TW202210370A - 用於飛行器之發動機、操作用於飛行器之發動機的方法及具有至少一發動機之飛行器 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種用於飛行器(1)之發動機(2)，具有一環狀的渦流導引單元(3)，從斷面看過去，渦流導引單元(3)具有一以發動機(2)之縱向中心軸(4)為準位於中心位置的進氣口(6)，以及具有一以縱向中心軸(4)為準位於中心位置並與進氣口(6)隔開的排氣口(7)，其中進氣口(6)與排氣口(7)經由一與渦流導引單元(3)相鄰且帶有一空氣輸送裝置(8)之進氣通道(5)形成空氣動力連接，其中排氣口(7)與一當發動機(2)正常運轉時位於渦流導引單元(3)上方的空氣轉向單元(9)重疊，其中空氣轉向單元(9)從排氣口(7)沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元(9)與渦流導引單元(3)將一與排氣口(7)氣流連接的排氣狹縫(11)圍繞住。渦流導引單元(3)是一旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口(6)直接通向發動機(2)的外界環境(19)，因此當發動機(2)正常運轉時，空氣從發動機(2)背對空氣轉向單元(9)的那一面通過進氣口(6)被送入進氣通道(5)。此外，本發明還涉及一種操作用於飛行器(1)之發動機(2)的方法及具有至少一個發動機(2)之飛行器(1)。

Description

用於飛行器之發動機、操作用於飛行器之發動機的方法及具有至少一發動機之飛行器

本發明涉及一種用於飛行器之發動機，此種發動機具有一環狀的渦流導引單元，從斷面看過去，此渦流導引單元具有一以發動機之縱向中心軸為準位於中心位置的進氣口，以及具有一以縱向中心軸為準位於中心位置並與進氣口隔開的排氣口，其中進氣口與排氣口經由一與渦流導引單元相鄰且帶有一空氣輸送裝置之進氣通道形成空氣動力連接，其中排氣口與一當發動機正常運轉時位於渦流導引單元上方的空氣轉向單元重疊，其中空氣轉向單元從排氣口沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元與渦流導引單元將一與排氣口氣流連接的排氣狹縫圍繞住。此外，本發明還涉及一種操作用於飛行器之發動機的方法及具有至少一個發動機之飛行器。

例如文獻DE 20 2018 104 722U1即屬於已知的先前技術。此文獻描述一具有一框架結構及多個設置在框架結構上的提升轉子的飛行器，透過這些提升轉子可以產生一垂直向上的一次浮升力及推進力。此外該飛行器還具有一噴氣渦輪機，其產生的推進噴氣方向是可以調整的，以產生一基本上與一次浮升力平行的二次浮升力，其中二次浮升力能夠與一次浮升力疊加。

此外，文獻US 5203521提出的飛機具有一構成中央通道的環狀機體、一上導流板、一下導流板、以及一位於通道的射流驅動裝置。導流板分配循環流動的空氣，將一部分空氣引導進入通道，以及將一部分空氣引導到飛機下方，以產生推力。

文獻US 3747726及US 2997254也有提出其他的已知飛機。文獻US 3215218提出一種提高牽引力用的汽車裝置。

本發明的目的是提出一種比已知發動機更具有優點的發動機，特別是能夠提供更大推力、以及運轉更有效率的發動機。

採用具有請求項1之特徵的用於飛行器的發動機即可達到上述目的。渦流導引單元是一旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口直接通向發動機的外界環境，因此當發動機正常運轉時，空氣從發動機背對空氣轉向單元的那一面通過進氣口被送入進氣通道。

由於這種發動機的設計及構造是用於推動飛行器。因此也可以將其稱為航空發動機。當然也可以將發動機與飛行器分開來看。原則上被發動機推動或可以被發動機推動的飛行器可以是任意一種飛行裝置，例如可以是一種尚未命名的航空器，例如無人機、或最好是航空器。所謂航空器是指一種在地球大氣層之內飛行的裝置。航空器是一種用於運送人員、貨物、或其他類似物品用的移動式交通工具。因此航空器的設計及構造是用於運送人員及/或貨物。

航空器的重量通常大於空氣，其具有一驅動裝置或動力傳動裝置，因此可以將飛行器統稱為飛機。飛機一詞是重量比空氣重、且飛行所需的浮升力是由非旋轉式的浮升面所產生的航空器的統稱。航空器(特別是發動機)的總重量也可以小於空氣。在這種情況下，航空器或發動機具有產生浮升力的裝置。

當然也可以將飛行器設計成其他的構造，例如將飛行器設計成能夠飛行的汽車。例如將這種汽車設計成至少是有時候要在地面上或是以有接觸地面的方式移動，特別是汽車的輪胎在地面上移動，而且有時候要在與地面相距一段距離的空中飛行，也就是由發動機驅動飛行。因此發動機至少會在汽車飛行期間被用來產生推力。發動機也可以被用來在汽車以其輪胎在地面上移動期間產生推力。

構成發動機的主要部件是渦流導引單元及空氣轉向單元。渦流導引單元及空氣轉向單元共同作用，以產生驅動飛行器並指向一特定方向的推力。發動機產生的推力的作用方向較佳是至少有時候是用於使飛行器浮升。因此從測地學的角度來看，推力的方向通常是朝下，也就是從飛行器發出指向地下或地面。此處要特別強調的是，發動機是在發動機的同一側 輸送或吸入外界環境的空氣，然後在這一側就會有推力或是由發動機產生的推進噴氣。換句話說，當發動機正常運轉時，空氣較佳是從發動機或飛行器的下方被吸入。

原則上是將渦流導引單元製作成環形，並在切線方向將發動機的縱向中心軸連貫且完整的環繞住。渦流導引單元的縱向中心軸最好是相當於發動機的縱向中心軸。例如，渦流導引單元是以一對稱軸為準旋轉對稱。在這種情況下，對稱軸最好是與發動機的縱向中心軸重合。本文開頭提及的斷面特別是指以渦流導引單元的縱向中心軸或發動機的縱向中心軸為準的斷面。發動機提供的推力最好是平行於發動機的縱向中心軸及/或渦流導引單元的縱向中心軸。換句話說，發動機的推力向量平行於前面所說明縱向中心軸。這對渦流導引單元與空氣轉向單元之間的至少一個相對位置而言是成立的，但前提是此二者可以彼此相對移動。

從斷面或前斷面看過去，渦流導引單元較佳是具有一連續的外周圍。這表示在以渦流導引單元的縱向中心軸為準的斷面(特別是縱斷面)上，渦流導引單元的外周圍沒有任何不連續的地方或裂縫，而是均勻的伸展。例如，從半斷面看過去，渦流導引單元是蛋形，特別是圓形或橢圓形。所謂半斷面是指一個穿過切割平面的斷面，在這個斷面只看得到另一個立於切割斷面上的垂直平面的一邊。例如，切割斷面及該另一個平面均包含渦流導引單元的縱向中心軸。換句話說，半斷面僅考慮原本的斷面的一半。

