专利名称：带离心风扇可垂直起降的飞行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带离心风扇可垂直起降的飞行器，适应于民用和军事领域所有的交通、运输、起重工具、农业机械，特别适应于航空领域的飞行器。
目前，飞行器如飞机是依靠机翼产生升力，直升机是利用旋翼旋转与空气的反作用来产生升力，它们都存在一些缺点。如飞机是依靠机翼剖面上下几何形状的变化引起翼面上下气流速度的变化来产生上下压强差来产生升力，这种升力要占飞机起降升力的2/3左右，这种升力的产生不但效率低，而且其升力与速度成平方正比，即当飞行速度提高一倍时，升力则提高四倍。在飞机的起降阶段，因升力不够，只好提高其起降速度，而这需要造价高昂的机场跑道和造成大量的飞行事故。当飞机以巡航速度飞行时，其速度要高出起降速度的几倍至十倍以上，这样就使其升力要大于它所需升力的十几至几十倍，这是一个相当复杂矛盾的问题，至今只能采用折衷方案解决。直升机和英国的鹞式飞机，虽然能垂直起降，但其构造极为复杂，造价高昂，垂直/短距起降的航程太短，如鹞式飞机垂直/短距起降的航程不及助跑起降航程的1/10，使用费用超出10倍以上，因此，它们的发展受到限制。
分析上述飞行器，它们是利用飞行器的专用部件的速度去撞击空气或喷气来提供升力的，因此其效率都不高，特别是垂直/短距起降或悬停时。
根据空气动力学原理，空气和物体哪个相对于地面运动，不管是物体静止，空气流动，还是空气静止，物体运动，只要二者相对运动的速度相同，则物体和空气的相互作用就相同。如果我们改变方法，用空气的运动去相对于物体的运动，就可以实现飞行器的垂直/短距起降或悬停。
本发明的目的是提供一种带离心风扇可垂直起降的飞行器，它能实现飞行器的垂直/短距起降和悬停。
本发明的目的是这样实现的在飞行器的升力装置为机翼或特设的升降台，其上表面的形状可以是凸面、平面或凹面，在机翼或升降台的上部，设有如离心风机叶轮形状的离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接，离心风扇出风口的下面与机翼或升降台的上面平行或略高，其轴线与机翼或升降台上面的夹角在75～90°之间。发动机带动离心风扇旋转获得具有动态压能的空气工质，工质从离心风扇的四周或从蜗壳的出风口以水平方向流向机翼或升降台的上表面，在紧贴机翼或升降台的上表面产生一个连续稳定、负压的人工层流。根据柏努利原理，运动的流体动压增加，其静压就必然同时等量减小，这样就在机翼或升降平台的上部形成一个负压区；而在机翼或升降平台的下部，空气是静止的，当其上部的静压减小了，而总压不变，其下部的静压就会同时等量增加成为正压区，上下就形成压强差，在理论上这种压强差在海平面最大可达到每平方米100千帕(10吨)，而离心风扇已能提供数倍于100千帕的动压。这样，就利用机翼或升降台上下的压强差来实现飞行器的垂直/短距起降或悬停。当机翼或升降台下部的正压大于飞行器的自重时，飞行器就上升；上升后正压等于飞行器的自重时，飞行器就悬停；正压小于飞行器的自重时，飞行器就下降。由于工质是从水平方向逸入大气中，因此其剩余动能不会对飞行器的升力和飞行性能造成任何影响，在这里，当翼面积一定时，动压越高，上下压强差越大，产生的升力就越大，但同时逸入大气中的动压损失就越多，效率就越低，反之效率就越高。
采用上述方法，可以降低陆上或水上需要行驶机械的自重，提高其通行能力和行驶速度，这一点，在军事领域和农业机械上具有特别重要的意义。
根据以上所述，本发明解决了飞行器的垂直/短距起降和悬停的问题，同时也能减轻陆上或水上行驶机械的自重，提高其通行能力和行驶速度。它的构造极为简单，体积小，重量轻，载重比大，效率高，成本低廉，操作简便，使用时不受外界条件的影响，也不干扰外界条件，使用安全可靠，适应于所有民用和军用领域、航空飞行器、行驶机械、起重机械及农业机械和其它领域，应用范围极为广泛。
下面再结合附图对本发明作进一步的说明
图1是本发明实施例之一直升飞机的结构示意图。
图2是本发明实施例之二飞机的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明实施例之三飞碟的结构示意图。
图5是本发明实施例之四飞行车的结构示意图。
图6是本发明实施例之五飞行船的结构示意图。
图1是本发明实施例之一直升飞机的结构示意图，图中，在直升飞机机身1的顶部，设有一个上平面尽量拉平的机翼3，机翼3的中部，设有一台离心风扇4，发动机2设在机翼3的下部，直接或通过传动机构5与离心风扇4连接，带动离心风扇4旋转。离心风扇4旋转时使气体获得动态压能成为工质，工质从离心风扇4的周围流向机翼3的周边后逸入大气中，在紧贴机翼3的上方形成一个连续稳定、负压的层流。由于气体高速运动，动压增加，其静压就同时减小，因此形成一个吸区，而在机翼3的下方，静压就同时增加，前面提过，空气和物体相对运动的速度相同，二者的相互作用就相同。本发明采用流动的气体相对于物体运动，是可以产生相同的效果的。为了使直升飞机能向水平方向飞行，设有推力(或拉力)装置6推动直升飞机前飞。当直升飞机达到一定的速度使机翼3产生足够的升力时，离心风扇4停止工作，并可缩入机翼3的内部并整流，直升飞机转入巡航飞行状态。直升飞机需要减速、悬停或降落时，重新启动离心风扇4旋转，即可达到直升飞机垂直下降、悬停的目的。当然，这种直升飞机飞行速度提高时会发生迎面气流干扰机翼前部层流的问题和离心风扇停止旋转时升力向机翼转变过渡的升力不平衡问题，这可以在结构上另行加以解决。
