CN102498037A - 可重新配置的飞行器 - Google Patents

Abstract

一种可重新配置的飞行器具有机身和形成机翼的一系列翼段，以及与作为部分机翼的翼段可互换的额外翼段。翼段可轻易与机身附连和从机身拆卸，以允许翼段的互换。两个可互换翼段中的至少一个被配置有一种类型的任务专用设备，而另一个可被配置有第二种类型的任务专用设备，以允许飞行器的快速重新配置。可选地，两个可互换翼段的每个均配置有相同的任务专用设备，以允许在维修任务专用设备的同时不干扰飞行计划。借助附加的机身和形成机翼的一套翼段，可连续地操纵飞行任务。

Description

可重新配置的飞行器

本申请要求在2009年7月22日提交的美国临时申请No.61/271591的权益，该临时申请出于所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体涉及飞行器，特别涉及具有任务专用可互换翼段的飞行器。

背景技术

对于多项操作/作战(operational)任务，理想的是使用一种高海拔无人驾驶飞行器。这种任务包括经典的情报、监视和侦察(ISR)，通信和数据中继、心理战(PsyOp)(如TV或无线电广播传输至难以接近的位置)、重组能力(从对卫星舰队的敌对行动中恢复)、灾难恢复(如需要快速监视和通信设施的飓风过后情景)、大气和天气监测、反卫星武器(ASAT)、电子情报(情报来源于对非通信电磁信号的截取)(ELINT)、信号情报(通过截取信号收集情报)(SIGINT)、用于条带状绘图(strip mapping)的摄像机或绘图传感器，例如用于国家海洋与大气管理局的国家气象服务绘图。

每项任务具有与该任务关联的独特载荷。通常，这样的飞行器载荷的形式是能够被安装于飞行器上不同位置的一个或更多个天线、在机身中承载的支持设备和将天线与支持设备连接的广泛布线。其中支持设备包括各种托盘、搁物架等，还包括计算机、数据处理硬件、数据存储单元等等。

对这样的飞行器而言爬升至高处需要大量的燃料，所以希望飞行器能够长时间地维持其指定位置(即近似高度和位置)。因此重量轻是有利的。然而，该飞行器需要有多种功能以快速地适应要求其完成的多项任务。

因此，需要一种能易于适应广泛任务需求并且足够轻以便长时间维持指定位置(station)的飞行器。本发明的优选实施例满足这些和其他需要，并提供进一步相关优势。

发明内容

在各种实施例中，本发明解决了上面提及的一些或全部需要，提供能够易于适应较大范围的任务需求并且足够轻以便长时间维持指定位置的飞行器。

特别是，在某些实施例下，本发明提供一种可重新配置的飞行器，其包括飞行器机身和多个翼段。翼段易于与飞行器机身附连和从飞行器机身拆卸从而形成机翼。在多个翼段中，存在一个翼段翼集(wing-set)和至少一个附加翼段。多个翼段中的两个翼段彼此可互换，并且两个可互换翼段中的至少一个被配置有任务专用设备。

有利地，该配置可以提供可互换翼段，其具有不同任务专用设备或其中一个具有任务专用设备但另一个没有，以允许仅通过互换可互换翼段来快速重新配置飞行器。可选地，该配置提供可互换翼段，其具有相同的任务专用设备，即使当任务专用设备需要定期拆除和维修时，也允许飞行器反复飞行。此外，通过增加第二机身和翼段翼集，即使当任务专用设备需要定期维修时，也可以形成提供连续活动任务的系统。因为每种配置只承载必要的任务专用设备，所以运载工具重量和燃料成本被最小化，但飞行时间可以被最大化。

通过结合附图详细说明以下优选实施例，本发明的其他特征和优势将变得明显，其中该详细说明以示例方式阐述了本发明的原理。特殊优选实施例的详细说明(如下面提出的用于建立和使用本发明的实施例)无意限制所列举的权利要求，而是意在作为所述发明的特殊示例。

