CN107434036A - 无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统，提供一种依靠海绵钯或胶体钯加热冷却调节氢气囊提供浮力、并通过头部的双反转电动螺旋桨控制升降方向的无燃烧动力火箭式摆渡飞艇(简称箭艇)，在地面机场与高空固定高度和航线持续飞行的空中机场之间进行上下摆渡；采用氢燃料电池提供动力的机体和机翼上面覆盖太阳能电池板的空中穿梭机(简称穿梭机)在高空经纬两个方向飞行的空中机场之间进行水平换乘摆渡的航空运输系统。箭艇在地面平台定点垂直起降，占地少，噪音小，干扰低；穿梭机和空中机场处于等高度飞行，而且同向降落、反向起飞能够动能对冲，更加节能；乘客在空中机场换乘的同时随同机场连续飞行，实现低碳环保快速直达运输。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空运输系统，其包括无燃烧动力火箭式摆渡飞艇(简称箭艇)、四角布局空气缓冲柱塞支撑的箭艇地面平台(简称地面平台)、作为空中航母的氦气飞艇构成的空中机场(简称空中机场)和依靠氢燃料电池提供动力的机体和机翼上面覆盖太阳能光伏电池的空中穿梭机(简称穿梭机)组成。
背景技术
航空航天技术创新与研发投入在全球各主要国家突飞猛进，航空航天运输产业发展方兴未艾，但是其自身仍然存在许多不足：
一是飞机起飞污染和能源消耗大；
二是中转要经过飞机反复起降地面机场，不仅造成噪声污染，而且乘客和物资转运成本高；
三是地面机场低空飞鸟、建筑物等干扰风险大、占地多，投资高，运行效率低。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明从提高综合运输效率、降低成本、实现低碳环保、安全可靠的航空运输目的，以箭艇外形如大直径火箭，顶部是驾驶舱(简称驾驶舱)，除配置应急降落伞以外，还有直径略小于箭艇直径的可变角的双反旋直升机螺旋桨(简称螺旋桨)，由氢燃料电池驱动电机带动螺旋桨控制箭艇飞行方向，中间段类似空气压缩机气缸(简称气缸)，底部外圈是橡胶垫，在箭艇降落地面平台时候起减震缓冲作用，对称四角有电磁锁扣装置与空中机场竖井互锁；气缸内部作为活塞的是客舱式活塞(简称活塞)，通过常温下1体积海绵钯可吸收900体积氢气或1体积胶体钯可吸收1200体积氢气和将海绵钯或胶体钯加热到40～50℃把吸收的氢气大部释出的原理，控制气缸内部氢气囊里面氢气多少保证箭艇快速升降。
上升过程是在气缸内部的氢气囊里面加充氢气，使气缸连同驾驶舱在氢气升力作用下向上运动，而活塞部分与地面锁扣系留一起，活塞客舱可以是多层，中间是升降电梯，外侧是环形步梯，活塞最底层侧面有与空中机场竖井侧面舱门对接的舱门，便于乘客和物资进出箭艇和空中机场。
当气缸上升到使活塞大部分露出时，乘客从活塞侧面进入客舱，当关闭客舱舱门并得到升空指令以后，地面平台锁扣的电磁开关释放，箭艇在气缸内部氢气囊里面的氢气升力作用下快速升空，驾驶舱通过调整其外部的螺旋桨控制飞行方向，使箭艇向着自己上空的空中机场飞去。
空中机场类似在太空轨道运行的空间站或者大洋中巡航的航空母舰，始终在固定高度和固定航线飞行，空中机场的外围是许多独立氦气囊，空中机场上面是有供穿梭机起飞的电磁弹射装置和降落的甲板，还有供箭艇对接与分离的竖井，甲板下面除有许多供人员活动、工作的厅室外，其余就是许多合金铝材料的独立氢气囊和氢燃料电池空间。
箭艇首先升空到高于空中机场的上空位置，然后释放系留索，由系留索勾住机场竖井，通过系留索把箭艇拉到空中机场上的一个箭艇降落竖井内，箭艇气缸底部，竖井侧面与活塞侧面舱门对接，打开舱门交换人员物资，交换结束而且与空中机场一起飞行快到箭艇的下一个目的地的时候，竖井和箭艇之间的对接舱门关闭并脱离，气缸底侧箭艇气缸内部的氢气囊里面的部分氢气被抽入空中机场的氢气储存库，同时活塞在气缸内部逐步提升到箭艇头部，直至箭艇升力降低到降落要求值时候，箭艇被从竖井中的锁扣释放，在重力作用下从竖井中间下落，箭艇通过控制氢气囊里面氢气的多少保证箭艇按照安全速度降落地面。
