專利名稱：旋流噴氣飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及載人飛行器，特別是涉及一種空氣自飛行器頂部吸入，在機(jī)倉(cāng)頂部產(chǎn)生旋流，并經(jīng)環(huán)形旋流氣道、噴氣道整形后垂直向下噴出的旋流噴氣飛行器。
迄今為止，人們的飛行工具主要是依賴于飛機(jī)。由于大型飛機(jī)本身的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，造價(jià)十分昂貴，因此坐飛機(jī)旅行的費(fèi)用也很高，這使得目前的飛機(jī)難以成為象汽車一樣的普通交通工具。
為此，人們一直想象著能有一種家庭化的能夠靈活起降和飛行的小型飛行器，于是便有了各種關(guān)于飛碟的科學(xué)幻想和各種關(guān)于飛行器的設(shè)想。然而，人們想象中的飛碟到目前尚未出現(xiàn)。而文獻(xiàn)中已公開的飛行器也由于未能很好地解決飛行器的動(dòng)力和控制問題而無法實(shí)際應(yīng)用。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種旋流噴氣飛行器，該飛行器有一個(gè)半球形或碟形的載人機(jī)倉(cāng)，該機(jī)倉(cāng)的頂部設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)、與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的離心渦輪及罩在機(jī)倉(cāng)頂部及上端外圍的空氣整流罩，所述整流罩與機(jī)倉(cāng)之間形成環(huán)形的旋流氣道，該氣道中設(shè)有多個(gè)控制噴氣方向及防止飛行器自旋的噴氣道，并設(shè)有多個(gè)調(diào)整飛行姿態(tài)用的活動(dòng)氣門。
離心渦輪為螺線渦輪，它連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上，發(fā)動(dòng)機(jī)則固定在機(jī)倉(cāng)上蓋上。
整流罩呈環(huán)形，其頂部為進(jìn)氣口，其底部罩體通過多個(gè)噴氣導(dǎo)葉與機(jī)倉(cāng)相連接，并形成多個(gè)噴氣道。
噴氣道是在旋流氣道內(nèi)相隔一定間距設(shè)有多個(gè)噴氣導(dǎo)葉，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)葉之間形成一個(gè)噴氣道，且每個(gè)導(dǎo)葉的兩端分別與整流罩和機(jī)倉(cāng)連接。
多個(gè)噴氣導(dǎo)葉中的至少一個(gè)是可活動(dòng)的。
噴氣導(dǎo)葉的上端是向氣流方向傾斜的曲面，其下端則與飛行器中軸線大致平行。
氣門水平活動(dòng)連接于機(jī)倉(cāng)上蓋上，并可沿機(jī)倉(cāng)上蓋徑向伸縮，以控制某個(gè)噴氣道的開閉。
在旋流氣道中設(shè)有三個(gè)或三個(gè)以上活動(dòng)氣門。
在飛行器底部設(shè)有可彈出的降落傘及起落架。
本發(fā)明的工作原理可結(jié)合圖加以說明，發(fā)動(dòng)機(jī)20帶動(dòng)螺線渦輪30高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)飛行器頂部的空氣高速旋轉(zhuǎn)，因渦輪輪葉的壓力及離心力作用，迫使空氣以旋流狀態(tài)進(jìn)入整流罩40內(nèi)，并因氣旋而在飛行器頂部產(chǎn)生一個(gè)空氣負(fù)壓區(qū)，而在整流罩內(nèi)形成一個(gè)空氣正壓區(qū)，飛行器頂部空氣負(fù)壓對(duì)整個(gè)飛行器產(chǎn)生一個(gè)向上的吸力，該吸力作用于整個(gè)飛行器頂部殼體上。正壓區(qū)內(nèi)的空氣經(jīng)噴氣導(dǎo)葉從多個(gè)噴氣道60垂直向下噴出，并產(chǎn)生一個(gè)向上的反推力，該反推力作用于整流罩頂部，所述負(fù)壓吸力和反推力的合力的方向向上，并平行于飛行器中軸線，該合力作用于飛行器頂部，使飛行器垂直升空。