CN113002773A - 一种新的飞行模式以及新的飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新的飞行模式以及新的飞行器。在这种新的飞行模式中，动力部件2驱动离心叶轮3高速旋转，离心叶轮3驱动空气形成环形射流在飞碟本体1的表面之上通过，并且在射流的扩散区喷射到飞碟的外围部分，离心叶轮3和飞碟本体1之间的间隙用密封装置4密封。环形副翼5设置在飞碟本体1的外围之上，它由支撑筋板6支撑，高度处于环形射流扩散段之中。支撑筋板6的外部设置有方向舵7，在环形射流中，可以操控方向舵7左右摆动，使飞碟产生绕自身中轴线向左或向右转动力矩，在环形副翼5的外围还设置有升降舵8，在环形射流中，可以操控升降舵8上下摆动，改变该升降舵部位的升力，从而改变飞碟的飞行姿态，进而使飞碟能向着该升降舵部位前进或后退。混合操控方向舵7、升降舵8、离心叶轮3、可使飞碟灵活的飞行。

Description

一种新的飞行模式以及新的飞行器

本发明涉及航空器领域，它是一种新的飞行模式以及由此产生的新的飞行器。这种新的飞行模式是指飞行器升力产生模式，和飞行器的飞控模式。由此产生的全新的飞行器我把它称之为飞碟飞行器，下面的叙述中简称飞碟。

迄今为止，几乎所有的飞行器升力的產生都是依靠发动机推动飛行器前進，使机翼划开空气，当气流流过机翼分成上下兩股，分别沿机翼的上下表面流过，在机翼的后緣重合向后流去，由於机翼上下表面形状以及姿态的原因，使得机翼上表面空气的流速大，下表面的空气流速小，依据“伯努利定律”即在一个气流系统中流速越快，流体产生的压力就越小，这就使得机翼上表面的压力要小于下表面的压力，這個压力差就是飞行器的升力。

为了实现这个升力，就必须使机翼与空气具有相对运动，为了实现机翼与空气具有相对运动，就必须推动飞行器整体前进，而且气流开始流过机翼前缘时，其上下面气流的流速应当是一样的，同时气流在流过机翼的后緣时又要重合，仅仅因为机翼上下表面形状以及姿态的原因而在机翼的上下表面产生流速差，这个流速差应当是有限的，在这种情况下为了产生足够的升力，就必须用强大的发动机以足够大的功率推动飛行器整体以足够高的速度前進，这就要消耗比较多的能量，同时飞行器的起飞质量也受到限制。

本发明中飞碟的升力产生所依据的原理依然是“伯努利定律”，但不是像现有飞行器那样依靠驱动飛行器前進来实现机翼与空气的相对运动，从而产生升力。而是驱动空气来实现机翼与空气的相对运动进而产生升力的。具体来说本发明通过离心叶轮驱动空气形成一道完整的环形射流(如图1中虚线所示) 在飞碟的表面之上通过，并且在射流的扩散区喷射到飞碟的外围部分，在外围部分表面高速流过，这样在飞碟上表面的外围部分，由于环形射流高速通过，压力降低而产生升力。飞碟的内圈部分，和环形射流还有离心叶轮一起形成一个小的空间，在这个空间里由于环形射流的抽吸作用，其气压一定小于外部气压。(这一原理在喷雾器等日常家庭用品和射水抽气器等工业用品中得到广泛使用)封闭这个空间，就会形成较为稳定的负压，而飞碟下表面没有气流，压力为正常气压，这样在整个飞碟的上表面的压力都要小于下表面，這個压力差仅是飞碟的一部分升力。除此之外，在飞碟的表面之上，还设有环型副翼，环型副翼的截面形状和一般飞行器机翼的截面形状相似，处于环形射流扩散部分之中，环形射流流过环型副翼就和固定翼飞机飞行时气流流过机翼一样产生升力，这是本发明中飞碟的第二道升力，由于在本发明中发动机只需驱动空气，同时又产生两道升力，所以本发明中飞碟所需的发动机动力必然远小于现有同等质量航空器所需的发动机动力，而同样功率所产生的升力又远大于现有航空器。

