专利名称：波浪直翼的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种升翼众所周知，飞机是依靠机翼转化风能产生的升力飞上天。前苏制安-225型大型运输机的最大起飞重量竟达600吨，相当于一列10节车箱的火车或60辆载重汽车的货运量。可见，飞机真是一项能够大规模捕捉风能的伟大发明。同时，另方面也说明在大气层中，风能确是一种巨大无比深厚无比的清洁能源。它无处不在无时不在，每天24小时，随时随地你都可以对它招之即来，用之即去。风能取之不尽用之不竭。你可以对它无数次地重复使用，用完它即再生。它用量不限，可大可小，全看你的需要和能耐。风能不用采购，不用运输，不用仓储，不用开采冶炼，不用加工制造，不用排污治污，不用广告推销，不用包装托运，不用讨债收款……总之，风能是大自然中的一种不可多得的极易获取的理想能源。然而，人类对于风能的开发与大气层中所蕴藏的无限能量相比，实在是微乎其微。在世界航空工业高度发达的今天，人类大规模获取风能的航空技术，从来都只施惠于空中，而不惠及地面和水面的交通工具。即使现代的飞机也并非完美无缺。它的高耗能并非建立在高效率的基础之上。它有相当部分能耗都属于不合理的无谓浪费。
尽人皆知鱼和船生来都是直行，而无横行的概念，因为横行的阻力最大，直行的阻力最小；但飞机则相反，飞机生来就是横行，而无直行的概念，显然，飞机的很大部分能量都不可避免地要浪费在机翼的这种横行受阻的消耗之中。固然，飞机从一开始就是受了飞鸟横飞的启发而发明出来的。这本无可厚非。但飞机与飞鸟的飞行毕竟有根本的不同。飞鸟灵活机动，双翼开合自如。它一拍翅，则升力动力一起产生，能源利用率很高。当它在利用上升的气流或借用自己飞行后的惯性----展翅滑翔的时候，它便处于零耗能的休整状态。很是节能。而飞机则是双翼固定不变的刚体，当然不可能象飞鸟那样，能够审时度势灵活机动地安排自己是耗能还是不耗能。飞机实际上是在全工作全受阻全耗能的状态下飞行。在大自然中，不仅飞鸟、其实所有的动物和植物都是合理利用能源的节能大师。而人类则是大规模取能和大规模耗能的巨匠。
另外，飞机的横翼使飞机的身躯显得非常庞大。这就要求飞机在起飞或着陆时要非常平稳，稍倾斜，一旦长长的机翼略有触地或触碰其它物品，就很容易折翅，甚至引发空难。正是由于身躯庞大，在空中，飞机之间也要相隔较远，小心翼翼，否则便非常危险。由此可见，横翼飞机的安全性和稳定性都很差很脆弱很不理想。
本发明的目的，就在于试图为改变传统飞机的横飞为直飞提供一种新的机翼，并试图将航空技术普惠于地面和水上的交通工具，从而提供一种新的节能装置，这就是波浪直阻。
本发明将用以下方式完成。
(1)把飞机两侧的机翼去掉，另制一条长长的直翼，并用支撑架架在机身的上部。当然，必需按照飞机的最大升阻比选择好有利迎角去安装。波浪直翼的下部与现有机翼的下部并无不同。关键是上部的外形是呈起伏不平的波浪形状。就是说，如果把现有机翼的外形视为一个前高后低的匀称的“波浪”，那么波浪直翼的“波浪”，即是由多个类似的均匀的“波浪”串连而成。当然，波浪面也可以有其它形态的“波浪”。波浪直翼前端的头部形状是尖而园。直翼头部的前缘开有一道进气口，就象微微张开的鱼嘴。直翼上部的斜面上疏疏朗朗地开有一些细小的出气孔。直翼的下部近尾部处开有一道排气口。