升空后可調(diào)整氣門70使飛行器中軸線向前進(jìn)的方向傾斜，這樣就會(huì)使飛行器獲得一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的水平合力，該合力的產(chǎn)生如圖9所示，圖中F為升力，G為重力，F(xiàn)1為合力，如圖示，該飛行器可以垂直升空，并可向任何一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，在飛行過程中可通過噴氣導(dǎo)葉控制噴氣方向，以防止飛行器自旋，并實(shí)現(xiàn)飛行器的轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于，它提供了一種全新的飛行器，該飛行器從飛行原理、整體結(jié)構(gòu)到外形都完全不同于現(xiàn)有的飛機(jī)，由于其進(jìn)氣在飛行器頂部，噴氣在底部，因此有利于飛行器的垂直起降，且由于設(shè)有簡(jiǎn)單有效的飛行姿態(tài)及方向控制機(jī)構(gòu)，因而飛行靈活且操控簡(jiǎn)單。該飛行原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，而且結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有飛機(jī)大為簡(jiǎn)化，因而制造成本和價(jià)格都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的飛機(jī)，這就使得該飛行器有可能成為一種小型化的，更加廉價(jià)的，更適宜作為一種類似于小汽車的空中交通工具，并使得人們想象或設(shè)想中的類似于飛碟的飛行物變成現(xiàn)實(shí)。
圖2是本發(fā)明的仰視外形立體示意圖。
圖3是本發(fā)明的平面示意圖。
圖4是圖3的俯視圖。
圖5是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖6是圖5的B-B剖視圖。
圖7是圖6的C-C剖視圖。
圖8是圖3的D-D剖視圖。
圖9是本發(fā)明飛行原理示意圖。


圖10是飛行姿態(tài)控制示意圖。
本發(fā)明的旋流噴氣飛行器是一種載人飛行器，圖1～圖3示出了該飛行器的外形，很顯然，它也可設(shè)計(jì)成其它的外形。如圖示，該飛行器有一個(gè)半球形或碟形的載人機(jī)倉(cāng)10，本例中示出的是半球形的機(jī)倉(cāng)結(jié)構(gòu)，該機(jī)倉(cāng)由高強(qiáng)度工程塑料或高強(qiáng)度玻璃鋼材料制成，當(dāng)然也可由輕金屬材料制成，機(jī)倉(cāng)內(nèi)沿軸向可分隔成上、中、下三層11、12、13，其中上層11內(nèi)用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，中層12內(nèi)設(shè)有駕駛倉(cāng)121和座倉(cāng)122，而底層13則用于設(shè)置降落傘80和起落架90。中層的駕駛倉(cāng)及座倉(cāng)內(nèi)設(shè)有駕駛位1212及乘客位1221，機(jī)倉(cāng)兩側(cè)設(shè)有機(jī)倉(cāng)門14(見圖8)。在駕駛倉(cāng)121的前方的機(jī)倉(cāng)殼體上裝有視角寬闊的駕駛倉(cāng)前窗1211，前窗上方的整流罩上裝有飛行燈90，駕駛倉(cāng)內(nèi)的各種儀表和控制機(jī)構(gòu)可采用成熟技術(shù)。駕駛倉(cāng)及座倉(cāng)的環(huán)形倉(cāng)壁上設(shè)有多個(gè)供飛行員和乘客使用的觀察窗15。
參見圖5，在機(jī)倉(cāng)10的頂部上層11內(nèi)設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)20，該飛行器配有兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，既可單機(jī)驅(qū)動(dòng)，亦可雙機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。雙機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)功率滿足飛行器在一定高度快速飛行，單機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)功率滿足飛行器安全降落及貼近地面或水面飛行。這樣即使一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障亦能保證飛行器及人員安全。