專利名稱：帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，適應(yīng)于民用和軍事領(lǐng)域所有的交通、運(yùn)輸、起重工具、農(nóng)業(yè)機(jī)械，特別適應(yīng)于航空領(lǐng)域的飛行器。
目前，飛行器如飛機(jī)是依靠機(jī)翼產(chǎn)生升力，直升機(jī)是利用旋翼旋轉(zhuǎn)與空氣的反作用來產(chǎn)生升力，它們都存在一些缺點(diǎn)。如飛機(jī)是依靠機(jī)翼剖面上下幾何形狀的變化引起翼面上下氣流速度的變化來產(chǎn)生上下壓強(qiáng)差來產(chǎn)生升力，這種升力要占飛機(jī)起降升力的2/3左右，這種升力的產(chǎn)生不但效率低，而且其升力與速度成平方正比，即當(dāng)飛行速度提高一倍時，升力則提高四倍。在飛機(jī)的起降階段，因升力不夠，只好提高其起降速度，而這需要造價(jià)高昂的機(jī)場跑道和造成大量的飛行事故。當(dāng)飛機(jī)以巡航速度飛行時，其速度要高出起降速度的幾倍至十倍以上，這樣就使其升力要大于它所需升力的十幾至幾十倍，這是一個相當(dāng)復(fù)雜矛盾的問題，至今只能采用折衷方案解決。直升機(jī)和英國的鷂式飛機(jī)，雖然能垂直起降，但其構(gòu)造極為復(fù)雜，造價(jià)高昂，垂直/短距起降的航程太短，如鷂式飛機(jī)垂直/短距起降的航程不及助跑起降航程的1/10，使用費(fèi)用超出10倍以上，因此，它們的發(fā)展受到限制。
分析上述飛行器，它們是利用飛行器的專用部件的速度去撞擊空氣或噴氣來提供升力的，因此其效率都不高，特別是垂直/短距起降或懸停時。
根據(jù)空氣動力學(xué)原理，空氣和物體哪個相對于地面運(yùn)動，不管是物體靜止，空氣流動，還是空氣靜止，物體運(yùn)動，只要二者相對運(yùn)動的速度相同，則物體和空氣的相互作用就相同。如果我們改變方法，用空氣的運(yùn)動去相對于物體的運(yùn)動，就可以實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直/短距起降或懸停。
本發(fā)明的目的是提供一種帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，它能實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直/短距起降和懸停。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在飛行器的升力裝置為機(jī)翼或特設(shè)的升降臺，其上表面的形狀可以是凸面、平面或凹面，在機(jī)翼或升降臺的上部，設(shè)有如離心風(fēng)機(jī)葉輪形狀的離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接，離心風(fēng)扇出風(fēng)口的下面與機(jī)翼或升降臺的上面平行或略高，其軸線與機(jī)翼或升降臺上面的夾角在75～90°之間。發(fā)動機(jī)帶動離心風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)獲得具有動態(tài)壓能的空氣工質(zhì)，工質(zhì)從離心風(fēng)扇的四周或從蝸殼的出風(fēng)口以水平方向流向機(jī)翼或升降臺的上表面，在緊貼機(jī)翼或升降臺的上表面產(chǎn)生一個連續(xù)穩(wěn)定、負(fù)壓的人工層流。根據(jù)柏努利原理，運(yùn)動的流體動壓增加，其靜壓就必然同時等量減小，這樣就在機(jī)翼或升降平臺的上部形成一個負(fù)壓區(qū)；而在機(jī)翼或升降平臺的下部，空氣是靜止的，當(dāng)其上部的靜壓減小了，而總壓不變，其下部的靜壓就會同時等量增加成為正壓區(qū)，上下就形成壓強(qiáng)差，在理論上這種壓強(qiáng)差在海平面最大可達(dá)到每平方米100千帕(10噸)，而離心風(fēng)扇已能提供數(shù)倍于100千帕的動壓。這樣，就利用機(jī)翼或升降臺上下的壓強(qiáng)差來實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直/短距起降或懸停。當(dāng)機(jī)翼或升降臺下部的正壓大于飛行器的自重時，飛行器就上升；上升后正壓等于飛行器的自重時，飛行器就懸停；正壓小于飛行器的自重時，飛行器就下降。由于工質(zhì)是從水平方向逸入大氣中，因此其剩余動能不會對飛行器的升力和飛行性能造成任何影響，在這里，當(dāng)翼面積一定時，動壓越高，上下壓強(qiáng)差越大，產(chǎn)生的升力就越大，但同時逸入大氣中的動壓損失就越多，效率就越低，反之效率就越高。
采用上述方法，可以降低陸上或水上需要行駛機(jī)械的自重，提高其通行能力和行駛速度，這一點(diǎn)，在軍事領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)機(jī)械上具有特別重要的意義。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明解決了飛行器的垂直/短距起降和懸停的問題，同時也能減輕陸上或水上行駛機(jī)械的自重，提高其通行能力和行駛速度。它的構(gòu)造極為簡單，體積小，重量輕，載重比大，效率高，成本低廉，操作簡便，使用時不受外界條件的影響，也不干擾外界條件，使用安全可靠，適應(yīng)于所有民用和軍用領(lǐng)域、航空飛行器、行駛機(jī)械、起重機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械和其它領(lǐng)域，應(yīng)用范圍極為廣泛。