根據本發明的設計，渦流導引單元是作為旋轉體。所謂旋轉體是指一個繞著旋轉軸或圖軸在一封閉曲線上旋轉的物體。旋轉軸相當於渦流導引單元的縱向中心軸。旋轉軸最好是與發動機的縱向中心軸及/或旋轉體的縱向中心軸重合。在渦流導引單元與空氣轉向單元之間的至少一個相對位置，旋轉軸能夠與空氣轉向單元的縱向中心軸重合。前面提及的曲線最好是始終與旋轉軸隔開，以形成以旋轉軸為準位於中央的進氣通道。曲線至少在部分區域是連續的，也就是至少在其徑向以旋轉軸為準位於外側那一邊是連續的，特別是最好是始終是連續的。這表示在渦流導引單元位於徑向的一個外側沒有棱角，特別是沒有邊緣棱角，也就是避免不連續的情況出現。這使用流動損耗變得很小。

例如，連續的曲線在徑向向內延伸，特別是從穿過發動機的斷面或半斷面看過去，其中至少10%、至少15%、至少20%、或至少25%的徑向延伸量是從曲線在徑向上最外面的位置出發。曲線在最外面位置的兩側徑向向內延伸，因而形成渦流導引單元的第一翼面及第二翼面，這兩個翼面在軸向形成渦流導引單元的相對而立的面。曲線在最外面位置的兩側連續徑向向內延伸，也就是延伸經過前面提及的曲線部分。曲線最好是具有兩個位於一想像平面之相對而立的兩邊的區域，其中這個想像平面是一平行於旋轉軸並與曲線相交的平面。

在徑向上第一區位於外部，第二區位於內部。例如，在徑向距離上，曲線在徑向上最外面的位置與徑向上最裡面的位置之間，平面與最外面的位置相隔至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、或至少50%。但更為有利的是平面與最外面的位置相隔至少60%、至少70%、至少80%、至少90%。最佳的值是至少80%或更高。在第一區，曲線是連續不斷的。在第二區，曲線可以是連續的，也可以是至少在部分範圍是不連續的。第一區最好是直接緊鄰曲線在第二區的至少一個不連續處，特別是直接緊鄰曲線在第二區的複數個不連續處。另一種可行的方式是，以旋轉軸為準，曲線在徑向內部那一面的一個區域內是不連續的。在這個區域的背面(也可以稱為不連續區)，曲線是連續不斷的。例如，曲線在不連續區有一個直線段，這個直線段開始，曲線至少在一邊會形成不連續處。例如，直線段是在進氣口與排氣口之間延伸，並在徑向向外與進氣通道鄰接。直線段最好是從進氣口一直延伸到出氣口。

例如，一種設計方式是，渦流導引單元在半斷面上的軸向尺寸至少相當於其徑向尺寸的25%或50%。另一種變化方式是軸向尺寸可以再大一些，也就是至少相當於徑向尺寸的75%或100%。因此被前面說明的曲線封閉住的面在軸向上的尺寸至少相當於其在徑向上所佔的比例的尺寸。

渦流導引單元被進氣通道貫穿，進氣通道最好是位於渦流導引單元的中心，也就是與渦流導引單元共軸。進氣通道最好是從頭到尾都是筆直的。進氣通道從進氣口延伸到排氣口。進氣通道內設有空氣輸送裝置，其作用是輸送空氣，使空氣從進氣口的方向朝排氣口的方向流過進氣通道。例如，利以利用一個驅動裝置驅動空氣輸送裝置。例如，驅動裝置可以是一個電動馬達、過輪機、或內燃機，或至少具有一個電動馬達、過輪機、或內燃機。例如，空氣輸送裝置一個螺旋槳，由於螺旋槳是安裝在進氣通道內，並被渦流導引單元圍繞住，因此也可以稱為葉輪。原則上也可以使用形式的空氣輸送裝置，只要能夠輸送空氣流過進氣通道即可。

進氣口是一個以渦流導引單元的縱向中心軸為準，在切線方向被渦流導引單元整個圍住的開口，而且這個開口整個位於一個想像平面上。這個想像平面在切線方向連續切割過渦流導引單元，或至少是與渦流導引單元相切。這個想像平面最好是在切線方向連續與渦流導引單元相切。例如，這個想像平面垂直於渦流導引單元的縱向中心軸。排氣口的情況與進氣口相同。排氣口也是在切線方向被渦流導引單元整個圍住。排氣口也是整個位於(另)一個想像平面上，這個想像平面在切線方向連續切割過渦流導引單元，或是與渦流導引單元相切，而且最好是在切線方向連續與渦流導引單元相切。這個想像平面也可以是垂直於渦流導引單元的縱向中心軸。

除了渦流導引單元外，發動機還具有空氣轉向單元。當發動機或飛行器正常運轉時，空氣轉向單元位於渦流導引單元上方，至少是部分位於渦流導引單元上方，特別是大部分或整個位於渦流導引單元上方。換句話說，渦流導引單元面向空氣轉向單元那一面位於渦流導引單元背對空氣轉向單元那一面的上方。也就是說從位置上來看，在正常運轉的情況下，渦流導引單元位於空氣轉向單元及地面之間。原則上空氣轉向單元與渦流導引單元之間也可以是其他的位置關係。重要的是，空氣從排氣口被吸入的方向不同於空氣從排氣狹縫被排出的方向。

特別是在同樣的參考系統中，各個速度向量的軸向速度分量的正負符號是不一樣的。如果其中一個速度向量的軸向速度分量小於0，則另一個速度向量的軸向速度分量至少等於0，特別是正好等於0或大於0，反之亦然。原則上應從進氣口直接吸入外界環境的空氣，以及從排氣狹縫直接排放到外界環境。因此空氣是經由進氣口流入發動機，特別是流入飛行器，並經由排氣狹縫流出發動機，特別是流出飛行器。

一種很有利的進氣口及排氣狹縫的配置方式是，當發動機正常運轉時，空氣通過進氣口流入的方向在軸向上與空氣從排氣狹縫排出的方向相反，或是垂直於空氣從排氣狹縫排出的方向。外界環境的空氣從第一方向或以第一速度向量通過進氣口流入進氣通道。反之，從排氣狹縫流出的空氣從第二方向或以第二速度向量從徑向通道排出。例如，第一方向及第二方向彼此垂直，或是以發動機的縱向中心軸為準，在軸向上彼此反向。例如一種可能的情況是，第一速度向量僅具有一個軸向速度分量，同時第二速度向量僅具有一個徑向速度分量，也就是說第一速度向量的徑向速度分量及第二速度向量的軸向速度分量都等於0。只要第一速度向量及第二速度向量都具有一個軸向速度分量，則這兩個速度分量是彼此反向的。也就是說，在相同的參考系統中，其中一個速度分量是正的，另一個速度分量是負的。

空氣轉向單元與渦流導引單元至少有部分區域重疊。在這種情況下，空氣轉向單元是設置在渦流導引單元帶有排氣口的那一面上。空氣轉向單元的縱向中心軸最好至少在某些時候與渦流導引單元的縱向中心軸及/或發動機的縱向中心軸平行。空氣轉向單元的縱向中心軸最好是相當於渦流導引單元的縱向中心軸及發動機的縱向中心軸中的一個縱向中心軸，特別是在渦流導引單元與空氣轉向單元之間的至少一個位置時是如此。換句話說，空氣轉向單元較佳是與渦流導引單元共軸。

