CN109533350A - 一种涵道推进器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涵道推进器，包括涵道壳体、正极部、负极部及至少一个离子偏转装置；其中，所述涵道壳体的中间围成贯通的气流通道，所述正极部及所述负极部分别设于所述气流通道的上部及下部，用于形成静电场；所述离子偏转装置设于所述气流通道内或所述涵道壳体的内腔，且所述离子偏转装置位于所述正极部及所述负极部之间的位置，用于改变离子喷流的方向。本发明的有益效果为：所述涵道推进器采用空气离子作为动力，简化了结构，省去了传统涵道推进器的驱动电机和旋转的风扇部件，降低了成本，并且能够降低涵道推进器的质量，提高能效。

Description

一种涵道推进器

技术领域

本发明涉及涵道推进设备技术领域，特别涉及一种涵道推进器。

背景技术

现有的涵道推进器通常具有涵道圈、风扇组件、以及驱动电机和电机支架，并设置相应的气动偏转舵面、舵面伺服机构等，结构复杂，涉及到很多零部件，而且各零部件之间的控制比较复杂；在实际使用中过多的零部件不仅具有一定的重量，而且其中一个零部件故障或失效后，整个涵道推进器都会无法正常工作。

因此，如何提供一种能够不依靠桨叶的转动产生动力，提供一种结构简单的涵道推进器是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种涵道推进器，其包括涵道壳体、正极部、负极部及至少一个离子偏转装置；其中，所述涵道壳体的中间围成贯通的气流通道，

所述正极部及所述负极部分别设于所述气流通道的上部及下部，用于形成静电场；

所述离子偏转装置设于所述气流通道内或所述涵道壳体的内腔，且所述离子偏转装置位于所述正极部及所述负极部之间的位置，用于改变离子喷流的方向。

可选地，进一步包括至少一个离子加速装置，所述离子加速装置设于所述气流通道内或所述涵道壳体的内腔，且所述离子加速装置位于所述正极部及所述负极部之间的位置，用于加速电离后的带电氮离子。

可选地，所述正极部包括正电极支架及设于所述正电极支架上靠近所述负极部一侧的正电极；所述负极部包括负电极支架及设于所述负电极支架上靠近所述正极部一侧的负电极，所述正电极及所述负电极相互对称设置。

可选地，所述离子偏转装置和所述离子加速装置均包括线圈。

可选地，所述离子加速装置还包括：第一环形磁芯，所述第一环形磁芯的轴线与所述涵道壳体的轴线位于同一直线上；

所述离子加速装置的线圈沿所述第一环形磁芯的周向绕制在所述第一环形磁芯上。

可选地，所述离子偏转装置还包括：第二环形磁芯，所述第二环形磁芯的轴线与所述涵道壳体的轴线位于同一直线上；

所述离子偏转装置包括至少两对线圈，所述离子偏转装置的线圈均沿所述第二环形磁芯的轴向绕制在所述第二环形磁芯上。

可选地，进一步包括为所述正极部、负极部、离子加速装置及所述离子偏转装置提供能源的电源组件。

可选地，所述线圈为石墨烯导线。

可选地，进一步包括设于所述涵道壳体的中心轴线位置的用于容纳所述电源组件的类梭形的中轴体。

可选地，所述离子偏转装置及所述离子加速装置均为两个或多个；其中，

两个或多个所述离子偏转装置沿所述涵道壳体的轴向层叠设置或间隔设置；

两个或多个所述离子加速装置沿所述涵道壳体的轴向层叠设置或间隔设置。

相对上述背景技术，本发明所提供的涵道推进器，其具有以下有益效果：

所述涵道推进器采用空气离子作为动力，简化了结构，省去了传统涵道推进器的驱动电机和旋转的风扇部件，相应省去了控制涵道推力方向的气动偏转舵面、舵面伺服驱动机构和矢量喷口等复杂运动结构件，降低了成本，并且能够降低涵道推进器的质量，提高能效。

在涵道的内部没有旋转运动机构，不涉及各零部件之间的配合问题，降低了零部件制造精度要求，不会导致疲劳断裂的桨叶脱出或飞出涵道外，从而避免产生危险。

在涵道的内部没有旋转运动机构，整个涵道推进器不会因为桨叶的转动产生噪音，通过调整电流即可对气流加速，对速度的控制更稳定。

通过控制线圈的电流即可实现升力可控，方向可调，线圈通电产生能源的方式比较可靠，不会受到风、雨、雪天气的影响，而且零部件较少，不容易失效，延长了涵道推进器的使用寿命。

