CN101580066A - 城际轻轨飞列 - Google Patents

Abstract

一种城际轻轨飞列，其特征在于它由三节飞机状的流线型机身首尾相连组成，首节机身(1)的两侧分别设有鸭翼(2)，中部机身(3)两侧分别设有一个大后掠翼(7)以及一个向斜下方悬垂的斜插机翼(8)，斜插机翼上位于大后掠翼下面的位置上分别设置两台涡轮风扇发动机(9)，末节机身(4)的尾端上部设有尾翼(5)、尾翼下部设有一台涡轮风扇发动机(6)。本发明的优点在于：机身与高架轻轨(10)以单轨相结合的方式，实行城际间超低空高速飞行(时速可达800公里)，载客量也比飞机大得多，沿途可方便设置短途停靠站点。轻轨飞列的机体生产不像飞机要求那么严格，费用估计不到飞机的一半；因为是超低空轨道飞行，可随时停机处理，安全性比高空大得多。

Description

城际轻轨飞列

技术领域：

本发明涉及一种新型交通工具，特别涉及一种将飞机机身与高架轻轨方式(单轨)相结合的飞行列车，让机体沿着导轨方向，以800公里的时速，实行城际超低空高速飞行。

背景技术：

通常情况下，远距离出行时，乘坐飞机或火车是较好的选择，但若距离遥远时，因火车速度太慢而不能满足人们的需要；飞机速度虽然较快，但其成本较高，而且飞机载客量也较小，它不能像乘坐火车那样方便，因此它不能像火车那样被广泛的普及。因为高铁、轻轨皆为全接触双轨运行，其优点是载客量大，成本低、站点设置灵活，缺点是速度较慢，目前世界上最快的高速列车也未突破600公里/时(正常运营只有300——400公里/时)。飞机的优点是速度快(可达800-1000公里/小时)，但其存在着较明显的缺点，载客量小、成本高、而且需要沿航线高空飞行，机场降落，较短距离的站点设置比较困难。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种同时具有列车载客量大，又具有飞机飞行速度快的城际轻轨飞行列车。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种城际轻轨飞列，其特征在于它由两节以上的飞机状的流线型机身首尾相连组成，首节机身的两侧分别设有鸭翼，中部机身两侧分别设有一个大后掠翼以及一个向斜下方悬垂的通透式的斜插机翼，每个斜插机翼上位于大后掠翼下面的位置上分别设置两台涡轮风扇发动机，末节机身的尾端上部设有全动平尾式尾翼、尾翼下部设有一台涡轮风扇发动机。

上述斜插机翼的设计最为独特之处是利用不倒翁的原理，采用向下斜插机翼的结构方式，使重心大大降低，以保持机体的稳定性；同时，还可以增加机翼的抗拉应力和有卸载作用。

在上述基本技术方案的基础上，可以有以下更进一步的方案：

a、每节机身的下面设有一通长的导槽，导槽的上部设有对称的垂直部分、中下部设有对称的向外倾斜部分、端部设有对称的向内水平折弯部分，导槽上边分别与机身舱底连接，通长的导槽上部垂直部分均布设有一组与导轨支撑配合的滚轮，以便起飞和停机时滑跑使用；导槽的倾斜部分及导槽端部的水平折弯部分均设有通长的条形超导制导模块，导槽的倾斜部分分别设有间隔排列的涡流导轨制动装置；导槽端部内水平折弯部分设有等距的电磁导轨制动装置。

超导制导模块(为公知技术)内的超导线圈励磁后，使导轨产生感应电流，至导槽与轨道之间产生斥力，以保持导槽与导轨间存有间隙而提供稳定的支撑和导向。

b、每个导槽上部分别设有一组与所述滚轮配合制动的制动电磁铁，当滑轮两侧电磁铁励磁后，便产生的涡流(洛仓兹力)对滑轮进行制动。

c、所述的涡流导轨制动装置为一组相邻为异性的电磁铁，利用磁场交变在导轨内产生感应涡流而起制动作用(磁力抗力+摩擦力)。

d、导槽向外倾斜部分设有整流罩，整流罩中设有气囊，气囊连接在一组涡流导轨制动装置上，与导轨进行制动，静态时气囊充气，起支撑舱体的作用。

e、位于通长的导槽中间的相应升力不足部分的机身底板上设有一组倾斜向下的高压喷嘴，倾斜向下喷出的高压气流起到弥补升力不足和整体气动力平衡的作用，也可以产生一定的推力。