空氣轉向單元在徑向向外延伸，特別是從其縱向中心軸及/或發動機的縱向中心軸向外徑向延伸，其中空氣轉向單元在徑向將排氣口整個重疊。空氣轉向單元在徑向上的尺寸大於排氣口，因此在斷面上，空氣轉向單元在徑向上向外突出的尺寸大於排氣口。空氣轉向單元在排氣口不遠處(也就是在徑向上排氣口外面)與渦流導引單元共同將排氣狹縫圍繞住。排氣狹縫經由一個同樣是被渦流導引單元與空氣轉向單元共同圍繞住的徑向通道與排氣口形成氣流連通。也就是說徑向通道的氣流從排氣口延伸到排氣狹縫。

當發動機運轉時，經排氣口從進氣通道排出的空氣被空氣轉向單元轉向到徑向朝外，因此空氣在排氣狹縫的方向流動，然後從排氣狹縫排到發動機之外。例如，排氣狹縫和排氣口位於一想像平面的同一邊，而排氣口則位於這個想像平面的另一邊。例如，這個想像平面垂直於渦流導引單元的縱向中心軸。

從排氣狹縫排出的空氣沿著渦流導引單元繼續流動，這有助於發動機產生推力。例如，當發動機正常運轉時，空氣轉向單元位於渦流導引單元的上方。換句話說，從測量學的位置來看，渦流導引單元的位置應該在空氣轉向單元及地面之間。這表示發動機是吸入位於發動機或飛行器下方的空氣，也就是說從發動或飛行器下方吸入外界環境的空氣後，先將空氣朝發動機上方的方向輸送。然後至少一部分空氣會回到發動機或飛行器下方，以便在該處產生推力。

進氣口位於渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面上。為了確保有效的產生推力，進氣口直接通達發動機的外界環境。這表示在進氣口與外界環境之間不存在發動機及/或飛行器的其他任何元件。特別是在進氣口的側面形成一個想像的延伸到外界環境的延長部分。在這個想像的延長部分內不存在發動機及/或飛行器的其他任何元件。因此當發動機正常運轉時，空氣是從發動機背對空氣轉向單元的那一面通過進氣口被輸送到進氣通道。

這表示當發動機正常運轉時，外界環境的空氣被吸入到與發動機的推力向量相反的方向。當發動機產生帶有推力向量的推力時，發動機從反方向吸入產生推力所需的空氣，也就是直接從外界環境吸入空氣。本文在前面已經指出，進氣口是直接通到發動機的外界環境，因此是直接從外界環境吸入空氣。換句話說，進氣口沒有被蓋住，因此在進氣口下方存在一位於發動機外界環境的自由空間。此處所謂的自由空間是指一個被空氣完全充滿，而且不存在發動機及/或飛行器的任何其他元件的空間。

這個自由空間在進氣口下方伸展，特別是直接從進氣口向外伸展。例如，這個自由空間就如同進氣通道的想像的延長，也就是從進氣口向外伸展。例如一種可行的方式是，以發動機的縱向中心軸為準，這個空間在軸向上有一尺寸，這個尺寸的規模至少相當於渦流導引單元及/或空氣轉向單元在軸向上的尺寸。因此這個空間具有特定的尺寸，至少在軸向上是如此。這表示，從進氣口開始，至少一直到前面提及的尺寸，在渦流導引單元具有進氣口的那一面上都不存在發動機及/或飛行器的任何其他元件。

這個空間的尺寸較佳是比渦流導引單元在同一方向的尺寸、空氣轉向單元在同一方向的尺寸、或是渦流導引單元及空氣轉向單元在同一方向共同的尺寸都大上至少2倍、至少3倍、至少4倍、或至少5倍。這當然僅適用於發動機或飛行器在飛行期間的運轉。如果飛行器位於距地面很近的位置，則自由空間可能會受到地面的限制。但即使在這種情況下，在進氣口及地面之間也不存在發動機及/或飛行器的任何其他元件。

一種附加或替代的方式是，以發動機的縱向中心軸為準，一個在軸向上一邊被進氣口圍住、另一邊被空氣輸送裝置圍住，同時在徑向上外向被渦流導引單元團住的空間整個被空氣充滿。這個屬於進氣通道的一部分並被渦流導引單元團住的空間也是一個自由空間。因此在這個空間內也不存在發動機及/或飛行器的任何其他元件，也就是說整個被空氣充滿。這個空間在軸向上從進氣口一直伸展到空氣輸送裝置。這個空間徑向向外被渦流導引單元圍住。

很明顯的，這種實施方式在最大程度上實現了渦流導引單元不受阻礙的環流，因此外界環境的空氣可以不受阻礙的通過進氣口流入進氣通道。因而使發動機達到高效率的運轉。發動機及渦流導引單元較佳是飛行器的外部組件。也就是說，發動機及渦流導引單元構成飛行器的最外部組件，也因此是位於飛行器的外面。換句話說，發動機及飛行器都在切線方向被渦流導引單元圍住，因此飛行器周圍的外界環境直接伸展到渦流導引單元。

當發動機運轉時，外界環境的空氣通過進氣口被輸送到進氣通道。接著空氣就從進氣通道通過排氣口流入徑向通道，並流經徑向通道到達排氣狹縫。排氣狹縫以環形將渦流導引單元圍繞住，也就是以渦流導引單元的縱向中心軸及/或發動機的縱向中心軸為準，在切線方向完全貫穿。從斷面看過去，從排氣狹縫排出的空氣沿著渦流導引單元或渦流導引單元的外輪廓繼續流動，也就是至少有一部分是基於寬德效應流動。

一種可行的方式是，從斷面看過去，空氣沿著渦流導引單元一直流到進氣口，因此從排氣狹縫流出的空氣至少有一部分重新被輸送通過進氣口並進入進氣通道。無論如何，發動機的運轉都是調整渦流導引單元的環流，因而最終產生一個環繞渦流導引單元的渦流，而且這個渦流的形狀最好是旋轉體狀，特別是旋轉杯面狀。從斷面看過去，發動機協助產生的渦流(也可以稱為支承渦流)將渦流導引單元整個圍繞住。同樣的，這個渦流也在切線方向將渦流導引單元圍繞住，而且最好是連續且不間斷的圍繞住。換句話說，支承渦流將渦流導引單元籠罩住。

發動機產生的推力是經由不同的機制獲得的。其中一個作用機制是，空氣在渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面(也就是在徑向通道內)的流動速度比在渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面(也就是在外界環境中)的流動速度快。由於流動速度不同，根據白努力方程式，在渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面產生的壓力低於在渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面產生的壓力低。由於空氣在渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面的流動速度大於在渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面的流動速度，因此在渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面的壓力低於在渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面的壓力。發動機產生的一部分推力是因為渦流導引單元的兩個相對而立的面之間的壓力差造成的。