采用轻质材料，例如石墨烯导线制作所述线圈，质量较小，进一步使整个所述涵道推进器的质量较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的另一角度的结构示意图；

图3为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的整体结构的剖视图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的正电极分布在所述正电极支架上的局部结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式所提供的正负电极形成的静电场示意图；

图6为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置的立体图；

图7为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置沿所述第一环形磁芯的中轴面的截面上形成的磁场示意图；

图8为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置在整个三维空间内形成的磁场示意图；

图9为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置沿所述第一环形磁芯的中轴面的截面上形成的磁场与上下正负电极形成的静电场叠加的示意图；

图10为本发明一种具体实施方式所提供的离子偏转装置的立体图；

图11为本发明一种具体实施方式所提供的其中一对偏转线圈沿垂直于所述涵道壳体的中轴线的截面上形成的磁场示意图；

图12为本发明一种具体实施方式所提供的离子偏转装置在整个三维空间内形成的磁场示意图；

图13为本发明一种具体实施方式所提供的其中一对偏转线圈与上下正负电极形成的静电场叠加的示意图。

图中，

1-涵道壳体；2-正极部；21-正电极支架；22-正电极单元；3-负极部；31-负电极支架；32-负电极单元；4-离子加速装置；41-加速线圈；5-离子偏转装置；51-偏转线圈；52-第二环形磁芯；6-中轴体；7-前部整流罩；8-后部整流锥。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的核心是提供一种涵道推进器，该涵道推进器能够不依靠桨叶的转动产生动力，提供了涵道推进的另一种运行方式。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图13，图1为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的另一角度的结构示意图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的涵道推进器的整体结构的剖视图；图4为本发明一种具体实施方式所提供的正电极分布在所述正电极支架21上的局部结构示意图；图5为本发明一种具体实施方式所提供的正负电极形成的静电场示意图；图6为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置4的立体图；图7为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置4沿所述第一环形磁芯的中轴面的截面上形成的磁场示意图；图8为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置4在整个三维空间内形成的磁场示意图；图9为本发明一种具体实施方式所提供的离子加速装置4沿所述第一环形磁芯的中轴面的截面上形成的磁场与上下正负电极形成的静电场叠加的示意图；图10为本发明一种具体实施方式所提供的离子偏转装置5的立体图；图11为本发明一种具体实施方式所提供的其中一对偏转线圈51沿垂直于所述涵道壳体1的中轴线的截面上形成的磁场示意图；图12为本发明一种具体实施方式所提供的离子偏转装置5在整个三维空间内形成的磁场示意图；图13为本发明一种具体实施方式所提供的其中一对偏转线圈51与上下正负电极形成的静电场叠加的示意图。

在具体实施方式中，本发明所提供的涵道推进器，如图1和图2所示，其包括涵道壳体1、正极部2、负极部3、离子加速装置4及离子偏转装置5；其中，所述涵道壳体1的中间围成贯通的气流通道，所述正极部2及所述负极部3分别设于所述气流通道的上部及下部，用于形成静电场；所述离子偏转装置5设于所述涵道壳体1的内腔下部且位于所述正极部2及所述负极部3之间的位置，用于改变离子喷流的方向。所述涵道推进器采用空气离子作为动力，简化了结构，省去了传统涵道推进器的驱动电机和旋转的风扇部件，相应省去了控制涵道推力方向的气动偏转舵面、舵面伺服驱动机构和矢量喷口等复杂运动结构件，降低了成本，并且能够降低涵道推进器的质量，提高能效。在涵道的内部没有旋转运动机构，不涉及各零部件之间的配合问题，降低了零部件制造精度要求，不会导致疲劳断裂的桨叶脱出或飞出涵道外，从而避免产生危险。在涵道的内部没有旋转运动机构，整个涵道推进器不会因为桨叶的转动产生噪音，通过调整电流即可对气流加速，对速度的控制更稳定。通过控制所述离子偏转装置即可实现方向可调，不会受到风、雨、雪天气的影响，而且零部件较少，不容易失效，延长了涵道推进器的使用寿命。

