接器80或其一部分具有左右旋转以用作方向舵的能力。

当加载到图6a至图6f中时的过渡类似于在图3a-3f中卸载时的过渡。机翼54和74以减小或最小化齿轮接头和铰链的负载的方式打开。铰接双翼设计提供了从垂直飞行到水平飞行的快速过渡，而没有其他vtol飞机常见的不稳定时刻。过渡效率有助于减少飞行时间，从而有助于整体系统效率。加载的evtol50在整个过渡过程中比在卸载时更垂直。

当底盘136与车身134一起运输，或者使用了不可分离的车辆130时，可以使用地面车辆的车轮的陀螺进动来操纵地面车辆130和evtol50的姿态调整和相对位置。使用地面车辆130的全轮转向和全轮驱动，改变车轮的速度、方向和倾斜角将影响evtol50的姿态。

evtol50和地面车辆130之间的通信链路可以允许地面车辆的操作者对evtol进行手动控制。两个车辆之间的高电流连接将使evtol50为飞行中的地面车辆电池充电。在紧急情况下，地面车辆130的电池还可以向evtol50提供额外的电流，以增加可用推力。电力和通信控制连接是在有效载荷连接器80和坞站132之间进行物理连接时进行的。在建立硬连接以协调车辆的相对位置之前，可以在evtol50和地面车辆130之间采用无线通信方法。

evtol50被设计为减少噪声问题。空中吊杆52的长度将车辆130与转子组件64的噪声或使用的任何推进系统隔离开来，从而为乘员提供了安静的机舱。推进系统的高度还降低了噪音，并减少了地面上的转子冲洗，无论使用的是开放式转子，管道式转子还是喷气发动机。管道设计进一步降低了噪音。使用较大直径的转子将降低转子的叶尖速度，从而也降低了噪音水平。evtol50能够实现高爬升率，有助于降低起飞区和着陆区周围的地面噪声。

图7a-7d示出了evtol50从水平飞行过渡到垂直飞行以在有效载荷的目的地放下有效载荷。图7a示出了evtol50通过使转子组件64更加向上倾斜而开始减慢水平飞行。下部机翼74的迎角增加升力，然后失速，导致快速减速。当机翼74失去升力时，带有车身134的空中吊杆52的尾端下降。空中吊杆52在转子组件64下方向下摆动。车身134的重量增加了使空中吊杆52向前摆动的动量，使得下部机翼74从图7b中的转子组件64向前。在图7c中，空中吊杆52旋转回到垂直方向，最后到达图7d中的垂直飞行。一旦实现垂直飞行，就可以将车辆130降落到目的地，或者将车身134降落到底盘136上。当车辆130整体运输时，可以在与地面或其他表面接触之前使用车辆车轮行进定位技术来正确地定位车轮。当evtol50释放车辆130时，这样的行进定位提高了可预测性。

图8a-8f示出了当车辆130在高速公路上行驶时，evtol50接载车辆130。接载处于运动状态的evtol50和车辆130是最有效和高效的运输方法，因为这两个交通工具都具有更高的动态稳定性，并具有额外的运动自由度。图8a示出了当evtol附接到车辆130时evtol50的定位。evtol50沿着车辆130上方的高速公路水平飞行。下部机翼74被部分地展开。可以在机翼中设计控制表面，以在展开或不展开机翼54和74情况下对接时帮助精确定位。在交通繁忙的情况下，可能无法展开机翼54和74。在一些实施方案中，附近的车辆彼此自动通信，以在要接载的车辆周围创建安全区域。交通仍然可以照常行驶，但会减慢或加快速度，以临时在要接载的车辆周围形成一条空路。安全区可以直观地显示在手动驾驶车辆的显示器上，以便驾驶员可以避开接载区域。

在接载期间，车辆130的液压悬架用于镜像和衰减连接力矩载荷。车辆130的悬架可以自主地反映evtol50的侧倾、俯仰和偏航运动，从而使运动耦合比静态耦合更容易。车辆130根据需要对准自身，以实现有效载荷连接器80和坞站132之间的正确连接。车辆130可以使用独立的轮毂驱动和转向系统将车辆置于正确的升起和着陆对准和取向。有效载荷连接器80具有可伸缩的方面，该可伸缩的方面可以进行精细的位置调节以与坞站132连接。一旦飞行，由车辆130的车轮的旋转角动量产生的进动扭矩可以进一步帮助对准和定向。