(2)波浪直翼的应用不限于飞机或滑翔机，它同样适用于地面和水面的交通工具。如汽车、火车、电力机车、磁悬浮列车、摩托、轮船、水翼船、气垫船、气垫车、快艇、地效飞行器等机动性交通工具的上部，都可以按其最大升阻比和有利迎角来架设波浪直翼。支撑架可以是固定式的，也可以是升降式的。直翼的头部可以是尖而圆的，也可以是圆弧形或平直形的根据流体的连续性亦即质量守恒的原理，当流体经过一个狭窄的被挤压过的空间，流体要在相同的时间里，流过与正常空间相同的流量，唯一的选择就是加快速度。显然，气流掠过波浪直翼的上部波浪面，是呈加速度的态势向后飞驰。气流每掠过一个“浪头”就被加速一次。而波浪直翼的展弦比与现有机翼的展弦比完全相反，波浪直翼的弦长为现有机翼的数倍，甚至十多倍。气流要掠过这么长的起伏不平的狭窄空间，平均速度将要比掠过现有机翼的更快。根据伯努利方程，因而波浪直翼上部所受到的空气压力要比现有机翼的更小。再看机翼的下部。一般机翼下部都属正常空间，而机翼都有迎角，所以，下部的气流不但比机翼上部的要慢得多，比机翼远前方的气流还要慢。因而，气流要掠过一个比现有机翼长得多的相同空间，速度自然就更慢得多。按照伯努利定理，波浪直翼的下部所得到的空气压力就会比现有机翼的要大得多。显然，波浪直翼上下方的空气压力差便会比现有机翼的大的多。换言之，在相同的飞行速度，相同的机翼面积，相同的迎角的情况下，波浪直翼所产生的升力将会比现有的各种机翼的升力都要大。
从横翼飞机无法越过“音障”，后来改为后掠翼之后才真正越过“音障”，就可以看出，这恰好反证了横翼飞机的阻力最大，后掠翼次之。而波浪直翼便可视为是后掠角最大以至收缩为90°的“后掠翼”。就象船的横行阻力最大，斜行次之，唯有直行的阻力最小一样，波浪直翼在各种翼型中是阻力最小的一种新翼型。以我国“水轰五”号灭火机为例，其翼展36米，机身长39米，翼面积144米2。假如将其改为波浪直翼，便可在机身上面架设长36米，宽4米，面积144平方米的直翼。这样，两翼展之比4米÷36米＝0.11，说明波浪直翼所受到的阻力最多只为传统横翼的11％。考虑到波浪直翼的头部为又尖又圆的流线型，阻力将大为减少，整个直翼所受到的阻力只会是横翼的10％以下。当然，这仅是粗略的估算。至于波浪直翼所受到的阻力将比现有机翼减少多少，升力又将增加多少，自然还有待于风洞试验和飞行实践的逐步验证。既然阻力大为减小，飞机的大幅度节能和提速就容易多了。
头部进风口的开设，能为直翼下部近尾部处的排气口和斜面上的出气孔提供气源。出气孔泄出的气体能够驱散翼面上附面层空气的集聚，排气口喷出的气流可在机翼的近尾部形成一道“气帘”，它一方面可减缓机翼下部气流的速度，另方面可减小尾部涡流的强度。头部进风口的设置还可防止前缘激波的产生。至于进风口究竟应开多大最为恰当，还有待探索。
如果把现有的横翼、后掠翼、三角翼等各种翼型都简称为横翼，那么，直翼的出现将使飞机的安全性、稳定性和机动性都将为之大增。直翼飞机由于消除了横翼，同时也就从根本上消除了机翼触地或触碰物品而造成的折翼、毁机的大隐患。也消除了空中机翼相撞而造成的空难。由于横翼的删除，直翼的出现，飞机将大为减肥。它将从一个身躯肥大的庞然大物，减成象是一艘身材修长的带凉蓬的空中快艇。其机动性灵活性势必大增。同时，每一个空港和航线的容量也将随之扩增。波浪直翼是用轻质材料制做，其重量跟机身的总重量相比，微不足道。显然，直翼飞机的绝大部分重量都集中在飞机的下部和底部，这样，直翼飞机就象是一个重心极低稳定性极好的“不倒翁”，不管怎么轻微摇摆、颠波、晃动……它都始终是迅速成功地向着复原回归。直翼飞机跟直升飞机一样，其升力都产生于机身的上部。但直翼飞机的重心平衡面，却是整个机身的最大水平剖面，所以其稳定性非常好。直翼飞机由于没有横翼，所以，当遇到侧风等问题，也就不会有机翼上下摆动的不稳定性。直翼飞机没有横翼，它的转向就象船一样轻松自如……总之，波浪直翼飞机的运行和受力情况要比横翼飞机单纯得多。
波浪直翼不象其它的机翼只能用在飞机上，它还适用于陆上和水上的绝大多数交通工具。它能利用空气动力，为陆上和水上的交通工具在不增加自身动力的情况下，提供一个可以大量减轻车船自重的升力，从而达到节能的目的。另外，波浪直翼还能为陆上和水上的车船，乃至天上的飞机，架设一个可以遮阳挡雨调节厢内小气候的凉蓬。