另一部分的推力是支承渦流間接產生的，而且是只要出現支承渦流，馬上就會產生推力。支承渦流會將外界環境的空氣從空氣轉向單元面對渦流導引單元的那一面輸送到渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面。例如，如果一部分空氣被送入支承渦流，並被擠壓到渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面，特別是被擠壓到發動機面對地面的那一面。這樣就會產生並非直接由支承渦流本身的流動產生的推力，而是由支承渦流額外從外界環境輸送的空氣產生的推力。關此這一點可以確定的是，發動機在其上產生推力的一面就是發動機從外界環境吸入空氣的那一面。與此相應的，發動機產生的推進噴氣是出現在渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面。進氣口就是設置在這個面上，發動機就是通過這個進氣口吸入外界環境的空氣。

一件很合理的事是，發動機與地面之間的距離必須夠大，才能夠形成支承渦流。為了利用發動機產生的浮升力，首先需要使發動機或飛行器與地面相隔一段距離。例如，利用機械式提升裝置，將飛行器(連同發動機)從地面提起。當然，也可以先用另一部發動將起動飛行器，然後飛行器自身的發動機再開始運轉。

發動機產生的推力至少有一部分來自於支承渦流的作法使得發動機的運轉特別有效率，因為支承渦流的形成及維持所需的能源消耗遠低於直接產生推力所需的能源消耗。此外，支承渦流的另一個優點是可以使發動機及飛機在空中保持很好的穩定性，這是因為支承渦流吸入的空氣量很大，或者說支承渦流可以為發動機及飛機產生體穩巨大的氣墊。由於支渦流是按照自由渦流的方式形成，因此原則上支承渦流可以任意擴展，也就是說發動機與飛行器的承載力幾乎是可以任意增大的。

根據本發明的一種改良方式，從斷面看過去，渦流導引單元一邊被第一翼面圍住，另一邊被第二翼面圍住，其中這兩個翼面的兩邊直接且持續的彼此重疊，特別是在一垂直於中心軸的想像平面上。第一翼面及第二翼面位於一想像平面的相對而立的兩邊，其中這個想像平面切割過渦流導引單元。這個想像平面最好是垂直於渦流導引單元的縱向中心軸。例如，以縱向中心軸為準，這個想像平面從中間軸向穿過渦流導引單元，因此將渦流導引單元分成兩個部分，而且這個個部分在軸向上具有相同的尺寸。渦流導引單元的這兩個部分可以是以想像平面為準，彼此對稱。第一翼面位於渦流導引單元背對空氣轉向單元的那一面上，第二翼面位於渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面上。兩個翼面的每一面都持續彼此重疊，也就是說沒有不連續處或縫隙存在。因此使渦流導引單元形成一個讓空氣以損耗很低的方式流過的表面，因而達到很高的運轉效率。

一種有利的方式是，從斷面看過去，第一翼面的曲率半徑及/或第二翼面的曲率半徑的正負號始終保持不變。在斷面上第一翼面是由第一剖面線定義，第二翼面是由第二剖面線定義。翼面或剖面線都各自具有一曲率半徑，曲率半徑可以是固定不變的，也可以是可變的。但至少有一個曲率半徑或兩個曲率半徑的正負號始終保持不變，也就是說，曲率半徑的符號在翼面的整個範圍是不會改變的，也就是保持不變。

例如，從斷面看過去，第一翼面的曲率半徑的符號在第一翼面的整個範圍都保持不變。與此相似的，從斷面看過去，可以附加或替代使第二翼面的曲率半徑的符號在第二翼面的整個範圍都保持不變。第一翼面的曲率半徑和第二翼面的曲率半徑最好具有相同的符號。此外，第一翼面的曲率半徑和第二翼面的曲率半徑最好是完全一樣的，這樣從斷面看過去，特別是從半斷面看過去，渦流導引單元的形狀是半圓形。這樣做就可以實現對空氣流動特別有利的渦流導引單元的形狀。

根據本發明的一種改良方式，渦流導引單元是一個旋轉高特別是一個旋轉杯面。旋轉體是一個繞一旋轉軸在一封閉曲線上轉動的物體。例如，這個曲線至少有一部分是彎曲的，或最好是一直是彎曲的。曲線的曲率半徑的符號最好是在整個曲線上保持不變。一種很好的方式是，曲率半徑一直至少是0，或一直最多是0，如果曲線始終都是彎曲的，則曲率半徑一直是大於0，或一直是小於0 。所謂旋轉杯面也是一個旋轉體，這個旋轉體是由一個繞一位於圓形平面上且未切割該圓形的旋轉軸轉動的圓形所形成。旋轉體的旋轉軸最好就是渦流導引單元的縱向中心軸。旋專體在以其旋轉軸為準的切線方向上是連續且沒有任何中斷的。這樣做不但可以特別有效率的導引發動機，而且所造成的空氣動力損耗極低。

根據本發明的一種改良方式，排氣狹縫與排氣口經由一徑向通道形成氣流連接，其中徑向通道的流動斷面朝排氣狹縫的方向逐漸變小，因此徑向通道的形式如同一個噴嘴。徑向通道較佳是在以發動機的縱向中心軸為準的切線方向上是連續的，同時(除了一或數個可選擇性設置的支撐柱外)也是沒有中斷的。徑向通道在徑向上從排氣口一直延伸到排氣狹縫，因此從進氣通道通過排氣口排出的空氣會經由徑向通道流到排氣狹縫。徑向通道的流動斷面朝排氣狹縫的方向逐漸變小。徑向通道的形狀是經過選擇的，目的是使排氣狹縫內的空氣具有所需要的流動速度。這個流動速度最好是次音速的範圍，以免因空氣動力撞擊或類似原因對發動機造成不利的力學影響。噴嘴狀的徑向通道有助於提高發動機的運轉效率。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元與渦流導引單元的重疊方式使徑向通道內的空氣至少有一部分從排氣口一直到進氣口以不會脫離的方式緊附在渦流導引單元上。前面已經指出，發動機的運轉方式使支承渦流將渦流導引單元圍繞住。為了使渦流導引單元獲得損耗特別低的環流，應盡可能避免氣流或支承渦流從渦流導引單元脫離，或最好是完全避免。重疊程度的選擇要考量的是，可以透過從排氣口排出的空氣獲得渦流導引單元的不會脫離的環流。從排氣口排出、然後再從排氣狹縫流出的空氣至少有一部分應緊附在渦流導引單元上，並重新流到進氣口，然後通過進氣口被重新輸送到進氣通道。這使得前面已說明過的，以損耗很低的方式產生支承渦流達到的發動機高效率運轉獲得實現。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元在徑向上將渦流導引單元整個重疊，特別是排氣狹縫具有一平面垂線，其中該平面垂線平行於發動機之縱向中心軸，或是該平面垂線在渦流導引單元的下方與渦流導引單元之縱向中心軸相交。因此空氣轉向單元在徑向上向外突出於渦流導引單元之外。由空氣轉向單元及渦流導引單元定義的排氣狹縫在切線方向上被一想像平面從中心處切割，或是整個位於這個想像平面上。這個想像平面垂直於渦流導引單元的縱向中心軸及/或空氣轉向單元的縱向中心軸。