当气缸外圈橡胶垫与同样是有空气缓冲柱塞支撑的地面平台接触时，一方面平台缓冲了箭艇的降落冲击力，另一方面活塞从气缸内部在重力作用下也是通过使气缸内部抽真空过程导致活塞缓慢下落，同时氢气囊开始充氢气，气缸与活塞方向运动，当活塞与地面平台锁扣电磁吸合后，活塞舱门打开，乘客和物资与地面交换，又开始进行下一次升降过程。
穿梭机为头部流线型、后面长方形并且上面覆盖太阳能光伏电池、下部前端设置一对上表面覆盖太阳能光伏电池的可收放机翼，尾部两端设置一对电机驱动的螺旋桨，靠近两个螺旋桨之间是尾翼，穿梭机俯视图中心线截面与火箭纵向截面相同，机翼前有前起落架，一对螺旋桨前有后起落架，穿梭机同时配备氢燃料电池，机体平衡部位也配置氢气囊，保证穿梭机如航行海洋的轮船或者地面车辆那样，只是付出前进动力，通过氢气囊提供的浮力不需要起飞爬升的能量消耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
设计一种无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统，其包括无燃烧动力火箭式摆渡飞艇(简称箭艇)、六角形布局的空气缓冲柱塞支撑的箭艇地面平台(简称地面平台)、作为空中航母的氦气飞艇构成的空中机场(简称空中机场)和依靠氢燃料电池提供动力的机体和机翼上面覆盖太阳能光伏电池的空中穿梭机(简称穿梭机)组成。
本发明的有益效果是：一是通过空中机场上面的电磁弹射装置将穿梭机按照与空中机场飞行的相反方向弹射起飞，降落则与空中机场飞行相同方向降落，这样使穿梭机和空中机场的动能对冲，更加节能，二是箭艇和穿梭机及空中机场完全依靠氢气和氦气囊提供升降和浮空力，太阳能电池和氢燃料电池提供动力，没有了传统的以燃烧式发动机为动力的飞机和火箭升空过程产生的污染和能源浪费；三是箭艇以类似宇宙飞船和空间站对接方式与作为空间站和中转换乘枢纽的空中机场进行空中对接，不用乘客每次换乘必须在地面机场降落带来的浪费和不便，在空中机场换乘的同时随同机场一起始终处于连续飞行过程，实现快速直达运输目的，节省时间，提高效率；四是箭艇在地面平台定点垂直起降，占地少，噪音小，干扰低，投资不大。
附图说明
图1是本发明的箭艇结构示意图；
图2是本发明的空中机场结构示意图；
图3是本发明的穿梭机结构示意图。
既是说明书附图，也是摘要附图
图1中：
1.双反转直升机电动螺旋桨，2.驾驶舱，3.系留索，4.气缸，5.活塞和舱门，6.地面平台，7.空气缓冲柱塞。
图2中：
1.后下层甲板，2.双电动螺旋桨，3.待起飞穿梭机，4.电磁弹射器，5.前上层甲板，6降落的穿梭机，7.有阻拦索的降落跑道，8.箭艇对接竖井，9.空中机场驾驶舱。
图3中：
1.驾驶舱和前起落架，2.下放式舱门，3.右侧机翼伺服控制机构，4.右侧机翼，5.尾翼，6.右侧后起落架，7.右侧电机仓，8.右侧电动螺旋桨，9.左侧机翼伺服控制机构，10.左侧机翼11.左侧后起落架，12.左侧电机仓；13.左侧电动螺旋桨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1示出了本发明的箭艇示意图。