CN102689694A

CN102689694A - 飞机永磁悬浮电磁弹射平台

Info

Publication number: CN102689694A
Application number: CN2012101627001A
Authority: CN
Inventors: 田太康
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-09-26

Abstract

此项发明属磁悬浮技术领域。它的主要特点是用两组稀土强力永久磁铁相斥作浮力11，用四组永电组合磁铁相斥及测距探头与自动化系统解决飞机的轻重及磁力衰减以匹配浮力的平衡5、8、19、2、4。四组相斥永久磁铁设在边墙与飞机永磁悬浮电磁弹射平台(以下简称“平台”)两翼之间及直线电机的强大推力对称地作用于导轨两侧，解决导向、驱动稳定等功能6、18、9、10，图2所示：以上各组磁铁和直线电机都对称地安装在边墙、导轨上平台两翼的下方的永久磁铁与基础的磁轨相斥形成，每米十吨左右的浮力，平台一般设计长二十米左右，平台总浮力达两佰吨，可弹射二佰吨重量的飞机，可节约90％以上飞机起飞时所耗的燃油。

Description

飞机永磁悬浮电磁弹射平台

技术领域：

此项发明属磁悬浮技术领域，与现有磁悬浮技术不同的是，现有的是电磁悬浮，而此项发明是永磁悬浮，现有的是反向相吸产生悬浮力，而此项发明是正向相斥产生悬浮力。并且所有永磁和永电组合磁轨都采用相斥方式，这样克服了两极相吸产生的强大吸引力，比现有电磁悬浮技术节能90％以上，磁污染大大减少，运行成本降低。

背景技术：

目前世界各国的军民用机场都是在跑道上滑行起飞。这样非常耗油，又易受天气因素的影响。此项发明“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”在飞机起飞过程中将节约大量燃油。用“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”弹射一架200吨重的飞机，用电成本不到人民币30元，一个每天有400架左右飞机起飞的机场，用该技术，一两个月节约的燃油费用可收回全部投资。

发明内容：

本发明是为了克服现有技术的缺点，提供一个可供所有机场使用飞机快速起飞的永磁悬浮电磁弹射平台，可节约一切飞机起飞过程中消耗的大量燃油。

本发明是为了克服现有技术的缺点，减少飞机起飞过程中的巨大能量损耗。为实现以上目标本发明的技术方案：

在机场跑道的一边挖一沟槽，基础边墙牢固，在边墙的上下适宜位置各建两条永磁轨道。图4中6、18，在边墙的一边建一条无线供电发射装置，每隔15米一套，作用距离前后各5米，向20米长的“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”上的伍套等距无线接收装置能持续供电，图2中16。沟槽底部建两条主力永磁轨道与飞机永磁悬浮电磁弹射平台两翼下方对应永磁相斥图2中11。做到每米10吨的斥力及浮力。计200吨浮力。边墙两边上下各两组磁轨，与飞机永磁悬浮电磁弹射平台两翼对应磁轨相斥，斥力平衡，起“平台”的导向稳定作用。四组永电组合磁轨，图2中5、8、19，上两组是正向相斥图2中5、8，下两组是反向相斥图2中19，但作用是相反的。上两组是补充两条主力磁轨浮力之不足，下两组是抵消浮力大了的作用。测距探头7及自动控制系统2。据平台与导轨的距离判断是该向那两组永电组合磁轨供电供多少，以达到力的平衡，解决所弹射飞机的不同重量及磁力衰减问题。两组对称的直线电机通过遥控技术启动，加速和制动可据程序自动完成。轻易完成飞机的弹射任务后飞机永磁悬浮电磁弹射平台自动返回归位。