排氣狹縫具有一平面垂線，例如一平行於發動機之縱向中心軸的平面垂線。在這種情況下，排氣狹縫整個位於想像平面上。另一種可能的情況是平面垂線在渦流導引單元的下方與渦流導引單元之縱向中心軸相交。在這種情況下，想像平面以一特定的角度與排氣狹縫相交。這種進一步圍繞住的方式能夠可靠的防止空氣從渦流導引單元脫離，即使在徑向通道之外的空氣也不會脫離，因此從排氣狹縫流出的空氣至少有一部分會一直流到進氣口，並重新通過進氣口被輸送到進氣通道。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元具有一個崁入進氣通道的突出部，其中一個驅動空氣輸送裝置用的驅動裝置被固定在突出部上。這個突出部從空氣轉向單元的一個基本元件延伸到進氣通道內。例如，該基本元件位於進氣通道外面，因此只有突出部進到進氣通道內。突出部較佳是以空氣轉向單元的縱向中心軸為準旋轉對稱。一種附加或替代方式是，突出部的縱向中心軸相當於渦流導引單元的縱向中心軸。這樣就可以盡可能的降低突出部造成的流動阻力。驅動空氣輸送裝置用的驅動裝置被固定在突出部上。例如，可以用螺旋槳、壓縮機葉輪、或其他可固定在突出部上轉動的類似裝置作為空氣輸送裝置。這樣做可以使發動機達到特別緊實的結構。

根據本發明的一種改良方式，從斷面看過去，空氣轉向單元的一個與徑向通道相鄰且面對渦流導引單元的空氣轉向面始終是彎曲的，特別是一直具有一曲率半徑，且其曲率半徑始終位於一特定的曲率半徑範圍內。空氣轉向面在徑向上從排氣口一直向外延伸到排氣狹縫。空氣轉向面在沿軸向朝背對渦流導引單元的方向將徑向通道圍住。

為了盡可能降至徑向通道內的空氣動力損耗，空氣轉向面始終是彎曲的。因此空氣轉向面具有一曲率半徑，在空氣轉向面從排氣口一直延伸到排氣狹縫的整段路徑中，曲率半徑可以是始終保持不變。另一種可行的方式是，曲率半徑在空氣轉向面的伸展範圍沿徑向朝外改變。在這種情況下，雖然曲率半徑會改變，但最好是始終位於一特定的曲率半徑範圍內。特別是將在空氣轉向面的伸展範圍沿徑向由內朝外改變曲率半徑的程度限制在最多10%、最多5%、最多2.5%、或最多1%的範圍內。如果曲率半徑保持不變，則從斷面看過去，空氣轉向面的形狀如同一個分度圓。這有助於實現特別低的流動損耗。

根據本發明的一種改良方式，從斷面看過去，空氣轉向面的曲率半徑大於渦流導引單元的一個將徑向通道圍住的空氣導引面的曲率半徑。因此從斷面看過去，徑向通道的一邊被空氣轉向單元的空氣轉向面圍住，另一邊被渦流導引單元的空氣導引面圍住。因此空氣導引面至少局部的構成第二翼面。前面關於空氣轉向面的說明亦適用於空氣導引面的曲率半徑。曲率半徑最好是在整個空氣轉向面的伸展範圍都保持不變，也就是從排氣口一直到排氣狹縫都保持不變。因此空氣轉向面的曲率半徑大於空氣導引面的曲率半徑。渦流導引單元面對空氣轉向單元的那一面在斷面上的形狀同樣可以是圓形。這同樣有助於實現低流動損耗。

根據本發明的一種改良方式，所選擇的空氣轉向面的曲率半徑及空氣導引面的曲率半徑使徑向通道的流動斷面從排氣口到排氣狹縫逐漸變小。透過選擇不同的曲率半徑可以用簡單的結構實現噴嘴狀的徑向通道。

根據本發明的一種改良方式，渦流導引單元可以相對於空氣轉向單元移動，以全面及/或局部改變排氣狹縫的流動斷面，特別是調整發動機的推力向量。因此空氣轉向單元能夠相對於渦流導引單元移動，特別是被一控制驅動器移動，以改變排氣狹縫的尺寸，也就是在切線方向全面及/或局部改變排氣狹縫的尺寸。所謂全面改變排氣狹縫或排氣狹縫的流動斷面是指同時在排氣狹縫的整個範圍改變排氣狹縫或流動斷面的尺寸，也就是變大或縮小。反之，局部改變是指僅是局部性的變大或縮小排氣狹縫或流動斷面的尺寸。例如，移動空氣轉向單元，使排氣狹縫局部及局部縮小，以實現局部改變。透過改變排氣狹縫的流動斷面，能夠以簡單的結構實現對推力向量的控制。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元到渦流導引單元的距離是可以均勻改變的，目的是為了全面改變排氣狹縫的流動斷面。所謂均勻改變是指排氣狹縫均勻變大或均勻縮小。例如，空氣轉向單元相對於渦流導引單元的縱向中心軸平行移動，也就是說，如果要使空氣排出面變大，則應放大與渦流導引單元的距離，如果要縮小流動斷面，則應縮小與渦流導引單元的距離。這樣就可以透過調整支承渦流的渦流密度，以非常有效率的方式控制推力向量。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元可以相對於渦流導引單元翻轉，目的是為了局部改變排氣狹縫的流動斷面。透過空氣轉向單元的翻轉，使排氣狹縫產生局部改變，特別是被部分放大及部分縮小。例如，空氣轉向單元以渦流導引單元的縱向中心軸為準進行翻轉。一種特別有利的方式是，在空氣轉向單元平行於渦流導引單元的縱向中心軸，同時排氣狹縫以縱向中心軸為準在切線方向的角度為0度，則空氣轉向單元的尺寸始終保持不變。反之，當角度改變時，流動斷面就會產生局部改變。這種設計方式同樣能夠以非常有效率的方式控制推力向量。

根據本發明的一種改良方式，設置在徑向通道內的控制元件可以轉動，而且每一個控制元件都具有一個控制飛邊。這些控制元件的作用是透過影響空氣從排氣狹縫流出的方向，以調整發動機的推力向量。每一個控制元件都具有控制飛邊，例如板狀或支承面狀的控制飛邊。支承面狀的控制飛邊可以是對稱於自身的翼弦，或是具有一符合空氣動力學的輪廓。例如，控制元件可以促使切線方向的推力的產生，因此發動機或發動機驅動的飛行器能夠立刻繞其縱向中心軸轉動。

根據本發明的一種改良方式，控制元件經由一共同的耦合元件與發動機的控制驅動裝置氣成驅動耦合。控制驅動裝置的作用是調整控制元件。控制驅動裝置僅是間接經由共同的耦合元件與控制元件形成驅動耦合。為形成這個耦合，一方面控制元件抓握住耦合元件，另一方面控制驅動裝置也抓握住耦合元件。特別是控制驅動裝置抓握住耦合元件的位置與控制元件抓握住耦合元件的位置相隔一段距離。這樣就可以實現經由控制驅動裝置同時調整控制元件的目的。同樣的，也可以附加或替代將空氣轉向單元與耦合元件耦合。