车辆联接器，无论是水平飞行还是垂直悬停，都将通过液压悬架控制或最小化冲击震动载荷。车辆130和evtol50两者相对于彼此的姿态、速度和其他实时运动的镜像减小了冲击震动载荷。将小型多铰接折叠式机械臂安装在空中吊杆52的底端(可能在背面以减少阻力)将减少此问题。在机械臂的末端将是一个铰接销。当evtol50和车辆130足够靠近在一起时(约3英尺内)，手臂将伸出并附接到地面车辆的顶部。附接将向ecu提供相对定位信息，进而通过配合过程控制两个车辆的运动，以达到一定程度的机械辅助下的正耦合。机械臂将允许补偿由天气引起的对准误差，并提供确保流体耦合序列以减轻冲击力矩所需的控制阻力。机械臂有助于汽车悬架和无人机飞行运动的镜像，以确保精确和平滑的耦合。

车辆之间的传感器和无线通信也将对成功的接载起重要作用。传感器将包括在空中吊杆52和地面车辆130上的lidar、雷达和照相机，以评估环境以确保安全连接。两辆车上的传感器都可以将数据发送到cpu以计算变量，以确保自动耦合在设定的准则或限制之内。在尝试之前，基于地面车辆130的负载、地面车辆的运行状态、evtol50和地面车辆的周围环境以及飞行路径，确保了可行的连接。在物理连接之前建立的无线连接允许进行数据传输，以便evtol50知道车辆130的实时悬架状态，并获得有关车辆重量和重心的信息。

一旦成功建立连接，evtol50通过增加来自转子组件64的推力而使车辆130或车身134垂直地升高。在图8b中，下部机翼74被定位成通过图8d中的前机翼旋转来稳定车辆。图8b示出了其中车身134在没有底盘136的情况下被抬离道路的替代方案。底盘136是完全自主的，并且继续在道路上行驶至保持位置以进行充电，或至底盘的下次使用位置。车辆130整体上与图8c中的底盘136一起被接载。在图8e中，下部机翼74完全展开以提供升力并达到图8b中的最终水平飞行位置。

图9a至图9d示出了在车辆运动的情况下evtol50将车辆130下放到道路上。在图9a中，来自转子组件64的推力更垂直地定向，并且下部机翼74开始向上折叠以减小升力。随着升力的减小，空中吊杆52的下端开始在转子组件64下方向前摆动。由于快速减速，在图9b和图9c中，负载在转子组件64的前面向前摆动，然后快速返回图9d。当空中吊杆52向后旋转时，转子组件64提供瞬时升力，然后车身134以相同的速度继续向前前进而不会降低高度。

在图9d中，evtol50处于与图8a类似的车辆130被接载时的位置。evtol50在车辆130将要被放下的道路上方水平行驶。主动悬架系统将在释放时使用进动车轮力来设置车辆130的姿态。车辆130的车轮在着陆时向上旋转以匹配地面速度。对主动悬架弹簧刚度和阻尼的自动调节将确保地面车辆130在道路上平稳自动着陆。evtol50的按需接载和充电功能可以减少车辆130的最大行驶距离，从而可以使用更小的电池和更便宜的整体车辆。

车辆可以从静止状态被接载，但是可以在运动中被放下，或者可以在运动中被接载，并且可以被放下达到静止状态。车辆130也可以从诸如铁路车、磁轨上的平台或平板拖车的移动平台上被接载。车辆130也可以倒车行驶中被放下以更好地保护乘客。可以通过evtol50向后旋转机翼来实现反向着陆，或者有效载荷连接器80可以提供使车辆130转身的能力。反向着陆可以有规律地发生，或者可以是紧急过程。

evtol50被设计用于全自动飞行，但是具有手动或增强飞行模式能力。evtol50通常是稳定的，因此无需稳定控制装置即可进行手动飞行。在使用evtol50的运输系统的早期阶段，可以使用系统的远程驾驶员监督。当系统接近完全自动化时，一名飞行员可以远程监视多架无人机。

evtol50是为安全而设计的。由四个长机翼54和74提供的高滑行率除了通常提高效率外，还增加了失去动力后成功着陆的机会。车辆130和evtol50都可以具有主动或被动降落伞系统，以在更严重的故障情况下，例如在化学、电池、碳氢化合物或燃料着火的情况下，挽救生命和设备。evtol50可以配置为将下部机翼74与空中吊杆52分开，以使下部机翼与地面车辆保持在一起并滑行至安全。当地面车辆使用下部机翼74滑行至安全时，来自车辆130车轮的进动扭矩可以控制飞机的姿态。如果有或没有机翼74甚至在完整连接了evtol50的情况下掉落，进动扭矩也可以用于定位地面车辆以免其受到冲击。evtol50的通用附接系统允许最接近的evtol快速紧急疏散。