上述技术方案中，所有操纵、制导及制动系统均由电脑控制和电传作动器完成各项指令，该部分均为已有技术。

本发明的优点在于：

轻轨飞列的速度为800公里/时，与飞机的速度等同，这是地面交通工具(靠轮子)现在和将来都无法达到和突破的。载客量也比飞机大得多，同时，可沿途停靠很多站点，十分方便，真正是城际间的公交。成本方面，轻轨飞列只需高架和单机，基础设施投入较小；同时，在节能降耗方面，“轻轨飞列”是超低空飞行，大气含氧量高，发动机的功率可得到充分发挥，只需高空飞行三分之一功率即可。因此，“轻轨飞列”的飞行就显得非常经济。在机体生产与安全方面，轻轨飞列的机体生产不像飞机要求那么严格，费用估计不到飞机的一半；遇到问题时，因为是超低空飞行，可随时停机处理，因3-5米气流平缓，飞行时特别平稳，对安全有充分保障，安全系数比高空大得多。与高铁相比：高铁建设的前期投入是十分巨大的(电网、路基、喳石、桥梁、涵洞、隧道、枕木、铁轨等)，同时，还要征用大量耕地，建设时间长，见效慢。但“轻轨飞列”的前期投入特别小，只需高架和导轨(单轨)，大部分构件可先生产预制，建设速度快，当然见效也就快；同时，它的建设不受地理环境和气候影响及制约(沙漠，冻土带)。在飞行速度方面，更是它的优势，现在所有的地面交通工具都望尘莫及，将来也很难达到和突破。

飞列的载客量比高铁虽小些，但它是高铁的有力补充，它有许多高铁所不具备的优势，除上述外，如体态轻盈、灵活方便，特别适合中程、中等城市间的交通，任何时候，都会令乘客满意，因此，淡季不会因客源减少而造成资源和设施的浪费，同时采取等距飞行线路设计，导轨利用率特别高，它是名副其实的城际公交，当然便是人们出行的首选。

附图说明：

图1是本发明的提供的城际轻轨飞列与导轨配合的整体结构示意图；

图2是图1中城际轻轨飞列的俯视图；

图3是图1的中部机身腹部结构旋转展开透视图；

图4是图1的A-A剖视图；

图5是城际轻轨飞列整体气动力平衡图；

图6是城际轻轨飞列的磁轨制导结构示意图；

图7是城际轻轨飞列的磁轨制动以及涡流制动结构示意图；

图8是图3中的电磁涡流制动装置的结构原理图。

具体实施方式：

本发明提供的城际轻轨飞列主要由以下四部分组成：

一、机身及升力系统：

如图1、图2所示，本发明提供的城际轻轨飞列主要由带有座舱的首节机身1、中间机身3和末节机身4通过错位锁扣结构连接组成，上述三节机身的外形都采用流线型设计，与大型客机类似。首节机身1的两侧分别设有较短的鸭翼2，中间机身2两侧分别设有一大后掠翼7，中间机身2两侧分别设有一个向斜下方悬垂的通透式的斜插机翼8，所谓通透式，即斜插机翼8以框架和表面构成。斜插机翼8从大后掠翼中穿过向下，每个斜插机翼上位于大后掠翼下面的位置上分别设置两台涡轮风扇发动机9，使得其重心降低，以保持中间机身的稳定，进而使整个机身保持稳定状态。该部分内容可以参见图1、图2以及图4所示。

另外，在末节机身4的尾端上部设有全动平尾式尾翼5、尾翼5下部设有一台涡轮风扇发动机6。

整个轻轨飞列在高架轻轨10上悬浮飞行，其飞行动力靠涡轮风扇发动机9以及涡轮风扇发动机6提供；升力主要靠大后掠翼7、鸭翼2以及尾翼5等提供，其升力分布范围如图5中的箭头所示，其中前部鸭翼产生的升力部分20、21，大后掠翼部分产生的升力22以及尾翼产生的升力23。由于上述升力分布存在局部升力不足，本发明还设计了向下的高压喷气装置，以弥补局部升力不足而达到升力平衡。这部分在下面的描述中有具体说明。

采用斜插机翼的结构方式，使重心大大降低，以保持机体的稳定性；同时，还可以增加机翼的抗拉应力和有卸载作用。

二、制导及制动系统：

1、制导以及制动系统，如图3所示，在整个机身的腹部设置有通常的导槽11，图3中所示的状态是将导槽11横向拉出来看到透视图，由图中可以看出，导槽11的上部设有对称的垂直部分、中下部设有对称的向外倾斜部分、端部设有对称的向内水平折弯部分。结合图4所示，导槽垂直部分的上边与机身底板14连接，通长的导槽上部垂直部分均布设有一组与导轨17支撑配合的滚轮15，参见图7所示，导槽上部分别设有一组与所述滚轮配合制动的制动电磁铁15a、15b，当两侧电磁铁15a、15b励磁后，磁力线在滚轮15内产生涡流(洛仓兹力)，对滚轮15进行制动。