本发明还设置有方向舵，飞碟因离心叶轮高速旋转的反作用力矩而产生自转，这是绕飞碟自身中轴线的旋转，旋转的方向与离心叶轮的转向相反。方向舵安装在飞碟本体与环形副翼之间，支撑筋板的外部。方向舵的数量可根据需要而定，环形射流流过支撑筋板与方向舵就和固定翼飞机飞行时气流流过垂直尾翼一样。假如离心叶轮的旋转方向是左，飞碟自转的方向就是向右，这时通过操控方向舵向右摆动，将会产生向左的力矩，根据方向舵向右摆动幅度的大小，可使向左的力矩抵消部分因离心叶轮高速旋转而产生的反作用力距，这时飞碟向左旋转的转速减慢，加大方向舵向右摆动的幅度，使向左的力矩完全抵消因离心叶轮高速旋转而产生的反作用力矩，这时飞碟会停止转动，进一步加大方向舵向右摆动的幅度，使向左的力矩大于因离心叶轮高速旋转而产生的反作用力矩，飞碟将停止向右旋转而改为向左旋转，如果操控方向舵行左摆动，飞碟会加速向右旋转。由此可见，操控方向舵向左或向右摆动可产生向右或向左的力矩，这个力矩可平衡因离心叶轮高速旋转而产生的反作用力矩，并操控飞碟绕自身的中轴线向左或向右转动。

本发明还设置有升降舵，升降舵设置在在环形副翼外围，可以由若干个分布，(本发明的说明书附图2中显示的是8个，实际根据具体需求来定升降舵的数量)环形副翼和升降舵在环形射流的作用下，就和飞机的机翼一样，操控某一块升降舵向上摆动可以减少飞碟在该升降舵部位的升力，这样就使得飞碟整体向着该升降舵部位倾斜，这时飞碟的升力出了垂直向上外，还会有倾斜方向的分力，飞碟就会朝向这一方向下降飞行，这时如果增加离心叶轮的转速，飞碟就会朝向这一方向平飞，进一步增加离心叶轮的转速，飞碟就会朝向这一方向向上飞行。如果操控一块升降舵向下摆动可以增加飞碟在该升降舵部位的升力，这样就使得飞碟整体向着该升降舵对面方向倾斜，这时飞碟的升力出了垂直向上外，还会有倾斜方向的分力，飞碟就会向该升降舵对面飞行。这样通过操控一个或者同时操控几个升降舵，可以让飞碟向任意方向前进或者后退，再通过操控方向舵可以让飞碟绕自身轴线向左或向右转动，操控发动机功率的大小使飞碟可以上升或下降，通过以上混合操控，可以让飞碟极为灵活的飞行，获得极大的飞行自由。

下面结合附图对本发明的作出进一步说明。

图1是本发明的剖面图

图2是本发明的俯视图

图1中本发明由飞碟本体1，动力部件2，离心叶轮3，密封装置4，环形副翼5，支撑筋板6，方向舵7组成，其中飞碟本体1是一个锥形体，其中心为一个圆筒状部件，圆筒的周围呈放射状均匀分布若干筋板，筋板的数量和结构应保证飞碟的强度，筋板上面铺设蒙皮。蒙皮应和筋板以及园筒状部件焊牢，并保证其气密性，在图1中飞行器上表面的母线可以是直线，也可以是固定翼飞机机翼上表面的型线，(如果是固定翼飞机机翼上表面的型线，则本飞碟更像人们想像中的飞碟)动力部件2安装在飞碟本体1中心的圆筒状部件内，动力部件2上面连接离心叶轮3并带动离心叶轮3转动。动力部件2应具有尽可能高的转速以便让离心叶轮3能喷出较为完整的环形射流。在小型或无人飞碟上，动力部件可以是无刷电机、电池、电调等装置，但在较大的飞碟上动力部件就可以是航空发动机、内燃机等。动力部件的安装应保证飞行器的平衡。离心叶轮3处于飞行器的顶端，离心叶轮3的进气口截面较大，从进气到出气，气道截面逐步缩小，出气口的截面最小，离心叶片从进口沿伸到距出气口有一小段距离就截止，出气口没有离心叶片，从而形成一个喷嘴，由于从进气到出气，气道截面逐步缩小，离心叶轮3在高速旋转时不仅赋予空气较高的速度，还赋予空气较高的压力，这样空气从离心叶轮3的喷嘴中喷出时，由于空气的膨胀而获得更高的速度，离心叶轮3的喷嘴的位置在飞碟本体1的表面之上，通过调整离心叶轮3的高度使得环形射流从离心叶轮3的喷嘴中喷出时并不接触到飞碟本体1的上表面，扩散后才喷到飞碟本体1上表面的外圈部分，并从飞碟本体1外圈的表面高速流过，这样环形射流和飞碟本体1的上表面的内圈部分之间形成一个小的空间，密封装置4处于转动的离心叶轮3和不动的飞碟本体1之间，用于封闭离心叶轮3和飞碟本体1之间的间隙，防止外部空气进入环形射流和飞碟上表面之间的负压区间，以保证负压的稳定，也就是升力的稳定。

在图1和图2中，环形副翼5位于飞碟本体1上表面之上，是环绕飞行器一整圈的园环形部件。它的截面形状和固定飞机的机翼相似，它由支撑筋板6 支撑，支撑筋板6和飞碟本体1中的放射性筋板是一体的，放射性筋板尾部穿过蒙皮向上用来支撑环形副翼5，支撑筋板6的高度应使环形副翼5处于环形射流扩散段的作用之中。环形射流流过环形副翼5就和固定翼飞机飞行时气流流过机翼一样产生升力。

