CN106965940A - 一种翼升力垂直起降发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翼升力垂直起降发动机，它利用伯努利原理，构想了一种将机翼和发动机融合为一体的设计，提出了利用风扇产生的气流直接吹向翼升力板以获得升力的发动机设计思路，从而让飞行器获得可以垂直起降的升力。该发动机由风扇、圆环形翼升力板组成，风扇制造出由中心向四周吹出气流，流向翼升力板，产生向上的升力。上述设计思路应用于涡扇发动机，将圆环形翼升力板设计在涡扇发动机的外涵道外侧，通过导流板或气门将外涵道内的气流以发动机为中心向垂直于发动机轴向的四周吹出，吹向翼升力板，发动机获得翼升力板提供的升力，当飞行器完成起飞，高速飞行时，导流板或气门关闭，发动机转换为普通涡扇发动机，此时，为减小飞行阻力，翼升力板可以向下90度转动，并可通过调节部分翼升力板的转动角度，控制飞行器的飞行姿态，如转向、爬升、俯冲或减速。

Description

一种翼升力垂直起降发动机

技术领域

本发明涉及一种翼升力垂直起降发动机，它是一种利用风扇产生的气流直接吹向翼升力板，从而获得升力的发动机，主要用于飞行器的垂直起降，属航空发动机设计制造技术领域。

背景技术

飞机能够飞上天空运用的是伯努利原理。即：在水流或气流里，如果速度小，压强就大，如果速度大，压强就小。为此，人们设计了前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形的飞机机翼。当气流迎面流过这种机翼时，气流被机翼分成上下两股,一股从机翼上方流过，一股从机翼下方流过，最后在机翼后方重新重合成一股。根据气流的连续性原理和伯努利定理，由于机翼上表面拱起，气流流动路径长，流速快，所以压强就小，而机翼下方气流路径短，流速慢，压强就比较大，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼升力，飞机就是依靠机翼升力得以在天空飞行的。

现有飞机是利用发动机推动整个飞机高速前进，让高速前进的机翼在静止的空气中滑过，利用伯努利原理产生升力。我们试想，如果有足够多的风扇，能够制造出一个足够大的风场，让高速气流流向静止的机翼，根据伯努利原理，显然也是可以获得升力的，但要为长长的机翼提供这样一个风场显然是不现实的，即使有了足够多的风扇获得了这样的风场，显然也是得不偿失，没有实用性和可行性。

那我们是不是真的就无法设计出一种利用风扇产生的气流直接吹向翼升力板，从而获得升力的发动机吗？传统的思维是：机翼是直的，要获得足够的升力，必须要有足够的长度(翼展)，因此，我们难以以一个合理、可行的设计，在这样一个长长的机翼前侧制造出一个与翼展长度相同的扁平风场。本发明拟提出一种创新的思维：设计一个圆环形机翼，或者由多个直机翼成圆环形排列，再由风扇制造一个由中心向四周吹出的风场，这样，一是一个风扇就可以制造出这样的风场，二是圆环形的机翼也有了足够的长度，因而也就可以获得足够的升力。但由于圆环形机翼与升力方向垂直，因而会有巨大的阻力，这样的发动机主要适用于飞行器的垂直起降。

发明内容

本发明利用伯努利原理，构想了一种将机翼和发动机融合为一体的设计，提出了利用风扇产生的气流直接吹向翼升力板以获得升力的发动机设计思路，从而让飞行器获得可以垂直起降的升力。技术解决方案：该发动机由风扇、圆环形翼升力板组成，翼升力板的剖面结构符合伯努利原理的升力翼特征，翼升力板或为一个整体的360度圆环结构，或为由数块独立的直翼成360度圆环形排列组成，风扇或由自身将空气由中心向四周吹出，或在导流板的引导下将空气由中心向四周吹出，吹向翼升力板，产生向上的升力。将上述设计思路应用于涡扇发动机，将圆环形翼升力板设计在涡扇发动机的外涵道外侧，在外涵道内侧，加装可以使外涵道气流90度转向的成圆环形设置的导流板或气门，导流板或气门将外涵道内的气流以发动机为中心向垂直于发动机轴向的四周吹出，吹向翼升力板，发动机获得翼升力板提供的升力，当飞行器完成起飞，高速飞行时，导流板或气门关闭，发动机转换为普通涡扇发动机，此时，为减小飞行阻力，翼升力板可以向下90度转动；翼升力板向下90度转动后，可通过调节部分翼升力板的转动角度，控制飞行器的飞行姿态，如转向、爬升、俯冲或减速。