該發(fā)動(dòng)機(jī)固定于機(jī)倉(cāng)上層底板111上，它可選用市售輕型航空汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，也可選用柴油或電力發(fā)動(dòng)機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸上裝有一個(gè)離心渦輪30，該離心渦輪30為螺線渦輪(見圖4)，它置于機(jī)倉(cāng)頂蓋16上部，對(duì)于較大型的飛行器也可設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)渦輪，該渦輪的作用在于使從飛行器頂部吸入的氣流進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，形成旋流，并經(jīng)噴氣道噴出。由于螺線渦輪本身不承擔(dān)升力，且其高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片本身離心力與空氣對(duì)它的壓力會(huì)相互抵消大部分，因而對(duì)螺線渦輪的強(qiáng)度要求不是很高，它可采用高強(qiáng)度工程塑料或輕金屬制造。
在機(jī)倉(cāng)頂部及上端外圍設(shè)有空氣整流罩40，它是該飛行器的重要部件之一，該整流罩呈環(huán)形(見圖4、圖5)，其頂部是通向飛行器外部的圓形進(jìn)氣口41，其底部罩體通過多個(gè)噴氣導(dǎo)葉61與機(jī)倉(cāng)相連接，并形成多個(gè)噴氣道60(見圖6)。噴氣導(dǎo)葉61結(jié)構(gòu)如圖4～6所示，其兩側(cè)一端與機(jī)倉(cāng)連接，另一端與整流罩連接，噴氣導(dǎo)葉的上端是向氣流方向傾斜的弧面，其弧度與氣體旋流方向一致，導(dǎo)葉的下端與飛行器中軸線大致平行(見圖7)，使氣流能垂直向下噴出。多個(gè)噴氣導(dǎo)葉61相隔一定間距設(shè)置在旋流氣道50內(nèi)，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)葉之間形成一個(gè)噴氣道60(見圖6)，多個(gè)噴氣導(dǎo)葉61中的至少一個(gè)是可活動(dòng)的，以便調(diào)整噴氣方向?；顒?dòng)導(dǎo)葉可與飛行器的液壓機(jī)構(gòu)連接，通過液壓控制使之可上下活動(dòng)，因此可改變噴氣方向。因本飛行器的進(jìn)氣流及噴氣流方向均與飛行器的中軸線平行，根據(jù)動(dòng)量守恒原理，該飛行器理論上無繞中軸旋轉(zhuǎn)的力偶，因此不會(huì)旋轉(zhuǎn)，若外界有旋轉(zhuǎn)力偶作用或本身需作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可微調(diào)活動(dòng)噴氣導(dǎo)葉，改變噴氣角度，從而獲得平衡外力偶所需的反向力偶或本身作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的力偶。因此該飛行器可轉(zhuǎn)向但不會(huì)自旋。
如何控制飛行姿態(tài)是本發(fā)明所要解決的另一個(gè)重要問題，為控制飛行姿態(tài)，在氣道60中可設(shè)置多個(gè)活動(dòng)氣門70(如圖5、圖6所示)，根據(jù)力學(xué)原理，該活動(dòng)氣門至少應(yīng)為三個(gè)，本例中沿對(duì)稱軸線設(shè)有四個(gè)氣門，該氣門水平活動(dòng)連接于機(jī)倉(cāng)上層11的底板111上，并與飛行器的液壓機(jī)構(gòu)連接。它可沿機(jī)倉(cāng)上層底板徑向伸縮，以控制某個(gè)噴氣道60的開閉或部分開閉，使得飛行器的飛行姿態(tài)很容易地得到控制。由該飛行器的飛行原理分析可知，飛行器的升力向上并作用于飛行器頂部，而重力向下作用于重心，重心位于升力作用點(diǎn)下部，當(dāng)外界因素使機(jī)倉(cāng)傾斜時(shí)，重力G與升力F及垂直分力F2會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向力偶(如圖10)，傾斜度越大則反向力偶越大，因此該飛行器具有良好的平面穩(wěn)定性。若因載人或載貨產(chǎn)生重心偏移時(shí)，則可調(diào)整氣門70產(chǎn)生反向力偶來補(bǔ)償，使機(jī)身水平穩(wěn)定。
為確保飛行安全，在飛行器底部設(shè)有可彈出的降落傘(圖中未示出)，它可采用現(xiàn)有飛機(jī)的降落傘彈出結(jié)構(gòu)。在飛行器底部裝有受飛行器液壓系統(tǒng)控制的起落架80，它可采用類似直升機(jī)的起落架。
權(quán)利要求