根據本發明的一種改良方式，耦合元件經由一個球窩關節及一個槓桿與控制元件及/或控制驅動裝置耦合。每一個控制元件及/或控制驅動裝置都分配到一個球窩關節及一個槓桿，控制元件經由球窩關節及槓桿與控制驅動裝置形成驅動連接。使用球窩關節可以非常靈活的經由控制驅動裝置調整控制元件。

根據本發明的一種改良方式，耦合元件是一個控制環。控制環較佳是在切線方向將發動機的縱向中心軸持續且完整的圍繞住。控制環將控制元件抓握住，以便將控制元件與控制驅動裝置耦合。控制環的設置方式使其不僅能夠描述以縱向中心軸為準在切線方向上的轉動，而且還能夠翻轉，因此其形式就如同一個擺動圓盤。這使得前面提及的透過控制驅動裝置靈活的進行操作得以實現。

根據本發明的一種改良方式，控制驅動裝置具有複數個調節驅動裝置，而且這些調節驅動裝置彼此隔開，並經由耦合元件彼此氣空氣動力耦合。這些控制驅動裝置較佳是彼此均勻的隔開，例如如果有兩個調節驅動裝置，則是以彼此相隔180度的間隔抓握耦合元件，如果有3個調節驅動裝置，則是以彼此相隔120度的間隔抓握耦合元件，如果有4個調節驅動裝置，則是以彼此相隔90度的間隔抓握耦合元件。使用複數個調節驅動裝置，不僅能夠以縱向中心軸為準在切線方向上移動耦合元件，而且也可以在徑向上移動耦合元件，因此可以實現前面描述的靈活的調整控制元件。

根據本發明的一種改良方式，空氣轉向單元及/或渦流導引單元具有一氣密的浮升室，這個浮升室被一密度小於空氣的氣體充滿。因此渦流導引單元及/或空氣轉向單元就如同一個浮升體。經由這種氣體的幫助，產生一個浮升力，這個浮升力與發動機產生的推力是分開的，或至少是可以分開的。例如，透過發動機的構造方式，飛行器浮升所需的浮升力大部分是經由裝在浮升室的氣體的幫助而產生。其餘的浮升力則是由發動機產生的推力所提供，為此應相應的調整發動機的推力向量。例如，可以使用氦氣或其他類似的氣體。這種氣體使發動機或飛行器能夠以很高的能源效率運轉。

根據本發明的一種改良方式，在空氣轉向單元及/或渦流導引單元內(各自)設有飛行器的至少一個使用空間，特別是一個客艙及/或貨艙。為容納這個使用空間，空氣轉向單元及/或渦流導引單元具有符合需要的尺寸設計，因此發動機也具有一相應的尺寸。例如，在客艙內至少安裝一個乘客座，或是複數個乘客座，例如排成數行的乘客座。貨艙用於裝載貨物，特別是行李及/或運輸的貨物。同樣的，貨艙也具有符合需要的尺寸。為了使用空間的人員上下或載貨及缷貨，空氣轉向單元具有至少一個可以開關及鎖上和反鎖的入口，例如一個門、閘門、缺口、或其他類似的入口。

也可以在使用空間內設置 一個存放燃料用的燃料箱及/或一個暫存電能用的儲能器。燃料及/或暫存的電能較佳是供驅動裝置的運轉之用。例如，燃料箱與驅動裝置之間有形成流動連接，及/或儲能器與驅動裝置之間有形成電連接。一種可行的方式是在流渦流導引單元及空氣轉向單元內各設置一個使用空間。例如，空間轉向單元的使用空間可以作為貨艙及/或燃料箱及/或儲能器。渦流導引單元的使用空間可以作為客艙。空間轉向單元的使用空間對外界環境最好是無壓力的，但是渦流導引單元的使用空間對外界環境是過壓的。

以下將說明發動機的其他有利的實施方式，這些實施方式的特徵都是可以替代或附加採用的。例如，空氣轉向單元從其縱向中心軸開始在徑向與渦流導引單元重疊至少25%、至少50%、至少75%、或至少100%。因此只要實現最多50%的重疊即已足夠，例如至少25%、至少30%、至少40%、或至少50%的重疊。但重疊程度最好是至少50%或更多，特別是至少60%或至少75%。重疊程度也可以達到至少80%、至少90%、或至少100%。如果是至少100%，空氣轉向單元在徑向與渦流導引單元完全重疊，特別是剛好完全重疊，也就是說不會從渦流導引單元向外突出，因此空氣轉向單元的外端與渦流導引單元的外端對齊。另一種可行的設計方式是，空氣轉向單元的在徑向延伸到渦流導引單元外，也就是說其在徑向上的長度大於渦流導引單元。例如，空氣轉向單元在徑向上的尺寸渦流導引單元在同的方向上的尺寸。特別是空氣轉向單元在徑向上的尺寸至少是渦流導引單元在同一方向上的尺寸的至少105%、或至少110%。

但是空氣轉向單元在徑向上的尺寸最好是盡可能的小，以避免空氣動力損耗。可以將重疊的程度設計成渦流導引單元的不會脫離的環流正好是由排氣口排出的空氣產生，而且這個環流最好是不大於排出的空氣流。為此從排氣口排出然後從排氣狹縫流出的空氣至少有一部分應緊鄰渦流導引單元，以使這部分空氣重新流到進氣口，然後從進氣口重新被輸送到進氣通道。例如，渦流導引單元在徑向上被空氣轉向單元重疊的程度最多90%、最多80%、或最多70%。

例如，空氣轉向單元的容積至少跟渦流導引單元的容積一樣大。空氣轉向單元的容積最好是大於渦流導引單元的容積，特別是至少是1.25倍、至少是1.5倍、至少是1.75倍、或至少是2倍。這樣空氣轉向單元就很適於容納飛行器的使用空間。例如，使用空間可以是一個客艙及/或貨艙，或是其他類似的空間。另一種可能的方式是，空氣轉向單元的容積最多跟渦流導引單元的容積一樣大，或是小於渦流導引單元的容積。例如，空氣轉向單元的容積最多是渦流導引單元的容積的75%、70%、60%、或50%。在這種情況下，可以將使用空間設置在渦流導引單元內。

一種可能的方式是，空氣轉向單元在軸向上的尺寸至少跟渦流導引單元在軸向上的尺寸一樣大。空氣轉向單元在軸向上的尺寸最好是大於渦流導引單元在軸向上的尺寸，特別是至少是1.25倍、至少是1.5倍、至少是1.75倍、或至少是2倍。這樣就可以用簡單的方式實現前面提及的具有大容積的空氣轉向單元。此外，本發明還涉及一種操作用於飛行器之發動機的方法，特別是操作以上實施方式之發動機的方法，其中發動機具有一環狀的渦流導引單元，從斷面看過去，此渦流導引單元具有一以發動機之縱向中心軸為準位於中心位置的進氣口，以及具有一以縱向中心軸為準位於中心位置並與進氣口隔開的排氣口，其中進氣口與排氣口經由一與渦流導引單元相鄰且帶有一空氣輸送裝置之進氣通道形成空氣動力連接，其中排氣口與一當發動機正常運轉時位於渦流導引單元上方的空氣轉向單元重疊，其中空氣轉向單元從排氣口沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元與渦流導引單元將一與排氣口氣流連接的排氣狹縫圍繞住。