附图说明

图1是本发明发动机原理的剖面示意图

图2是本发明发动机状态之一的剖面示意图

图3是本发明发动机状态之二的剖面示意图

图中，1是风扇、2是翼升力板、3是涡扇发动机、4是外涵道、5是导流板

具体实施方式

对照附图1，图1是本发明发动机原理的剖面示意图，图中，1是风扇、2是翼升力板，风扇1设计的是可以由中心向四周吹风的风扇，在风扇1的外围，是成360度的圆环形翼升力板2，翼升力板2的剖面结构符合伯努利原理的升力翼特征，风扇1将空气由中心向四周吹出，吹向翼升力板2，产生向上的升力。

对照附图2，图2是本发明发动机状态之一的剖面示意图，是图1所示的原理应用于涡扇发动机的剖面示意图。图中3是涡扇发动机、4是外涵道、5是导流板，在涡扇发动机3的外涵道4外侧，有成360度圆环形排列设置的翼升力板2，在外涵道4的内侧，加装有可以使外涵道气流90度转向的，同样在外涵道4的内壁一周成360度圆环形排列设置的导流板5，导流板5将外涵道4内的气流由发动机中心向垂直于发动机轴向的四周吹出，吹向翼升力板2，当然，导流板5也可以采用气门结构设计，需要时气门打开，外涵道4内的气流通过气门，向翼升力板吹出，不需要时关闭气门，气流直接从外涵道喷口排出，气门技术在航空发动机领域是公知的技术解决方案，附图中不作体现。由于翼升力板2是按照伯努利原理设计的，与机翼结构相同，因而可以获得有别于发动机直接喷气而产生的额外升力，从而为有垂直起降要求的飞行器在起降时提供更为强劲的升力。

根据飞行器的设计需要，翼升力板2既可以是一个整体的360度圆环结构，比如在设计飞碟结构的飞行器或空天母舰时，就可以采用整体的圆环结构，通过加装可以改变或调节翼面的附翼，来调节飞碟或空天母舰的飞行方向和飞行姿态；翼升力板2也可以是由数块独立的直翼成360度圆环形排列组成，比如飞行器在完成垂直起飞后，需要由垂直状态改为高速平飞状态，发动机也随飞行器改为水平状态，这时候由数块独立的直翼成360度圆环形排列组成翼升力板2就可以进行90度转动，以最小的面迎着空气，以减小阻力(见附图3)。

对照附图3，图3是本发明发动机状态之二的剖面示意图，是导流板5或气门关闭，发动机转换为普通涡扇发动机时的剖面示意图。从图2、图3中的导流板5可以看出，该导流板5安装在外涵道的外壁上，可以以一端为轴转动，当需要发动机提供翼升力时，导流板5以一端为轴转动，使另一端靠向外涵道4的内壁，从而将外涵道4内的气流引导向垂直于发动机轴向的四周吹出，吹向翼升力板2，发动机获得翼升力板2提供的升力，当飞行器完成起飞，高速飞行时，导流板5收回至外涵道4的外壁，外涵道4内的气流直接从喷口排出，发动机转换为普通涡扇发动机。

对照附图3还可以看出，当飞行器完成起飞，导流板5或气门关闭后，为减小飞行器高速飞行时翼升力板2带来的过大的飞行阻力，由数块独立的直翼成360度圆环形排列组成的翼升力板2可以向下90度转动，根据飞行原理可知，当翼升力板向下90度转动后，可通过调节部分翼升力板的转动角度，控制飞行器的飞行姿态，如转向、爬升、俯冲或减速。

Claims (4)

1.一种翼升力垂直起降发动机，其特征是：该发动机由风扇(1)、圆环形翼升力板(2)组成，翼升力板(2)的剖面结构符合伯努利原理的升力翼特征，翼升力板(2)或为一个整体的360度圆环结构，或为由数块独立的直翼成360度圆环形排列组成，风扇(1)或由自身将空气由中心向四周吹出，或在导流板(5)的引导下将空气由中心向四周吹出，吹向翼升力板(2)，产生向上的升力。

2.根据权利要求1所述的一种翼升力垂直起降发动机，其特征是：所述的翼升力板(2)在涡扇发动机(3)的外涵道(4)外侧，在外涵道(4)内侧，加装有可以使外涵道气流90度转向的成圆环形设置的导流板(5)或气门，导流板(5)或气门将外涵道(4)内的气流由发动机中心向垂直于发动机轴向的四周吹出，吹向翼升力板(2)，发动机获得翼升力板(2)提供的升力，当飞行器完成起飞，高速飞行时，导流板(5)或气门关闭，发动机转换为普通涡扇发动机。

3.根据权利要求2所述的一种翼升力垂直起降发动机，其特征是：所述的导流板(5)收回至外涵道(4)的外壁时，为减小飞行阻力，翼升力板(2)向下90度转动。

4.根据权利要求3所述的一种翼升力垂直起降发动机，其特征是：所述的翼升力板(2)向下90度转动后，可通过调整部分翼升力板(2)的转动角度，控制飞行器的飞行姿态，如转向、爬升、俯冲或减速。