CN104943851B - 分布式电动涵道风扇襟翼增升系统及其飞行汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式电动涵道风扇襟翼增升系统，本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的涵道风扇为若干个，在机翼上翼面前缘以一定距离为间隔线性排列，涵道的前缘伸出在机翼前缘的前面，涵道的后缘位于机翼的最大厚度位置，涵道风扇所在部位相对应的机翼后缘设置有后缘襟翼；本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统工作时安全、噪音小、振动小、升力大，经济性好；本发明公开的运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车能够实现垂直起落，高速水平飞行，以及垂直起落和高速水平飞行状态之间的平稳转换。

Description

分布式电动涵道风扇襟翼增升系统及其飞行汽车

技术领域

本发明涉及一种外吹气式襟翼增升系统，特别涉及一种分布式电动涵道风扇襟翼增升系统以及运用这种分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车。

背景技术

目前已知的飞行器用的外吹气式襟翼增升系统有三种：一是用喷气式发动机的上翼面吹气襟翼增升系统、二是用喷气式发动机的下翼面吹气襟翼增升系统、三是用螺旋桨的螺旋桨滑流襟翼增升系统。

用喷气式发动机的上翼面吹气襟翼增升系统的优点是发动机喷流加速机翼上翼面气流流动速度，增升效率高，但缺点是巡航阶段喷气式发动机也在机翼上翼面进行动力增升，喷气式发动机喷流速度高，对机翼上翼面的冲刷引起的噪音和振动大；喷流温度高，因而对机翼上翼面蒙皮及机翼结构要求高。另外机翼的翼展相对较大，单个的喷气式发动机动力增升能够影响的翼展宽度有限，以分布式方式将若干数量的喷气式发动机在机翼前缘以一定距离为间隔线性排列能够充分利用翼展，动力增升的效果显著，但喷气式发动机成本高，较重，不适宜采用若干数量以分布式的方式设置。

用喷气式发动机的下翼面吹气襟翼增升系统能够通过缝翼加速机翼上翼面气流速度，增升效率也较高，但缺点是巡航阶段喷气式发动机的高速喷流弦向近距流过机翼下翼面，机翼巡航效率低。与喷气式发动机上翼面吹气襟翼增升系统的原因相同，喷气式发动机下翼面吹气襟翼增升系统也不适宜采用若干数量的喷气式发动机以分布式方式设置。

用螺旋桨的螺旋桨滑流襟翼增升系统可以采用电动驱动，有利于用分布式方式以一定距离为间隔在机翼前缘线性排列，以充分利用相对较大的机翼翼展，高效的进行外吹气襟翼增升。2015年3月起，美国宇航局就开始用采用分布式电动螺旋桨襟翼增升系统的机翼进行实验，该机翼共有18个电动螺旋桨，电动螺旋桨分布式设置在机翼前缘，以在飞行器起降时对机翼进行动力增升；但螺旋桨滑流有滑流扭转，不利于进行动力增升，螺旋桨滑流在增升时从机翼上翼面和下翼面同时流过，不如用喷气式发动机的上翼面吹气襟翼增升系统效率高，螺旋桨没有涵道环括保护，旋转时容易打到异物造成损坏以及伤及周围人员。

2014年，斯洛伐克推出一款叫“Aeromobil”的飞行汽车，这款飞行汽车的机翼能够以水平转动的方式向后折叠和向两侧打开，当机翼向后转动折叠时，“Aeromobil”就成为一辆汽车，当机翼向两侧转动打开，“Aeromobil”就成为一架常规布局飞机，后轮的支撑部分就成为水平尾翼，上面还有垂直尾翼，这辆飞行汽车设计很巧妙，但它起飞降落需要几百米长的跑道，至少需要小型机场才能满足其起降需求。

因此需要对现有技术的外吹气式襟翼增升系统进行改进，使其能够在采用若干数量推进器以分布式方式设置的情况下，降低动力增升气流的速度和温度，消除动力增升气流的滑流扭转，使动力增升气流在机翼上翼面流动，提高螺旋桨或风扇工作时的安全性，以运用于飞行汽车，使飞行汽车能够实现垂直起落，高速水平飞行，以及垂直起落和高速水平飞行状态之间的平稳转换。

发明内容

本发明的目的就是提供一种分布式电动涵道风扇襟翼增升系统，本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统采用电动机驱动，并且用若干数量涵道风扇以分布式方式设置在机翼前缘，能够对机翼全翼展进行动力增升，增升效果显著；涵道风扇工作时滑流速度低，使滑流冲刷机翼蒙皮的噪音和振动低，涵道风扇滑流温度低，对机翼蒙皮及机翼结构影响小；风扇滑流消除了滑流扭转，在机翼上翼面弦向流动，增升效率高；风扇有涵道环括保护，对周围人员和物体安全；同时本发明还公布了一种运用此分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车。

本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统包括机翼和设置在机翼上翼面前缘的涵道风扇，涵道风扇包括涵道，涵道内的风扇，驱动风扇的电动机，支撑电动机的支撑片，机翼有后缘襟翼，涵道风扇为若干个，在机翼上翼面前缘以一定距离为间隔线性排列；涵道的前缘伸出在机翼前缘的前面，涵道的后缘位于机翼的最大厚度位置，涵道风扇所在部位相对应的机翼后缘设置有后缘襟翼。

