CN103909796A - 垂直升降飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直升降飞行汽车，它包括以两块异型立板为主的车身和车轮，以及从车身最前下部到最后上部依次排列并分别固定于车身两侧立板上的固定机翼、涵道风扇和方向舵，在车身底板的前后部各安装一台发动机，并分别与前后两对涵道风扇相联。公路行驶时，涵道风扇进出风口处于水平状态，汽车靠涵道风扇推动空气的反作用力前行，转向和刹车由方向盘和刹车泵控制车轮实现。空中飞行时，涵道风扇进出风口处于垂直状态，其工作时产生向下的推力，使飞行汽车实现垂直起降和悬停；当涵道风扇向前方倾转时，飞行汽车产生水平速度，固定机翼产生升力，涵道风扇逐步以为飞行汽车提供推动力为主。飞行汽车在飞行时转向和升降由方向舵副翼和襟翼控制。

Description

垂直升降飞行汽车

技术领域

本发明涉及一种飞行汽车，更具体地说，它涉及一种垂直升降飞行汽车。

背景技术

目前市场上的飞行汽车主要有三种类型，第一种是可折叠机翼的固定翼飞行汽车；第二种是可折叠机翼的旋翼飞行汽车；第三种是以涵道风扇为主的飞行汽车，水平和垂直尾翼主要起飞行稳定的控制作用。前两种的不足之处，一是两者均需要借助跑道起飞和降落；二是两者均需要在特定场地将机翼折叠后才可以上路面行驶，因此它们在进行公路行驶和空中飞行时，均需要借助特定的场地来完成，给使用者带来极大不便。第三种的不足是，飞行汽车无论是起落升降还是水平飞行，其升力主要都是由涵道风扇提供，发动机将长时间处于高功率工作状态，无论对油耗、寿命还是安全都是不利的。

发明内容

本发明的内容是克服现有飞行汽车的不足，提供一种新的技术方案和结构，来实现飞行汽车从公路行驶到空中飞行的直接转换，不需要借助任何场地；同时可以改善发动机的工作状态，使其垂直升降时功率消耗大，水平飞行时功率消耗小，提升飞行汽车的整体性能。

垂直升降飞行汽车其整体结构包括车身、车轮、涵道风扇、固定机翼和方向舵等，为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：车身两侧是两块直立的异型立板，两块立板通过车身底板和驾乘室固定为一体；在车身底板前部和后部各安装有一台发动机总成，在发动机总成左右两侧的两块立板之外，各安装有一对涵道风扇，在两对涵道风扇前部和后部各安装有一个固定机翼，在后固定机翼之后安装有方向舵，垂直升降和悬停时，两对四个涵道风扇为飞行汽车提供升力；水平飞行时，两对四个涵道风扇通过围绕各自的倾转轴同时同角度向前方倾转，为飞行汽车提供前行动力，升力则由起飞时的两对涵道风扇独立提供，逐步过渡到由两对涵道风扇和两个固定机翼共同提供，并以固定机翼为主。

所述涵道风扇、固定机翼和方向舵在飞行汽车整体结构上的排列布局，从最前下部到最后上部依次是：前固定机翼、前一对涵道风扇、后一对涵道风扇、后固定机翼、方向舵，即它们在前后和上下两个方向均相互错开，并且分别各自固定在车身两侧的异型立板上；所述涵道风扇在进出风口的中间位置设计有一个倾转轴，倾转轴中心线与涵道中心线相垂直，且为中空结构；所述涵道风扇在涵道内的上部和下部各安装有一层扇叶，两层扇叶安装于同一根轴上，且两层扇叶叶面到倾转轴中心线的距离相等，其作用是相互平衡扇叶在产生升力时相对于倾转轴产生的力矩，方便涵道风扇倾转操作；所述车身两侧的两块异型立板是相互平行的两个平面(非曲面)，且都与车身底板相垂直；所述固定机翼通过摆动板与车身两侧异型立板相联，并通过摆动板围绕转轴摆动来改变固定机翼迎角；所述固定机翼与机身的联接是外伸梁结构形式。

