本發(fā)明涉及一種翼升力垂直起降發(fā)動(dòng)機(jī)，它是一種利用風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流直接吹向翼升力板，從而獲得升力的發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用于飛行器的垂直起降，屬航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

飛機(jī)能夠飛上天空運(yùn)用的是伯努利原理。即：在水流或氣流里，如果速度小，壓強(qiáng)就大，如果速度大，壓強(qiáng)就小。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)了前端圓鈍、后端尖銳，上表面拱起、下表面較平，呈魚(yú)側(cè)形的飛機(jī)機(jī)翼。當(dāng)氣流迎面流過(guò)這種機(jī)翼時(shí)，氣流被機(jī)翼分成上下兩股,一股從機(jī)翼上方流過(guò)，一股從機(jī)翼下方流過(guò)，最后在機(jī)翼后方重新重合成一股。根據(jù)氣流的連續(xù)性原理和伯努利定理，由于機(jī)翼上表面拱起，氣流流動(dòng)路徑長(zhǎng)，流速快，所以壓強(qiáng)就小，而機(jī)翼下方氣流路徑短，流速慢，壓強(qiáng)就比較大，也就是說(shuō)，機(jī)翼下表面受到向上的壓力比機(jī)翼上表面受到向下的壓力要大，這個(gè)壓力差就是機(jī)翼升力，飛機(jī)就是依靠機(jī)翼升力得以在天空飛行的。

現(xiàn)有飛機(jī)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)整個(gè)飛機(jī)高速前進(jìn)，讓高速前進(jìn)的機(jī)翼在靜止的空氣中滑過(guò)，利用伯努利原理產(chǎn)生升力。我們?cè)囅?，如果有足夠多的風(fēng)扇，能夠制造出一個(gè)足夠大的風(fēng)場(chǎng)，讓高速氣流流向靜止的機(jī)翼，根 據(jù)伯努利原理，顯然也是可以獲得升力的，但要為長(zhǎng)長(zhǎng)的機(jī)翼提供這樣一個(gè)風(fēng)場(chǎng)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，即使有了足夠多的風(fēng)扇獲得了這樣的風(fēng)場(chǎng)，顯然也是得不償失，沒(méi)有實(shí)用性和可行性。

那我們是不是真的就無(wú)法設(shè)計(jì)出一種利用風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流直接吹向翼升力板，從而獲得升力的發(fā)動(dòng)機(jī)嗎？傳統(tǒng)的思維是：機(jī)翼是直的，要獲得足夠的升力，必須要有足夠的長(zhǎng)度(翼展)，因此，我們難以以一個(gè)合理、可行的設(shè)計(jì)，在這樣一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的機(jī)翼前側(cè)制造出一個(gè)與翼展長(zhǎng)度相同的扁平風(fēng)場(chǎng)。本發(fā)明擬提出一種創(chuàng)新的思維：設(shè)計(jì)一個(gè)圓環(huán)形機(jī)翼，或者由多個(gè)直機(jī)翼成圓環(huán)形排列，再由風(fēng)扇制造一個(gè)由中心向四周吹出的風(fēng)場(chǎng)，這樣，一是一個(gè)風(fēng)扇就可以制造出這樣的風(fēng)場(chǎng)，二是圓環(huán)形的機(jī)翼也有了足夠的長(zhǎng)度，因而也就可以獲得足夠的升力。但由于圓環(huán)形機(jī)翼與升力方向垂直，因而會(huì)有巨大的阻力，這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)主要適用于飛行器的垂直起降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明利用伯努利原理，構(gòu)想了一種將機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)融合為一體的設(shè)計(jì)，提出了利用風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流直接吹向翼升力板以獲得升力的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路，從而讓飛行器獲得可以垂直起降的升力。技術(shù)解決方案：該發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、圓環(huán)形翼升力板組成，翼升力板的剖面結(jié)構(gòu)符合伯努利原理的升力翼特征，翼升力板或?yàn)橐粋€(gè)整體的360度圓環(huán)結(jié)構(gòu)，或?yàn)橛蓴?shù)塊獨(dú)立的直翼成360度圓環(huán)形排列組成，風(fēng)扇或由自身將空氣由中心向四周吹出，或在導(dǎo)流板的引導(dǎo)下將空氣由中心向四周吹出，吹向翼升力板，產(chǎn)生向上的升力。將上述設(shè)計(jì)思路應(yīng)用于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，將圓環(huán)形翼升力板設(shè)計(jì)在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道外側(cè)，在外涵道內(nèi)側(cè)，加裝可以使外涵道氣流90度轉(zhuǎn)向 的成圓環(huán)形設(shè)置的導(dǎo)流板或氣門，導(dǎo)流板或氣門將外涵道內(nèi)的氣流以發(fā)動(dòng)機(jī)為中心向垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)軸向的四周吹出，吹向翼升力板，發(fā)動(dòng)機(jī)獲得翼升力板提供的升力，當(dāng)飛行器完成起飛，高速飛行時(shí)，導(dǎo)流板或氣門關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為普通渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)，為減小飛行阻力，翼升力板可以向下90度轉(zhuǎn)動(dòng)；翼升力板向下90度轉(zhuǎn)動(dòng)后，可通過(guò)調(diào)節(jié)部分翼升力板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制飛行器的飛行姿態(tài)，如轉(zhuǎn)向、爬升、俯沖或減速。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)原理的剖面示意圖

圖2是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)之一的剖面示意圖

圖3是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)之二的剖面示意圖

圖中，1是風(fēng)扇、2是翼升力板、3是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、4是外涵道、5是導(dǎo)流板