由于采用电动风扇，风扇滑流速度低，使滑流冲刷机翼蒙皮的噪音和振动低，风扇滑流温度低，对机翼蒙皮及机翼结构影响小；涵道风扇为电动机驱动，这样从动力源到电动机的动力传导只需要导线就可以完成，很方便，同时由于涵道风扇仅由涵道、风扇、电动机和支撑片等少数零件组成，重量较轻，成本较低，适宜采用若干数量的涵道风扇以一定距离为间隔在机翼前缘线性排列，即以分布式的方式设置；风扇在分布式设置时，相互之间的间隔距离应略大于涵道的直径，这样能用涵道风扇滑流引射周围更多的空气，同时节省涵道风扇的数量，以及使机翼在水平飞行时更好地产生气动升力；涵道风扇设置在机翼上翼面前缘，适宜采用上翼面吹气襟翼增升，增升效率高；涵道前缘伸出在机翼前缘的前面，这样涵道进气不易受到机翼前缘流场的干扰；涵道风扇所在部位相对应的机翼后缘，设置有后缘襟翼，在垂直起落状态，涵道风扇工作，同时下偏机翼后缘襟翼，这样能产生两个力：一是由于后缘襟翼下偏，机翼弯度增大，机翼产生向后上方的升力，二是风扇滑流以及风扇滑流引射的气流受后缘襟翼下偏的偏转而流向后下方，产生向前上方的反作用推力，通过设置适宜的后缘襟翼下偏角度，使前一个力和后一个力中，向前和向后的分力相互抵消，剩下的就是向上的合力，这就是分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力；由于本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼的展弦比相对不是很大，将机翼的翼尖切削，以减阻增升；在本发明中，一个分布式电动涵道风扇襟翼增升系统所包含的涵道风扇为3个。

一种运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车，包括车身，驾驶舱，所述驾驶舱位于车身中前部，分布式电动涵道风扇襟翼增升系统为2个并对称地设置于驾驶舱后部的上部两侧，并分别通过机翼根部的转轴安装在驾驶舱后部上部的固定装置内，两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够通过控制，以机翼根部的转轴为轴，对称地向两侧转动打开后固定，使翼展较宽，以行使飞行器功能，或者对称地向后转动折叠后固定，使宽度较窄，以行使汽车功能；飞行汽车从车头到车尾，车身整体呈流线型，两个前轮和两个后轮均露出在车身外，并分别对称地设置在车身前部和车身中后部两侧；前轮通过悬架系统和前翼与车身相连，后轮通过悬架系统和后翼与车身相连；前翼后缘设置有前升降舵，后翼后缘设置有后升降舵；前轮外设置有前轮整流罩，后轮外设置有后轮整流罩，后轮整流罩上方延伸设置有由垂直安定面和方向舵组成的垂直尾翼，垂直尾翼高度适宜，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够在其上方自如地转动，不产生干涉；机身头部设置有升力风扇，升力风扇为电动共轴风扇，进气口设置有纵向安装的上百叶，排气口设置有纵向安装的下百叶窗，上百叶窗和下百叶窗可以通过控制同时打开或同时关闭。

分布式电动涵道风扇襟翼增升系统为2个并对称地设置于驾驶舱后部的上部两侧，并且分别通过机翼根部的转轴安装在驾驶舱后部上部的固定装置内，这样两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统就能通过控制对称地水平转动，使飞行汽车在汽车状态和飞行器状态之间转换；并且使飞行汽车在不太高的情况下，两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在飞行器状态打开时，机翼水平伸出，有足够翼展，为平直梯形翼，具有合理的展弦比，以适宜低亚音速飞行；两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼在汽车状态折叠时，涵道前缘没有超出飞行汽车的最大宽度，使汽车状态行驶安全方便；飞行汽车从车头到车尾，车身整体呈流线型，这使得飞行汽车在前进时车身阻力小，同时使得两个前轮和两个后轮露出在车身外，这样前轮可以通过悬架系统和前翼与车身相连，后轮可以通过悬架系统和后翼与车身相连，前翼后缘有前升降舵，二者组成鸭翼，后翼后缘有后升降舵，二者组成水平尾翼；鸭翼加水平尾翼，以及车身中部的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统就使飞行汽车在固定翼飞机状态成为三翼面布局；两个鸭翼和两个水平尾翼虽然展弦比小，面积也不大，但前轮外设置有前轮整流罩，后轮外设置有后轮整流罩，整流罩加车轮就像加在鸭翼和水平尾翼的端板，能减小鸭翼和水平尾翼的翼梢涡流，对鸭翼和水平尾翼减阻增升，而且由于前轮和后轮分别设置在车身前部和车身中后部的位置；使得设置其上的的鸭翼和水平尾翼相对重心的力臂较长，使得通过鸭翼和水平尾翼可以对飞行汽车在固定翼飞机状态时实现合理的俯仰稳定性和俯仰操纵性；前翼和后翼都有相对较大的根梢比，并都有相对较大的厚度，以能承受车身重量的负荷，并且前翼和后翼的前缘半径都相对较大，以使飞行汽车在汽车状态时减小对行人可能的伤害；由于空间有限，并且为了减小气动阻力，前轮和后轮的悬挂系统都采用烛式悬挂；在后轮整流罩上方延伸设置有由垂直安定面和方向舵组成的垂直尾翼，使得飞行汽车在固定翼飞机状态可以实现合理的航向稳定性和航向操纵性；垂直尾翼高度适宜，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够在其上方自如地转动，以使飞行汽车变为汽车状态或飞行器状态；机身头部设置有升力风扇，升力风扇为电动共轴风扇，以消除反扭力；进气口设置的上百叶窗为纵向安装，以实现对整个风扇的均匀进气；排气口的下百叶窗为纵向安装，使得可以通过下百叶窗的左右偏转，实现飞行汽车在直升机状态时的偏航控制；飞行汽车在直升机状态时上百叶窗和下百叶窗打开，以使共轴风扇能够工作，在固定翼和汽车状态，上百叶窗和下百叶窗关闭，使飞行汽车头部光滑，气动阻力小。