附图说明

图1是体现本发明的飞行器的俯视图。

图2是图1所示飞行器的正视图。

图3是图1所示飞行器的侧视图。

图4是图1所示飞行器的变体的俯视图。

图5是图4所示飞行器的正视图。

图6是图4所示飞行器的侧视图。

图8是图1所示飞行器的部分翼段的顶部横截面图。

图9是图8所示飞行器的翼段部分的正视横截面图。

图10是图8所示飞行器的翼段部分的侧视横截面图。

图11是图1所示飞行器的控制系统的系统布局图。

图12是提供连续飞行器系统的方法流程图。

图13是操作连续飞行器系统的方法流程图。

具体实施方式

应结合附图，通过参考下面详细说明，更好地理解以上概述的和由列举的权利要求所限定的本发明。本发明特定优选实施例的详细描述(如下面提出的用于建立和使用本发明的特殊实现方式)不意于限制所列举的权利要求，而是意在提供其特定示例。

本发明的典型实施例位于可重新配置的飞行器系统中，用于与需要任务专用载荷(例如，任务专用设备)的各种任务一起使用。该系统提供了专门定制的飞行器配置和飞行器的快速重新配置。

飞行器

参考图1-3，该实施例的飞行器的基本形式意在作为高海拔、长航时的无人航空运载工具，其被配置用于保持在65000英尺的高度或高于65000英尺的高度处在感兴趣的区域上方持续约一周或更长时间的持久侦查(eye-in-the-sky)。该实施例包括飞行器机身101、飞行器机翼103、飞行器尾翼105和多个(例如，四个)安装于机翼的电动机107。飞行器尾翼105包括垂直安定面(vertical stabilizer)111和水平安定面(vertical stabilizer)113以及升降安定面(elevator)115和方向安定面(rudder)117。这些表面被安装在基本刚性的轻质尾桁119的尾端，其中该尾桁119从机身101向后延伸，从而在使重量最小的同时为尾翼105提供巨大的力矩臂。每个马达107被提供有推进器121从而提供飞行器的推进。

机身101被提供有产生电力的发电机和用于发电机的完整燃料供给设备。更具体地，存在氢发动机125和两个燃料箱123，两个燃料箱123均包含液态氢，氢发动机125被配置为使用大气氧来燃烧氢从而产生用于马达107、飞行系统和载荷操作的电力。可替换的实施例可以使用其他类型的燃料、燃料电池技术和/或其他能源(例如太阳能)来进行操作。机身101还提供有加压航空电子设备舱127，其用于环境敏感的飞行器飞行设备(例如计算机)，以及高海拔EO/IR成像系统129。这样的系统可商购。

机翼103为大型的、相对轻负载的“干燥”结构(即不在机翼中存储燃料)，且其包括电传操纵(fly-by-wire)副翼143。除了马达107和安装于机翼的控制表面(即副翼)，机翼103主要承载任务专用设备，例如天线和关联的RF电子器件(未示出)。

飞行器机翼103由五个单独的翼段制成，这五个单独的翼段形成一个翼段翼集，且其包括中心段131、中间左舷段(port segment)133、外部左舷段135、中间右舷段137和外部右舷段139。为了该专利的目的，一个翼集被定义为形成一个机翼103的合适集。每个外部段135、139被配置有副翼143，并被视为翼尖翼段。在每个中间段133、137上安装两个马达107。

在该实施例中，每个翼段仅在其被设计的地方可使用。然而，能够作为中间翼段和外部翼段使用和/或作为左翼段和右翼段使用的一般翼段均在本发明的范围内。同样，具有更多翼段数量的机翼，例如在每侧具有两个中间段的机翼，允许进一步冗余和灵活配置。

如上所述，机翼103由一个翼段翼集形成，翼集是纵向串连连接的翼段，每个翼段遍布其翼展部分跨越机翼103的全翼弦。然而，翼段是悬挂于其他翼段(例如，没有跨越机翼103的全翼弦而是合用一个或更多个其他段的翼展的翼段)的子段，或者机翼是与另一个全翼翼段可替换的大型可移除翼段均在本发明范围内。能够替换两个或更多个翼段的单个翼段也在本发明范围内，反之亦然。例如，适当尺寸和形状的单个翼段能够替换中间翼段和外部翼段的组合体。当在一侧上需要的大体积任务专用设备比在一个翼段中能支承的设备的体积更大时，或在一侧上无需任务专用设备时，这将减少结构重量。在某些情况下，这能够导致在机翼的一侧与其他侧不对称的配置。