具體實(shí)施方式

對(duì)照附圖1，圖1是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)原理的剖面示意圖，圖中，1是風(fēng)扇、2是翼升力板，風(fēng)扇1設(shè)計(jì)的是可以由中心向四周吹風(fēng)的風(fēng)扇，在風(fēng)扇1的外圍，是成360度的圓環(huán)形翼升力板2，翼升力板2的剖面結(jié)構(gòu)符合伯努利原理的升力翼特征，風(fēng)扇1將空氣由中心向四周吹出，吹向翼升力板2，產(chǎn)生向上的升力。

對(duì)照附圖2，圖2是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)之一的剖面示意圖，是圖1所示的原理應(yīng)用于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的剖面示意圖。圖中3是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、4是外涵道、5是導(dǎo)流板，在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)3的外涵道4外側(cè)，有成360度圓環(huán)形排列設(shè)置的翼升力板2，在外涵道4的內(nèi)側(cè)，加裝有可以使外涵道氣流90度轉(zhuǎn) 向的，同樣在外涵道4的內(nèi)壁一周成360度圓環(huán)形排列設(shè)置的導(dǎo)流板5，導(dǎo)流板5將外涵道4內(nèi)的氣流由發(fā)動(dòng)機(jī)中心向垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)軸向的四周吹出，吹向翼升力板2，當(dāng)然，導(dǎo)流板5也可以采用氣門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要時(shí)氣門打開(kāi)，外涵道4內(nèi)的氣流通過(guò)氣門，向翼升力板吹出，不需要時(shí)關(guān)閉氣門，氣流直接從外涵道噴口排出，氣門技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域是公知的技術(shù)解決方案，附圖中不作體現(xiàn)。由于翼升力板2是按照伯努利原理設(shè)計(jì)的，與機(jī)翼結(jié)構(gòu)相同，因而可以獲得有別于發(fā)動(dòng)機(jī)直接噴氣而產(chǎn)生的額外升力，從而為有垂直起降要求的飛行器在起降時(shí)提供更為強(qiáng)勁的升力。

根據(jù)飛行器的設(shè)計(jì)需要，翼升力板2既可以是一個(gè)整體的360度圓環(huán)結(jié)構(gòu)，比如在設(shè)計(jì)飛碟結(jié)構(gòu)的飛行器或空天母艦時(shí)，就可以采用整體的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)加裝可以改變或調(diào)節(jié)翼面的附翼，來(lái)調(diào)節(jié)飛碟或空天母艦的飛行方向和飛行姿態(tài)；翼升力板2也可以是由數(shù)塊獨(dú)立的直翼成360度圓環(huán)形排列組成，比如飛行器在完成垂直起飛后，需要由垂直狀態(tài)改為高速平飛狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)也隨飛行器改為水平狀態(tài)，這時(shí)候由數(shù)塊獨(dú)立的直翼成360度圓環(huán)形排列組成翼升力板2就可以進(jìn)行90度轉(zhuǎn)動(dòng)，以最小的面迎著空氣，以減小阻力(見(jiàn)附圖3)。

對(duì)照附圖3，圖3是本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)之二的剖面示意圖，是導(dǎo)流板5或氣門關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為普通渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的剖面示意圖。從圖2、圖3中的導(dǎo)流板5可以看出，該導(dǎo)流板5安裝在外涵道的外壁上，可以以一端為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供翼升力時(shí)，導(dǎo)流板5以一端為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使另一端靠向外涵道4的內(nèi)壁，從而將外涵道4內(nèi)的氣流引導(dǎo)向垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)軸向的四周吹出，吹向翼升力板2，發(fā)動(dòng)機(jī)獲得翼升力板2提供的升力，當(dāng) 飛行器完成起飛，高速飛行時(shí)，導(dǎo)流板5收回至外涵道4的外壁，外涵道4內(nèi)的氣流直接從噴口排出，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為普通渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

對(duì)照附圖3還可以看出，當(dāng)飛行器完成起飛，導(dǎo)流板5或氣門關(guān)閉后，為減小飛行器高速飛行時(shí)翼升力板2帶來(lái)的過(guò)大的飛行阻力，由數(shù)塊獨(dú)立的直翼成360度圓環(huán)形排列組成的翼升力板2可以向下90度轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)飛行原理可知，當(dāng)翼升力板向下90度轉(zhuǎn)動(dòng)后，可通過(guò)調(diào)節(jié)部分翼升力板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制飛行器的飛行姿態(tài)，如轉(zhuǎn)向、爬升、俯沖或減速。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種翼升力垂直起降發(fā)動(dòng)機(jī)，它利用伯努利原理，構(gòu)想了一種將機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)融合為一體的設(shè)計(jì)，提出了利用風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流直接吹向翼升力板以獲得升力的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路，從而讓飛行器獲得可以垂直起降的升力。該發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、圓環(huán)形翼升力板組成，風(fēng)扇制造出由中心向四周吹出氣流，流向翼升力板，產(chǎn)生向上的升力。上述設(shè)計(jì)思路應(yīng)用于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，將圓環(huán)形翼升力板設(shè)計(jì)在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道外側(cè)，通過(guò)導(dǎo)流板或氣門將外涵道內(nèi)的氣流以發(fā)動(dòng)機(jī)為中心向垂直于發(fā)動(dòng)機(jī)軸向的四周吹出，吹向翼升力板，發(fā)動(dòng)機(jī)獲得翼升力板提供的升力，當(dāng)飛行器完成起飛，高速飛行時(shí)，導(dǎo)流板或氣門關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為普通渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)，為減小飛行阻力，翼升力板可以向下90度轉(zhuǎn)動(dòng)，并可通過(guò)調(diào)節(jié)部分翼升力板的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制飛行器的飛行姿態(tài)，如轉(zhuǎn)向、爬升、俯沖或減速。

技術(shù)研發(fā)人員：王佐良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：王佐良
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.14
技術(shù)公布日：2017.07.21