帶離心風扇可垂直起降的飛行器制造技術

本發明專利技術公開了一種帶離心風扇可垂直起降的飛行器，特別適應于航空領域，它是在飛行器的機翼或特設的升降臺上方設置離心風扇，由發動機帶動離心風扇高速旋轉獲得具有動態壓能的空氣工質，工質以水平方向流向機翼或升降臺的上方，緊貼其上表面形成一個連續穩定的人工層流，工質的動壓使這個層流變成負壓區產生吸力，而機翼或升降臺下部的靜壓則同時、等量增加變為正壓區，利用這種上下壓強差產生的升力實現飛行器的垂直／短距起降或懸停。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種帶離心風扇可垂直起降的飛行器，適應于民用和軍事領域所有的交通、運輸、起重工具、農業機械，特別適應于航空領域的飛行器。目前，飛行器如飛機是依靠機翼產生升力，直升機是利用旋翼旋轉與空氣的反作用來產生升力，它們都存在一些缺點。如飛機是依靠機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生上下壓強差來產生升力，這種升力要占飛機起降升力的2/3左右，這種升力的產生不但效率低，而且其升力與速度成平方正比，即當飛行速度提高一倍時，升力則提高四倍。在飛機的起降階段，因升力不夠，只好提高其起降速度，而這需要造價高昂的機場跑道和造成大量的飛行事故。當飛機以巡航速度飛行時，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，這是一個相當復雜矛盾的問題，至今只能采用折衷方案解決。直升機和英國的鷂式飛機，雖然能垂直起降，但其構造極為復雜，造價高昂，垂直/短距起降的航程太短，如鷂式飛機垂直/短距起降的航程不及助跑起降航程的1/10，使用費用超出10倍以上，因此，它們的發展受到限制。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。根據空氣動力學原理，空氣和物體哪個相對于地面運動，不管是物體靜止，空氣流動，還是空氣靜止，物體運動，只要二者相對運動的速度相同，則物體和空氣的相互作用就相同。如果我們改變方法，用空氣的運動去相對于物體的運動，就可以實現飛行器的垂直/短距起降或懸停。本專利技術的目的是提供一種帶離心風扇可垂直起降的飛行器，它能實現飛行器的垂直/短距起降和懸停。本專利技術的目的是這樣實現的在飛行器的升力裝置為機翼或特設的升降臺，其上表面的形狀可以是凸面、平面或凹面，在機翼或升降臺的上部，設有如離心風機葉輪形狀的離心風扇，發動機直接或通過傳動機構與離心風扇連接，離心風扇出風口的下面與機翼或升降臺的上面平行或略高，其軸線與機翼或升降臺上面的夾角在75～90°之間。發動機帶動離心風扇旋轉獲得具有動態壓能的空氣工質，工質從離心風扇的四周或從蝸殼的出風口以水平方向流向機翼或升降臺的上表面，在緊貼機翼或升降臺的上表面產生一個連續穩定、負壓的人工層流。根據柏努利原理，運動的流體動壓增加，其靜壓就必然同時等量減小，這樣就在機翼或升降平臺的上部形成一個負壓區；而在機翼或升降平臺的下部，空氣是靜止的，當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，上下就形成壓強差，在理論上這種壓強差在海平面最大可達到每平方米100千帕(10噸)，而離心風扇已能提供數倍于100千帕的動壓。這樣，就利用機翼或升降臺上下的壓強差來實現飛行器的垂直/短距起降或懸停。當機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，當翼面積一定時，動壓越高，上下壓強差越大，產生的升力就越大，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械的自重，提高其通行能力和行駛速度，這一點，在軍事領域和農業機械上具有特別重要的意義。根據以上所述，本專利技術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械的自重，提高其通行能力和行駛速度。它的構造極為簡單，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，適應于所有民用和軍用領域、航空飛行器、行駛機械、起重機械及農業機械和其它領域，應用范圍極為廣泛。下面再結合附圖對本專利技術作進一步的說明附圖說明圖1是本專利技術實施例之一直升飛機的結構示意圖。