本发明的有益效果：本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统采用电动机驱动，并且用若干数量涵道风扇以分布式方式设置在机翼前缘，能够对机翼全翼展进行动力增升，增升效果显著；涵道风扇工作时滑流速度低，使滑流冲刷机翼蒙皮的噪音和振动低，涵道风扇滑流温度低，对机翼蒙皮及机翼结构影响小；风扇滑流消除了滑流扭转，在机翼上翼面弦向流动，增升效率高；风扇有涵道环括保护，对周围人员和物体安全；采用本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车能够实现垂直起落、水平飞行，以及垂直起落和水平飞行状态之间的平稳转换。

附图说明

图1为本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在水平飞行状态时的前视立体图；

图2为本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在水平飞行状态时的后视立体图；

图3为本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在水平飞行状态时的全剖视图；

图4为本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在垂直起落状态时的全剖视图；

图5为图3所示的本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在水平飞行状态沿A-A线的剖视图；

图6为图4所示的本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在垂直起落状态沿A-A线的剖视图；

图7为本发明飞行汽车在汽车状态时的前视立体图；

图8为本发明飞行汽车在汽车状态时的后视立体图；

图9为本发明飞行汽车从汽车状态向直升机状态过渡阶段时的后视立体图；

图10为本发明飞行汽车在直升机状态时的俯视立体图；

图11为本发明飞行汽车在固定翼飞机状态时的侧视立体图。

图中：1.机翼；2.涵道；3.风扇；4.电动机；5.支撑片；6.子翼；7.襟翼；8.固定面；9.折流板；10.车身；11.驾驶舱；12.固定装置；13.前翼；14.前轮整流罩；15.前轮；16.前升降舵；17.后翼；18.后轮整流罩；19.后轮；20.后升降舵；21.垂直安定面；22.方向舵；23.前覆盖件；24.后覆盖件；25.扰流板；26.上百叶窗；27.进气道；28.伸缩式涡流发生器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，11所示，本发明分布式电动涵道风扇襟翼增升系统包括机翼1和设置在机翼1上翼面前缘的涵道风扇，涵道风扇包括涵道2，涵道2内的风扇3，驱动风扇3的电动机4，支撑电动机4的支撑片5，机翼1有后缘襟翼，涵道风扇为若干个，在机翼1上翼面前缘以一定距离为间隔线性排列；涵道2的前缘伸出在机翼1前缘的前面，涵道2的后缘位于机翼1的最大厚度位置，涵道风扇所在部位相对应的机翼1后缘设置有后缘襟翼。

由于采用电动风扇，风扇3滑流速度低，使滑流冲刷机翼1蒙皮的噪音和振动低，风扇3滑流温度低，对机翼1蒙皮及机翼1结构影响小；涵道风扇为电动机4驱动，这样从动力源到电动机4的动力传导只需要导线就可以完成，很方便，同时由于涵道风扇仅由涵道2、风扇3、电动机4和支撑片5等少数零件组成，重量较轻，成本较低，适宜采用若干数量的涵道风扇以一定距离为间隔在机翼1前缘线性排列，即以分布式的方式设置；涵道风扇在分布式设置时，相互之间的间隔距离应略大于涵道2的直径，这样能用涵道风扇滑流引射周围更多的空气，同时节省涵道风扇的数量，以及使机翼1在水平飞行时更好地产生气动升力；涵道风扇设置在机翼1上翼面前缘，适宜采用上翼面吹气襟翼增升，增升效率高；涵道2前缘伸出在机翼1前缘的前面，这样涵道2进气不易受到机翼1前缘流场的干扰；涵道风扇所在部位相对应的机翼1后缘，设置有后缘襟翼，在垂直起落状态，涵道风扇工作，同时下偏机翼1后缘襟翼，这样能产生两个力：一是由于后缘襟翼下偏，机翼弯度增大，机翼产生向后上方的升力，二是风扇滑流以及风扇滑流引射的气流受后缘襟翼下偏的偏转而流向后下方，产生向前上方的反作用推力，通过设置适宜的后缘襟翼下偏角度，使前一个力和后一个力中，向前和向后的分力相互抵消，剩下的就是向上的合力，这就是分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力；由于本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼的展弦比相对不是很大，将机翼的翼尖切削，以减阻增升；在本发明中，一个分布式电动涵道风扇襟翼增升系统所包含的涵道风扇为3个。

如图1、2、3、4、7、8、9、10，11所示，所述涵道(2)前缘部位为环形，后缘部位为宽度大于高度的矩形，涵道2前缘部位的环形和后缘部位的矩形之间光滑连接；涵道2矩形的后缘的下平面与机翼1上翼面重合，使风扇3滑流在流出涵道2后缘后，能顺畅地流向机翼1上翼面，并流向机翼1后缘，对机翼1进行动力增升。