下面再結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例之一直升飛機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例之二飛機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例之三飛碟的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例之四飛行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例之五飛行船的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例之一直升飛機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，在直升飛機(jī)機(jī)身1的頂部，設(shè)有一個上平面盡量拉平的機(jī)翼3，機(jī)翼3的中部，設(shè)有一臺離心風(fēng)扇4，發(fā)動機(jī)2設(shè)在機(jī)翼3的下部，直接或通過傳動機(jī)構(gòu)5與離心風(fēng)扇4連接，帶動離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)。離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)時使氣體獲得動態(tài)壓能成為工質(zhì)，工質(zhì)從離心風(fēng)扇4的周圍流向機(jī)翼3的周邊后逸入大氣中，在緊貼機(jī)翼3的上方形成一個連續(xù)穩(wěn)定、負(fù)壓的層流。由于氣體高速運(yùn)動，動壓增加，其靜壓就同時減小，因此形成一個吸區(qū)，而在機(jī)翼3的下方，靜壓就同時增加，前面提過，空氣和物體相對運(yùn)動的速度相同，二者的相互作用就相同。本發(fā)明采用流動的氣體相對于物體運(yùn)動，是可以產(chǎn)生相同的效果的。為了使直升飛機(jī)能向水平方向飛行，設(shè)有推力(或拉力)裝置6推動直升飛機(jī)前飛。當(dāng)直升飛機(jī)達(dá)到一定的速度使機(jī)翼3產(chǎn)生足夠的升力時，離心風(fēng)扇4停止工作，并可縮入機(jī)翼3的內(nèi)部并整流，直升飛機(jī)轉(zhuǎn)入巡航飛行狀態(tài)。直升飛機(jī)需要減速、懸?；蚪德鋾r，重新啟動離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)，即可達(dá)到直升飛機(jī)垂直下降、懸停的目的。當(dāng)然，這種直升飛機(jī)飛行速度提高時會發(fā)生迎面氣流干擾機(jī)翼前部層流的問題和離心風(fēng)扇停止旋轉(zhuǎn)時升力向機(jī)翼轉(zhuǎn)變過渡的升力不平衡問題，這可以在結(jié)構(gòu)上另行加以解決。
圖2、3是本發(fā)明實(shí)施例2飛機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖及俯視圖。圖中，機(jī)翼3設(shè)在機(jī)身1的上部并盡可能拉平。在左右機(jī)翼3的前方與機(jī)身1的結(jié)合處，各設(shè)一臺離心風(fēng)扇4，兩臺離心風(fēng)扇呈反向旋轉(zhuǎn)，可以分別由發(fā)動機(jī)2單獨(dú)驅(qū)動。離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的工質(zhì)在機(jī)翼3的上部流向機(jī)翼的上方形成層流，在機(jī)翼上部產(chǎn)生一個負(fù)壓區(qū)，而機(jī)翼下部則為正壓區(qū)，上下的壓強(qiáng)差產(chǎn)生升力使飛機(jī)上升，推力裝置6則推動飛機(jī)前飛，即可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的短距起飛。當(dāng)飛機(jī)達(dá)到一定的速度機(jī)翼3產(chǎn)生足夠的升力時，離心風(fēng)扇4停止工作并整流，飛機(jī)可進(jìn)入巡航飛行狀態(tài)。當(dāng)飛機(jī)需降落時，重新啟動離心風(fēng)扇工作，即可實(shí)現(xiàn)短距離降落。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例之3飛碟的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，飛碟的升降臺8為圓形或長形，其上面設(shè)有一臺離心風(fēng)扇4，長形的可設(shè)兩臺或多臺，發(fā)動機(jī)2可直接或通過傳動機(jī)構(gòu)5連接，推力裝置6設(shè)在升降臺8的下邊。發(fā)動機(jī)2帶動離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生工質(zhì)流向升降臺8的四周后逸入大氣中，在緊貼升降臺8的上表面形成一個連續(xù)穩(wěn)定、負(fù)壓的層流，升降臺8的下面則同時成為一個正壓區(qū)，上下的壓強(qiáng)差使升降臺8產(chǎn)生一個升力，離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)越快，上下的壓強(qiáng)差越大，升力就越大，為了使飛碟能前飛，可設(shè)立一臺或多臺推力裝置6，推力裝置6可繞水平方向轉(zhuǎn)動一定的角度，以抵消離心風(fēng)扇工作時產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩或使飛碟轉(zhuǎn)向。飛碟適宜于作起重機(jī)械使用，就現(xiàn)在的技術(shù)水平而言，它的起重能力可以達(dá)到數(shù)千噸。它也適宜于小型或微型飛行器上使用。為了改善氣動性能，升降臺的四周可以高于中心，使層流更加穩(wěn)定均勻，而它造成的升阻比是微不足道的。