圖2是本專利技術實施例之二飛機的結構示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是本專利技術實施例之三飛碟的結構示意圖。圖5是本專利技術實施例之四飛行車的結構示意圖。圖6是本專利技術實施例之五飛行船的結構示意圖。圖1是本專利技術實施例之一直升飛機的結構示意圖，圖中，在直升飛機機身1的頂部，設有一個上平面盡量拉平的機翼3，機翼3的中部，設有一臺離心風扇4，發動機2設在機翼3的下部，直接或通過傳動機構5與離心風扇4連接，帶動離心風扇4旋轉。離心風扇4旋轉時使氣體獲得動態壓能成為工質，工質從離心風扇4的周圍流向機翼3的周邊后逸入大氣中，在緊貼機翼3的上方形成一個連續穩定、負壓的層流。由于氣體高速運動，動壓增加，其靜壓就同時減小，因此形成一個吸區，而在機翼3的下方，靜壓就同時增加，前面提過，空氣和物體相對運動的速度相同，二者的相互作用就相同。本專利技術采用流動的氣體相對于物體運動，是可以產生相同的效果的。為了使直升飛機能向水平方向飛行，設有推力(或拉力)裝置6推動直升飛機前飛。當直升飛機達到一定的速度使機翼3產生足夠的升力時，離心風扇4停止工作，并可縮入機翼3的內部并整流，直升飛機轉入巡航飛行狀態。直升飛機需要減速、懸停或降落時，重新啟動離心風扇4旋轉，即可達到直升飛機垂直下降、懸停的目的。當然，這種直升飛機飛行速度提高時會發生迎面氣流干擾機翼前部層流的問題和離心風扇停止旋轉時升力向機翼轉變過渡的升力不平衡問題，這可以在結構上另行加以解決。圖2、3是本專利技術實施例2飛機的結構示意圖及俯視圖。圖中，機翼3設在機身1的上部并盡可能拉平。在左右機翼3的前方與機身1的結合處，各設一臺離心風扇4，兩臺離心風扇呈反向旋轉，可以分別由發動機2單獨驅動。離心風扇4旋轉時產生的工質在機翼3的上部流向機翼的上方形成層流，在機翼上部產生一個負壓區，而機翼下部則為正壓區，上下的壓強差產生升力使飛機上升，推力裝置6則推動飛機前飛，即可實現飛機的短距起飛。當飛機達到一定的速度機翼3產生足夠的升力時，離心風扇4停止工作并整流，飛機可進入巡航飛行狀態。當飛機需降落時，重新啟動離心風扇工作，即可實現短距離降落。圖4是本專利技術實施例之3飛碟的結構示意圖。圖中，飛碟的升降臺8為圓形或長形，其上面設有一臺離心風扇4，長形的可設兩臺或多臺，發動機2可直接或通過傳動機構5連接，推力裝置6設在升降臺8的下邊。發動機2帶動離心風扇4旋轉產生工質流向升降臺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穩定、負壓的層流，升降臺8的下面則同時成為一個正壓區，上下的壓強差使升降臺8產生一個升力，離心風扇4旋轉越快，上下的壓強差越大，升力就越大，為了使飛碟能前飛，可設立一臺或多臺推力裝置6，推力裝置6可繞水平方向轉動一定的角度，以抵消離心風扇工作時產生的偏轉力矩或使飛碟轉向。飛碟適宜于作起重機械使用，就現在的技術水平而言，它的起重能力可以達到數千噸。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，使層流更加穩定均勻，而它造成的升阻比是微不足道的。圖5是本專利技術實施例之4飛行車的結構示意圖，圖中，車身9的上部設有升降臺8，離心風扇4設在其中間，較長的車可設兩臺或多臺，通過傳動機構或直接與發動機連接。離心風扇4旋轉時產生工質流向升降臺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壓的層流，而下面本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶離心風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翼或升降臺的上方，設有相當于離心風機的葉輪形狀的離心風扇，發動機直接或通過傳動機構與離心風扇連接，帶動離心風扇旋轉，產生具有動態壓能的空氣工質，工質從離心風扇的四周或出風口向機翼或升降臺的水平方向流動，在緊貼機翼或升降臺的上表面產生一個連續穩定、負壓的人工層流。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王新云，
申請(專利權)人：王新云，
類型：發明
國別省市：43[中國|湖南]