涵道2前缘部位、后缘部位，以及二者之间的连接段作为一个整体，纵向剖面具有翼型，这样在飞行时涵道2的阻力小。

如图2、3、4、5、6、7、8、9、10，11所示，所述涵道2矩形的后缘内，在俯视方向的剖视图上从左向右看，三分之一弱与三分之二强的位置分别对称地设置有由固定面8和折流板9组成的导流片；导流片竖向垂直设置，其中的折流板9以舵面形式安装在固定面8后部，使二者组成的导流片整体呈现流线型；折流板9后缘伸出在涵道2矩形后缘左右两个立面的后面，左导流片和右导流片的折流板9能够通过控制相互对称地向左或向右偏折，以偏转风扇3滑流。

运用本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行器需要垂直起落时，每个涵道风扇后缘内两侧的折流板9对称地向外角度偏转，由于折流板9后缘伸出在涵道2矩形后缘左右两个立面的后面，风扇3滑流在流出涵道2矩形的后缘时，受到折流板9影响，能够扩散地流向机翼1上翼面后缘更广大的区域，并且拉动涵道2周围和涵道2之间的气流，产生引射作用，共同流向机翼1后缘，产生更大的动力增升作用；运用本分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行器需要水平飞行时，每个涵道风扇后缘两侧的折流板9对称地向内角度偏转，工作着的风扇3的滑流将受两块向内角度偏转的折流板9影响，收敛地流向机翼1后缘，使得风扇3滑流的截面积减小，相应增大了风扇3滑流速度，增大了推力；同时，滑流流向机翼1上翼面后缘更小的区域，这样将减少对涵道2周围和涵道2之间的气流的拉动，减小引射作用，也减小了风扇滑流在机翼上翼面的摩擦损耗，使风扇滑流产生更强的推进作用，使飞行器有更大的飞行速度。

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，11所示，所述涵道风扇所在部位相对应的机翼1的后缘襟翼为子翼6和襟翼7组成的双缝襟翼；机翼1外侧设置有扰流片25。

由子翼6和襟翼7组成的双缝襟翼由于有两个翼缝，能够更好地利用风扇3滑流，产生更大的动力增升作用；而且双缝襟翼能下偏更大角度，使风扇3滑流和风扇3引射的滑流能更大角度地流向下方，更好地产生向前上方的反作用升力；通过对子翼6，襟翼7及扰流片25的控制，可以对运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行器执行横滚操纵，比如要使飞行器向左横滚，将右侧机翼1的子翼6和襟翼7适当下偏，左侧机翼1的扰流片25适当上偏，左侧机翼的翼梢会相应减小升力，相应飞行器就会向左横滚，反之亦然。

如图1、2、3、4、5、6、7，8所示，所述支撑片5的片数与风扇3叶片数相同或呈倍数；支撑片5剖面为单凸翼型，翼型前缘对应风扇3滑流来流方向，后缘朝向后方，能消除风扇3的滑流扭转。

风扇3滑流有滑流扭转，这样不能很好地对机翼上翼面进行动力增升，所以把电动机的支撑片5的片数设置为与风扇3叶片数相同或呈倍数，同时支撑片5设置为单凸翼型，翼型前缘对应风扇3滑流来流方向，后缘朝向后方，这样就能消除风扇3的滑流扭转，使风扇3滑流更好地进行动力增升。

本发明还公开了一种运用上述分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车。

如图7、8、9、10，11所示，本发明飞行汽车，包括车身10，驾驶舱11，所述驾驶舱11设置在车身10中前部，分布式电动涵道风扇襟翼增升系统为2个并对称地设置于驾驶舱11后部的上部两侧，并分别通过机翼1根部的转轴安装在驾驶舱11后部上部的固定装置12内，两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够通过控制，以机翼1根部的转轴为轴，对称地向两侧水平转动打开后固定，使翼展较宽，以行使飞行器功能，或者对称地向后水平转动折叠后固定，使宽度较窄，以行使汽车功能；飞行汽车从车头到车尾，车身(10)整体呈流线型，两个前轮15和两个后轮19均露出在车身10外，并分别对称地设置在车身10前部和车身10中后部两侧；前轮15通过悬架系统和前翼13与车身10相连，后轮19通过悬架系统和后翼17与车身10相连；前翼13后缘设置有前升降舵16，后翼17后缘设置有后升降舵20；前轮19外设置有前轮整流罩14，后轮19外设置有后轮整流罩18，后轮整流罩18上方延伸设置有由垂直安定面21和方向舵22组成的垂直尾翼，垂直尾翼高度适宜，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够在其上方自如地转动，不产生干涉；机身10头部设置有升力风扇，升力风扇为电动共轴风扇，进气口设置有纵向安装的上百叶窗26，排气口设置有纵向安装的下百叶窗，上百叶窗26和下百叶窗可以通过控制同时打开或同时关闭。