本发明的有益效果：一是车身整体结构布局中，涵道风扇在中部，固定机翼由在车身两侧布置改变为在车身前下部和后上部布置，使飞行汽车既实现了垂直起降，也使结构尺寸大幅度缩小，可以使飞行汽车在不借助机场跑道和特定场地时，实现在公路上直接起降和行驶。二是涵道风扇与固定机翼相结合，可以使飞行汽车既兼有直升飞机垂直升降和空中悬停的优势，也兼有了固定翼飞机在功率消耗相对较小情况下实现相对高速飞行的优势，因为与涵道风扇的推力相比，固定机翼的升力效率更高。三是由于固定机翼和涵道风扇不会同时进入失速状态，两者相结合进一步提高了飞行的安全性。四是两个相同的固定机翼在飞行汽车前后布置，可以互为水平安定面，既节省了水平尾翼，也使飞行更加平稳(安定面较大)。五是车身两侧的两块异型立板既是承载固定机翼和涵道风扇作用力的部件，也可以起到垂直安定面的作用，不用再单独设立垂直安定面，且飞行更为稳定(安定面较大)。六是固定机翼与涵道风扇各自分别与车身两侧异型立板相联，有利于均衡车身受力。七是前后两个相同的固定机翼相配合，可以使飞行汽车既如普通固定翼飞机那样仰冲上升和俯冲下降，也可以使飞行汽车前后水平上升和水平下降，提高了舒适性。八是车身两侧异型立板为平面(非曲面)结构，降低了制造的难度和成本(不用开制模具)，可以大幅度提高制造的生产效率。九是固定机翼通过摆动改变迎角的结构，很好地解决了飞行汽车本身固有的一对矛盾：即飞行时要求车身尽可能轻，而公路行驶时则要求车身相对重。十是固定机翼由悬臂梁受力形式改变为外伸梁受力形式，可以使固定机翼在承受相同重量情况下结构更加轻小。

附图说明

图1是整车主视图

图2是整车俯视图

图3是整车左视图

图4是A-A剖视图，即发动机总成动力传递示意图

图5是涵道风扇前后倾转操作原理示意图

图6是固定机翼迎角调整结构原理示意图

其中：车身驾乘室1  车轮2  涵道风扇3  固定机翼4方向舵5  襟翼6  车身两侧异型立板7  副翼8  降落伞舱9缓冲气囊舱10  发动机总成11  传动轴12  锥型齿轮组13倾转齿轮14  涵道风扇扇叶15  齿条16  液压总泵17操纵杆18  转轴19  摆动板20  固定销(孔)21

具体实施方式

本发明所述飞行汽车配有前后两台发动机总成，并分别为前后两对涵道风扇提供动力，其动力传递过程参见图4。发动机总成11的动力经传动轴12、锥型齿轮组13传至涵道风扇扇叶15，为飞行汽车在公路上行驶或空中飞行提供动力，由于左右两个涵道风扇锥型齿轮组13安装方向相反，扇叶旋转方向也相反，可以使每一对产生的旋转力矩相互抵消，保持飞行汽车整体平衡。两对涵道风扇3其进出风口可以在从水平到垂直再到水平的180度范围内倾转，其倾转操作过程参见图5(结合图4)，操作杆18向前推，液压总泵17带动各分泵、齿条16和倾转齿轮14的运动过程如图示，涵道风扇3随之前倾。其向后倾转的操作过程相反(图面所限，其他三个分泵原理相同)。

固定机翼4是通过转轴19、摆动板20以及固定销(孔)21与车身两侧异型立板7相联的，通过摆动板围绕转轴摆动，可以改变固定机翼的迎角，实现固定机翼从负升力到正升力、以及从正小升力到正大升力的转变(参见图6)。

在公路上行驶时，先将固定机翼4的迎角调整为负迎角，飞行汽车前行时固定机翼产生负升力，有利于增加汽车在行驶时的稳定性；通过操纵杆18将涵道风扇3进出风口倾转至水平位置，涵道风扇工作时向后推动空气，并通过空气的反作用力使飞行汽车获得前进的推动力。飞行汽车在公路上行驶时的转向和刹车，则分别由方向盘和刹车泵控制车轮来实现。