外形类似于火箭并配置直升机螺旋桨的氢气飞艇，其中，双反转直升机电动螺旋桨1与现有的直升机类似，动力采用电机驱动，直径略小于气缸4，用于箭艇升降方向与定位控制；驾驶舱2类似直升机驾驶舱，位于气缸4的顶部，配置应急降落伞，下面是海绵钯或胶体钯舱和氢气囊，控制箭艇升降速度；系留索3的作用是当箭艇降落空中机场时，用于箭艇在空中机场上面定位和固定；气缸4为碳纤维材料，外形如大直径火箭，中间段类似空气压缩机气缸，底部外圈是橡胶垫，在箭艇降落地面平台时起减震缓冲作用；活塞和舱门5结构类似空气压缩机里面的活塞，作为客舱可以是多层，中间是升降电梯，外侧是环形步梯，在气缸4里面的氢气升力作用下能够上下运动，底部与地面平台通过电磁锁扣系留一起，底层侧面有与地面平台和空中机场竖井侧面舱门对接的舱门，便于乘客和物资进出箭艇；地面平台6为钢板材料，便于将活塞和舱门5底部的电磁锁扣吸合或释放；空气缓冲柱塞7分别布局在地面平台6的底部四角，当箭艇降落到地面平台6上面时起缓冲减震作用。箭艇的作用是在地面机场与在高空经纬航线上飞行中的空中机场之间进行往返摆渡，在出发的地面平台升空并对接同行空中机场，将人员物资交换以后，降落地面平台，然后再循环返回出发动地面平台。
图2示出了本发明的空中机场示意图。类似于在太空轨道运行的空间站或者大洋中巡航的航空母舰并划分为高空经纬间隔的航线，在高空固定高度和固定航线持续飞行的空中机场，依靠太阳能电池和氢燃料电池提供动力。其中，空中机场的长度千米左右，宽度百米上下，共分成上下三个层次：下层的外围是许多独立氦气囊为空中机场提供浮力，里侧是许多合金铝材料的独立氢气囊和氢燃料电池空间及许多供人员活动、工作的厅室；中层前半部分的前端是空中机场驾驶舱9，既是机场控制调度塔台，又是空中机场飞行驾驶舱，类似潜水艇那样，通过海绵钯或胶体钯调整氢气囊产生浮力，使空中机场在箭艇和穿梭机起降时保持平稳，后面是各种装备器材仓库和车间，中层的后半部分是后下层甲板1，中间是电磁弹射装置4和待起飞的穿梭机3，旁边都是太阳能电池板，底部两侧配置大功率电动螺旋桨2，依靠太阳能电池和氢燃料电池驱动，为空中机场提供推力；上层都是甲板，即前上层甲板5，中间是和箭艇对接的竖井8，后面是降落的穿梭机6和降落跑道7，甲板其他地方覆盖太阳能电池板。
图3示出了本发明的穿梭机示意图。其外形俯视图中心线截面与火箭纵向截面相同，头部流线型、后面长方形并且上面覆盖太阳能电池板，穿梭机前端是驾驶舱和前起落架1，配置应急降落伞，驾驶舱和前起落架1后面是下放式舱门2，当穿梭机停稳在空中机场降落跑道以后，下放式舱门2打开，形成阶梯与甲板对接，供乘客和物资上下，穿梭机右下侧依次是机翼伺服控制机构3和右侧机翼4以及右侧后起落架6，右侧电机仓7，右侧电动螺旋桨8，另一侧下面是左侧机翼伺服控制机构9和左侧机翼10及左侧后起落架11，左侧电机仓12，左侧电动螺旋桨13，靠近两个电动螺旋桨之间的是尾翼5，其中机翼上面覆盖太阳能电池板，和配备的氢燃料电池一起，为穿梭机提供动力，机体平衡部位也配置氢气囊，保证穿梭机如航行海洋的轮船或者地面车辆那样，只是付出前进动力，通过氢气囊提供的浮力不需要起飞爬升的能量消耗。穿梭机的作用是在高空经纬两个方向飞行的空中机场之间进行往返摆渡，例如，从横向A航线上面飞行的空中机场反方向起飞，与在纵向B航线上面飞行经过附近的空中机场上面降落，将换乘的人员物资交换以后，再循环返回，虽然每次降落的空中机场不同，但是穿梭机往返空域不变。
实施例1
如图1所示，当箭艇在地面平台6上面准备升空时，关闭客舱舱门并得到升空指令后，箭艇活塞和舱门5底部的电磁开关失电，电磁锁扣释放，箭艇在气缸4内部氢气囊里面的氢气升力作用下快速升空，驾驶舱2通过调整双反转直升机电动螺旋桨1角度控制上升方向，使箭艇向着自己上空的空中机场飞去。
实施例2