翼段131-139易于彼此附连和从彼此拆卸并且易于直接或间接地(通过中心翼段)附连至飞行器机身101和从飞行器机身101拆卸。在翼段之间的附连点包括结构连接141和电连接(未在图1-3中示出)，其中结构连接141被配置成承载所有飞行中的负载，电连接包括电力、电传操纵飞行控制和数据连接(例如以太网连接341，参看图11)，电连接被配置成操作马达107、副翼和所有安装于机翼的任务专用设备。虽然翼段可以承载集成飞行器的一部分(例如副翼)，但这些翼段缺少单独飞行所必要的整套设备(不包括机身101)，并且它们在飞行命令、控制和稳定性以及电力(马达电力和用于任务专用设备的电力)方面依靠机身101。

某些翼段(即任务专用翼段)配置有任务专用设备，例如电子扫描天线和相关电子器件。这些翼段一般还包括承载计算机可读数据的计算机可读介质，其中计算机可读数据提供关于任务专用翼段的操作要求的操作参数。

如上所述，该实施例的翼段仅具有有限的两面，其主要在外部翼段上。然而，翼段和机翼连接点是相对灵活的，在飞行过程中这些构建轻巧的翼段形成附加的两面，尤其在外部翼段上。对于许多任务而言，优选使用看上去部分向侧边而非直线向下的天线。这对于不能或另外不被允许飞越其目标的任务而言尤是如此。对于这样的任务，因为侧面视角是有意义的，所以在外部(翼尖)翼段中具有任务专用设备将是相当有益和优选的。

中心段131能够永久地固定至机身101，而仅中间段和/或外部段具有可替换的任务专用设备。这样，中心段可能不是“干燥”的。实际上，尽管必要的燃料管连接和相关燃料管理设备可能引入复杂性，但是在本发明的宽泛范围内可移除的翼段可以不是“干燥”的。在优选实施例中，为了运输或存储，中心翼段是可拆卸的，但是不包含任务专用设备。

飞行器101被提供有比与飞行器机身101同时使用所需的翼段更多的翼段(即其具有一个翼集加上至少一个附加翼段)(参看图7)。多个翼段中的至少两个翼段可彼此互换，附加翼段中的一个是它们中的一个翼段。例如，可以存在两个中间左舷翼段。两个可互换翼段可以被配置成具有彼此不同的任务专用设备，它们可以被配置成具有相同的任务专用设备，或一个可以包含任务专用设备而另一个不包含。同样地，两个可互换翼段可以被配置成具有彼此不同的气动外形，例如不同的翼型形状和/或翼弦(即翼弦长度)，从而为具有不同飞行特征(例如高速任务翼段和低速任务翼段)的任务提供灵活性，或者这两个互换翼段可以被配置成具有相同的气动外形。

在一个这样可能的配置中，两个可互换翼段的第一个包括用于第一任务专用配置的任务专用设备，但不包括仅在第二任务专用配置中需要的任务专用设备(即不用于第一任务专用配置)。两个翼段的第二个，即可替换翼段，包括用于第二任务专用配置的任务专用设备，但不包括仅在第一任务专用配置中需要的任务专用设备(即不用于第二任务专用配置)。

仅通过将两个可互换翼段中的一个从飞行器的剩余部分(例如机身101)拆离并用替换翼段更换拆离的翼段，翼段的组合体提供飞行器的可重新配置。如果中间翼段被替换，要么必须移除其相应的外部翼段并将其外部翼段附连至替换翼段，要么替换翼段必须有其自己的外部翼段。

在另一个这样可能的配置中，两个可互换翼段的每个均包括用于单一任务专用配置的任务专用设备，例如可以具有定时需要维修的即修理、维护或其他调整的敏感设备的任务专用装置。该配置提供用替换翼段改装和迅速重新部署的飞行器，而无须等待必要的维修。

在另一个这样可能的配置中，两个可互换翼段中的一个包括用于单一任务专用配置的任务专用设备，但另一个不包括。该配置使飞行器有时在飞行器上带有任务专用设备的情况下飞行，有时在飞行器上没有任务专用设备的情况下飞行，例如在有时同时承载多于一套任务专用设备的飞行器上。

在另一个可能的配置中，两个可互换翼段能够具有不同的翼型形状，其中为任务专用飞行要求选择每个翼型。例如，在低速任务时，能够为低燃耗飞行设计一个翼型，而在高速任务时，能够为低燃耗飞行设计另一个翼型。这些翼段的每个可以具有或可以不具有任务专用设备。通常，这样的可互换翼段将成对(即两对可互换翼段)出现，以便能够使用具有相同翼型形状的翼段修改机翼的每侧。

