CN106163925B - 一种用于飞机的升力装置以及使用该装置的起飞方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于飞机的升力装置及使用该升力装置的起飞方法。该升力装置连接有动力源，其能够产生吹扫过飞机机翼(2)上表面的气流，通过该气流对机翼(2)产生升力使飞机飞起，可以使飞机垂直升降，或者以飞机相对于地面水平移动较慢的状态升降。该升力装置在起飞行状态下还能有较快飞行速度、结构简单、重量轻。

Description

一种用于飞机的升力装置以及使用该装置的起飞方法
技术领域
本发明涉及飞机领域，特别涉及一种用于飞机的升力装置以及使用该装置的起飞方法。
背景技术
垂直起飞即垂直升降，飞机的飞行分为三个主要阶段，即起飞、平飞和降落，其中飞机实现起飞和降落的方式就是滑跑方式，所以需要机场跑道，而垂直起降主要指飞机可以不用借助跑道而在原地就能垂直起飞和垂直降落，可以不用机场跑道，其能够减少机场建设的成本，也能够适应小空间的飞机起飞。
目前飞机垂直起飞的办法，主要有两种，一种是类似于直升机的结构，另一种是通过旋转发动机的推力方向来实现从垂直起飞转向平飞，类似于美国的鱼鹰旋转翼飞机或者是英国的鹞式战斗机，前一种方式飞机的飞行速度较慢，后一种方式飞机有复杂的旋转机构，结构重量较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种飞行速度较快、结构简单、重量轻的用于飞机的升力装置。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，所述升力装置包括动力源，该动力源能够产生吹扫过飞机机翼上表面的气流，该气流能让翼面产生伯努力效应。
通过该气流对机翼产生升力使飞机飞起，在机翼上表面形成气流，使机翼上表面和下表面形成压强差，机翼可以受到向上的升力，实现起飞，而设置能够抵消掉对飞机的水平的推力的若干气流，可以使飞机只受到向上的升力，实现垂直升降，或者以飞机相对于地面水平移动较慢的状态升降，飞起来以后，继续飞行的原理和战斗机相同，通过某装置产生的推力使飞机飞行，通过改变机翼受到的升力实现升降或转向，相比较于直升机的飞行速度，更快，同时相比较同类的垂直升降的鱼鹰旋转翼飞机或者鹞式战斗机，结构更简单，不需要旋转发动机等复杂的旋转机构，结构较简单，重量较轻。
作为本发明的优选方案，所述动力源提供的气流中，至少有部分气流方向是相反的，使部分气流方向相反，要向前飞时，在飞机通过所述升力装置升起来以后，改变部分升力装置产生的向前的气流的方向，使原本的气流向后，这样原本相抵消的推力则没有抵消，而气流的速度没变，所以飞机受到的升力没变，依然能够保持飞行，这时在改变后飞机受到的水平方向的推力下，飞机向前飞，向后飞时，改变部分升力装置产生的向后的气流的方向，使原本的气流向前即可。
作为本发明的优选方案，所述升力装置能够调整所述气流的流速和/或方向，使各个气流产生的推力达到平衡，飞机通过机翼只受到向上的升力，进行垂直升降。
作为本发明的优选方案，所述升力装置分为两个或多个部分，分别设置在飞机的两侧，使飞机保持平衡更简单。
作为本发明的优选方案，位于飞机同侧的所述升力装置能够同时产生吹扫过机翼上表面的向前和向后的气流，并且向前和向后的气流对飞机的推力相互抵消，在飞机受到的总的水平的推力为零的情况下，使飞机机身两侧的的推力也保持相互抵消状态，使飞机不会在升降过程中旋转。
作为本发明的优选方案，所述升力装置为螺旋桨，最直接地最简单的产生气流的结构，制造成本低，且稳定。
作为本发明的优选方案，所述螺旋桨轴的倾角可调，需要改变螺旋桨产生的气流大小或者方向时，不需要反向转动发动机，调整螺旋桨轴的倾角，转换到相比于以前的镜像位置即可实现，使螺旋桨不同工作状态的转换过程更流畅、方便，同时对发动机的安装也不需双向的，节约成本，同时可以使机翼上表面保持气流快速流动产生升力的同时，产生前进的动力(螺旋桨飞机产生反向推力的方式，是将螺旋桨的仰角改变，即改变螺旋桨与其旋转平面的倾角，令前进方向转为前方，这种使用螺旋桨产生反向推力的方法，早在1930年代就开始使用，可变仰角螺旋桨的发展，除了可用于推力反向之外，也可以在不同的情况下，充分使用发动机的动力)。
作为本发明的优选方案，位于所机身同侧的螺旋桨数量等于或大于两个，分别产生吹扫过机翼上表面的向前和向后的气流。
作为本发明的优选方案，所述的升力装置分别装在所述机身前后不同位置的翼面上，或不同高度的翼面上，其中至少有一组能变换气流方向，比如位于所机身同侧的螺旋桨设置的高度均相同，适应单层机翼的飞机，或者，位于所机身同侧的螺旋桨上下对齐重叠安装，适应双层机翼的飞机，在飞机的重量更大时，起飞后需要的升力就更大，增大升力装置的功率、增大机翼面积可以提高升力，但是单个的机翼面积增大范围有限，这时采用两层或多层的机翼，可以实现机翼面积更大范围的增大，然后把飞机受到的升力分开到上下层分别的机翼上，只要保证机身同侧的所有机翼所受到的合力仅为升力，也可完成垂直升降。