如图1、图2所示，箭艇首先通过调整双反转直升机电动螺旋桨1角度控制上升方向升空到高于空中机场的上空位置，然后释放两个系留索3，由两个系留索3与空中机场竖井8的电磁锁扣吸合，箭艇通过回收两个系留索3将箭艇的活塞和舱门5对接进空中机场的竖井8中，空中机场的竖井8侧面的舱门与箭艇的活塞和舱门5的舱门依靠电磁吸合固定，然后各自打开舱门交换人员物资，交换结束而且箭艇与空中机场一起飞行快到目的地地面平台6时，空中机场的竖井8和箭艇的活塞和舱门5之间的对接舱门关闭并脱离，随着箭艇的气缸4内氢气囊部分氢气被抽入空中机场的氢气储存库使气缸4内部形成真空，使活塞和舱门5逐步缩入气缸4，同时箭艇的浮力不断下降，当降低到降落要求值时，箭艇被从竖井中的锁扣释放，在重力作用下从竖井中间下落，箭艇通过加热或者冷却海绵钯或胶体钯控制氢气囊里面氢气的多少保证箭艇按照安全速度降落地面，并通过调整双反转直升机电动螺旋桨1角度控制降落方向，实现准确定点降落地面平台6。当降落的箭艇气缸4外圈橡胶垫与同样是有空气缓冲柱塞7支撑的地面平台6接触时，一方面平台缓冲了箭艇的降落冲击力，另一方面已经缩入气缸4里面的活塞和舱门5此时处于空气缓冲柱塞工况，当活塞和舱门5与地面平台6接触并电磁锁扣住以后，氢气囊开始充氢气，气缸开始上升，当活塞和舱门5完全露出以后，舱门打开，乘客和物资与地面交换，又开始进行下一次升降过程。
实施例3
如图2和图3所示，当穿梭机3处于空中机场的电磁弹射起飞跑道4上准备起飞时，与现有飞机一样，驾驶舱和前起落架1和右侧后起落架6及左侧后起落架11处于支撑移动状态；右侧机翼伺服控制机构3、右侧机翼4、左侧机翼伺服控制机构9、左侧机翼10、下放式舱门2都处于穿梭机3腹部下面的回收关闭状态。
当穿梭机3被电磁弹射装置开始加速升空后，穿梭机3依靠惯性升空减速，右侧机翼伺服控制机构3和左侧机翼伺服控制机构9同时启动将右侧机翼4、左侧机翼10从穿梭机底部旋转出来，穿梭机3通过控制右侧机翼4、左侧机翼10和尾翼5保持正常飞行；右侧机翼4、左侧机翼10上面的太阳能电池板开始工作，向穿梭机3供电；右侧电动螺旋桨8和左侧螺旋桨13也分别从右侧电机仓7和左侧电机仓12的电机驱动下工作，推动穿梭机3飞行，同时通过加热或者冷却海绵钯或胶体钯控制穿梭机3里面的氢气囊的氢气量多少，保证穿梭机3如潜水艇一样，保持高度平稳飞行。
当穿梭机6接近目的地空中机场准备降落时，穿梭机6如在航空母舰降落一样，在与空中机场同行方向，对准空中机场的降落跑道7，释放前起落架和后起落架1、6、11，并不断调整速度和高度，同时伸出缓冲钩臂勾住空中机场的降落跑道7的阻拦索缓冲减速，停稳后，穿梭机6通过右侧机翼伺服控制机构3、左侧机翼伺服控制机构9将右侧机翼4、左侧机翼10回收穿梭机6的腹部下面，然后穿梭机6的下放式舱门2打开，人员物资出舱，随后穿梭机6从空中机场的前上层甲板6经过升降梯进入中层机库检修一下，符合飞行条件后被移动到电磁弹射跑道4上面，人员物资进舱，准备再次起飞。
Claims (3)
1.一种无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统，其包括无燃烧动力火箭式摆渡飞艇(简称箭艇)和四角布局空气缓冲柱塞支撑的箭艇地面平台(简称地面平台)、作为空中航母的氦气飞艇构成的空中机场(简称空中机场)、依靠氢燃料电池提供动力的机体和机翼上面覆盖太阳能光伏电池的空中穿梭机(简称穿梭机)组成，其特征在于：所述箭艇外形类似火箭，箭首配置直径略小于气缸4的双反转电动螺旋桨1，气缸4为碳纤维材料，中段类似空气压缩机气缸，底部外圈是橡胶垫，驾驶舱2位于气缸4顶部，下面是海绵钯或胶体钯舱与氢气囊，在气缸4里面能够上下运动的活塞和舱门5作为客舱，中间是升降电梯，外侧是环形步梯，底部通过电磁锁扣系留，气缸4顶部外沿是系留索3，用于箭艇与空中机场竖井8之间的定位和固定，地面平台6为钢板材料，便于将活塞和舱门5底部的电磁锁扣吸合或释放，空气缓冲柱塞7分别布局在地面平台6的底部四角起缓冲减震作用；所述的空中机场长度千米左右，宽度百米上下，共分成上下三个层次，其中下层外围配置许多独立氦气囊为空中机场提供浮力，里侧是许多合金铝材料的独