CN104229122B - 飞机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机，包括机身壳体和机翼，在机身壳体和所述机翼中的至少一者的后部设有与各自的尾部导出口相通的导入口。本发明的有益效果在于：通过设于机身壳体和/或机翼后部的导入口将从壳体表面经过的流体吸入后从位于机身壳体尾部的导出口排出，这部分流体可用于填充机体后方的负压区，使飞机在飞行的过程中受到的阻力减小，提高飞机的飞行效率。

Description

飞机

技术领域

本发明涉及飞行器结构领域，尤其涉及一种飞机。

背景技术

飞机行驶过程产生的阻力包括：前方的正向压力、周围的侧力、后部负压力。现在对飞机的外形进行流线型的节能优化时，通常都注重于对飞机的前部和周围的形状的设计来减少上述阻力，而忽略飞机后部流体的流量和流向对减少风阻起到的至关重要的作用，所以有必要进行进一步改进。

发明人把正向压力、侧力以及后部负压区作为整体考虑来减少流体阻力的方案，其中最重要的是通过减少负压区就大大减少了流体阻力的技术结构。申请人已授权的涉及流体连续性的部分专利包括：申请号为201010111795.5的中国专利《充气汽车》、专利号为US8113569和US8408635的美国专利《汽车》和《节能汽车》；专利号为US13864370的美国专利《一种从内部产生升力的飞碟》、专利号为US8.448.892b2的美国专利《一种从内部产生升力的飞行器》以及专利号为JP5456397日本专利《节能汽车》等，都是通过填充负压区从而使飞行器及汽车行驶的正向，侧向流体阻力大大减少。申请人经多年的研究和开发，在上述方案的基础上又进一步提出本申请的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对飞机在飞行过程中机体表面流体的分布状况导致飞行阻力大的问题，提供一种可减少流体阻力的飞机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种飞机，包括机身壳体和机翼，在机身壳体和所述机翼中的至少一者的后部设有与各自的尾部导出口相通的导入口。

本发明的有益效果在于：通过设于机身壳体和/或机翼后部的导入口将从壳体表面经过的流体吸入后从位于机身壳体尾部的导出口排出，这部分流体可用于填充机体后方的负压区，使飞机在飞行的过程中受到的阻力减小，提高飞机的飞行效率。

附图说明

图1为本发明实施例的飞机的结构示意图。

图2为图1中A-A向的剖面视图。

图3为本发明实施例的飞机的机翼尾部边缘的局部剖面视图。

图4为本发明实施例的飞机的多种襟翼导入口的形状示意图。

标号说明：

1、飞机；101、机身壳体；103、扰流面；

2、上部导入口；201、两侧部导入口；202、下部导入口；

3、尾部导出口；

5、机翼；501、机翼导入口；502、中空区域；503、机翼尾部导出口；504、机翼尾部边缘；505、机翼上表面；506、弧形通道；507、附加机翼导入口；508、机翼下表面；509、襟翼。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：引入机身和机翼周围的气流来填充其后部的负压区，从而使飞机飞行时的流体阻力减少。

请参阅图1至图3，一种飞机1，包括机身壳体101和机翼5，还包括设于所述机身壳体101的尾部导出口3，在机身壳体101和所述机翼5中的至少一者的后部没有与所述尾部导出口3相通的导入口(包括上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202，导入口设在与尾部导出口3相接近或最接近的机身壳体的后部位置上)。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过设于机身壳体和/或机翼后部的导入口将从壳体表面经过的流体吸入后从位于机身壳体尾部的导出口排出，这部分流体可用于填充机体后方的负压区，使飞机在飞行的过程中受到的阻力减小，提高飞机的飞行效率。

进一步地，导入口和导出口之间的内部中空区域形成连通部，所述连通部的内壁上设有凹凸状的扰流面103。

由上述描述可知，通过扰流面的设置可延长流体在连通部中的通过路径，使从导出口排出的流体的流速更快。

进一步地，导入口的形状由圆形、方形、菱形、条形、三角形、弧形、椭圆形中的一种或多种构成。

进一步地，设于机身壳体周围的上部、两侧部或下部的导入口中的至少其一与导出口相通。

进一步地，导入口是环绕机身壳体周围的环形导入口，环形导入口设有一条或多条。

由上述描述可知，设置环形导入口可增大导入口的面积，从而进一步地增加进入导入口的流体流量，使从导出口排出的流体流量更大。

进一步地，机身壳体和机翼中的至少一者的后部没有与导出口位置接近的导入口。

进一步地，机翼的后部的上下表面中的至少一者设有机翼导入口，机翼导入口通过弧形的中空区域与导出口相通。

由上述描述可知，在机翼的后部的上表面和/或下表面也设置引导流体路径的机翼导入口与导出口相通，可进一步减少飞机整体的后部负压区的体积，从而减小飞机的飞行阻力；同时，弧形的中空区域还可延长流体的通过路径，提高流体的排放速率。