对于这些配置中的任一种，马达机架可能需要可减少中间翼段中任务专用设备的可用空间的有效结构。另外，因为中间翼段承载马达，要么每个可互换的中间翼段需要马达，要么在每次替换时必须将马达移至替换的翼段上。而且，改变中间翼段本身包含拆离或替换外部翼段。这些原因与先前讨论的外部翼段的有益的侧视性能相组合，一般将外部翼段用作在许多配置中优选的可互换翼段。

根据上述变体，并参考图4-6，在另一个实施例中，机翼103具有在中心部分151里存储燃料的大型“潮湿”结构，并且包括电传操纵副翼153。飞行器机翼103进一步由六个独立的附加翼段制成，这六个独立的附加翼段形成一个翼段翼集，该翼集包括从中心段延伸至机翼舷外尖端的左舷段155、中间右舷段157、后舷内子段(aft-inboardsub-segment)159、后舷外子段161、与后舷外子段161横向对齐的前舷外子段163以及外部右舷段165。每个最远段155、165被配置成具有副翼153，并被视为翼尖翼段。两个马达167安装在中间段上，即左舷段155和中间右舷段157。马达可以驱动推进器或其他风扇型装置。在典型的飞行器设计规则下构建机身169和尾翼171。

如图中明显示出，子段可仅包含部分翼展，并且能够被另一段整体承载(例如后舷内子段159被右舷中间段整体承载)。每个子段能够选择性地装配有任务专用设备的载荷，并且被配置成承载结构负载(例如，可以装配前舷外子段163以承载来自外部右舷段165的结构负载)。

参考图8-10，使用能够为大量不同任务定制的通用轻质设计来制造每个翼段。因此，飞行器被配置成在能够用于大量不同的任务专用配置的翼段之间具有结构连接和电连接。通过本领域技术人员使用相对基本的设备进行操作，这些连接被配置成快速地附连和拆分。因此，飞行器能够以相对少的停机时间快速地重新配置到适当位置。

如飞行器机翼设计领域中公知的，典型的翼段201可以包括主翼梁203、次翼梁205、多个翼肋207和蒙皮209。所述翼梁为概念上的，无需按比例绘制。布置翼梁和翼肋配置，从而提供适合于承载任务专用设备的多个设备舱(即限制结构的设备位置)。为了定制机翼，多个设备舱211中的一个或更多个被确定用于承载任务专用设备，并且穿过翼段蒙皮建立孔213从而进入一个或更多个设备舱211。设备安装于设备舱211中，通常最后安装的是跨越孔的天线和覆盖天线并且与翼型形状一致的天线罩。

任务专用设备可以包括各种设备，包括：I/O(输入/输出)装置，该I/0装置包括发射装置(例如，TV发射器、无线电发射器、雷达信号发射器等等)；传感装置(例如，用于各种光谱的摄像机和包括各种天线的电磁接收器等等)；以及数据管理设备(例如存储装置、数据处理装置、用于实时调整任务的任务控制系统等等)。有利地，借助存储在翼段里的任务数据，当用可互换的、准备飞行的翼段换出该翼段时，自动重新获取数据。而且，机翼结构能够被用于代替许多典型的托盘、搁物架，以便支持现有技术中的数据管理设备。

一个示例性任务专用配置可以包括主翼梁前面的收发器221、主翼梁后的波束扫描电子设备223、从一个翼肋跨越至下一个以及从主翼梁跨越至次翼梁的电子扫描天线225以及邻接电子扫描天线以提供保护的天线罩227。许多配置将具有一种或另一种天线，并且优选地每种天线都将具有符合翼型外部形状的天线罩，从而防止多余的阻力(drag)。因为替换控制板的翼型能够匹配原始控制板的翼型，所以通常不会导致额外的寄生阻力(或至少没有额外形式的阻力)，并且总阻力增加将会被最小化。波束控制电子设备和收发器可以在孔的区域上方被纵向隔开，从而在机翼上方分散负载以使结构考量和结构动力考量(concern)最小化。