作为本发明的优选方案，位于所机身同侧的螺旋桨均设置在一个机翼的上表面，且相邻的螺旋桨之间设置有隔离气流的隔板，防止相反方向的气流产生干扰，这种结构在机身两侧只需要分别设置一个机翼即可，降低材料成本和工艺成本。
作为本发明的优选方案，所述升力装置为电场发生装置(改变机翼上表面电场的带点极性，不需要复杂结构和过多结构重量的付出)，其设置在机翼上表面，能够通过使机翼上方的空气带正电或负电，从而使空气沿电场力产生不同方向的气流，相比较螺旋桨的方式，更节约机翼上表面的空间，使气流受到的阻力更小，动力源的利用率更高，电场发生装置和所述螺旋桨的方式可同时布置，配合使用，分别产生不同的气流，但均可调节气流方向，在保证机翼受到足够升力的情况下，改变气流方向，使飞机向前或向后飞，原理和单独使用其中一种升力装置相同。
本申请还公开了使用上述升力装置的飞机的起飞方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身两侧的升力装置；
B、调整升力装置使飞机在保持左右平衡的状态下升起。
作为本发明的优选方案，步骤B中，飞机同侧的升力装置对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态，实现垂直升降。
作为本发明的优选方案，所述起飞方法还包括步骤C，飞机升起后，使飞机两侧的部分升力装置快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
作为本发明的优选方案，所述起飞方法还包括步骤D，飞机向前或向后飞时，调整不同升力装置的功率，使机身两侧机翼所受升力改变，飞机产生倾斜，实现转向。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
结构上使飞机的飞行速度较快、结构简单、重量轻，运用此结构的飞行方法使起飞和平飞的状态更优，适应性更强。
附图说明：
图1为本发明实施例1中飞机垂直起飞示意图；
图2为本发明实施例1中飞机平飞示意图；
图3为本发明实施例2中飞机垂直起飞示意图；
图4为本发明实施例2中飞机平飞示意图；
图5为本发明实施例4中飞机垂直起飞示意图；
图6为本发明实施例4中飞机平飞示意图；
图7为本发明实施例3中飞机垂直起飞示意图；
图8为本发明实施例3中飞机平飞示意图；
图9为本发明实施例5中飞机垂直起飞示意图；
图10为本发明实施例5中飞机平飞示意图；
图中标记：1-机身，2-机翼，3-螺旋桨，4-隔板，5-电场发生装置。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1、2，一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，连接有动力源，并且能够产生吹扫过飞机机翼2上表面的气流，本实施例中升力装置为螺旋桨3，其安装在机身1两侧的机翼2上(本实施例中机翼2数量为两个，对称设置在机身1两侧)，位于机身1同侧的螺旋桨3数量等于或大于两个(本实施例中为两个)，分别在机翼2上表面产生向前和向后的气流，产生向前的气流的螺旋桨3设置位置在另一个螺旋桨3的前方，使两个螺旋桨3分别产生的向前的气流和向后的气流互不干扰，所述螺旋桨3轴的倾角可调，以此改变所产生的气流的流速(快速镜像变换所述气流的方向，使部分气流方向相反)，所述螺旋桨3能够调整所述气流的流速，使气流对飞机的向前和向后或各向的推力在一种状态下相互抵消，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互抵消时，飞机只受到向上的升力，垂直升降，如图1，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互不完全抵消时，飞机除了受到向上的升力，还会有水平方向的推力，如图2，进行平飞，或者进行非垂直的升降；
一种如本实施例中所述的飞机的飞行方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身1两侧的螺旋桨3；
B、调整螺旋桨3使飞机在保持左右平衡的状态下升起，飞机同侧的螺旋桨3对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态；
C、飞机升起后，使飞机两侧的部分螺旋桨3快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
本实施例中，B和C可同步进行，使飞机在升降时相对地面也有水平的位移，适应性更强。
实施例2