进一步地，机翼的襟翼的上下表面中的至少一者设有机翼导入口，机翼导入口通过弧形的中空区域与设在机翼尾部的机翼导出口相通。

由上述描述可知，在襟翼上也设置引导流体路径的机翼导入口和机翼导出口，可进一步减少飞机整体的后部负压区的阻力，从而减小飞机的飞行阻力；同时，弧形的中空区域还可延长流体的通过路径，提高流体的排放速率。

请参照图1，本发明的实施例1为一种飞机1，在飞机1的机身壳体101后部至尾部之间的区域上，环绕壳体表面设有上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202，与设于机身壳体尾部的尾部导出口3相通。

当飞机飞行时，因流体连续性，使流体经飞机周围不同路径而同时到达后部，所以围绕机身经过的流体在机身后部分为内外两部分向后排出：向内：一部分流体经上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202从尾部中间的尾部导出口3向后排出；向外：另外一部分流体顺壳体周围向后排出，这部分流体在离尾部后方一定的距离处相互交汇，使机身尾部至交汇点之间的区域形成负压区。

由于围绕机身经过的流体分为内外两部分，所以使原本用于形成负压区因一部分流体被分流，使流量减少在后部形成的负压区就变得薄弱，所以在此前提下，从尾部导出口排出的大量流体很容易填充后部负压区，使后部负压区阻力减少甚至大大减少，从而因流体连续性在负压阻力减少时，正向、侧向阻力相应减少，由此使飞机的能耗减少，速度提高。

显而易见的，从尾部导出口3排出的流量越多，剩下一部分流体形成后部负压区就越薄弱，从而使尾部导出口3排出的流体更容易填充后部负压区。

同时，当流体紧紧裹住机身经过时，在后部分为内外两部分，向内：流体产生很大的向内压力即为侧力，这种压力随速度而变化，飞机速度越快，流体围绕机身四周产生向内的侧力压力越大。当这种极大向内压力作用在机身后部壳体周围的上部、两侧部、下部导入口时，向内的压力找到了宣泄口，大量大约等同飞机速度靠近壳体周围的流体，通过各导入口把巨大的压力导向尾部导出口3，使更多流体从导出口排出；此时还剩下一部分向外的流体，由于相对靠近壳体周围大约等同飞机速度的流体从各导入口引入，剩下的一部分相对离开壳体周围的流体，其速度已慢于飞机速度，也没机会接近壳体来加速，只能向后排出形成薄弱的负压区结构，所以更多流体从导出口排出来更好的填充薄弱的后部负压区。

进一步的，在对应上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202到尾部导出口3之间的连通部的内壁表面设有具有凹凸弧形的扰流面103来延长流体经过的路径，使等同于飞机速度的流体从四周各导入口进入后，由于扰流面103的作用，流体从连通部经过的路径大于从对应导入口外部的机身周围经过的路径，所以从导出口排出的流速已大于飞机的速度，由此产生压力差。在压力差的作用下，更多从周围经过的流体从上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202导入后从尾部导出口3排出。值得一提的是，此时从尾部导出口3排出的大量流体的流速，已大于飞机壳体周围经过的流速，大量略高于飞机速度的流体从尾部导出口排出，迫使从机身周围经过慢于飞机速度的流体，不得不围绕在尾部导出口3排出的高速流体周围，把后部负压区流体分布状态改变为相对正压区，或者说是从导出口排出大量高于飞机速度的流体，更容易填充负压区，使负压阻力大大减少，相对正压区是相对原来负压区而言。

进一步地，各导入口的形状由圆形、方形、菱形、椭圆形或条形等形状中的一个或多个构成。进一步的，上部、两侧部、下部、环形导入口至少其一与导出口相通；或上述导入口的一种或多种与导入口相通。

进一步地，上部导入口2、两侧部导入口201和下部导入口202在壳体表面上相互连通，形成围绕机身后部周围的环形导入口，环形导入口为一条或多条，把周围壳体上的更多流体导入从导出口排出来更好填充后部负压区。

通过常识可知，越接近飞机壳体周围的流体大约等同飞机速度，越向外其速度逐步减少，直到等同于环境的流速，所以已慢于飞机速度的。

进一步地，各导入口优选地设置在最接近机身尾部的壳体上，这样对现有飞机的改造较为容易，同时，流体没有机会再接近机身壳体来加快速度，只能在后部形成薄弱的负压区。

从背景技术和上述介绍可知，通过填充后部负压区作为减少流体阻力的突破点，可以说是牵一发而动全身。本发明对传统飞机仅在靠近机身尾部的周围壳体上设多个导入口与尾部导出口相通，就改变了负压区的流体分布状态为相对正压区，由此使正向、侧向流体阻力减少而产生一种具有良好节能效果的飞机。

如图1至图3所示，本发明的实施例2为一种飞机1的机翼5，在实施例1的基础上，于靠近机翼5的机翼尾部边缘504的机翼上表面505设置机翼导入口501，使流体经中空区域502从机翼尾部导出口503向后排出来填充后部负压区。