可选地，通过在机翼的不同段里供给不同的任务专用设备，飞行器能够提供高水平的灵活性。例如，合成孔径雷达能够被建立在左舷外部翼段里，而通信中继包(communication relay package)能够被建立在右舷外部翼段里。飞行器还可能包括不具有任务专用设备的右舷和左舷外部翼段。借助这样的组合，飞行器能够配置并发送仅需要合成孔径雷达的任务(例如电子情报或信号情报任务)、仅需要通信中继包的任务(例如地面部队支持)或二者均需要的任务。通过用执行每项任务所必需的最小设备来配置飞行器，飞行时间能够被最大化，同时成本和燃料使用能够被最小化。

连续任务飞行器系统

因为该实施例中的飞行器能够快速地重新配置或修理和重新部署，所以其非常适合用于连续任务飞行器系统，其中该飞行器系统被配置以执行连续操作任务。更具体地参考图7，该系统的一个实施例包括至少两套可互换飞行器，每套包括机身和翼段翼集。优选地，该系统还包括附加翼段。更具体地，该实施例提供两个机身251、两个中心翼段253、三个右舷中间翼段257、三个左舷中间翼段259、三个右舷外部翼段261和三个左舷外部翼段263。因此，多个翼段包括至少两个翼集，即足够形成两个飞行器的完整机翼的翼段，并且优选地包括更多数量的翼集。翼段包括用于每个位置的至少两个和优选三个可互换翼段，其中每个可互换翼段被配置成具有相同类型的用于操作任务(或者缺少操作任务)的任务专用设备。

配置控制器

参考图11，加压航空电子设备舱127(参看图3)包括控制系统301(例如计算机)，该控制系统被配置成具有被配置用于操作飞行器的飞行控制系统303、被配置用于控制如何执行任务的任务控制系统305以及配置控制器307，该配置控制器307被配置为用附连翼段的合适操作参数(包括其相关的任务要求)对飞行控制系统303和任务控制系统305编程。控制系统的配置控制器被配置用于通过以太网连接341(或其他有线结构或网络结构)从任务专用翼段的计算机可读介质311中读取计算机可读数据309，并且根据计算机可读数据供应操作参数从而操作飞行器。

例如，对于第一任务专用翼段321(如图所示连接至控制系统)，计算机可读数据可以包括第一翼段特有的重量与平衡信息、第一翼段特有的配平信息(trim information)、第一翼段特有的自动导航获取信息以及用于任务专用设备以使用第一翼段来执行任务的飞行要求。对于第二任务专用翼段323(如图所示未连接至控制系统)，计算机可读数据可以包括不同的第二翼段特有的重量和平衡信息、第二翼段特有的配平信息、第二翼段特有的自动导航获取信息以及用于任务专用设备以使用第二翼段来执行任务的飞行要求。当附连新的翼段时，计算机可读数据的使用允许飞行器自动地重新配置其自身程序。因此，翼段可以是有效地即装即用装置。

可选地，翼段中的计算机可读介质还能包括飞行器执行其任务所必需的软件。然而，不预期的是为飞行器提供用于各种任务的软件将会极大地增加飞行器的重量，因此预期每个机身101一般具有存储装置，该存储装置提供有用于大量任务的软件。可选地，配置控制器能够具有用于多项不同任务专用翼段类型的操作参数。在那样的情况下，翼段中的计算机可读介质可以被提供有识别翼段和/或任务类型的计算机可读数据，以便配置控制器能够将合适的操作参数传递至飞行和任务控制器。

因此，可以在可重新配置的飞行器系统的翼段系统中发现本发明的另一个实施例，其中该飞行器系统具有飞行器机身和多个翼段。该翼段系统包括任务专用翼段，该任务专用翼段配置有易于与飞行器机身附连和从飞行器机身拆卸的连接系统，配置有任务专用设备并配置有计算机可读介质，该计算机可读介质包含识别与任务专用翼段的操作要求有关的操作参数的信息。翼段系统还可包括不具有任务专用设备但仍具有计算机可读数据介质的翼段，其中该计算机可读数据介质包含指示翼段不具有任务专用设备的信息。该信息为飞行器提供这样的能力，即检验所有附连的翼段是否可用和避免不适当的连接使任务专用翼段表现为没有任务专用设备的翼段的错误。

最后，在机身中可发现另一个实施例，其中该机身被配置为与可重新配置的飞行器系统的翼段系统一起使用。该机身包含被配置用于从一个或更多翼段中读取计算机可读介质的控制器，其中计算机可读介质包含识别关于翼段操作要求的操作参数的信息。基于从计算机可读介质中读取的数据，控制系统进一步被配置为提供飞行控制和任务控制。