参见图3、图4、图6及图7所示，导槽的倾斜部分设有间隔排列的条形超导制导模块12；导槽端部的水平折弯部分，分别设有通长的条形超导制导模块12以及等距的活舌式电磁导轨制动装置12b。导槽端部的水平折弯部分还设有耐高温材料制成的球形轴承18，以防突风袭击时，避免导槽与导轨产生碰撞与摩擦。

如图6所示，超导制导模块12的磁力使导轨17产生感应电流12a，从而使导槽与轨道之间产生斥力，以保持导槽与导轨存有间隙，并起到稳定的支持和导向。

导槽的倾斜部分分别设有间隔排列的涡流导轨制动装置13，为一组相邻为异性的电磁铁，如图7、图8所示，磁力线在导轨内产生感应涡流13a利用磁场交变产生制动力作用。所述整流罩11a内设有气囊涡流装置11c，涡流装置静态时气囊充气，起支撑舱体的作用。

三、高压喷气升力系统：如图4、图5、图6及图7所示，局部机身的底板14上设有一组穿过导槽11的高压喷嘴16，高压喷嘴向下喷出高压气流以产生向上的升力，以弥补图5所示升力不足的部分，以达到机身整体升力平衡，并起到一定的推力作用。

四、工作过程：

飞行前，导槽内滑轮处于负重状态，涡流导轨、电磁导轨制动皆处于工作状态(但涡流导轨制动暂不励磁，只起支撑作用)，将机体牢牢地扣在导轨上，因此，机身特别稳定。鸭翼、大后掠翼、尾翼、冲压装置都处于待命状态，静等乘客入舱就座，登毕，即可起飞。

起飞时，先将制导装置励磁产生斥力，同时，发动机点火，制动解除，“飞列”开始滑跑，高压管道开始冲压，随“飞列”滑行速度的加快，气压也随之加大，以保持与机翼的升力同步，当达到一定速度后，滑轮随升力的增大便脱离轨道，此时，整体升力由电脑控制处于准稳定状态。到站前，先将发动机的油门减小，冲压管道的气压也随之降低，滑轮便接触轨道滑跑，此时，按一定程序，先将滑轮两侧电磁铁励磁，产生涡流对滑轮进行制动，再将涡流导轨和电磁导轨先后进行制动，当机身停稳后，制导装置励磁解除，飞行也宣告结束。

Claims (6)

1、一种城际轻轨飞列，其特征在于它由两节以上的飞机状的流线型机身首尾相连组成，首节机身的两侧分别设有鸭翼，中部机身两侧分别设有一个大后掠翼以及一个向斜下方悬垂的斜插机翼，每个斜插机翼上位于大后掠翼下面的位置上分别设置两台涡轮风扇发动机，末节机身的尾端上部设有尾翼、尾翼下部设有一台涡轮风扇发动机。

2、根据权利要求1所述的城际轻轨飞列，其特征在于每节机身的下面设有一通长的导槽，导槽的上部设有对称的垂直部分、中下部设有对称的向外倾斜部分、端部设有对称的向内水平折弯部分，通长的导槽上部垂直部分均布设有一组与导轨支撑配合的滚轮；导槽中下部向外倾斜部分以及端部向内水平折弯部分，分别设有间隔排列的条形超导制导模块；导槽中下部向外倾斜部分，分别设有间隔排列的涡流导轨制动装置；导槽端部内水平折弯部分设有等距的电磁导轨制动装置。

3、根据权利要求2所述的城际轻轨飞列，其特征在于每个导槽上部分别设有一组与所述滚轮配合制动的涡流圆盘制动装置。

4、根据权利要求2所述的城际轻轨飞列，其特征在于所述的涡流导轨制动装置为一组相邻为异性的电磁铁。

5、根据权利要求2所述的城际轻轨飞列，其特征在于所述的导槽向外倾斜部分设有整流罩，整流罩中设有气囊，气囊连接在一组涡流导轨制动装置上。

6、根据权利要求3、4或5所述的城际轻轨飞列，其特征在于位于通长的导槽中间相应的升力不足部分的机身底板上设有一组向下的高压喷嘴。

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