用非磁性材料的不锈钢板及骨架做成如图2所示的平台长20米左右，上宽6米，下宽4米，高6米。导轨长同机场跑道，上宽3.5米，下宽2米，高5米。用稀土强力永久磁铁正向相斥作浮力，每米浮力10吨左右，总浮力200吨左右，用永电组合磁铁和测距探头及自动控制系统解决所弹射不同种类和轻重大小不等的飞机所需的不同浮力，也包括时间长了，永久磁铁磁力衰减的问题。飞机永磁悬浮电磁弹射平台须与导轨组合才能产生浮力，单是飞机永磁悬浮电磁弹射平台是不会产生任何浮力和驱动力的。

用稀土强力永久磁铁正向相斥作浮力，用直线电机作驱动力的飞机永磁悬浮电磁弹射平台，它的特点是结构简单，因无接触30-50年可免维修。启动迅速弹射可靠，理论上，是100％的成功率，并且成本非常低，弹射一架飞机(50-200吨)用电成本不到人民币30元，因它只能有1-2分钟左右的用电时间，一个小时可弹射20多架飞机，考虑到提速快了，旅客的舒适性，飞机永磁悬浮电磁弹射平台的速度应与飞机起飞的速度基本一致，导轨的长度与机场跑道基本相等。用电功率在1000-2000千瓦左右。

永久磁铁作用距离有限，不会对飞机的电器产生不利影响，并且有意将主要强磁铁安在了两翼的最下方，距离较远，距飞机上电器十米以上，更能保证飞机安全。

图2，是飞机永磁悬浮电磁弹射平台和导轨及导轨槽、基础的剖面图。飞机永磁悬浮电磁弹射平台由两组正向相斥强力稀土永久磁铁产生浮力，图2中11，每米10吨浮力，20米飞机永磁悬浮电磁弹射平台两翼共产生200吨浮力。由图2中5、8、19、2、4组成的永电组合磁铁及自动控制系统和测距探头等解决飞机大小轻重不同及磁力衰减的问题，以达到浮力的平衡。以此来适应飞机永磁悬浮电磁弹射平台对各种类型飞机的需求。从1-200吨均可轻易弹射。同时将保证导轨与弹射平台间的距离始终在12-16毫米内，以利飞机永磁悬浮电磁弹射平台的平稳运行。例如：需弹射50吨重的飞机，平台自重100吨，相斥两组永久磁铁11在相距15毫米处设200吨斥力，即它的浮力是200吨，浮力大了50吨，由两组19永电组合磁铁产生50吨的反向斥力来抵消这大了的50吨浮力。反之，若需弹射的飞机是200吨，飞机永磁悬浮电磁弹射平台自重100吨，两组永磁11的浮力是200吨，差100吨浮力，因浮力不够，平台与导轨间的距离缩短，测距探头将信息传入自动控制系统，自动控自系统立即向永电组合磁铁5的电磁线圈输入大小相应电流，使永电组合两组磁铁5、8产生100吨斥力，以弥补浮力的不足，使之达到力平衡，这一过程须在几十分之一秒内完成。

导向：

表面上看，导向只由四组相斥永久磁铁图2中6、18承担，实际上，两组直线电机图2中9、10产生的强大推力都对称地作用在导轨上都有导向功能。

驱动和制动：

直线电机图2中9、10的驱动，据验证它的启动和提速性均好，在一两分钟的时间内使飞机永磁悬浮电磁弹射平台达到时速肆佰公里左右是没有问题的。完成弹射任务，立即输入反向电流迅速制动17和归位。飞机送入弹射平台时由17制动，它的轮胎前后须在飞机永磁悬浮电磁弹射平台上设自动挡板24，以固定飞机，弹射时自动退出，因需适应各类飞机，可设适应各类飞机的不同距离的挡板，或用一组可调距的挡板来适应大小不等的飞机。

附图说明：

图1为飞机场略图，2机场跑道，3塔台，4飞机永磁悬浮电磁弹射平台，5导轨槽，6导轨，7制动。

图2飞机永磁悬浮电磁弹射平台及导轨槽、边墙、基础的剖面图，1飞机永磁悬浮电磁弹射平台，2自动控制系统，3导轨，4联接线，5相斥电磁铁，6相斥永久磁铁，7测距探头，8相斥永久磁铁，9定子线圈，10驱动磁体，11相斥永久磁铁，12基础，13机场跑道，14水沟，15混凝土边墙，16无线供电系统，17制动，18相斥永久磁铁，19相斥永电组合磁铁，20钢筋混凝土，21滑轨滑槽，22稳定翼，24挡板，5、8是永电组合磁铁。

