CN106184749B - 一种轨道式飞机及其槽道运行系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道式飞机及其槽道运行系统，涉及有远距离交通运输工具领域，该轨道式飞机在U型的开放式槽道运行系统内运行，而机身通过限位连接装置与槽道运行系统滑动连接，该限位连接装置可调节轨道式飞机的运行姿态并起到限制轨道式飞机的作用，使该轨道式飞机能够稳定地按照预定轨道运行。机翼分两侧设置于机身的顶部，动力装置设置于机身的尾部；进气道防护装置设置于动力装置上，以防止异物进入动力装置。本发明提供的轨道式飞机具有较高的安全性的同时具有飞机的速度优势和普通铁路及高铁的运载能力的优势。

Description

一种轨道式飞机及其槽道运行系统

技术领域

本发明涉及远距离交通运输工具领域，具体而言，涉及一种轨道式飞机及槽道运行系统。

背景技术

随着“地球村”的发展，世界各地的交流愈发频繁，各种远距离交通工具应运而生，并且全世界人们生活交流中接触、使用地越来越广泛和频繁。

目前常见的远距离交通工具一般而言包括飞机、火车和轮船，而在追求速度的领域而言，目前只有飞机和火车是较为常见的交通工具，而普通的铁路相较于飞机来说运载能力较强，但是速度最高只有100-200km/h左右，而相对较快的高铁运行速度也只有300km/h左右，远远不及普通民航客机的速度；而民航客机相较于普通铁路来说在速度方面遥遥领先，但是在方便性和运载能力来说又远不如普通铁路。

而其他远距离交通工具比如磁悬浮列车，由于其高昂的建造及维护成本，至今未能大面积推广使用，而真空管道运输等多项技术还正在研发当中，无法在可预见的时间内投入使用。

有鉴于此，一种具有高安全性，并且既有民航客机的速度优势，又有普通铁路巨大的载客量和方便性同时也能在可预见的时间内推广使用的交通工具便应运而生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道式飞机，其兼具有飞机的速度快的优势和普通铁路的载客量巨大的优势，并且安全性大大提高，其能够通过限制连接装置保证沿预定高架轨道运行。

本实施例的另一目的在于提供一种用于该轨道式飞机运行的槽道运行系统，该槽道运行系统其能够容纳该轨道式飞机的机身及限制连接装置，给该轨道式飞机提供飞行轨道，便于控制该轨道式飞机的运行轨迹。

为到达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种轨道式飞机包括机身、机翼、进气道防护装置、限位连接装置和动力装置，轨道式飞机在一槽道运行系统内运行，而机身通过限位连接装置与槽道运行系统滑动连接，该限位连接装置可调节轨道式飞机的运行姿态并起到限制轨道式飞机的作用，使该轨道式飞机能够稳定地按照预定轨道运行。机翼分两侧设置于机身的顶部，动力装置设置于机身的尾部；进气道防护装置设置于动力装置上，以防止异物进入动力装置。

进一步地，上诉限位连接装置包括多条限制钢索、多个定滑轮、多个滑块、多个动滑轮和钢索长度调节机构，每个定滑轮固定设置于机身的两侧和下部，每个滑块滑动设置于槽道运行系统上，每个动滑轮固定设置于每个滑块上，每条限制钢索的一端连接于机身的两侧及下部的对应的每个定滑轮，每条限制钢索的另一端连接于每个动滑轮。整个限位连接装置的主体部件就是限制钢索，而限制钢索主要作用是限制轨道式飞机在运行时的飘动和偏航，限制机身的俯仰姿态，防止其与槽道擦碰，保证直线运行，同时在轨道式飞机起步阶段、减速阶段、机翼收缩或停止时抬起支撑机身，以及在转弯时调节机身姿态提供一定的向心力，并连接机身和滑块使滑块受到机身拉力向前与机身保持速度相同，同时可以用于在机身遭遇较强不稳定风时保持机身的稳定。钢索长度调节机构设置于机身的腹部，保证机身强度的同时又能降低飞机重心，该钢索长度调节机构可调节多条限制钢索的长度。