方法

参考图12和13，不同于或者以通用形式购买或者作为定制产品购买的传统飞行器，本发明实质上是模块化的，并且能够不按先前预期的飞行器出售方式出售。更特别地，在销售用于多项不同操作任务的可配置飞行器的方法中，在401，卖方可以提供待售的飞行器机身，该机身被配置用于可拆分地接收一个或更多个飞行器翼段。同时，在403，卖方可以提供待售的能够形成飞行器机身的完整翼集的一个或更多个翼段。一个或更多个翼段包括多个可互换翼段，至少其中的一些被配置有不同类型的任务专用设备，其中每种类型的任务专用设备适合于不同操作任务中的一项。

有利地，该飞行器能够被用在提供以高可靠性和/或极大减少成本的方式执行的连续任务的飞行器系统中。更具体地，使用该系统，至少一架飞行器能够一直保持处于指定位置(on-station)(即在合适位置上或在规划的飞行路径上)。

更具体地，在405，采购第一和第二机身并将其提供给飞行器系统的采购员。同样地，在407，采购多个翼段并将其提供给采购员。多个翼段包括足够用于两个完整机翼(即两个翼段翼集)的翼段，且还包括至少一个额外翼段。额外翼段与每个翼集中的至少一个翼段可互换，从而形成配置有给定类型的任务专用设备的至少三个可互换翼段的冗余子集。

翼段的第一翼集被组装并被连接501至第一机身，从而形成包括可互换翼段之一的第一飞行器。同样地，翼段的第二翼集被组装并被连接505至第二机身，从而形成包括可互换翼段之一的第二飞行器。目前可互换翼段中的一个保持闲置。在任务参数下，起飞和操作503第一飞行器从而执行作战任务，即其起飞并飞至指定的指定位置，并且任务专用设备被用于预期目的。

当第一飞行器接近其飞行时间的终点时，第二飞行器飞上去以代替第一飞行器。更具体地，在任务参数下，操作507第二飞行器从而执行作战任务。对于新起飞的飞行器，安排第二飞行器的起飞时间，从而在其他飞行器出发之前达到指定位置。一旦开始新起飞，第二飞行器处于指定位置，然后当新起飞的飞行器起飞时正在飞行的第一飞行器返回至地面并着陆509。第一着陆的飞行器被检查、补给燃料并准备飞行。如果着陆的飞行器的任务专用设备需要维修，那么着陆的飞行器的可互换翼段被快速地拆离511并用目前闲置的可互换翼段替换513。

通常，该替换翼段与其所替换的翼段具有相同的任务专用设备。然后被替换的翼段能够被维修，同时又不会中断第一飞行器的飞行计划。因此，能够进行任务专用设备的修理、维护或其他调整而不会中断任务的连续性。

替换翼段被连接515至飞行器机身以代替被替换的翼段。然后，当正在飞行的飞行器接近其飞行时间的终点时，着陆的飞行器能够再次起飞并操作503从而替换正在飞行的飞行器。只要在另一个翼段需要替换之前能够维修翼段，该循环能够不断地重复。

可选地，本发明中的飞行器的实施例可以包括额外的机身，其可选地包括至少一个翼段翼集。如果一个机身需要修理，那么第二机身能够接收(多个)任务专用翼段并可能接收来自第一机身的所有翼段，因此尽管需要修理机身，还是提供了任务的覆盖范围。

另外，本发明中的飞行器的实施例能够仅通过提供新的一套或更多套任务专用翼段和/或通过提供维修换下翼段的任务专用设备而快速地更新至需要新任务专用设备的新任务。该过程包括在要更新的第一飞行器上拆离、替换和连接任务专用翼段。对于具有两个飞行器的连续任务而言，一个飞行器先更新，然后飞向指定位置。然后，在第一飞行器处于指定位置后，第二飞行器着陆并进行类似的更新(即任务专用翼段被拆离、替换和连接)。