渦流導引單元是一個旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口直接通向發動機的外界環境，因此當發動機正常運轉時，空氣從發動機背對空氣轉向單元的那一面通過進氣口被送入進氣通道。

前面已說明過這種構造的發動機及/或這種作法的優點。可以根據前面說明的實施方式對發動機的操作及方法的使用作進一步的改良。

如前面所述，當發動機運轉時，會環繞渦流導引單元形成支承渦流。支承渦流會吸入外界環境的空氣，並將空氣送到發動機下方，讓空氣在此提供推力。支承渦流的作用就如同輸送外界環境空氣用的輸送器，這些空氣是從空氣轉向單元背對渦流導引單元的那一面及/或渦流導引單元的周圍環境被吸入，並至少是暫時被送入支承渦流。

從排氣狹縫排出的空氣，以及從外界環境被送入支承渦流的空氣，會從支承渦流被輸送到渦流導引單元背對空氣轉向單元那一面，也就是一部分會到達縱向中心軸。一部分空氣會通過進氣口被輸送到進氣通道，另一部分空氣被轉向到渦流導引單元背對空氣轉向單元的方向，以產生發動機的推進噴氣，進而產生發動機的推力。因此從支承渦流朝縱向中心軸的方向被輸送的一部分空氣被轉向到渦流導引單元的方向，另一部分空氣被轉向到背對渦流導引單元的方向。

本發明還涉及具有至少一發動機的飛行器，特別是如本說明書描述之實施方式的發動機，其中發動機具有一環形渦流導引單元，從斷面看過去，此渦流導引單元具有一以發動機之縱向中心軸為準位於中心位置的進氣口，以及具有一以縱向中心軸為準位於中心位置並與進氣口隔開的排氣口，其中進氣口與排氣口經由一與渦流導引單元相鄰且帶有一空氣輸送裝置之進氣通道形成空氣動力連接，其中排氣口與一當發動機正常運轉時位於渦流導引單元上方的空氣轉向單元重疊，其中空氣轉向單元從排氣口沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元與渦流導引單元將一與排氣口氣流連接的排氣狹縫圍繞住。

發動機的渦流導引單元是一旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口直接通向飛行器的外界環境，因此當發動機正常運轉時，空氣從發動機背對空氣轉向單元的那一面通過進氣口被送入進氣通道。

本說明書描述的以下的實施方式包含本發明的更多優點及可能的有利的改良方式。

根據本發明的一種改良方式，飛行器被設計成飛機或能夠飛行的汽車。如果將飛行器設計成飛機，在空氣轉向單元內最好具有一個使用空間，例如一個客艙或貨艙。發動機構成飛行器，或換句話說飛行器完全或至少是大部分完全由發動機構成。當然飛行器也可以具有複數個彼此隔開的發動機。如果將飛行器設計成能夠飛行的汽車，則最好具有複數個發動機。這些發動機在汽車內彼此隔開，以便在需要時提升汽車暫時離開地面。

圖式顯示一具有一個發動機2的飛行器1的縱斷面示意圖，其中發動機2為飛行器1提供推力。在這個實施例中，飛行器1主要是由發動機2構成。當然飛行器也可以具有複數個發動機2，在這種情況下，這些發動機是經由一個共同的結構彼此連接。

發動機2具有一個環形的渦流導引單元3。在本實施例中，渦流導引單元3是一個以渦流導引單元3的縱向中心軸4為準的一個旋轉體，特別是旋轉杯面。縱向中心軸4同時也是飛行器1的縱向中心軸。渦流導引單元在切線方向3持續且完整的將進氣通道5圍繞住，其中進氣通道5具有一個進氣口6及一個排氣口7。在進氣通道5內設有一個空氣輸送裝置8，例如螺旋槳，其中空氣輸送裝置8是被圖式中未繪出的一個驅動裝置驅動。進氣口6及排氣口7都是以縱向中心軸4為準位於中央位置。也就是說二者彼此共軸。

渦流導引單元3至少局部與空氣轉向單元9重疊。空氣轉向單元9同樣具有一個縱向中心軸，在本實施例中，空氣轉向單元9的縱向中心軸與縱向中心軸4重合。以渦流導引單3為準，空氣轉向單元9位於中心位置，且至少局部與排氣口7重疊，也就是在徑向上完全重疊。圖式顯示飛行器1或發動機2的一個實施例，其中空氣轉向單元9在徑向上一直延伸到渦流導引單元3之外。換句話說，從斷面看過去，空氣轉向單元9將渦流導引單元完全重疊，並在徑向方向從渦流導引單元3向外伸出。

渦流導引單元3及空氣轉向單元9共同將進氣通道10圍住，其中進氣通道10一邊從排氣口7出發，另一邊延伸到排氣狹縫11。從圖式可以看出，在本實施例中，徑向通道10從排氣口7到排氣狹縫11逐漸變小，也就是說徑向通道10的流動斷面逐漸變小。因此空氣轉向單元9的空氣轉向面12徑向向外逐漸接近渦流導引單元3的空氣導引面13。

渦流導引單元3在徑向上以縱向中心軸4為準，在中間處被一想像平面14切割過去，從斷面看過去，想像平面14將渦流導引單元3劃分成第一翼面15及第二翼面16。第一翼面15位於渦流導引單元3背對空氣轉向單元9的那一面上，第二翼面16位於渦流導引單元3面對空氣轉向單元9的那一面上。從圖式可看出，空氣輸送裝置8也是在軸向上位於進氣通道5大約中間的位置，因此相想像平面14切割過空氣輸送裝置8。空氣輸送裝置8位於一個從空氣轉向單元9的本體18突出的突出部17上。突出部17通過排氣口7延伸到進氣通道5內。

發動機2的運轉使外界環境19的空氣通過進氣口6被輸送到進氣通道5。然後空氣從進氣通道5經由排氣口7被輸送到徑向通道10，最後再從徑向通道10通過排氣狹縫11重新流回外界環境19。在此過程中，空氣向至少90度、至少135度、至少150度、至少165度、或至少180度。在本實施例中，從空氣進入進氣通道5、通過進氣口6、一直到從徑向通道10排出，空氣被排氣狹縫11轉向大約180度。因此空氣是以進入方向的反方向從發動機2向外噴出。

此外，這適用於整個飛行器1，那就是發動機2構成飛行器1的最底層部分。這表示在渦流導引單元3背對空氣轉向單元9的那一面上沒有飛行器1及/或發動機2的任何其他元件。因此進氣口6沒有被蓋住，因此在進氣口6下方存在一位於發動機外界環境19的自由空間，或者說這個自由空間構成外界環境19的一部分。這個位於進氣口6下方的自由空間整個被空氣充滿。換句話說，在渦流導引單元3及飛行器1之下的地面20之間，不存在飛行器1及/或發動機2的任何其他元件，因此自由空間的形成不會受到任何阻礙或閉塞。