图10a示出了存储仓150，evtol50停放在存储仓内。存储仓150包括细长的圆柱体152，可在机翼74和54向下折叠的情况下时空中吊杆52下降到细长的圆柱体152中。圆柱体152底部的坞站154提供到evtol50的连接，用于为电池充电，下载或上传数据或执行诊断。坞站154连接到有效载荷连接器80，类似于车辆130的坞站132。气缸152的壁可以包括照相机、传感器或其他组件，以对evtol50执行物理诊断。诊断也可以通过坞站154的数据连接来执行。圆柱体152的壁还可包括喷水嘴、刷子和其他元件，以在停放时清洁evtol50。

存储仓150的头部156的尺寸设置成适合转子组件64或用于特定evtol的任何其他推进系统。在一个实施方案中，evtol50的转子组件64在停放时搁在头部156的底表面上，并且空中吊杆52悬挂在转子组件下方。圆柱体152的较宽部分可容纳桨叶62。在其他实施方案中，坞站154在圆柱体152的底部支撑evtol50的重量，桨叶62可容纳在头部156内。盖子158保护仓150的内部，包括停放时的evtol50，免受雨水和其他天气状况，当地野生动植物的侵害，或刑事盗窃或破坏。铰链160允许盖子158打开以用于evtol50的起飞或降落。

图10b示出了埋在地下的存储仓150的阵列。可以将存储仓150的阵列放置在市中心内或附近的任何便利位置。仓150为evtol50提供了方便的可批量生产的存储解决方案，以便在需要充电或其他维护时返回。通常，大城市可能有数千个evtol50为城市居民提供服务。在任何给定时间，该城市的evtol50总数中有一定百分比将在空中徘徊以等待乘客上车，并且某些百分比将在仓150内进行维护。一旦将可用电池电量降低到适当的阈值以下，那些徘徊以等待乘客的evtol50将返回到仓150。

仓存储提供24小时按需服务。徘徊中的evtol50可用于非常快速地接载请求飞行的车辆130。evtol50在服务区域上方的空域中徘徊的能力使车辆在交通繁忙期间可以快速行驶。空中吊杆52可容纳足以在整个四到六个小时的工作范围内保持浮升的电池或燃料。随着需求的增加，可以从存储仓部署其他evtol50。具有大存储仓150的容量还允许evtol50从仓中展开，而不是在低噪声小时或在低噪声区域中在空气中徘徊。evtol50的仓存储可提供24小时按需服务。

除了被埋在地下，存储仓150可以被建造在市中心的高层建筑物中，如图6c所示。仓150可以使用机械臂从高层170伸展，以允许evtol50停放。可以将包含停放的evtol50的仓150通过机器人移动到高层170内部的存储位置，并从建筑物中伸出一个新的空仓以存储另一个evtol50。当evtol50充电或由于另一个原因需要起飞时，具有evtol的仓可以使用相同或不同的机械臂从高层170伸展而起飞。

车身134或车辆130可以类似的方式存储在高层170内。在一种情况下，一名妇女在高层170工作。工人跳上她的车辆，在家中退出车库。evtol50在附近徘徊，并在工人指示准备就绪时通过坞站132接载工人的车身。一旦车身134已经被接载，如果没有签约在其他地方使用底盘136，底盘136可以自动返回工人的车库。evtol50将作为乘员的工人与车身134一起带到高层170。因为工人将被放在工作地点，并且车身将被存储在相同的位置，因此仅需要车身134，而没有底盘136。白天无需工人开车。evtol会自动飞往指定的乘客下车地点，供工人下车并走到办公桌前。车身134是工人个人所有的，因此evtol50将车身取下并用从指定用于车辆的高层170伸展的机械臂将其放下。如果evtol50需要充电或维修，则evtol可以飞到另一个专门用于停放evtol的机械臂。

在白天，如果工人出于任何原因需要驾驶到高层170本地的某个地方，则无人机可以取回她的车身134并连接租用的底盘136以进行本地驾驶。如果工人在白天通常开车，那么她可能会在一天开始时让evtol50带上她的底盘136。在一天结束时，工人命令evtol50接载她的车身134，从指定的接载位置接载她，然后在家里放下她。工人的底盘136可以自动退出车库，以将车身134停放在底盘上。可以实施各种方案来加快旅行并改善便利的出入。

毗邻海滨的城市可以存储成千上万的仓150，这些仓一起锁定在浮动网格中。图10d示出了锁定在水体中的几个仓150。仓150包括四个锁定机构174，四个锁定机构174围绕每个仓的头部156正交地定位。锁定机构174机械地彼此附接，以防止筒仓彼此浮离。盖158可以具有内置的提升机构，其允许evtol50提升整个仓150，从而允许evtol自组装网格系统。