飞行汽车左右对称。分布式电动涵道风扇襟翼增升系统为2个并对称地设置于驾驶舱11后部的上部两侧，并且分别通过机翼1根部的转轴安装在驾驶舱11后部上部的固定装置12内，这样两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统就能对称地水平转动，使飞行汽车在飞行器状态和固定翼飞机状态之间转换；并且使飞行汽车在不太高的情况下，两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统在飞行器状态打开时，机翼1水平伸出，有足够翼展，为平直梯形翼，具有合理的展弦比，以适宜低亚音速飞行；两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1在汽车状态折叠时，，涵道2前缘没有超出飞行汽车的最大宽度，使汽车状态行驶安全方便；飞行汽车从车头到车尾，车身10整体呈流线型，这使得在飞行时机身10阻力小，同时使得两个前轮15和两个后轮19露出在车身10外，这样前轮15可以通过悬架系统和前翼13与车身10相连，后轮19可以通过悬架系统和后翼17与车身10相连，前翼13后缘有前升降舵16，二者组成鸭翼，后翼17后缘有后升降舵20，二者组成水平尾翼；鸭翼加水平尾翼，以及车身10中部的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统就使飞行汽车在固定翼飞机状态成为三翼面布局；两个鸭翼和两个水平尾翼虽然展弦比小，面积也不大，但前轮15外设置有前轮整流罩14，后轮19外设置有后轮整流罩18，整流罩加车轮就像加在鸭翼和水平尾翼的端板，能减小鸭翼和水平尾翼的翼梢涡流，对鸭翼和水平尾翼减阻增升，而且由于前轮15和后轮19分别设置在车身10前部和车身10中后部的位置；使得设置其上的的鸭翼和水平尾翼相对重心的力臂较长，使得通过鸭翼和水平尾翼可以对飞行汽车在固定翼飞机状态时实现合理的俯仰稳定性和俯仰操纵性；前翼13和后翼17都有相对较大的根梢比，并都有相对较大的厚度，以能承受车身重量的负荷，并且前翼13和后翼17的前缘半径都相对较大，以使飞行汽车在汽车状态时减小对行人可能的伤害；由于空间有限，并且为了减小气动阻力，前轮和后轮的悬挂系统都采用烛式悬挂；后轮整流罩上方18延伸设置有由垂直安定面21和方向舵22组成的垂直尾翼，使得通过垂直尾翼可以对飞行汽车在固定翼飞机状态时实现合理的航向稳定性和航向操纵性；机身10头部设置有升力风扇，升力风扇为电动共轴风扇，以消除反扭力；进气口设置的上百叶窗26为纵向安装，以实现对整个风扇的均匀进气；排气口的百叶窗为纵向安装，使得可以通过百叶窗的左右偏转，实现飞行汽车在直升机状态时的偏航控制；飞行汽车在直升机状态时上百叶窗26和下百叶窗打开，以使共轴风扇能够工作，在固定翼和汽车状态，上百叶窗26和下百叶窗关闭，使飞行汽车头部光滑，气动阻力小。

如图7、8、9、10、11所示，所述固定装置12从侧视图来看呈C型，上下各有一个较厚的平面，中间有一个中空的夹层，从侧视图看，固定装置12前部封闭，中空的夹层向两侧和后方开放，夹层的高度与分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1根部的厚度相当。

固定装置12由复合材料或金属材料构成，强度及刚度较高，并且与驾驶舱11和车身10牢固地连接为一体，以承受飞行汽车的重量负荷和两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统传来的升力；两个分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1根部水平地插入固定装置12中空的夹层内，并且分别通过机翼1根部的转轴牢固地安装固定装置12两侧，以机翼1根部的转轴为轴，两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够通过控制，对称地水平打开及折叠；驱动机构为电动或液压装置；机翼1根部的转轴为金属材质，并且离分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1根部边缘以及固定装置12的边缘各有一段距离，以使机翼1根部及固定装置12能承受飞行汽车在飞行器状态时的最大负荷和疲劳负荷。

如图7、8、9、10、11所示，所述固定装置12后方的车身10背部，设置有前覆盖件23和后覆盖件24，前覆盖件23的后部通过铰链与后覆盖件24的前部相连，后覆盖件24的后部通过铰链与车身10中后部的背部相连；当飞行汽车需要变为飞行器时，前覆盖件23和后覆盖件24向前伸展，覆盖在车身10背部，使车身10背部光滑，飞行阻力小；当飞行汽车需要变为汽车状态时，前覆盖件23和后覆盖件24向后折叠，以降低高度，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统系统能够在其上方自如地向内转动折叠，不产生干涉。

前覆盖件23和后覆盖件24有一定厚度，以保证有足够强度和刚度；飞行汽车在飞行器状态，前覆盖件23和后覆盖件24向前伸展，覆盖在车身10背部后，以及飞行汽车在汽车状态，前覆盖件23和后覆盖件24向后折叠后，都能够通过相应机构锁定；前覆盖件23和后覆盖件24向后折叠后，不超出车身10尾部长度；前覆盖件23和后覆盖件24前伸和折叠的驱动机构为电动或液压装置。

如图7、8、9、10、11所示，所述前翼13和后翼17均为平凸翼型。

前翼13为平凸翼型，由于下翼面较平，安装在前翼13翼梢下翼面的前轮15和前轮整流罩14就能通过控制，自如地左右转向，以使飞行汽车具有转向功能；后翼17为了统一，也设置为为平凸翼型。

如图7、8、9、10、11所示，所述前翼13和后翼17的最大厚度位置的上翼面均设置有伸缩式涡流发生器28。

由于前翼13和前升降舵16组成的鸭翼，以及后翼17和后升降舵20组成的水平尾翼展弦比和机翼面积都较小，升力有限，可以在前翼13和后翼17的最大厚度位置的上翼面设置伸缩式涡流发生器28，飞行汽车在汽车状态，伸缩式涡流发生器28缩回，处于隐藏状态，前翼13和后翼17的相应位置完整光滑，减小在可能的碰撞中对行人的伤害；飞行汽车在飞行器状态，伸缩式涡流发生器28伸出，在飞行中产生涡流，向鸭翼和水平尾翼后缘的附面层注入能量，增加鸭翼和水平尾翼升力。