进一步地，上诉动力装置包括多台航空发动机，多台航空发动机按照预设的布局设置于机身尾部，航空发动机包括发动机舱、进气道、整流舱、燃料仓和滤气加压舱。进气道防护装置包括进气道挡板和异物撞击栅栏装置，进气道挡板设置于进气道的进气口，以打开和关闭进气口，异物撞击栅栏装置包括栅栏、堵板和联动机构，异物撞击栅栏装置设置于进气道内，当大块异物进入进气道后会撞击栅栏从而触发联动机构导致堵板堵住相应进气道单元，以此防止异物进入发动机。而在扬尘天气运行时，该航空发动机的进气道会被进气道挡板全部关闭，而加装有滤气层的滤气加压舱则在进气道被关闭时继续吸入氧气以保证航空发动机不会全部停机。

进一步地，上诉机身呈水滴状，顶置有多个串联的机翼，机翼为变后掠式机翼，机翼能够收缩，在该轨道式飞机进入隧道时机翼的展开宽度能够降低，从而减小了对隧道宽度的要求。

进一步地，机翼的翼尖处设置有一翼尖小翼，翼尖小翼在机翼展开时垂直于机翼的翼面，以减少诱导阻力，增强地效效应；在机翼后掠时翼尖小翼放平在机翼上，以减少其所占空间。

进一步地，机身的头部和机翼的前襟处均加装有装甲，以应对飞鸟或大块杂物的撞击。

本发明还提供一种槽道运行系统，该槽道运行系统用于上述轨道式飞机的运行，该槽道运行系统包括一个可容纳机身和限位连接装置的U型的开放式槽道，槽道运行系统的内壁的两侧和底部分别设置有滑块轨道，滑块轨道内置有滑块，滑块轨道的轨道方向与轨道式飞机的运行方向一致。考虑到地形的限制，该槽道运行系统修筑在高架桥上，且该槽道运行系统两侧植被距机翼下表面的垂直距离不小于5米，以防止在该轨道式飞机运行过程中机翼与地面或植被碰撞。该槽道运行系统内间隔设置有多个通道，通道可用于槽道运行系统内积水的排放。

进一步地，上诉滑块轨道呈内凹形状，滑块卡接在滑块轨道内，滑块可沿滑块轨道方向滑行。

进一步地，上诉滑块在与滑块轨道接触的地方设置有滚动装置，滚动装置包括多个滚动体和多个弹性连接件，每个弹性连接件一端与滑块固定连接，另一端与每个滚动体连接，滚动体与滑块轨道滚动连接。

进一步地，槽道运行系统在弯道处的宽度根据转弯方向逐渐加宽，以适应轨道式飞机在转弯时调节姿态。槽道运行系统在并轨和转弯处设置有转盘，转盘直径不小于轨道式飞机的最大长度。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种轨道式飞机，轨道式飞机在一U型的开放式槽道运行系统内运行，而机身通过限位连接装置与槽道运行系统滑动连接，该限位连接装置可调节轨道式飞机的运行姿态并起到限制轨道式飞机的作用，使该轨道式飞机能够稳定地按照预定轨道运行。机翼分两侧设置于机身的顶部，动力装置设置于机身的尾部；进气道防护装置设置于动力装置上，以防止异物进入动力装置。本发明提供的轨道式飞机具有较高的安全性的同时也具有飞机的速度优势和普通铁路运载能力的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的轨道式飞机的示意图；

图2为图1中轨道式飞机机翼收缩时的示意图；

图3为图1中轨道式飞机的机翼的示意图；

图4为图1中轨道式飞机的限位连接装置的示意图；

图5为图1中轨道式飞机的动力装置的示意图；

图6为图1中轨道式飞机的进气道防护装置的示意图；

图7为本发明实施例中槽道运行系统的示意图；

图8为本发明实施例中滑块轨道的示意图；

图9为图7中滑块轨道的滚动装置的示意图；

图10为图7中槽道运行系统的弯道示意图；

图11为本发明实施例中转盘的示意图。

图标：100-轨道式飞机；110-机身；120-机翼；122-翼尖小翼；130-进气道防护装置；132-进气挡板装置；1322-挡板；1324-红外探测控制器；134-异物撞击栅栏装置；1342-栅栏；1344-堵板；1346-联动机构；140-限位连接装置；142-限制钢索；144-定滑轮；146-滑块；147-滚动装置；1472-第一滚动体；1473-第二滚动体；1474-弹性连接件；148-动滑轮；149-钢索长度调节机构；150-动力装置；152-航空发动机；1522-发动机舱；1524-进气道；1526-整流舱；1528-滤气加压舱；200-槽道运行系统；220-滑块轨道；230-通道；240-转盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