浮动仓150可具有发电能力，该发电能力使用来自周围水的波浪能为仓供电并给evtol50充电。也可以从盖158中的太阳能电池板产生电力。在一个实施方案中，阵列中的每个仓150是完全自给自足的，并且包括用于存储波浪和太阳能的电池，以对evtol50充电。在其他实施方案中，每个仓包括小型电池，其中一个或多个仓150完全专用于容纳电池以进行电力储存，而没有停放evtol50的能力。仓150可以通过锁定机构174上的电互连在彼此之间传递动力。状态信息和其他数据也可以通过锁定机构174处的电互连来传输。一个或多个专用仓150也可以填充有液体燃料，以为喷气式evtol50和混合动力evtol加油。

包括具有空中吊杆52的evtol50的运输系统将不需要大型基础设施项目。该系统可通过沿主要通道放置传感器来提供精确的车辆位置。个人所有权将刺激汽车和航空制造商提高产量以满足需求。高效的evtol50系统将使汽车公司在制造过程中继续使用铝代替碳纤维。铝的使用对于保持降低成本和加速需求所需的大批量制造技术至关重要-加快向兼容evtol50的乘用车的过渡。碳纤维evtol50结构的布局很简单，但需要严格遵守航空航天制造标准，确保安全。狭窄的车辆130的设计将有效地将道路通行能力加倍，以解决城市内拥堵。尽管似乎违反直觉，但每年生产数百万辆具备evtol功能的汽车将迅速减少交通拥堵并改善空气质量。

将飞行交通工具分成evtol50和地面车辆130两部分，可以分别对两者进行优化。模块化设计为evtol飞行提供了实用的系统解决方案，同时满足了行业和消费者的需求。该设计提供了按需无缝vtol运输，涵盖了运输行业的大多数部门。

带有空中吊杆52的evtol50将vtol飞行转变为以客户为中心的负担得起的按需服务。该设计支持私有所有权，由于具有增值功能，即更好的乘坐质量、性能和安全性，诱使消费者购买具有vtol功能的新汽车。最畅销的功能之一是通过远程推进系统实现的几乎无声的飞行体验。购买新的具有evtol功能的汽车130将使车主能够在城镇或全州范围内飞行，而不会遇到麻烦。evtol50将消除建立机场的需要-资源将集中于开发无论选择哪种车辆都必须的飞行控制系统和空中交通管制系统。具有与车辆130结合的空中吊杆52的evtol50解决了与城市运输vtol、evtol和地面运输车辆相关的问题。

模块化设计能够涵盖运输行业的大多数部门。可以将多个evtol50耦合在一起以用于地铁巴士服务或较大型的运载工具。如图11a和11b所示，一个实施方案可以是窄宽度的出租车，乘员可以站而不坐。这将使车辆能够调节其预碰撞位置以改变其最终位置。在站立式滑行车的情况下，围绕车辆乘员的前，后和侧面柔韧性板可用于在更大比例的乘员身体表面上吸收和分配能量。站立将允许每辆车更大的占用。

图11a和11b示出了大型车身180。大型车身与底盘136和evtol50兼容。在图11a中，车身180安装在两个底盘136的顶部。串联使用两个底盘136增加了起重能力并改善了对较大车辆的控制。两个底盘136通过有线或无线方式彼此通信以协调倾斜和其他悬挂质量。

类似地，在图11b中，两个evtol50被示为附接到车身134。使用一对evtol50增加了提升能力和范围。可以使用任意数量的evtol50举升任意大的负载。evtol50可以并排连接到负载，如图11b所示，或首尾相连以组合推力。在图11b中，四个evtol50的功率可以通过使用并排布置的两个端对端的evtol来组合。结合多个evtol50以提高举升能力的能力减少了制造更大的evtol的需要。

图12a至图12d示出了使空中吊杆52概念适应于更快的行进速度和更长的行进距离(包括进入外太空)的火箭动力飞机。图12a中的vtol200具有火箭圆顶202作为推进系统，基本上代替了上面的转子组件64。圆顶202具有围绕圆顶的下边缘形成为环形的火箭发动机204。火箭发动机204是常规的钟形喷嘴火箭。圆顶202在圆顶的顶部具有临时或可移除的加载环206，用于使用起重机或其他提升机构来承载vtol200。

太空吊杆210通过类似于上面的旋转接头56的旋转接头附接到圆顶202。铰接式圆顶202能够使用推力矢量来更改vtol200的轨迹。太空吊杆210为液体火箭燃料的存储提供了空间，并为电子设备的运行提供了电池。