提供这样的飞行器系统的部分方法可以包括提供中心翼段重新配置维修409，其能够改变目前闲置翼段的任务专用设备配置，同时继续操作连续任务飞行器系统。

通常，在这些不同变化之间的共有步骤(以不同的顺序)是：飞行器着陆、将一个或更多个翼段从该飞行器的机身上拆离、包括一个或更多个任务专用翼段、替换翼段和/或机身、组装包括被替换的部分和非替换部分的飞行器和重新组装的飞行器飞行至指定位置。

应理解本发明包含设计和生产飞行器的装置和方法，以及飞行器系统本身的装置和方法。在本发明预期的范围内，上述公开的特征能够以大量不同的配置组合。

尽管已阐述和描述了本发明的特殊形式，但应理解在不偏离本发明的精神和范围内能够做出各种修改。因此，尽管仅参考优选实施例详细描述本发明，但本领域技术人员应理解在不偏离本发明的范围内能够做出各种修改。因此，本发明无意限制于上述描述，并由权利要求所限定。

Claims (22)

1.一种可配置的飞行器，其包含：

飞行器机身；以及

多个翼段；

其中所述多个翼段易于与所述飞行器机身附连和从所述飞行器机身拆卸，从而形成机翼；

其中所述多个翼段包括一个翼段翼集和至少一个附加翼段；

其中所述多个翼段中的至少两个彼此可互换；以及

其中所述至少两个可互换翼段中的至少一个包括任务专用设备。

2.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中所述机翼由一系列纵向翼段形成。

3.根据权利要求2所述的可配置飞行器，其中每个所述可互换翼段被配置为作为最外侧翼段操作。

4.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中每个所述可互换翼段包括被配置用于执行相同功能的任务专用设备。

5.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中每个可互换翼段被配置有任务专用设备，所述任务专用设备在功能上不同于其他可互换翼段的任务专用设备。

6.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中每个可互换翼段被配置有相同的任务专用设备。

7.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中：

具有任务专用设备的所述翼段还包括承载计算机可读数据的计算机可读介质，其中所述计算机可读介质被配置提供关于所述任务专用翼段的操作参数的信息；以及

所述机身包括控制系统，所述控制系统被配置用于从具有任务专用机翼设备的翼段的计算机可读介质中读取计算机可读数据，并使用所述操作参数确定所述飞行器的操作。

8.根据权利要求7所述的可配置飞行器，其中给定翼段的所述计算机可读数据包括选自由以下各项构成的群组的至少一个参数类型：所述翼段特有的重量和平衡信息、所述翼段特有的配平信息和自动导航获取信息。

9.根据权利要求1所述的可配置飞行器，其中：

所述机身包含产生电力的发电机和用于所述发电机的燃料供应设备；以及

至少一个所述翼段，其具有至少一个电动机和能够使用来自所述发电机的电力提供推力的推进器。

10.一种用于执行操作任务的连续任务飞行器系统，其包含：

具有根据权利要求1所述的可配置飞行器形式的第一飞行器；以及

与所述第一飞行器机身可互换的第二飞行器机身；

其中所述多个翼段包括两个翼段翼集和至少一个附加翼段；

其中所述多个翼段包括三个可互换翼段，每个所述可互换翼段被配置有用于执行所述操作任务的任务专用设备。

11.一种执行连续飞行器操作任务的方法，其包含：

a)提供根据权利要求10所述的连续任务飞行器系统；

b)起飞和操作所述第一飞行器，以便使用所述任务专用设备执行所述操作任务；

c)使所述第一飞行器着陆；

d)将所述任务专用翼段从着陆的飞行器上拆离；

e)使用目前闲置的可互换翼段替换所述任务专用翼段，从而使得所述着陆的飞行器准备飞行，以及：

f)起飞和操作所述第一飞行器，以便使用所述任务专用设备执行所述操作任务；以及

g)只要所述连续飞行器操作任务继续，则重复步骤(c)到(g)。

12.一种执行连续飞行器操作任务的方法，其包含：

a)提供根据权利要求10所述的连续任务飞行器系统；

b)将完整的翼段翼集连接至包括所述可互换翼段之一的所述第一机身；

c)将完整的翼段翼集连接至包括所述可互换翼段之一的所述第二机身；

d)起飞和操作所述第一飞行器，从而使用所述任务专用设备执行所述操作任务；

e)起飞和操作所述第二飞行器，从而使用所述任务专用设备执行所述操作任务，其中为新起飞的飞行器安排该架新起飞的飞行器的起飞时间，从而在其他飞行器出发前到达指定位置；