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例之4飛行車的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，車身9的上部設(shè)有升降臺8，離心風(fēng)扇4設(shè)在其中間，較長的車可設(shè)兩臺或多臺，通過傳動機(jī)構(gòu)或直接與發(fā)動機(jī)連接。離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生工質(zhì)流向升降臺8的四周后逸入大氣，在緊貼升降臺8的上表面形成一個負(fù)壓的層流，而下面的空氣為正壓區(qū)，上下產(chǎn)生的壓強(qiáng)差產(chǎn)生升力，使飛行車離開地層，再由設(shè)在車身9后部的推力裝置6推進(jìn)。重型車或農(nóng)業(yè)機(jī)械可只設(shè)離心風(fēng)扇裝置工作來減輕其自重，改善其通行能力和提高行駛速度。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例之5飛行船的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，船體10的上部設(shè)有一升降臺8，升降臺8的上面設(shè)有一臺或多臺離心風(fēng)扇4，發(fā)動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)5帶動離心風(fēng)扇4旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生工質(zhì)，工質(zhì)流向升降臺8的四周后逸入大氣中，在緊貼升降臺8的上表面產(chǎn)生一個帶負(fù)壓的層流，大氣壓強(qiáng)使飛行船的部分或大部分抬出水面，由推力裝置6推動其前進(jìn)。為了使飛行船保持穩(wěn)定，船體下部可制成雙身的。
在上述飛行器中，如果把發(fā)動機(jī)的尾氣導(dǎo)入離心風(fēng)扇(可采用雙面進(jìn)氣)，既可使飛行器在寒冷的條件下使用時升力裝置不結(jié)冰，又可以完全消除紅外輻射，在軍事上具有重要意義。
本發(fā)明適應(yīng)于所有帶動力的飛行器和交通工具、起重機(jī)械、軍事領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)機(jī)械等，從微型到巨型，使用范圍相當(dāng)廣泛。
權(quán)利要求
1.一種帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于在飛行器的升力裝置機(jī)翼或升降臺的上方，設(shè)有相當(dāng)于離心風(fēng)機(jī)的葉輪形狀的離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接，帶動離心風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生具有動態(tài)壓能的空氣工質(zhì)，工質(zhì)從離心風(fēng)扇的四周或出風(fēng)口向機(jī)翼或升降臺的水平方向流動，在緊貼機(jī)翼或升降臺的上表面產(chǎn)生一個連續(xù)穩(wěn)定、負(fù)壓的人工層流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)機(jī)可垂直起降飛行器，其特征在于離心風(fēng)扇的下平面與機(jī)翼或升降臺的上平面在同一水平線上，或離心扇的下平面略高于機(jī)翼或升降臺的上平面，其旋轉(zhuǎn)軸線與機(jī)翼或升降平臺的上平面的夾角在75～90°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于在直升機(jī)機(jī)翼的上方，設(shè)有離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于在飛機(jī)左右機(jī)翼的前部與機(jī)身相連接的部位，各設(shè)有離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于飛碟的升力裝置為一個升降臺，平臺的上部設(shè)有離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于飛行車的上方設(shè)有一個升降臺，升降臺上設(shè)有離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器，其特征在于飛行船的上方設(shè)有升降臺，升降臺上設(shè)有離心風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)直接或通過傳動機(jī)構(gòu)與離心風(fēng)扇連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶離心風(fēng)扇可垂直起降的飛行器,特別適應(yīng)于航空領(lǐng)域,它是在飛行器的機(jī)翼或特設(shè)的升降臺上方設(shè)置離心風(fēng)扇,由發(fā)動機(jī)帶動離心風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)獲得具有動態(tài)壓能的空氣工質(zhì),工質(zhì)以水平方向流向機(jī)翼或升降臺的上方,緊貼其上表面形成一個連續(xù)穩(wěn)定的人工層流,工質(zhì)的動壓使這個層流變成負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生吸力,而機(jī)翼或升降臺下部的靜壓則同時、等量增加變?yōu)檎龎簠^(qū),利用這種上下壓強(qiáng)差產(chǎn)生的升力實(shí)現(xiàn)飛行器的垂直/短距起降或懸停。
文檔編號B64C29/00GK1269307SQ0011320
公開日2000年10月11日 申請日期2000年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月7日
發(fā)明者王新云 申請人:王新云