立氢气囊和氢燃料电池空间及供人员活动、工作的厅室，中层前半部分的前端是空中机场驾驶舱9，既是机场控制调度塔台，又是空中机场飞行驾驶舱，类似潜水艇那样，通过海绵钯或胶体钯调整氢气囊产生浮力，使空中机场在箭艇和穿梭机起降时保持平稳，后面是各种装备器材仓库和车间，中层的后半部分是后下层甲板1，中间是电磁弹射装置4和待起飞的穿梭机3，旁边为太阳能电池板覆盖，底部两侧配置大功率电动螺旋桨2，上层都是甲板，即前上层甲板5，中间是和箭艇对接的竖井8，后面是降落的穿梭机6和降落跑道7，甲板其他地方覆盖太阳能电池板；所述的穿梭机其外形俯视图中心线截面与火箭纵向截面相同，头部流线型，后面长方形，上表面覆盖太阳能电池板，和氢燃料电池一起为穿梭机提供推力，前端是驾驶舱和前起落架1，驾驶舱和前起落架1后面是下放式舱门2，右下侧依次是机翼伺服控制机构3和右侧机翼4以及右侧后起落架6，右侧电机仓7，右侧电动螺旋桨8，另一侧下面是左侧机翼伺服控制机构9和左侧机翼10及左侧后起落架11，左侧电机仓12，左侧电动螺旋桨13，靠近两个电动螺旋桨之间的是尾翼5，机体平衡部位配置氢气囊。
2.根据权利要求1所述的无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统，其特征在于，所述的无燃烧动力是依靠海绵钯或胶体钯加热冷却调节箭艇、空中机场和穿梭机中的氢气囊内氢气产生浮力，控制机体如潜水艇那样保持平稳和快速升降；依靠太阳能电池板和氢燃料电池驱动箭艇的双反转电动螺旋桨1、空中机场的双电动螺旋桨2、穿梭机的左侧电动螺旋桨13和右侧电动螺旋桨8，为飞行提供推力和方向控制。
3.根据权利要求1所述的无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统，其特征在于，所述的箭艇是通过控制氢气囊内氢气产生的浮力使箭艇按照垂直升降方式实现地面与将要飞过的在高空经纬航线持续飞行的空中机场之间进行上下摆渡；在经纬航线持续飞行的空中机场之间的水平换乘摆渡，由待起飞穿梭机3和降落的穿梭机6实现。
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|---|---|---|---|
| CN201610394310.5A CN107434036A (zh) | 2016-05-25 | 2016-05-25 | 无燃烧动力箭艇空中摆渡漂飞机场航空运输系统 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108819633A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-16 | 北京艾达方武器装备技术研究所 | Ai智能垂直起降海陆空可变换航母、运载机及通用运载装置 |
| CN110481779A (zh) * | 2019-09-01 | 2019-11-22 | 西安长峰机电研究所 | 伞型助推太阳能飞行器 |
| CN116620596A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-08-22 | 国网四川省电力公司成都供电公司 | 无人机用智能机场控制方法 |
| WO2024021319A1 (zh) * | 2022-07-25 | 2024-02-01 | 易元明 | 相对运动空气动能航空飞机转盘式升降机场 |
-
2016
- 2016-05-25 CN CN201610394310.5A patent/CN107434036A/zh active Pending
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