如图3、4，一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，连接有动力源，并且能够产生吹扫过飞机机翼2上表面的气流，本实施例中升力装置为螺旋桨3，其安装在机身1两侧的机翼2上(本实施例中机翼2数量为四个，对称设置在机身1两侧，同侧的机翼2相互平行设置在同一高度)，位于机身1同侧的螺旋桨3数量等于或大于两个(本实施例中为两个，和实施例1不同，这两个是分别设置在不同的机翼2上)，分别在机翼2上表面产生向前和向后的气流，本实施例中由于不同功能的螺旋桨3分别设置在不同的机翼2上，这两个气流的干扰更小，利用率更高，更稳定，所述螺旋桨3轴的倾角可调，以此改变所产生的气流的流速(快速镜像变换所述气流的方向，使部分气流方向相反)，所述螺旋桨3能够调整所述气流的流速，使气流对飞机的向前和向后或各向的推力在一种状态下相互抵消，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互抵消时，飞机只受到向上的升力，垂直升降，如图3，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互不完全抵消时，飞机除了受到向上的升力，还会有水平方向的推力，如图4，进行平飞，或者进行非垂直的升降，
一种如本实施例中所述的飞机的飞行方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身1两侧的螺旋桨3；
B、调整螺旋桨3使飞机在保持左右平衡的状态下升起，飞机同侧的螺旋桨3对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态；
C、飞机升起后，使飞机两侧的部分螺旋桨3快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
本实施例中，B和C可同步进行，使飞机在升降时相对地面也有水平的位移，适应性更强。
实施例3
如图7、8，一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，连接有动力源，并且能够产生吹扫过飞机机翼2上表面的气流，本实施例中升力装置为螺旋桨3，其安装在机身1两侧的机翼2上(本实施例中机翼2数量为四个，对称设置在机身1两侧，同侧的机翼2相互平行设置在不同高度，本实施例中为上下对齐)，位于机身1同侧的螺旋桨3数量等于或大于两个(本实施例中为两个，安装在不同的机翼2上)，分别在机翼2上表面产生向前和向后的气流，由于两个螺旋桨3上下错开设置，使两个螺旋桨3分别产生的向前的气流和向后的气流互不干扰，所述螺旋桨3轴的倾角可调，以此改变所产生的气流的流速(快速镜像变换所述气流的方向，使部分气流方向相反)，所述螺旋桨3能够调整所述气流的流速，使气流对飞机的向前和向后或各向的推力在一种状态下相互抵消，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互抵消时，飞机只受到向上的升力，垂直升降，如图7，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互不完全抵消时，飞机除了受到向上的升力，还会有水平方向的推力，如图8，进行平飞，或者进行非垂直的升降，
一种如本实施例中所述的飞机的飞行方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身1两侧的螺旋桨3；
B、调整螺旋桨3使飞机在保持左右平衡的状态下升起，飞机同侧的螺旋桨3对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态；
C、飞机升起后，使飞机两侧的部分螺旋桨3快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
本实施例中，B和C可同步进行，使飞机在升降时相对地面也有水平的位移，适应性更强。
实施例4
如图5、6，一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，连接有动力源，并且能够产生吹扫过飞机机翼2上表面的气流，本实施例中升力装置为螺旋桨3，其安装在机身1两侧的机翼2上(本实施例中机翼2数量为两个，对称设置在机身1两侧)，位于机身1同侧的螺旋桨3数量等于或大于两个(本实施例中为两个，安装在同一个机翼2上，但两个机翼2错开设置，两个记忆之间设置有隔离气流的隔板4)，分别在机翼2上表面产生向前和向后的气流，由于两个螺旋桨3被隔板4隔开，使两个螺旋桨3分别产生的向前的气流和向后的气流互不干扰，所述螺旋桨3轴的倾角可调，以此改变所产生的气流的流速(快速镜像变换所述气流的方向，使部分气流方向相反)，所述螺旋桨3能够调整所述气流的流速，使气流对飞机的向前和向后或各向的推力在一种状态下相互抵消，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互抵消时，飞机只受到向上的升力，垂直升降，如图5，在螺旋桨3产生的向前和向后的气流相互不完全抵消时，飞机除了受到向上的升力，还会有水平方向的推力，如图6，进行平飞，或者进行非垂直的升降，
一种如本实施例中所述的飞机的飞行方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身1两侧的螺旋桨3；
B、调整螺旋桨3使飞机在保持左右平衡的状态下升起，飞机同侧的螺旋桨3对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态；