本实施例的技术结构使飞机飞行时，把原来在机翼后部形成负压区的流体分为内外两部分，当流体经机翼上表面505流到机翼导入口501时，分为两部分向后排出：向内，一部分接近机翼表面的流体从机翼导入口501进入中空区域502后从机翼尾部导出口503排出；向外，另一部分离开机翼表面流体直接向后排出形成负压区。由于机翼上表面505的流量减少，流速变慢流体在后部形成负压区时出现薄弱环节，所以从机翼尾部导出口503排出，大量快速流体可以很好的填充后部负压区，使负压阻力减少，从而整体的流体连续性产生的正向、侧向流体阻力相应也减少。

飞机飞行时，因为流体连续使流体经机翼上下表面不同路径而同时到达后部产生升力，同时因流体连续性必然在机翼正面、侧面、后部负压区产生流体阻力。人们重视机翼产生升力而忽视很大面积的机翼产生很大的正向和侧向及负压区的流体阻力。本实施例的技术方案就是通过减少正向和侧向及负压区的阻力，同时结合实施例1的基础方案，对现有飞机结构改变很小，就使飞机行驶中经过机身和机翼产生的正向、侧向、负压区阻力，通过填充负压区使整体的流体大大减少，由此产生一种具有良好节能效果的飞机。

进一步地，流体从机翼下表面508的附加机翼导入口507进入中空区域502后从机翼尾部导出口503向后排出，这样就可以更好地填充后部负压区。

流体经机翼上下表面不同路径到达后部形成的负压区，因流体部分从机翼导入口501和附加机翼导入口507导入后，只剩下一部分流速慢的流体形成的整体负压区结构减弱，使从机翼尾部导出口503排出相对流速快的流体更好的填充后部负压区。

进一步地，从机翼导入口501和附加机翼导入口507导入的流体经弧形通道506延长其经过路径后，从导出口加快排出从而更好地填充后部负压区。

因机翼迎风面占飞机迎风面的一大半，产生的流体阻力也占飞机的一大半，所以从整体上合理的安排好各导入口和流体经过的弧形通道506，并在中空区域502和弧形通道506内设置扰流面103来延长流体经过的路径，使从机翼导入口501或附加机翼导入口507导入的等同飞机速度的流体(从机翼导入口501进入的优先)在经过弧形通道506或/和扰流面103后相对加速，只要略大于飞机速度，就能从机翼尾部导出口503排出后，迫使另一部分慢于飞机速度的流体不得不围绕在更快速度的机翼尾部导出口503排出的流体周围，分层有序地围绕在一起，更好填充后部负压区，同时又使正向、侧向阻力减少，使机翼产生的流体阻力大大减少。

进一步地，传统飞机机翼后部一般设有襟翼509来通过控制角度变化控制飞机升降，所以还可以在襟翼509的上表面和/或下表面设置上述结构以减少流体阻力。

进一步地，参阅图4，在机翼和襟翼上表面和/或下表面设置的机翼导入口501的形状可为菱形、条形、圆形、方形、长方形、三角形、弧形或椭圆形等中的一种或多种构成，从机翼导入口501导入的流体经襟翼内的弧形通道506、扰流面103后从机翼尾部导出口503向后排出来填充后部负压区。

综上所述，本发明提供的飞机通过设于机身壳体后方、机翼后方或襟翼后方的导入口将从飞机表面的流体吸入后从位于这些结构尾部的导出口排出，这部分流体可用于填充飞机整体后方的负压区，使飞机在飞行的过程中受到的阻力减小，提高飞机的飞行效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种飞机，包括机身壳体和机翼，其特征在于，在机身壳体和所述机翼中的至少一者的后部设有与各自的尾部导出口相通的导入口；所述机身壳体和机翼中的至少一者的后部设有与所述导出口位置接近的导入口；导入口设在与尾部导出口相接近的机身壳体的后部位置上。

2.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述导入口和导出口之间的内部中空区域形成连通部，所述连通部的内壁上设有凹凸状的扰流面。

3.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述导入口的形状由圆形、方形、菱形、条形、三角形、弧形、椭圆形中的一种或多种构成。

4.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述导入口设在所述机身后部壳体周围的上部、两侧部或下部。

5.根据权利要求4所述的飞机，其特征在于，设于所述机身后部壳体周围的上部、两侧部或下部的所述导入口分别与各自的尾部的导出口相通。

6.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述导入口是环绕所述机身壳体周围的环形导入口，所述环形导入口设有一条或多条。

7.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述机翼的后部的上下表面中的至少一者设有机翼导入口，所述机翼导入口通过弧形的中空区域与所述导出口相通。

8.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述机翼的襟翼的上下表面中的至少一者设有机翼导入口，所述机翼导入口通过弧形的中空区域与设在机翼尾部的机翼导出口相通。