图1所示为本发明实施例中轨道式飞机100的示意图，轨道式飞机100包括机身110、机翼120、进气道防护装置130、限位连接装置140和动力装置150，且轨道式飞机100在一槽道运行系统200内运行，槽道运行系统200呈开放的U型结构。限位连接装置140可调节轨道式飞机100的运行姿态并起到限制轨道式飞机100的作用，使轨道式飞机100能够稳定地按照预定轨道运行。机翼120分两侧设置于机身110的顶部，利用地效作用增强了机翼120产生的升力。动力装置150设置于机身110的尾部；进气道防护装置130设置于动力装置150上，以防止异物进入动力装置150。

机身110呈水滴状，为普通飞机长度的2至5倍，顶置有多个机翼120，为了均匀受力，可以对机身110每段的升力进行合理的调节，减少机翼120的尺寸，增大整体升力，故机翼120应采用串联布局。

参照图2，机翼120为变后掠式，机翼120能够收缩，在轨道式飞机100进入隧道时机翼120的展开宽度能够降低，从而减小了对隧道宽度的要求。当机翼120的后掠机构过大时，可以考虑采用两侧错开非对称式机翼120布局。同时机翼120采用收放式大型前缘襟翼，可在大幅度调节机翼120升力的同时调节机翼120的整体宽度。机身110的头部和机翼120的前襟处均加装有装甲，以应对飞鸟或大块杂物的撞击。

参照图3，机翼120的翼尖处设置有一翼尖小翼122，翼尖小翼122在机翼120展开时垂直于机翼120的翼面，以减少诱导阻力，增强地效效应；在机翼120后掠收缩时翼尖小翼122放平在机翼120上，以减少其所占空间。

参照图4，限位连接装置140包括多条限制钢索142、多个定滑轮144、多个滑块146、多个动滑轮148和钢索长度调节机构149，多个定滑轮144固定设置于机身110的两侧和下部，槽道运行系统200两侧及底面上设置有滑块轨道220，每个滑块146滑动设置于滑块轨道220内，每个动滑轮148固定设置于对应的每个滑块146上，每条限制钢索142的一端连接于机身110的两侧及下部的对应的每个定滑轮144，每条限制钢索142的另一端连接于每个动滑轮148。整个限位连接装置140的主体部件就是限制钢索142，而限制钢索142主要作用是限制轨道式飞机100在运行时的飘动和偏航，限制机身110的俯仰姿态，防止其与槽道运行系统200擦碰，保证直线运行，同时在轨道式飞机100起步阶段、减速阶段、机翼120收缩或停止时抬起支撑机身110，以及在转弯时调节机身110姿态提供一定的向心力，并连接机身110和滑块146使滑块146受到机身110拉力向前与机身110保持速度相同，同时可以用于在机身110遭遇较强不稳定风时保持机身110的稳定。机身110两侧及下方的滑轮组分担受力，并通过钢索长度调节机构149控制限制钢索142长度来调节限制钢索142的受力，实现机身110的限制、偏转和抬升。钢索长度调节机构149设置于机身110的腹部，保证机身110强度的同时又能降低飞机重心，钢索长度调节机构149可调节多条限制钢索142的长度。

参照图5，动力装置150包括多台航空发动机152，考虑到降低噪音、安全及简化系统结构等因素，动力装置150不宜超出机身110轮廓以增大阻力，故多台航空发动机152设置于机身110尾部，航空发动机152包括发动机舱1522、进气道1524、整流舱1526和滤气加压舱1528。由于轨道式飞机100在槽道运行系统200内运行，为了防止航空发动机152吸入飞鸟以及防止沙尘，进气道1524采用机身110两侧可封闭式，进气道1524的进气口处加装进气道防护装置130。同时沿着槽道运行系统200安装输电线路，为轨道式飞机100提供电力供应，故航空发动机152可采用混合动力以大幅降低成本。