太空吊杆210包括机翼尖端保持滑动件212，该机翼尖端保持滑动件212可以三角翼构造保持在机翼74的尖端上。即，机翼74平行于太空吊杆210定向，并且两个机翼位于从太空吊杆伸出的相似平面中。滑动件212将机翼74的尖端保持抵靠太空吊杆210，并且旋转接头76允许机翼挠曲并用作控制表面。图12c中的虚线的机翼54示出了当接头56旋转时的挠曲方向。机翼可以在预设的高度上旋转到三角形配置，也可以在升空时锁定在适当的位置。在另一个实施方案中，vtol200在静止机翼或根本没有机翼的情况下启动。

可以将车辆130装载为vtol200的有效载荷，或者可以运载任何其他有效载荷。车辆130可以具有代替底盘136附接在车辆下方的隔热罩，以在起飞、飞行和再进入期间保护车辆。u形夹接头216用于承载有效载荷。如图12d所示，旋转接头将车辆130附接到u形夹接头216，这允许车辆平行于太空吊杆210旋转以行驶。可替代地，如图12c所示，可以将有效载荷装载到钟形胶囊状件220中以附接到vtol200。负载也可以设置在机翼74上方。

图12b示出了火箭圆顶202的替代实施方案。在火箭发动机204的圆内是截短的气锤钟形罩222。气锤钟形罩222将来自火箭发动机204的推力引导至冲压喷气发动机224的喷射排气路径中。图12b中的虚线箭头示出了空气通过冲压喷气发动机224的路径。来自冲压喷气发动机224的喷射排气和来自火箭发动机204的火箭排气结合以形成聚焦的圆形推力羽流。任选的内部射流筛网228是圆形的，以引导排气围绕太空吊杆210和有效载荷。

大直径圆顶202提供清洁的空气流到冲压发动机224中。冲压发动机224的可调节入口锥体可以向前移动以关闭入口，以用于再次进入。来自火箭发动机204的排气移动经过气锤钟形罩222的末端，产生真空，将空气拉动通过喷气发动机排气喷嘴，该喷嘴位于截短的气锤钟形罩和较长的“内部射流筛网”之间，从而使喷气发动机能够在较低的速度下产生推力。给定冲压喷气发动机224入口的大小，发动机可以在较高的速度和高度下作为超燃冲压发动机运行。冲压喷气发动机224出口的排气在火箭排气和机身之间形成内部边界，从而降低了机身温度。来自高速冲压喷气发动机排气的空气的内部边界层减少了火箭排气的推力扩散，当车辆在大气中向上移动时，该推力扩散随着压力的降低而发生。

可以添加第二内部滤网以从圆顶202顶部的开口引导更冷的空气。该滤网将位于火箭滤网的内部，并且用于进一步冷却太空吊杆210和负载。圆顶202还可以装配有火箭和冲压喷气发动机或者火箭和空气呼吸喷气发动机，而不是采用气锤配置。

图12d示出了用于vtol200的发射配置。起重机使用加载环206来提升vtol200，并将圆顶的底面设置在发射架230上。圆顶202包括在圆顶结构内的集成支撑结构232，以在发射架230上支撑vtol200的重量。悬挂在圆顶202上使vtol200在起飞前保持张紧状态。位于圆顶202中的推进力使vtol200在起飞和飞行期间保持张紧。保持vtol200处于张紧状态，可以在结构和材料上实现有益的轻量化设计更改。推进系统的牵引车位置在整个飞行包线内也提供了更高的稳定性和控制力。发射架230可以永久性地安装在地面、轨道、磁轨、带轮平台或任何其他合适的基座上。

一旦被发射，vtol200的飞行轨迹通过推进圆顶202的推力矢量通过围绕圆顶的周边定位的气锤喷嘴的独立节流而被控制。通过位于机身两侧的细长三角翼74的翘曲，可以保持太空吊杆210的姿态和相对于圆顶202的载荷。机翼前缘与机身的分离使机翼在折返时折叠起来，从而提供了受控飞行返回降落区。可替代地，vtol200可以降落伞降落到地球。在一个实施方案中，负载与vtol200分离，并且每个降落伞或滑降装置分别滑回地球。

在隔热罩214附接到万向支架安装的负载的底部的情况下，vtol200可以首先重新进入地球大气圆顶202，或者首先加载。在重新进入飞行过程中，机翼74可以保持在锁定的三角翼配置中。

尽管已经详细示出了本发明的一个或多个实施方案，但是本领域技术人员将理解，可以对那些实施方案进行修改和改编而不背离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围。