飞行汽车在汽车状态时，两个分布式电动涵道风扇襟翼增升系统对称地折叠在驾驶舱11后部的上部两侧，前覆盖件23和后覆盖件24向后折叠，降低高度，以让出两个分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的空间；飞行汽车在汽车状态车身宽度较窄，符合道路安全法规规定，而且车鼻较长，能够在可能产生的碰撞中保护乘客；前升降舵16和后升降舵20上偏，以使飞行汽车在汽车状态行驶时产生气动下压力，使飞行汽车高速行驶时不发飘，使飞行汽车前轮15和后轮19抓地力更大；伸缩式涡流发生器28缩回，以减小可能对行人造成的伤害；车头升力风扇的上百叶窗26和下百叶窗处于关闭状态，以减小阻力；飞行汽车在汽车状态采用前轮15转向，后轮19采用电动轮毂驱动；飞行汽车在汽车状态的动力可以采用纯电动驱动，也可以采用由发动机，发电机及电池组成的混合动力，电池需要的冷却空气以及发动机工作所需的空气由进气道27进入。

飞行汽车需要从汽车状态变为直升机状态时，两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统以机翼1根部的转轴为轴，对称地向前水平转动90度后锁定，使得机翼1有足够翼展；前覆盖件23和后覆盖件24向前伸展，覆盖在车身10背部，使车身10背部光滑；同时使车头升力风扇的上百叶窗26和下百叶窗处于开启状态，然后大角度下偏机翼1后缘由子翼6和襟翼7组成的后缘双缝襟翼，将每个涵道2后缘内两侧的折流板9都对称地向外角度偏转，将前升降舵16和后升降舵20偏转向下，伸出两个前翼13和两个后翼17上的伸缩式涡流发生器28，此时，飞行汽车从汽车状态变为直升机状态，飞行汽车在直升机状态和汽车状态使用的动力相同。

飞行汽车在直升机状态需要垂直起飞时，从动力源通过导线传递电力给车身10头部的电动升力风扇工作，产生滑流向下流出产生向上的反作用推力；同时从动力源通过导线传递电力给涵道风扇的电动机4，驱动风扇3转动，产生滑流流向距形的涵道2后缘，由于涵道2后缘内两侧的折流板9对称地向外角度偏转，而且折流板9后缘伸出在涵道2矩形后缘左右两个立面的后面，使风扇3滑流在流出涵道2矩形的后缘时，受到折流板9影响，扩散地流向机翼1上翼面后缘更广大的区域，并且拉动涵道2周围和涵道2之间的气流，产生引射作用，共同流向机翼1后缘，产生更大的动力增升作用；由于两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的6个涵道风扇同时工作，机翼1上翼面存在强烈的气流从前缘向后缘的的弦向流动，并且由于由子翼6和襟翼7组成的后缘双缝襟翼大角度下偏，这样产生了两个力：一是因为后缘襟翼下偏，机翼1弯度增大，机翼1产生向后上方的升力，二是风扇3滑流以及风扇3滑流引射的气流受后缘襟翼下偏的偏转而流向后下方，产生向前上方的反作用推力，通过设置适宜的后缘襟翼下偏角度，使前一个力和后一个力中，向前和向后的分力相互抵消，剩下的就是向上的合力，这就是分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力；两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统产生的升力合力大小相同，以保持飞行汽车的横向平衡；由于分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1下偏后缘襟翼，产生的升力合力作用点更加靠近机翼后缘，而飞行汽车的重心处在机翼三分之一前缘处下方的行李箱位置，这样升力合力的作用点就落在了飞行汽车重心之后，这时，分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力合力距好和车身10头部的升力风扇滑流向上的反作用推力前后配平，并且这两个力相加超过飞行汽车所受的重力，同时由于飞行汽车横向平衡，飞行汽车将慢慢垂直起飞。由于两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼后缘襟翼离飞行汽车的重心更近，产生的升力合力能够负载飞行汽车的大部分重量，相应的，车身10头部的升力风扇由于离飞行汽车重心较远，只需负载飞行汽车小部分重量就能保持飞行汽车俯仰平衡，这就减小了升力风扇的体积和重量，也就减小了飞行汽车在水平飞行时的死重，提高了经济性；飞行汽车在直升机状态垂直起飞上升到一定高度后，适当减小涵道风扇及车身10头部升力风扇的升力，飞行汽车进入悬停状态。

飞行汽车在直升机状态悬停需要低速前进时，适当增大风扇3转速，适当减小子翼6和襟翼7的下偏角度，风扇3滑流向前上方的反作用推力中的向前的分力将大于机翼1向后上方的升力中的向后的分力，飞行汽车将低速前进；飞行汽车在直升机状态悬停需要低速后退时，适当增大风扇3转速，同时适当增大子翼6和襟翼7的下偏角度，风扇3滑流向前上方的反作用推力中的向前的分力将小于机翼1向后上方的升力中的向后的分力，飞行汽车将低速后退；飞行汽车在直升机状态悬停需要低速横向移动时，比如要向左侧横向移动，适当增大右侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的风扇转速，以适当增大右侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力合力，使飞行汽车朝左侧小角度横滚，然后适当减小右侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的风扇转速，以适当减小此侧的升力合力，此时两侧分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力合力将产生向左侧的分力，这个分力使飞行汽车朝左侧横向移动，反之亦然；飞行汽车在直升机状态悬停需要悬停回转时，适当增大车身10头部的升力风扇转速，同时向相反方向偏转下百叶窗，由于升力风扇设置在车身10的头部，远离飞行汽车重心，产生的滑流分力将使飞行汽车向相应方向悬停回转；飞行汽车需要低速前进并偏航时，增大风扇3转速，减小子翼6和襟翼7的下偏角度，以及增大车身10头部升力风扇转速，偏转下百叶窗的方法组合使用。