进一步地，所述离子加速装置4设于所述涵道壳体1的内腔且位于所述正极部2及所述负极部3之间的位置，用于加速电离后的带电氮离子；进一步地，离子加速装置4设于所述涵道壳体1的内腔上部，所述离子偏转装置5设于所述涵道壳体1的内腔下部且位于所述离子加速装置4及所述负极部3之间的位置，效果较佳。

在具体实施方式中，本发明所提供的涵道推进器，如图1、图2、图3及图5所示，所述正极部2包括正电极支架21及设于所述正电极支架21上靠近所述负极部3一侧的正电极；所述负极部3包括负电极支架31及设于所述负电极支架31上靠近所述正极部2一侧的负电极。所述正电极支架21及所述负电极支架31上下对称设置，所述正电极及所述负电极上下对称设置。

进一步地，所述正电极支架21包括多个沿所述涵道壳体1周向均匀分布的第一辐条，且多个所述第一辐条均为沿所述涵道壳体1径向延伸的条形结构；所述正电极包括多个正电极单元22，多个所述正电极单元22均匀设置于所述第一辐条上靠近所述负极部3的一侧。所述负电极支架31包括多个沿所述涵道壳体1周向均匀分布的第二辐条，且多个所述第二辐条均为沿所述涵道壳体1径向延伸的条形结构；所述负电极包括多个负电极单元32，多个所述负电极单元32均匀设置于所述第二辐条上靠近所述正极部2的一侧。需说明的是，所述正电极支架21及所述负电极支架31均不限于辐条的结构形式，所述正电极支架21及所述负电极支架31还可设置为网格结构或其它能够实现安装所述正电极及所述负电极功能的支架结构形式，但所述正负电极支架的材质、结构以不影响正负电极形成的静电场为基本要求，例如，所述正负电极支架均为绝缘材料制成，优选采用塑胶材料，更优选地，所述塑胶材料为聚甲醛。

如图5所示，利用成组分布的电极单元，将涵道内靠近上部的正极部2的空气中的氮分子电离，氮分子内的电子被高压正电极夺取，带正电的氮离子会在涵道内上下正负电极之间形成的静电场作用下，向涵道内靠近下部的正负电极的负电极运动，氮离子在运动过程中碰撞其他氮分子会形成新的氮离子，由此不断有氮离子从涵道内上部的正电极向涵道下部的负电极运动。同时由于流体的连续性原理，涵道外部的空气会不断被吸入涵道内部，参与新的电离，并在正负电极的作用下，从上部的正电极向下部的负电极持续运动。

如图3和图6所示，所述离子加速装置4为沿所述涵道壳体1的内腔周向环绕的环形装置。进一步地，所述离子加速装置4包括：第一环形磁芯，所述第一环形磁芯的轴线与所述涵道壳体1的轴线位于同一直线上；及线圈，所述离子加速装置4的线圈为加速线圈41，所述加速线圈41沿所述涵道壳体1的周向方向绕制在所述第一环形磁芯上。根据法拉第电磁感应原理，如图7、图8和图9所示，所述加速线圈41通电后产生的磁场方向与涵道内上下正负电极产生的静电场方向相同，从而使被电离后的氮离子在所述加速线圈41产生的磁场作用下被加速。通过改变所述加速线圈41中的电流大小，便可以调节加速磁场的场强，从而改变磁场中加速氮离子喷射流的强度。在具体实施时，所述离子加速装置4可以设置为一个，也可以设置为两个或多个，当所述离子加速装置4为两个或多个时，两个或多个所述离子加速装置4沿所述涵道壳体1的轴向层叠设置或间隔设置，具体可根据整个所述涵道推进器的静电场强度及需求设定。