参照图6，进气道防护装置130包括进气挡板装置132和异物撞击栅栏装置134，进气挡板装置132包括挡板1322和红外探测控制器1324，挡板1322设置于进气道1524的进气口，红外探测控制器1324通过红外探测探知外部情况并控制挡板1322以打开和关闭进气口。异物撞击栅栏装置134包括栅栏1342、堵板1344和联动机构1346。异物撞击栅栏装置134设置于进气道1524内，当大块异物进入进气道1524后会撞击栅栏1342从而触发联动机构1346导致堵板1344堵住相应进气道1524，以此防止异物进入内部。而在扬尘天气运行时，航空发动机152的进气道1524会被挡板1322全部关闭，而加装有滤气层的滤气加压舱1528则在所有进气道1524被关闭时继续吸入氧气以保证航空发动机152不会全部停机。

参照图7，开放式U型的槽道运行系统200修筑在高架上，降低了对地形的要求，飞鸟与杂物出现的概率也会降低。在槽道运行系统200内还间隔设置有通道230，通道230可作为槽道运行系统200的排水道。

同时槽道运行系统200的内侧壁应使用光滑材料覆盖，以防止航空发动机152的尾部气流对侧壁的腐蚀造成颗粒脱落。

参照图8，槽道运行系统200内设置有与轨道式飞机100运行方向相一致的滑块轨道220，滑块轨道220为连接限制钢索142的滑块146提供滑行轨道并支撑滑块146。滑块轨道220嵌在槽道运行系统200的两侧壁及底面上，由多节呈内凹形状的钢轨连接而成，在卡住滑块146的同时保证了滑块146可在滑块轨道220内滑动。

参照图9，位于槽道运行系统200两侧壁的滑块146在与滑块轨道220接触的地方设置有滚动装置147。滚动装置147包括多个第一滚动体1472、多个第二滚动体1473和多个弹性连接件1474，多个第二滚动体1473与滑块轨道220的底面相接触，每个弹性连接件1474一端与滑块146固定连接，另一端与每个第一滚动体1472连接，第一滚动体1472与滑块轨道220滚动连接，弹性连接件1474可根据其承受的压力调节其长度。在轨道式飞机100静止时，弹性连接件1474承受的压力最大，此时其长度最小，第一滚动体1472收进到滑块146内，滑块146与滑块轨道220之间通过面接触来承受压力；在轨道式飞机100达到其正常运行速度时，弹性连接件1474承受的压力最小，此时其长度最大，第一滚动体1472伸出滑块146外，滑块146与滑块轨道220之间通过第一滚动体1472连接，而在轨道式飞机100的其余状态，可根据弹性连接件1474来调节滑块146与滑块轨道220间处于滚动连接状态还是处于滑动状态。同时，在每块滑块146上安装有可调节刹车垫来提供刹车能力。

参照图10，槽道运行系统200在弯道处的宽度逐渐增加，以适应轨道式飞机100在转弯时调节姿态，同时在轨道式飞机100转弯时应拉长限制钢索142来配合槽道运行系统200宽度的增加。

参照图11，槽道运行系统200在并轨和转弯处设置有转盘240，转盘240的直径不小于轨道式飞机100的最大长度，以实现不同线路的精确对接和大角度转弯，转盘240同样可以用在多条线路交汇与分离处。

本发明提供了一种轨道式飞机100，轨道式飞机100在一U型的开放式槽道运行系统200内运行，而机身110通过限制钢索142、定滑轮144、动滑轮148三者组成的滑轮组与槽道运行系统200滑动连接，通过钢索长度调节机构149可调节限制钢索142的长度，从而调节轨道式飞机100的运行姿态并起到限制轨道式飞机100的作用，使轨道式飞机100能够稳定地按照预定轨道运行。机翼120为变后掠式且分两侧设置于机身110的顶部，动力装置150设置于机身110的尾部；进气道防护装置130设置于动力装置150上，以防止异物进入动力装置150。同时在槽道运行系统200内设置有滑块146轨道，内置有多个滑块146，每个滑轮组与每个滑块146相连接，从而实现轨道式飞机100在槽道运行系统200内滑行。轨道式飞机100相比于民航飞机具有运载能力强和方便的优势，相比于现有普通铁路具有速度快的优势，同时利用限制钢索142在槽道运行系统200内运行，在水平与竖直方向均对轨道式飞机100进行了限制，故不会发生脱轨现象，安全性、舒适性与平稳性相比于飞机或普通铁路有了较大的提高。