至于波浪直翼用于车船的实用性如何，可以例证。先以奥迪100型的轿车为例。其载重量为550公斤，总重1710公斤，长宽面积为4.8米×1.8米＝8.64米2。假设波浪直翼就按此面积架设，当行车时速为80公里时，按照计算飞机机翼升力的公式F＝1/2·ρ·V2·Cy·S，可算得293公斤的升力，占其载重量的53％，占总重的17％。当时速108公里时，则可获得535公斤的升力，占其总重的31％，与其载重量几乎持平。再以载重5吨，总重10.2吨的东风货车为例，其长宽面积是9.4米×2.47米＝23.2米2，当时速80公里时，可得升力787公斤，占其载重量的16％。从以上数据可以看出，把航空技术嫁接到汽车上，确实可以取得显著的有经济价值的节能效益。须知，这还只是依照现有传统机翼理论算出的数据，实际上，波浪直翼产生的升力会更大的多。如果波浪直翼应用于环保型的电动汽车和太阳能汽车，肯定能助其节能，增长其行程，加快其速度，增强它们的实用性，加快他们商业化的步伐。而波浪直翼用于火车和磁悬浮列车的节能效益，就更为可观更加辉煌。按一节客车箱计算，每节车厢自重43吨，载重10吨，定员108人，长宽面积为24.5米×3.1＝76米2。按一节车厢顶上架设70米2的波浪直翼计算，当时速为144公里时，便可获得升力7.7吨，占其载重量的77％，占总重量的15％。当时速为252公里时，升力可达23.6吨，占总重量的45％。一节车厢就这样，整列火车所获得的升力和节能效益不就非常可观了。当时速达到382公里时，升力可达54吨，足与车厢总重量持平。由此推而广之，当波浪直翼用于时速可达400～500多公里的磁悬浮列车，它所产生的升力便很容易与列车的总重力持平。这样，磁悬浮列车用以平衡重力的大量能耗，便可被上部波浪直翼转化的风能所分担，因此，列车的绝大部分动力都可集中用于克服前进中的空气阻力。这样，磁悬浮列车便真正成了架起翅膀在地面上飞行的飞机。其能耗将大大降低，效率将大大提高。显然，这种代表未来火车发展方向的理想交通工具，其商业化运营的进程，也必将随之迅速提上议事日程。
波浪直翼用于海上船舶也很有利。因为海上风大风多，能格外增加直翼的升力。特别是用于时速可达100多公里的水翼船、气垫船和快艇，其节能加速的效益会更加卓著。
总而言之，波浪直翼将能为陆、海、空行驶的绝大多数交通工具的节能增效，大量利用风能，减轻大气污染，开辟出一条崭新的康庄大道。同时，它还会使这些交通工具的外观和内涵都产生深刻的变革。
以下是
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图1是波浪直翼飞机。图2是装上波浪直翼的汽车。
图3是装上波浪直翼的火车。图4是装上波浪直翼的轮船。
图2中，(1)是波浪直翼，(2)是支撑架，(3)是进气口，(4)是出气孔，(5)是排气口。
权利要求
1.一种升翼(1)，其特征在于a.该升翼即波浪直翼(1)的上部呈现出起伏不平的波浪形状。b.波浪直翼(1)是安装在飞机、滑翔机、汽车、电动汽车、太阳能汽车、火车、电力机车、磁悬浮列车、摩托、轮船、水翼船、气垫船、快艇、地效飞行器的上部。
2.按照权利要求1所述的波浪直翼(1)，其特征在于波浪直翼(1)的头部前缘开有一道进气口(3)，上部斜面上有一些出气孔(4)，下部近尾部处有一道排气口(5)。
3.按照权利要求1所述的波浪直翼(1)，它是靠支撑架(2)与b项所述的交通工具的上部相连接。
全文摘要
一种长条型的升翼,其上部呈现出直伏不平的波浪形状,它是用支撑架架在飞机、汽车、火车、轮船、快艇等车船的上部。它可以改传统飞机的横飞为直飞,以减轻阻力,并加强飞机的稳定性和安全性。它还可利用空气动力在不增加能耗的情况下,实现车船的减重和节能。
文档编号B64C3/00GK1355120SQ0012810
公开日2002年6月26日 申请日期2000年12月1日 优先权日2000年12月1日
发明者周子祯 申请人:周子祯