图3是图2的分解图，将图2分解为三部分，上图是飞机永磁悬浮电磁弹射平台，中图是导轨，下图导轨槽，边墙和基础，这样更直观一些，图上所示同图2。1飞机永磁悬浮电磁弹射平台，2自动控制系统，3导轨，4联接线，5相斥电磁铁，6相斥永久磁铁，7测距探头，8相斥永久磁铁，9定子线圈，10驱动磁体，11相斥永久磁铁，12基础，13机场跑道，14水沟，15混凝土边墙，16无线供电系统，17制动，18相斥永久磁铁，19相斥永电组合磁铁，20钢筋混凝土，21滑轨滑槽，22稳定翼，24挡板，5、8是永电组合磁铁。

图4是基础的俯视图，能看清主力永久磁铁11和水沟14的布局，20是钢筋混凝土，11是主力永磁轨，14水沟，3导轨

图5是导轨槽两边墙体的侧视图，可看清永久磁铁6、18和无线供电系统16，供电电缆23的布局。6、18是边墙上下的永磁轨道，16无线供电系统，23供电电缆

飞机永磁悬浮电磁弹射平台各条磁轨与导轨、边墙、基础的磁轨一一对应都是相斥。

具体实施方式：

飞机永磁悬浮电磁弹射平台：沿机场跑道的一边挖8×8米的沟槽，长度与机场跑道相等，基础为两米左右的钢筋混凝土(视土质情况而定)，墙体1米厚的钢筋混凝土、安装好边墙两边上下各条磁轨，与飞机永磁悬浮电磁弹射平台各对应磁轨相斥起导向作用。按图2，导轨的剖面做好导轨，上宽3.5米，下宽2米，高5米。表面与跑道水平。长度与飞机跑道等长。精准地安装好各条磁轨。导轨需安装在基础的正中间，做好水沟。飞机永磁悬浮电磁弹射平台，按图2的剖面做成长20米，上宽6米，下宽4米，高6米的飞机永磁悬浮电磁弹射平台。与导轨、基础、边墙的各磁轨的间距在12毫米左右，直线电机定子线圈与驱动磁体的间距按直线电机的要求。导轨槽的长度比导轨长22米，方便将做好的飞机永磁悬浮电磁弹射平台用吊车放入导轨槽。安装时飞机永磁悬浮电磁弹射平台需通电，由吊车将飞机永磁悬浮电磁弹射平台送入导轨，调试好自动控制系统，即可弹射飞机。飞机弹射时仅需两人操作，飞机自动到飞机永磁悬浮电磁弹射平台，一人对准位置固定飞机，一人起动直线电机，直线电机按设计好的匀加速运动提供电流，只需按键即可，弹射平台提速到飞机起飞速度，自动断电，制动系统工作后，输入反向电流。固定飞机的挡扳动解除，飞机射出加力起飞。飞机上平台时应点火起动，只是不必用大的推力，以防射出时点火不即时造成事故。