值得注意的是，限位连接装置140中起支撑与限制作用的除了采用限制钢索142外，也可以是两端可活动的承力横梁或其他起支撑与限制作用的结构。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道式飞机，包括机身、机翼、进气道防护装置和动力装置，所述轨道式飞机在一槽道运行系统内运行，其特征在于，所述轨道式飞机还包括限位连接装置，所述机身通过所述限位连接装置与所述槽道运行系统滑动连接，所述限位连接装置可调节所述轨道式飞机的运行姿态并起到限制所述轨道式飞机的作用，所述限位连接装置包括与所述槽道运行系统滑动连接的多个滑块；所述机翼分两侧设置于所述机身的顶部，所述动力装置设置于所述机身的尾部；所述进气道防护装置设置于所述动力装置上，以防止异物进入所述动力装置；

所述限位连接装置还包括多条限制钢索、多个定滑轮、多个动滑轮和钢索长度调节机构，多个所述定滑轮固定设置于机身的两侧和下部，多个所述滑块滑动设置于所述槽道运行系统上，每个所述动滑轮固定设置于每个所述滑块上，每条所述限制钢索的一端连接于所述机身的两侧及下部的对应的每个所述定滑轮，每条所述限制钢索的另一端连接于每个所述动滑轮；所述钢索长度调节机构设置于所述机身的腹部，所述钢索长度调节机构可调节多条所述限制钢索的长度。

2.根据权利要求1所述的轨道式飞机，其特征在于，所述动力装置包括多台航空发动机，多台所述航空发动机设置于所述机身尾部，所述航空发动机包括发动机舱、进气道、整流舱、燃料仓和滤气加压舱；所述进气道防护装置包括进气道挡板和异物撞击栅栏装置，所述进气道挡板设置于所述进气道的进气口，以打开和关闭所述进气口，所述异物撞击栅栏装置包括栅栏、堵板和联动机构，所述异物撞击栅栏装置设置于所述进气道内，所述堵板可经过所述联动机构的触发堵住所述进气道。

3.根据权利要求1所述的轨道式飞机，其特征在于，所述机身呈水滴状，顶置有多个串联的所述机翼，所述机翼为变后掠式机翼，所述机翼能够收缩。

4.根据权利要求1所述的轨道式飞机，其特征在于，所述机翼的翼尖处设置有一翼尖小翼，所述翼尖小翼在所述机翼展开时垂直于所述机翼的翼面，在所述机翼后掠时所述翼尖小翼放平在所述机翼上。

5.根据权利要求3所述的轨道式飞机，其特征在于，所述机身的头部和所述机翼的前襟处均加装有装甲。

6.一种槽道运行系统，其特征在于，所述槽道运行系统用于权利要求1至5任意一项所述的轨道式飞机的运行，所述槽道运行系统包括一个可容纳所述机身和所述限位连接装置的U型的开放式槽道，所述槽道运行系统的内壁的两侧和底部设置有滑块轨道，所述滑块轨道内置有所述滑块，所述滑块轨道的轨道方向与所述轨道式飞机的运行方向一致；所述槽道运行系统修筑在高架上，所述槽道运行系统间隔设置有多个通道，所述通道可用于所述槽道运行系统内积水的排放。

7.根据权利要求6所述的槽道运行系统，其特征在于，所述滑块轨道呈内凹形状，所述滑块卡接在所述滑块轨道内，所述滑块可沿所述滑块轨道方向滑行。

8.根据权利要求7所述的槽道运行系统，其特征在于，所述滑块在与所述滑块轨道接触的地方设置有滚动装置，所述滚动装置包括多个滚动体和多个弹性连接件，每个所述弹性连接件一端与所述滑块固定连接，另一端与每个滚动体连接，所述滚动体与所述滑块轨道滚动连接。

9.根据权利要求6所述的槽道运行系统，其特征在于，所述槽道运行系统在弯道处根据转弯方向逐渐加宽；所述槽道运行系统在并轨和转弯处设置有转盘，所述转盘的直径不小于所述轨道式飞机的最大长度。