1.一種旋流噴氣飛行器，其特征在于，它有一個(gè)半球形或碟形的載人機(jī)倉(cāng)(10)，該機(jī)倉(cāng)的頂部設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)(20)、與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的離心渦輪(30)及罩在機(jī)倉(cāng)頂部及上端外圍的空氣整流罩(40)，所述整流罩與機(jī)倉(cāng)之間形成環(huán)形的旋流氣道(50)，該氣道中設(shè)有多個(gè)控制噴氣方向及防止飛行器自旋的噴氣道(60)，并設(shè)有多個(gè)調(diào)整飛行姿態(tài)用的活動(dòng)氣門(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流噴氣飛行器，其特在于，所述離心渦輪(30)為螺線渦輪，它連接于發(fā)動(dòng)機(jī)(20)的輸出軸上，發(fā)動(dòng)機(jī)則固定在機(jī)倉(cāng)上層(11)的底板(111)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，所述整流罩(40)呈環(huán)形，其頂部為進(jìn)氣口(41)，其底部罩體通過多個(gè)噴氣導(dǎo)葉(61)與機(jī)倉(cāng)相連接，并形成多個(gè)噴氣道(60)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，所述噴氣道(60)是在旋流氣道(50)內(nèi)相隔一定間距設(shè)有多個(gè)噴氣導(dǎo)葉(61)，每?jī)蓚€(gè)相鄰導(dǎo)葉之間形成一個(gè)噴氣道(60)，且每個(gè)導(dǎo)葉的兩端分別與整流罩(30)和機(jī)倉(cāng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，所述多個(gè)噴氣導(dǎo)葉(61)中的至少一個(gè)是可活動(dòng)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，所述噴氣導(dǎo)葉(61)的上端是向氣流方向傾斜的曲面，其下端則與飛行器中軸線大致平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，所述氣門(70)水平活動(dòng)連接于機(jī)倉(cāng)上層(11)的底板(111)上，并可沿機(jī)倉(cāng)上蓋徑向伸縮，以控制某個(gè)噴氣道(60)的開閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，在旋流氣道(50)中設(shè)有三個(gè)或三個(gè)以上活動(dòng)氣門(70)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一條所述的旋流噴氣飛行器，其特征在于，在飛行器底部設(shè)有可彈出的降落傘及起落架(80)。
全文摘要
一種載人飛行用的旋流噴氣飛行器，該飛行器有一個(gè)半球形或碟形的載人機(jī)倉(cāng)，該機(jī)倉(cāng)的頂部設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)、與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的離心渦輪及罩在機(jī)倉(cāng)頂部及上端外圍的空氣整流罩，所述整流罩與機(jī)倉(cāng)之間形成環(huán)形的旋流氣道，該氣道中設(shè)有多個(gè)控制噴氣方向及防止飛行器自旋的噴氣道，并設(shè)有多個(gè)調(diào)整飛行姿態(tài)用的活動(dòng)氣門。本發(fā)明提供了一種更廉價(jià)，更適于實(shí)際應(yīng)用和家庭使用，使用及操作更加安全可靠的飛行器，它具有無翼無尾，可垂直起降，能在空中靜止不動(dòng)，適合于在中低空飛行或貼近水面或地面飛行等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64D27/00GK1424234SQ0311356
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2003年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月15日
發(fā)明者肖立峰 申請(qǐng)人:肖立峰