如图3和图10所示，所述离子偏转装置5为沿所述涵道壳体1的内腔周向环绕的环形装置。进一步地，所述离子偏转装置5包括：第二环形磁芯52，所述第二环形磁芯52的轴线与所述涵道壳体1的轴线位于同一直线上；及两对线圈，所述离子偏转装置5的线圈为偏转线圈51，所述偏转线圈51沿所述第二环形磁芯52的轴向绕制在所述第二环形磁芯52上，且所述两对偏转线圈51沿所述第二环形磁芯52的周向均匀分布。根据法拉第电磁感应原理，如图11、图12和图13所示，所述偏转线圈51通电后产生的磁场方向与涵道内上下正负电极产生的静电场(即氮离子在涵道内的运动方向)垂直，因此，氮离子喷射流在涵道内经过所述偏转线圈51的磁场后，便会因受偏转磁场的作用力改变方向，通过调节两对偏转线圈51中的电流的大小和方向，便可调节整个偏转磁场的大小和方向，从而调节涵道内氮离子喷射流的方向，从而实现矢量推力控制，也即实现涵道的调姿和运动方向的改变。在具体实施时，所述离子偏转装置5可以设置为一个，也可以设置为多个。需说明的是，所述离子偏转装置5为一个时，所述第二环形磁芯52上的偏转线圈51至少为两对，所述偏转线圈51为两对以上时，所述偏转线圈51沿所述第二环形磁芯52的周向均匀分布。当所述离子偏转装置5为两个或多个时，每个所述第二环形磁芯52上的偏转线圈51可以为一对、两对或两对以上，且两个或多个所述离子偏转装置5沿所述涵道壳体1的轴向层叠设置或间隔设置。

在具体实施方式中，本发明所提供的涵道推进器，所述加速线圈41及所述偏转线圈51的材料优选轻质材料，例如使用纳米材料的导线，质量较小，以进一步减小整个所述涵道推进器的质量，进一步地，所述纳米材料优选为石墨烯材料。

如图3和图5所示，所述涵道推进器进一步包括为所述正极部2、负极部3、离子加速装置4及所述离子偏转装置5提供能源的电源组件，所述电源组件外部设有用于容纳所述电源组件的类梭形的中轴体6，所述中轴体6进一步设于所述涵道壳体1的中心轴线位置，所述中轴体6的上端部设有前部整流罩7，下端部设有后部整流锥8。

以上对本发明所提供的涵道推进器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种涵道推进器，其特征在于：包括涵道壳体、正极部、负极部及至少一个离子偏转装置；其中，所述涵道壳体的中间围成贯通的气流通道，

所述正极部及所述负极部分别设于所述气流通道的上部及下部，用于形成静电场；

所述离子偏转装置设于所述气流通道内或所述涵道壳体的内腔，且所述离子偏转装置位于所述正极部及所述负极部之间的位置，用于改变离子喷流的方向。

2.如权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于：进一步包括至少一个离子加速装置，所述离子加速装置设于所述气流通道内或所述涵道壳体的内腔，且所述离子加速装置位于所述正极部及所述负极部之间的位置，用于加速电离后的带电氮离子。

3.如权利要求1所述的涵道推进器，其特征在于：

所述正极部包括正电极支架及设于所述正电极支架上靠近所述负极部一侧的正电极；所述负极部包括负电极支架及设于所述负电极支架上靠近所述正极部一侧的负电极，所述正电极及所述负电极相互对称设置。

4.如权利要求2所述的涵道推进器，其特征在于：所述离子偏转装置和所述离子加速装置均包括线圈。

5.如权利要求4所述的涵道推进器，其特征在于：所述离子加速装置还包括：第一环形磁芯，所述第一环形磁芯的轴线与所述涵道壳体的轴线位于同一直线上；

所述离子加速装置的线圈沿所述第一环形磁芯的周向绕制在所述第一环形磁芯上。

6.如权利要求4所述的涵道推进器，其特征在于：所述离子偏转装置还包括：第二环形磁芯，所述第二环形磁芯的轴线与所述涵道壳体的轴线位于同一直线上；

所述离子偏转装置包括至少两对线圈，所述离子偏转装置的线圈均沿所述第二环形磁芯的轴向绕制在所述第二环形磁芯上。

7.如权利要求2所述的涵道推进器，其特征在于：进一步包括为所述正极部、负极部、离子加速装置及所述离子偏转装置提供能源的电源组件。

8.如权利要求4所述的涵道推进器，所述线圈为石墨烯导线。

9.如权利要求7所述的涵道推进器，其特征在于：进一步包括设于所述涵道壳体的中心轴线位置的用于容纳所述电源组件的类梭形的中轴体。

10.如权利要求2所述的涵道推进器，其特征在于：所述离子偏转装置及所述离子加速装置均为两个或多个；其中，

两个或多个所述离子偏转装置沿所述涵道壳体的轴向层叠设置或间隔设置；

两个或多个所述离子加速装置沿所述涵道壳体的轴向层叠设置或间隔设置。