支撑筋板6的尾部安装方向舵7，由于离心叶轮3高速旋转，其反作用力让飞碟绕自身的中轴线向相反的方向旋转，由于飞碟其他部分的重量远大于离心叶轮3的重量，所以这样当方向舵7处于支撑筋板之中时，飞碟以较慢的转速以与离心叶轮相反的旋转方向转动，方向舵7向右偏转，飞碟受到向左转动的力矩，方向舵7向左偏转，飞碟受到向右的力矩，操控方向舵7左右偏转，可以加快、降低、停止，甚至反方向转动飞碟。

升降舵8安装在环形副翼5的外园部位，如图2所示，环形副翼5和升降舵8在一起就和固定翼飞机的机翼一样，所有的升降舵处于环形副翼5之中时，环形副翼5产生均匀的升力，且升力是垂直向上的，操控某一块升降舵向上摆动时，将会减少这个方位的升力，这样飞碟整体将会向着该方向倾斜，这时飞行器的升力出了垂直向上外，还会有倾斜方向的分力，飞碟有了向这一方向飞行的动力，反之调节某一块升降舵向下摆动时，将会增加这个方位的升力，这样飞碟整体将会背着该方向倾斜，这时飞碟的升力出了垂直向上外，还会有倾斜方向的分力，飞碟有了向这一升降舵相反方向飞行的动力，这样通过操控一个升降舵，飞碟可以向该方向前进或者后退，通过几块升降舵的组合操控，可以让飞行器向任意方向前进或者后退，通过升降舵8和方向舵7以及离心叶轮3 的转速的混合操控，可以让飞行器极为灵活飞行，获得极大的飞行自由。

在同等功率下，本发明所叙的飞碟可以有更大的载荷。在同等的载荷下，本发明所叙的飞碟可以有更高的升限，更小的体积以及更小的发动机功率。根据以上所叙特点，本发明所叙的飞碟可以有以下的应用前景。

1取代对飞行速度要求不高的直升机。

2取代大部分多旋翼无人机。

3取代部分地面交通工具和运输工具。

4可能有极高的升限，甚至有可能成为火星以及月球这样空气极为稀薄的星球的交通工具和运输工具。

5某些需要大载重的飞行器。

Claims (8)

1.一种新的飞行模式以及由此产生的新的飞行器，其特征在于：它是由飞碟本体1、动力部件2、离心叶轮3、密封装置4、组成，其中动力部件2安装在飞碟本体1中心的园筒形部件内，上面连接离心叶轮3，离心叶轮3处于飞碟本体1的顶部，动力部件2带动离心叶轮3高速转动驱动空气形成环型射流，环形射流从飞碟本体1的表面之上流过，在射流的扩散段喷射到飞碟本体1的外围部分。

2.一种新的飞行模式以及由此产生的全新的飞行器，其特征在于：在飞碟本体1的外围上方设置有环形副翼5，环形副翼5的截面和固定翼飞机机翼的截面一样，围绕飞碟本体1的外围上方一圈，处于环形射流扩散段的范围之中。

3.根据权利要求1和2所述的飞行模式，其特征在于：离心叶轮3从进气截面到出气截面的气道逐步缩小，出气口的气道截面最小，且离心叶片从进气端沿伸至距出气口还有一小段距离就截止。

4.根据权利要求1所述的飞行模式，其特征在于：飞碟本体1上表面的内圈部分和环形射流以及离心叶轮3之间形成一个小的空间，其中转动的离心叶轮3和不动的飞碟本体1之间要用密封装置4密封。

5.根据权利要求2所述的飞行模式，其特征在于：环形副翼5由支撑筋板6支撑，支撑筋板6和飞碟本体1内的筋板是一体的，飞碟本体1内的筋板穿过蒙皮向上用来支撑环形副翼5，并使得环形付翼5的位置处于环形射流的扩散段之中。

6.一种新的飞行模式以及由此产生的新的飞行器，其特征在于：用与支撑环型付翼5的支撑筋板6的外部，装有方向舵7，在环形射流中，可以操控方向舵7左右摆动。

7.一种新的飞行模式以及由此产生的新的飞行器，其特征在于：环型付翼5的外园安装有一个或若干个升降舵8，可以操控某一或者同时操控任意几个升降舵向上或者向下摆动。

8.根据权利要求6和权利要求7以及权利要求1所述的飞行模式，其特征在于：方向舵7和升降舵8可以进行混合操控，可以单独操控任意一块方向舵或升降舵，也可以同时操控任意几块方向舵或升降舵，也可以将方向舵7和升降舵8进行混合操控，同时进行操控的还有离心叶轮3的转速。

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