f)当起飞所述新起飞的飞行器时，使正在飞行的飞行器着陆；

g)如果着陆的飞行器的任务专用设备需要维修，那么将所述任务专用翼段从所述着陆的飞行器拆离，用目前闲置的可互换翼段替换所述任务专用翼段，从而使得所述着陆的飞行器准备飞行并且维修拆离的任务专用翼段；

h)起飞和操作所述着陆的飞行器，从而使用所述任务专用设备执行所述操作任务，其中为新起飞的飞行器安排该架新起飞的飞行器的起飞时间，从而在其他飞行器出发前到达指定位置；以及

i)只要所述连续飞行器操作任务继续，则重复步骤(f)到(i)。

13.一种具有飞行器机身和多个翼段的可配置飞行器系统的翼段系统，其包括：

翼段，其被配置成易于与所述飞行器机身附连和从所述飞行器机身拆卸；

其中所述任务专用翼段包括计算机可读介质，所述计算机可读介质包含用于识别与所述翼段的操作要求有关的操作参数的信息。

14.根据权利要求13所述的翼段系统，其中所述翼段是配置有任务专用设备的任务专用翼段，以及其中所述翼段的计算机可读介质包含用于识别与任务专用翼段的操作要求有关的操作参数的信息。

15.根据权利要求13所述的翼段系统，其中所述翼段没有承载任务专用设备，并且其中所述翼段的计算机可读介质包含了用于识别所述翼段没有承载任务专用设备的信息。

16.根据权利要求13所述的翼段系统，其中给定翼段的所述计算机可读数据提供选自由以下各项构成的群组的至少一种参数类型：所述翼段特有的重量和平衡信息、所述翼段特有的配平信息和自动导航获取信息。

17.一种用于具有多个翼段的可配置飞行器系统的机身系统，其包含：

机身，其被配置成易于与所述多个翼段附连和从所述多个翼段拆卸；

其中所述机身包括控制系统，所述控制系统被配置用于从一个或更多个所述翼段中读取计算机可读介质，所述计算机可读介质包含用于识别与所述翼段的操作要求有关的操作参数的信息；以及

其中所述机身系统进一步被配置成基于从所述计算机可读介质读取的数据提供飞行控制和任务控制。

18.一种将飞行器从第一任务专用配置重新配置到第二任务专用配置的方法，其中所述第一任务专用配置具有第一套任务专用设备，所述第二任务专用配置具有不同于所述第一套任务专用设备的第二套任务专用设备，其中所述飞行器包括飞行器机身和多个翼段，其中所述翼段易于与所述飞行器机身附连和从所述飞行器机身拆卸，并且其中所述多个翼段包括的翼段数量比形成具有所述飞行器机身的完整飞行器所需要的翼段数量更多，所述方法包含：

将所述多个翼段的一个翼段从所述机身拆离，其中拆离的翼段包括用于所述第一任务专用配置的任务专用设备，但不是仅第二任务专用配置所需要的任务专用设备；

用来自所述多个翼段的替换翼段替换所述拆离的翼段，其中所述替换翼段包括用于所述第二任务专用配置的任务专用设备，但不是仅所述第一任务专用配置所需要的任务专用设备；以及

将所述替换翼段连接至所述机身。

19.一种执行飞行器操作任务的方法，其中所述飞行器包括飞行器机身和一个或更多个翼段，其中所述一个或更多个翼段易于与所述飞行器机身附连和从所述飞行器机身拆卸，并且其中所述一个或更多个翼段被配置有用于操作任务的不同任务专用设备，所述方法包含：

将所述一个或更多翼段连接至所述机身；以及

操作所述飞行器和所述任务专用设备，从而完成所述操作任务。

20.一种可配置飞行器，其包括：

飞行器机身；以及

多个翼段；

其中所述多个翼段易于与所述飞行器机身附连和从所述飞行器机身拆卸从而形成机翼；

其中所述多个翼段包括一个翼段翼集和至少一个附加翼段；

其中所述多个翼段中的至少两个彼此可互换；以及

其中所述两个可互换翼段被配置有不同的气动外形。

21.根据权利要求20所述的可配置飞行器，其中所述不同的翼型形状具有不同翼型形状的特征。

22.根据权利要求20所述的可配置飞行器，其中所述不同的翼形形状具有不同翼弦的特征。

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