图2、3是本发明实施例2飞机的结构示意图及俯视图。图中，机翼3设在机身1的上部并尽可能拉平。在左右机翼3的前方与机身1的结合处，各设一台离心风扇4，两台离心风扇呈反向旋转，可以分别由发动机2单独驱动。离心风扇4旋转时产生的工质在机翼3的上部流向机翼的上方形成层流，在机翼上部产生一个负压区，而机翼下部则为正压区，上下的压强差产生升力使飞机上升，推力装置6则推动飞机前飞，即可实现飞机的短距起飞。当飞机达到一定的速度机翼3产生足够的升力时，离心风扇4停止工作并整流，飞机可进入巡航飞行状态。当飞机需降落时，重新启动离心风扇工作，即可实现短距离降落。
图4是本发明实施例之3飞碟的结构示意图。图中，飞碟的升降台8为圆形或长形，其上面设有一台离心风扇4，长形的可设两台或多台，发动机2可直接或通过传动机构5连接，推力装置6设在升降台8的下边。发动机2带动离心风扇4旋转产生工质流向升降台8的四周后逸入大气中，在紧贴升降台8的上表面形成一个连续稳定、负压的层流，升降台8的下面则同时成为一个正压区，上下的压强差使升降台8产生一个升力，离心风扇4旋转越快，上下的压强差越大，升力就越大，为了使飞碟能前飞，可设立一台或多台推力装置6，推力装置6可绕水平方向转动一定的角度，以抵消离心风扇工作时产生的偏转力矩或使飞碟转向。飞碟适宜于作起重机械使用，就现在的技术水平而言，它的起重能力可以达到数千吨。它也适宜于小型或微型飞行器上使用。为了改善气动性能，升降台的四周可以高于中心，使层流更加稳定均匀，而它造成的升阻比是微不足道的。
图5是本发明实施例之4飞行车的结构示意图，图中，车身9的上部设有升降台8，离心风扇4设在其中间，较长的车可设两台或多台，通过传动机构或直接与发动机连接。离心风扇4旋转时产生工质流向升降台8的四周后逸入大气，在紧贴升降台8的上表面形成一个负压的层流，而下面的空气为正压区，上下产生的压强差产生升力，使飞行车离开地层，再由设在车身9后部的推力装置6推进。重型车或农业机械可只设离心风扇装置工作来减轻其自重，改善其通行能力和提高行驶速度。
图6是本发明实施例之5飞行船的结构示意图，图中，船体10的上部设有一升降台8，升降台8的上面设有一台或多台离心风扇4，发动机通过传动机构5带动离心风扇4旋转产生工质，工质流向升降台8的四周后逸入大气中，在紧贴升降台8的上表面产生一个带负压的层流，大气压强使飞行船的部分或大部分抬出水面，由推力装置6推动其前进。为了使飞行船保持稳定，船体下部可制成双身的。
在上述飞行器中，如果把发动机的尾气导入离心风扇(可采用双面进气)，既可使飞行器在寒冷的条件下使用时升力装置不结冰，又可以完全消除红外辐射，在军事上具有重要意义。
本发明适应于所有带动力的飞行器和交通工具、起重机械、军事领域、农业机械等，从微型到巨型，使用范围相当广泛。
权利要求
1.一种带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于在飞行器的升力装置机翼或升降台的上方，设有相当于离心风机的叶轮形状的离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接，带动离心风扇旋转，产生具有动态压能的空气工质，工质从离心风扇的四周或出风口向机翼或升降台的水平方向流动，在紧贴机翼或升降台的上表面产生一个连续稳定、负压的人工层流。
2.根据权利要求1所述的带离心风机可垂直起降飞行器，其特征在于离心风扇的下平面与机翼或升降台的上平面在同一水平线上，或离心扇的下平面略高于机翼或升降台的上平面，其旋转轴线与机翼或升降平台的上平面的夹角在75～90°之间。
3.根据权利要求1所述的带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于在直升机机翼的上方，设有离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接。
4.根据权利要求1所述的带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于在飞机左右机翼的前部与机身相连接的部位，各设有离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接。
5.根据权利要求1所述的带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于飞碟的升力装置为一个升降台，平台的上部设有离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接。
6.根据权利要求1所述的带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于飞行车的上方设有一个升降台，升降台上设有离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接。
7.根据权利要求1所述的带离心风扇可垂直起降的飞行器，其特征在于飞行船的上方设有升降台，升降台上设有离心风扇，发动机直接或通过传动机构与离心风扇连接。
全文摘要
本发明公开了一种带离心风扇可垂直起降的飞行器,特别适应于航空领域,它是在飞行器的机翼或特设的升降台上方设置离心风扇,由发动机带动离心风扇高速旋转获得具有动态压能的空气工质,工质以水平方向流向机翼或升降台的上方,紧贴其上表面形成一个连续稳定的人工层流,工质的动压使这个层流变成负压区产生吸力,而机翼或升降台下部的静压则同时、等量增加变为正压区,利用这种上下压强差产生的升力实现飞行器的垂直/短距起降或悬停。
文档编号B64C29/00GK1269307SQ0011320
公开日2000年10月11日 申请日期2000年1月7日 优先权日2000年1月7日
发明者王新云 申请人:王新云