C、飞机升起后，使飞机两侧的部分螺旋桨3快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
本实施例中，B和C可同步进行，使飞机在升降时相对地面也有水平的位移，适应性更强。
实施例5
如图9、10，一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，连接有动力源，并且能够产生吹扫过飞机机翼2上表面的气流，本实施例中升力装置为电场发生装置5，其设置在机翼2上表面(本实施例中机翼2数量为两个，对称设置在机身1两侧)，能够通过使机翼2上方的空气带正电或负电，从而使空气沿电场力产生不同方向的气流，所述单个的电场发生装置5可同时在机翼2上表面产生向前或向后的气流，或者同侧机身1的电场发生装置5分为多个，每个单独的产生一个方向的气流，电场发生装置5的功率可调，使其产生的气流的流速不同，本实施例中单个机翼2上的电场发生装置5为一个，其设置在机翼2上表面，分为前部分和后部分，其均可通过不同的状态使机翼2上方的空气带正电或者负电，从而使空气沿电场力产生不同方向的气流，如图9，电场发生装置5的前部分产生向前的气流，给飞机平向向前的推力和向上的升力，后部分则产生平向的向后的推力和向上的升力，前后推力相抵消，只剩向上的升力，飞机垂直升降，如图10，当前后推力同向时，飞机实现平飞。
一种如本实施例中所述的飞机的飞行方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身1两侧的电场发生装置5；
B、调整电场发生装置5使飞机在保持左右平衡的状态下升起，飞机同侧的电场发生装置5对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态；
C、飞机升起后，使飞机两侧的电场发生装置5的一部分快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
本实施例中，B和C可同步进行，使飞机在升降时相对地面也有水平的位移，适应性更强。

Claims (12)

1.一种用于飞机的升力装置，其安装于飞机上，其特征在于，所述升力装置包括动力源，该动力源用于产生吹扫过飞机机翼上表面的气流，所述动力源提供的气流中，至少有部分气流方向是相反的，位于飞机同侧的所述升力装置能够同时产生吹扫过机翼上表面的向前和向后的气流，并且向前和向后的气流对飞机的推力相互抵消。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述升力装置能够调整所述气流的流速和/或方向，使各个气流产生的推力达到平衡。
3.根据权利要求2所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述升力装置分为两个或多个部分，分别设置在飞机的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述升力装置为螺旋桨。
5.根据权利要求4所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述螺旋桨轴的倾角可调。
6.根据权利要求5所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，位于所述飞机机身同侧的螺旋桨数量等于或大于两个，分别产生吹扫过机翼上表面的向前和向后的气流。
7.根据权利要求3所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述的升力装置分别装在机身前后不同位置的翼面上，或不同高度的翼面上，其中至少有一组能变换气流方向。
8.根据权利要求6所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，位于所机身同侧的螺旋桨均设置在一个机翼的上表面，且相邻的螺旋桨之间设置有隔离气流的隔板。
9.根据权利要求1所述的一种用于飞机的升力装置，其特征在于，所述升力装置为电场发生装置，其设置在机翼上表面，能够通过使机翼上方的空气带正电或负电。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的使用该升力装置的起飞方法，其步骤为：
A、同时启动飞机机身两侧的升力装置；
B、调整升力装置使飞机在保持左右平衡的状态下升起。
11.一种根据权利要求10任意一项所述的使用该升力装置的起飞方法，其特征在于，步骤B中，飞机同侧的升力装置对飞机产生的向前和向后推力保持相互抵消的状态。
12.一种根据权利要求11任意一项所述的使用该升力装置的起飞方法，其特征在于，还包括步骤C，飞机升起后，使飞机两侧的部分升力装置快速镜像变换所产生的气流的方向，使飞机向前或向后飞行。
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