飞行汽车需要从直升机悬停状态转为水平飞行时，适当增大风扇3转速，同时适当减小子翼6和襟翼7的下偏角度，风扇3滑流向前上方的反作用推力中的向前的分力将大于机翼1向后上方的升力中的向后的分力，飞行汽车将逐渐前进；继续增大风扇3转速，继续适当减小子翼6和襟翼7的下偏角度，飞行汽车将继续加速前飞，此时，前翼13和前升降舵16组成的鸭翼，以及后翼17和后升降舵20组成的水平尾翼开始产生升力，由垂直安定面21和方向舵22组成的垂直尾翼将开始产生航向稳定性，此时适当减小升力风扇转速，以保持纵向配平；继续保持这一趋势，鸭翼和水平尾翼将产生更大的升力，这时将子翼6和襟翼7全部收起，机翼1后缘重新变得完整光滑，以减小气动阻力，这时，将每个涵道风扇后缘的两个折流板9对称地向内角度偏转，风扇3滑流将受两块向内角度偏转的折流板9影响，收敛地流向机翼1后缘，并流向后方，以完全推动飞行汽车前进，鸭翼，水平尾翼和分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1将产生足够升力，以维持飞行汽车水平飞行，此时，飞行汽车转为水平飞行状态；收起前升降舵16，收起后升降舵20，停止升力风扇转动，关上百叶窗26，关闭下百叶窗，飞行汽车成为三翼面布局固定翼飞机，由于两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼1为上单翼，并有较小的上反角，飞行汽车在三翼面布局固定翼飞机状态具有横向稳定性。飞行汽车进入水平飞行状态后，适当减小电动机4转速，以经济地巡航飞行。飞行汽车在三翼面布局的俯仰操纵由前升降舵16和后升降舵20控制，航向操纵由方向舵22控制，横向操纵由子翼6，襟翼7和扰流片25控制。

飞行汽车需要从水平飞行状态转为悬停状态时，适当下偏由子翼6和襟翼7组成的后缘双缝襟翼，将每个涵道风扇后缘的两个折流板9对称地向外角度偏转，风扇3滑流将扩散地流向机翼1后缘，并受子翼6和襟翼7偏转开始流向后下方，减小了向前的推进，同时机翼1也由于变弯，产生的升力开始朝向后上方，升力中有了向后的分力，飞行汽车开始逐渐减速；继续下偏由子翼6和后翼7组成的后缘双缝襟翼，飞行汽车继续减速，由于速度减低，机翼1将不能保持足够升力，增大电动机4转速，以增大升力，此时，鸭翼以及水平尾翼由于速度减低也逐渐减小升力，下偏前升降舵16和后升降舵20，使鸭翼和水平尾翼产生足够升力；由于机翼1后缘双缝襟翼下偏后，机翼1的升力合力作用点靠近机翼后缘，机身10头部的两侧的鸭翼将不能实现纵向配平，打开上百叶窗26和下百叶窗，使机身10头部的升力风扇工作，产生滑流向下流出，产生向上的反作用推力，以和机身中部的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统前后配平；继续保持这一趋势，飞行汽车将继续减速至停止前进，飞行汽车从水平飞行状态转为悬停状态。

飞行汽车需要从悬停状态垂直降落时，减小机身10头部的升力风扇转速，以减小升力风扇的反作用推力，同时减小风扇3转速，以减小分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的升力合力，飞行汽车会由于重力大于升力而缓慢下降，直到前轮15和后轮19接触地面，风扇3和车身10头部的升力风扇停止转动，飞行汽车垂直降落过程结束。

飞行汽车要从直升机状态变为汽车状态时，将前覆盖件23和后覆盖件24向后折叠，以降低高度，然后将两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统以机翼1根部的转轴为轴对称地向后水平转动90度后锁定，以减小飞行汽车在汽车状态的宽度；收起子翼6和襟翼7，关闭上百叶窗26和下百叶窗，上偏前升降舵16和后升降舵20，缩回伸缩式涡流发生器28，此时，飞行汽车从直升机状态变为汽车状态。

飞行汽车在直升机状态和固定翼飞机状态飞行时需要采用控制增稳系统进行人工增稳。

飞行汽车的驾驶舱内能以并列方式乘坐2人，驾驶舱11后即机身10中部是行李箱和油箱，飞行汽车的动力源在行李箱和油箱后面即机身10中后部，以与可能的乘客相配重；在可能的变化情况下，比如乘客是一个小个子驾驶员或者是一个大个子驾驶员加一个大个子乘客，会引起飞行汽车的重心的前后移动，这需要在在车身头部和尾部设置水箱，以抑制重心的前后移动，使飞行汽车的重心始终落在油箱和行李箱附近，这样，油箱无论是满箱还是油很少，行李箱无论是很轻还是很重，都不易造成重心的前后移动。