空中飞行时，首先将固定机翼4调回至正迎角位置，将涵道风扇3倾转至垂直位置，随着发动机转速的提高，两对四个涵道风扇可以使飞行汽车垂直上升或空中悬停，并通过对前后发动机转速的调节，来调节飞行汽车前后升力的大小，保持车身整体平衡。当升至一定高度后，操纵两对四个涵道风扇3同时同角度向前方倾转，使飞行汽车获得了前行的动力，飞行汽车水平方向获得速度，两个固定机翼4开始产生升力；随着倾转角度的逐步增大，飞行汽车水平方向获得的动力也逐步增大，飞行汽车水平速度逐步加快，两个固定机翼4产生的升力也逐步增大，到极限状态时，飞行汽车的升力主要由两个固定机翼承担，涵道风扇主要为飞行汽车提供前进所需的推动力。飞行汽车由水平飞行状态到悬停的操作过程与上述操作过程相反，且涵道风扇3还可以向后适当倾转，达到空中刹车的效果。

在空中飞行时，飞行汽车的转向由副翼8与方向舵5的配合操作来实现，其过程如下：当飞行汽车要左转时，操控方向舵5向左摆动，方向舵5受到前方来的气流的推动使飞行汽车后部向右移动，与此同时操作副翼8，使右侧副翼向下弯转(同时左侧副翼向上弯转，二者是耦合的，即弯转方向相反)，飞行汽车右侧升高而左侧降低，升力的分力指向左方，飞行汽车在沿垂直轴向左偏航的同时，沿纵轴向左有一定的滚转，飞行汽车实现左转向。右转向的操作过程与上述相反。

在水平飞行过程中升降的操作过程是：要上升时，将前固定机翼襟翼6向下弯转，前固定机翼升力增大，飞行汽车前部抬起，飞行汽车上升(前后襟翼同时向下弯转时水平上升)；要下降时，将后固定机翼的襟翼6向下弯转，后固定机翼升力增大，飞行汽车后部向上抬起，相对应的飞行汽车前部则向下方俯冲，飞行汽车下降(前后襟翼同时向上弯转时，由于固定翼升力同时下降，飞行汽车水平下降)。

在飞行汽车重心上方的车身顶部设置了降落伞舱9，同时在车身底板下部设置了缓冲气囊舱10，在飞行过程中，当一台发动机或相对应的涵道风扇出现故障时，剩下的另一台正常工作仍可以使飞行汽车借助公路安全降落；当两台发动机同时出现故障时，可以打开位于车身顶部的降落伞，并在落地前开启位于车身底部的缓冲气囊，以确保驾乘人员的安全。

Claims (7)

1.一种垂直升降飞行汽车，包括车身、车轮、涵道风扇、固定机翼和方向舵等，其特征是，车身两侧是两块直立的异型立板，两块立板通过车身底板和驾乘室固定为一体，在车身底板前部和后部各安装有一台发动机总成，在发动机总成左右两侧的两块立板之外，各安装有一对涵道风扇，在两对涵道风扇前部和后部各安装有一个固定机翼，在后固定机翼之后安装有方向舵，垂直升降和悬停时，两对四个涵道风扇为飞行汽车提供升力，水平前行时，两对四个涵道风扇通过围绕各自的倾转轴同时同角度向前方倾转，为飞行汽车提供前行动力，升力则由起飞时的两对涵道风扇独立提供，逐步过渡到由两对涵道风扇和两个固定机翼共同提供，并以固定机翼为主。

2.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述涵道风扇、固定机翼和方向舵在飞行汽车整体结构上的排列布局，从最前下部到最后上部依次是：前固定机翼、前一对涵道风扇、后一对涵道风扇、后固定机翼、方向舵，即它们在前后和上下两个方向均相互错开，并且分别各自固定在车身两侧的异型立板上。

3.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述涵道风扇在进出风口的中间位置设计有一个倾转轴，倾转轴中心线与涵道中心线相垂直，且为中空结构。

4.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述涵道风扇在涵道内的上部和下部安装有两层扇叶，两层扇叶安装于同一根轴上，且两层扇叶平面到倾转轴中心线的距离相等。

5.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述车身两侧的两块异型立板是相互平行的两个平面(非曲面)，且都与车身底板相垂直。

6.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述固定机翼通过摆动板与车身两侧异型立板相联，并通过摆动板围绕转轴摆动来改变固定机翼迎角。

7.根据权利要求1所述飞行汽车，其特征是，所述固定机翼与机身的联接是外伸梁结构形式。