边墙可参照图3下图制作，每隔15米安一无线供电系统向飞机永磁悬浮电磁弹射平台供电。导轨用钢筋混凝土制作，坚固耐用热变形小，又经济，参照图3中图。安装好各条磁轨及驱动磁体与定子线圈对应，上下各两条磁轨与飞机永磁悬浮电磁弹射平台的电磁铁对应都是相斥，下面两组永电组合磁铁19与飞机永磁悬浮电磁弹射平台是反向相斥，解决浮力大于荷载的问题。上两组永电组合磁铁8、5是正向相斥，解决浮力不够，加以补充浮力的问题。图3上图是飞机永磁悬浮电磁弹射平台的剖面图，按图做好飞机永磁悬浮电磁弹射平台框架，可按500吨的荷载进行力学设计，安装好各对应磁轨及定子线圈9，测距探头7和自动控制系统2，及联接各电磁线圈和电源接收系统的线路4、11是与基础对应的主力磁轨相斥产生浮力。图2图3中21是滑轨滑槽，因本发明的所有磁轨都是相斥，为增加稳定性，特设21两条滑轨滑槽，它们须用硬度高、耐高温、摩擦力小的金属制作。它们之间的距离在10毫米以内。为了减小空气阻力“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”的两翼和“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”的前端都必须做成纺锤型，并且必须平分前方空气，以达稳定。为此，必须作做风洞试验，条件允许可做全尺寸风洞试验。

飞机永磁悬浮电磁弹射平台，按模块化设计，方便运输制作和安装，由工厂制作好的模块运到现场组装好即可。由工厂制作精度可轻易达标。

边墙、导轨和基础的混凝土浇注模型易变形，难以达到安装在边墙、导轨和基础里各条永磁轨道的精度要求，模型制作时把各磁轨的余量留大一点，待混凝土浇注完后再安装各条永磁轨道，精度达标后固定，浇注混凝土。各条永久磁铁轨道的永久磁铁块须用涂料加以防护，以延长永久磁铁的使用寿命。防护涂料最好有保温隔热功能，这样永久磁铁较少受温度变化的影响，更能延长工作时间。特别是导轨表面的两条永磁轨道，因长时间暴露在阳光下，必须有效的保温隔热，设计时须考虑方便地更换。

还有一种方案是：取消导轨上面图2中5、8的两条永电组合磁轨。它的功能由永电组合磁轨19改变电流方向由相斥变为相吸，以弥补浮力的不足。这样投资可节省一些。但将增大直线电机的负荷，它须增加克服这种相吸磁铁的吸力。投资减少，运行费用增大。

Claims

1. 此项发明是用利用强力稀土永久磁铁正向相斥作悬浮力。用永电组合，测距探头与自动系统组成调节浮力的大小，解决飞机的轻重，和磁力衰减等问题，用永久磁铁相斥导向，用直线电机作驱动的飞机永磁悬浮电磁弹射平台。

在机场跑道的一边挖一沟槽，基础边墙牢固，在边墙的上下适宜位置各建两条永磁轨道。图2中6、18，在边墙的一边建一条无线供电发射装置，每隔15米一套，作用距离前后各5米，向20米长的“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”上的伍套等距无线接收装置能持续供电图，2中16。沟槽底部建两条主力永磁轨道与飞机永磁悬浮电磁弹射平台两翼下方对应永磁相斥图2中11。做到每米10吨的斥力及浮力。计200吨浮力。边墙两边上下各两组磁轨，与飞机永磁悬浮电磁弹射平台两翼对应磁轨相斥，斥力平衡，起“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”的导向稳定作用。四组永电组合磁轨，图2中5、8、19，上两组是正向相斥图2中5、8，下两组是反向相斥图2中19，但作用是相反的。上两组是补充两条主力磁轨浮力之不足，下两组是抵消浮力大了的作用。测距探头7及自动控制系统2。据飞机永磁悬浮电磁弹射平台与导轨的距离判断是该向那两组永电组合磁轨供电供多少，以达到力的平衡，解决所弹射飞机的不同重量及磁力衰减问题。两组对称的直线电机通过遥控技术启动，加速和制动可据程序自动完成。轻易完成飞机的弹射任务后飞机永磁悬浮电磁弹射平台自动返回归位。