涵道2的后缘部位也可以改为下平上拱的半圆型，这样也能进行动力增升，而且还能减小涵道之间的干扰阻力；支撑片5采用对称翼型也能部分消除风扇3滑流扭转，但这样由于支撑片5前缘不能对应风扇3滑流来流方向，有局部气流分离，消除风扇3滑流扭转的作用稍差；机翼1后缘由子翼6和襟翼7组成的后缘双缝襟翼也可以改为富勒襟翼，也能达到同样的效果；前翼13也可以设置为不对称双凸翼型，然后在前翼13翼梢下翼面设置下部为平面的附加结构，这样前轮15和前轮整流罩14也能自如地左右转向，但这样附加结构会造成多余的高度，也增加了重量和成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车，包括机翼(1)和设置在机翼(1)上翼面前缘的涵道风扇，涵道风扇包括涵道(2)，涵道(2)内的风扇(3)，驱动风扇(3)的电动机(4)，支撑电动机(4)的支撑片(5)，机翼(1)有后缘襟翼，涵道风扇为若干个，在机翼(1)上翼面前缘以一定距离为间隔线性排列；涵道(2)的前缘伸出在机翼(1)前缘的前面，涵道(2)的后缘位于机翼(1)的最大厚度位置，涵道风扇所在部位相对应的机翼(1)后缘设置有后缘襟翼；

所述涵道(2)前缘部位为环形，后缘部位为宽度大于高度的矩形，涵道(2)前缘部位的环形和后缘部位的矩形之间光滑连接；涵道(2)矩形的后缘的下平面与机翼(1)上翼面重合，使风扇(3)滑流在流出涵道(2)后缘后，能顺畅地流向机翼(1)上翼面，并流向机翼(1)后缘，对机翼(1)进行动力增升；

所述涵道(2)矩形的后缘内，在左右两个立面之间三分之一处与三分之二处的位置分别对称地设置有由固定面(8)和折流板(9)组成的导流片；导流片竖向垂直设置，其中的折流板(9)以舵面形式安装在固定面(8)后部，使二者组成的导流片整体呈现流线型；折流板(9)后缘伸出在涵道(2)矩形后缘左右两个立面的后面，左侧导流片和右侧导流片的折流板(9)能够通过控制相互对称地向左或向右偏折，以偏转风扇(3)滑流；

所述涵道风扇所在部位相对应的机翼(1)的后缘襟翼为子翼(6)和襟翼(7)组成的双缝襟翼；机翼(1)外侧设置有扰流片(25)；

所述支撑片(5)的片数与风扇(3)叶片数相同；支撑片(5)剖面为单凸翼型，翼型前缘对应风扇(3)滑流来流方向，后缘朝向后方，能消除风扇(3)的滑流扭转；

所述运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车还包括车身(10)，驾驶舱(11)，其特征在于：所述驾驶舱(11)位于车身(10)中前部，分布式电动涵道风扇襟翼增升系统为2个并对称地设置于驾驶舱(11)后部的上部两侧，并分别通过机翼(1)根部的转轴安装在驾驶舱(11)后部上部的固定装置(12)内，两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够通过控制，以机翼(1)根部的转轴为轴，对称地向两侧转动打开后固定，使翼展较宽，以行使飞行器功能，或者对称地向后转动折叠后固定，使宽度较窄，以行使汽车功能；飞行汽车从车头到车尾，车身(10)整体呈流线型，两个前轮(15)和两个后轮(19)均露出在车身(10)外，并分别对称地设置在车身(10)前部和车身(10)中后部两侧；前轮(15)通过悬架系统和前翼(13)与车身(10)相连，后轮(19)通过悬架系统和后翼(17)与车身(10)相连；前翼(13)后缘设置有前升降舵(16)，后翼(17)后缘设置有后升降舵(20)；前轮(15)外设置有前轮整流罩(14)，后轮(19)外设置有后轮整流罩(18)，后轮整流罩(18)上方延伸设置有由垂直安定面(21)和方向舵(22)组成的垂直尾翼，垂直尾翼高度适宜，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够在其上方自如地转动，不产生干涉；机身(10)头部设置有升力风扇，升力风扇为电动共轴风扇，进气口设置有纵向安装的上百叶窗(26)，排气口设置有纵向安装的下百叶窗，上百叶窗(26)和下百叶窗能够通过控制同时打开或同时关闭；固定装置(12)后方的车身(10)背部，设置有前覆盖件(23)和后覆盖件(24)，前覆盖件(23)的后部通过铰链与后覆盖件(24)的前部相连，后覆盖件(24)的后部通过铰链与车身(10)中后部的背部相连；当飞行汽车需要变为飞行器时，前覆盖件(23)和后覆盖件(24)向前伸展，覆盖在车身(10)背部，使车身(10)背部光滑，飞行阻力小；当飞行汽车需要变为汽车状态时，前覆盖件(23)和后覆盖件(24)向后折叠，以降低高度，使两侧的分布式电动涵道风扇襟翼增升系统能够在其上方自如地向内转动折叠，不产生干涉。

2.根据权利要求1所述的运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车，其特征在于：所述固定装置(12)从车身侧面看呈C型，上下各有一个较厚的平面，中间有一个中空的夹层，从车身侧面看，固定装置(12)前部封闭，中空的夹层向两侧和后方开放，夹层的高度与分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的机翼(1)根部的厚度相当。

3.根据权利要求1所述的运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车，其特征在于：所述前翼(13)和后翼(17)均为平凸翼型。

4.根据权利要求1所述的运用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行汽车，其特征在于：所述前翼(13)和后翼(17)的最大厚度位置的上翼面均设置有伸缩式涡流发生器(28)。