2.飞机永磁悬浮电磁弹射平台：沿机场跑道的一边挖8×8米的沟槽，长度与机场跑道相等，基础为两米左右的钢筋混凝土(视土质情况而定)，墙体1米厚的钢筋混凝土，安装好边墙两边上下各条磁轨，与飞机永磁悬浮电磁弹射平台各对应磁轨相斥起导向作用。按图2，导轨的剖面做好导轨，上宽3.5米，下宽2米，高5米。表面与跑道水平。长度与飞机跑道等长。精准地安装好各条磁轨。导轨需安装在基础的正中间，做好水沟。飞机永磁悬浮电磁弹射平台，按图2的剖面做成长20米，上宽6米，下宽4米，高6米的飞机永磁悬浮电磁弹射平台。与导轨、基础、边墙的各磁轨的间距在12毫米左右，直线电机定子线圈与驱动磁体的间距按直线电机的要求。导轨槽的长度比导轨长22米，方便将做好的平台用吊车放入导轨槽。安装时飞机永磁悬浮电磁弹射平台需通电，由吊车将飞机永磁悬浮电磁弹射平台送入导轨，调试好自动控制系统，即可弹射飞机。飞机弹射时仅需两人操作，飞机自动到飞机永磁悬浮电磁弹射平台，一人对准位置固定飞机，一人起动直线电机，直线电机按设计好的匀加速运动提供电流，只需按键即可，弹射平台提速到飞机起飞速度，自动断电，制动系统工作后，输入反向电流。固定飞机的挡扳动解除，飞机射出加力起飞。飞机上平台时应点火起动，只是不必用大的推力，以防射出时点火不即时造成事故。

边墙可参照图3下图制作，每隔15米安一无线供电系统向平台供电，及边墙两边上下各两条永磁轨道图3中6、18，导轨用钢筋混凝土制作坚固耐用热变形小，又经济，参照图3中图。安装好各条磁轨及驱动磁体与定子线圈对应，上下各两条磁轨与飞机永磁悬浮电磁弹射平台的电磁铁对应，都是相斥。下面两组19与飞机永磁悬浮电磁弹射平台是反向相斥，解决浮力大于荷载的问题。上两组8、5是正向相斥，解决浮力不够，加以补充浮力的问题。图3上图是飞机永磁悬浮电磁弹射平台的剖面图，按图做好飞机永磁悬浮电磁弹射平台框架，可按500吨的荷载进行力学设计，安装好各对应磁轨及定子线圈9，测距探头7和自动控制系统2，及联接各电磁线圈和电源接收系统的线路4、11是与基础对应的主力磁轨相斥产生浮力。图2图3中21是滑轨滑槽，因本发明的所有磁轨都是相斥，为增加稳定性，特设21两条滑轨滑槽，它们须用硬度高、耐高温、摩擦力小的金属制作。它们之间的距离在10毫米以内。为了减小空气阻力“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”的两翼和“飞机永磁悬浮电磁弹射平台”的前端都必须做成纺锤型，并且必须平分前方空气，以达稳定。为此，必须做风洞试验，条件允许可作全尺风洞试验。

还有一种方案是：取消导轨上面图2中5、8的两条永电组合磁轨。它的功能由永电组合磁轨19改变电流方向由相斥变为相吸承担，以弥补浮力的不足。这样投资可节省一些。但将增大直线电机的负荷，它须增加克服这种相吸磁铁的吸力。投资减少，运行费用增大。

从属权利

例如：需弹射50吨重的飞机，飞机永磁悬浮电磁弹射平台自重100吨，相斥两组永久磁铁11在相距15毫米处设200吨斥力，即它的浮力是200吨，浮力大了50吨，由两组19永电组合磁铁产生50吨的反向斥力来抵消这大了的50吨浮力。反之，若需弹射的飞机是200吨，飞机永磁悬浮电磁弹射平台自重100吨，两组永磁11的浮力是200吨，差100吨浮力，因浮力不够，平台与导轨间的距离缩短，测距探头将信息传入自动控制系统，自动控自系统立即向永电组合磁铁5的电磁线圈输入大小相应电流，使永电组合两组磁铁5、8产生100吨斥力，以弥补浮力的不足，使之达到力平衡，这一过程须在几十分之一秒内完成。