輸送空氣通過進氣口6進入進氣通道5，然後通過排氣狹縫11排出，因而產生從斷面看過去將渦流導引單元3圍繞住的支承渦流21。支承渦流21和渦流導引單元3的形狀都是杯面狀，特別是旋轉杯面狀。發動機2的推力一部分產生自空氣在徑向通道10內的流動速度大於空氣在徑向通道10之外或渦流導引單元3與徑向通道10相對而立的那一面上的流動速度。

此外，支承渦流21也至少暫時提供一部分的推力。支承渦流將來自外界環境19的空氣沿著流線22輸送到渦流導引單元3背對空氣轉向單元9那一面。特別是空氣從空氣轉向單元9背對渦流導引單元3那一面被吸入，並沿著流線22被輸送到發動機2與其相對而立的那一面。因此在渦流導引單元3背對空氣轉向單元9那一面形成推進噴氣23，因而產生前面提及的部分推力。支承渦流21的作用如同空氣輸送器，可以大幅提高空氣輸送裝置8的工作效率。

在使用本實施例的渦流導引單元3及空氣轉向單元9的配置的情況下，發動機2的推力向量與縱向中心軸4平行。為了將推動向量翻轉，並能夠控制飛行器1，渦流導引單元3及空氣轉向單元9可以相互移動，也就是說排氣狹縫11的尺寸是可以改變的，特別是可以局部改變。這表示排氣狹縫11的尺寸沿著發動機2的周圍均勻改變，或是不均勻改變。例如，排氣狹縫11的尺寸在發動機2的一個面上變大，但是在與這個面相對而立的那個面上變小，因此從排氣狹縫11流出的空氣會產生不同的流動速度。

以上描述的飛行器1的優點是，由於利用支承渦流21提供至少一部分推力，因此工作效率特別高。此外，透過渦流導引單元3及空氣轉向單元9的相互移動，可以非常精確的控制飛行器1。特別是飛行器1可以像直升機一樣在空中盤旋。飛行器也可以達到很快的飛行速度，因為它與直升機的不同之處是飛行速度不會受限於螺旋槳尖端處的流動速度。

1:飛行器 2:發動機 3:渦流導引單元 4:縱向中心軸 5:進氣通道 6:進氣口 7:排氣口 8:空氣輸送裝置 9:空氣轉向單元 10:徑向通道 11:排氣狹縫 12:空氣轉向面 13:空氣導引面 14:想像平面 15:第一翼面 16:第二翼面 17:突出部 18:本體 19:外界環境 20:地面 21:支承渦流 22:流線 23:推進噴氣

以下將根據圖式中的實施例對本發明作進一步的說明，但是這個實施例並不對本發明的範圍有任何限制。這唯一的一張圖式顯示一具有一個發動機的飛行器的示意圖。

1:飛行器

2:發動機

3:渦流導引單元

4:縱向中心軸

5:進氣通道

6:進氣口

7:排氣口

8:空氣輸送裝置

9:空氣轉向單元

10:徑向通道

11:排氣狹縫

12:空氣轉向面

13:空氣導引面

14:想像平面

15:第一翼面

16:第二翼面

17:突出部

18:本體

19:外界環境

20:地面

21:支承渦流

22:流線

23:推進噴氣

Claims (15)

1. 一種用於飛行器(1)之發動機(2)，具有一環狀的渦流導引單元(3)，從斷面看過去，渦流導引單元(3)具有一以發動機(2)之縱向中心軸(4)為準位於中心位置的進氣口(6)，以及具有一以縱向中心軸(4)為準位於中心位置並與進氣口(6)隔開的排氣口(7)，其中進氣口(6)與排氣口(7)經由一與渦流導引單元(3)相鄰且帶有一空氣輸送裝置(8)之進氣通道(5)形成空氣動力連接，其中排氣口(7)與一當發動機(2)正常運轉時位於渦流導引單元(3)上方的空氣轉向單元(9)重疊，其中空氣轉向單元(9)從排氣口(7)沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元(9)與渦流導引單元(3)將一與排氣口(7)氣流連接的排氣狹縫(11)圍繞住，其特徵為：渦流導引單元(3)是一旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口(6)直接通向發動機(2)的外界環境(19)，因此當發動機(2)正常運轉時，空氣從發動機(2)背對空氣轉向單元(9)的那一面通過進氣口(6)被送入進氣通道(5)。
2. 如請求項1的發動機，其中：從斷面看過去，渦流導引單元(3)一邊被第一翼面(15)圍住，另一邊被第二翼面(16)圍住，其中這兩個翼面(15，16)的兩邊直接且持續的彼此重疊。
3. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：渦流導引單元(3)是一個旋轉體。
4. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：排氣狹縫(11)與排氣口(7)經由一徑向通道(10)形成氣流連接，其中徑向通道(10)的流動斷面朝排氣狹縫(11)的方向逐漸變小，因此徑向通道(10)的形式如同一個噴嘴。
5. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：空氣轉向單元(9)在徑向方向將渦流導引單元(3)整個重疊。
6. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：空氣轉向單元(9)具有一個崁入進氣通道(5)的突出部(17)，其中一個驅動空氣輸送裝置(8)用的驅動裝置被固定在突出部(17)上。
7. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：從斷面看過去，空氣轉向單元(9)的一個與徑向通道(10)相鄰且面對渦流導引單元(3)的空氣轉向面(12)始終是彎曲的。
8. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：從斷面看過去，空氣轉向面(12)的曲率半徑大於渦流導引單元(3)的一個將徑向通道(10)圍住的空氣導引面(13)的曲率半徑。
9. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：空氣轉向面(12)的曲率半徑及空氣導引面(13)的曲率半徑使徑向通道(10)的流動斷面從排氣口(7)到排氣狹縫(11)逐漸變小。
10. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：渦流導引單元(3)可以相對於空氣轉向單元(9)移動，以全面及/或局部改變排氣狹縫(11)的流動斷面。
11. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：空氣轉向單元(9)及/或渦流導引單元(3)具有一氣密的浮升室，這個浮升室被一密度小於空氣的氣體充滿。
12. 如前述請求項中任一請求項的發動機，其中：在空氣轉向單元(9)及/或渦流導引單元(3)內設有飛行器(1)的至少一個使用空間。
13. 一種操作用於飛行器(1)之發動機(2)的方法，特別是如前述請求項中任一項或數項的發動機(2)，其中發動機(2)具有一環狀的渦流導引單元(3)，從斷面看過去，渦流導引單元(3)具有一以發動機(2)之縱向中心軸(4)為準位於中心位置的進氣口(6)，以及具有一以縱向中心軸(4)為準位於中心位置並與進氣口(6)隔開的排氣口(7)，其中進氣口(6)與排氣口(7)經由一與渦流導引單元(3)相鄰且帶有一空氣輸送裝置(8)之進氣通道(5)形成空氣動力連接，其中排氣口(7)與一當發動機(2)正常運轉時位於渦流導引單元(3)上方的空氣轉向單元(9)重疊，其中空氣轉向單元(9)從排氣口(7)沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元(9)與渦流導引單元(3)將一與排氣口(7)氣流連接的排氣狹縫(11)圍繞住，其特徵為：渦流導引單元(3)是一個旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口(6)直接通向發動機(2)的外界環境(19)，因此當發動機(2)正常運轉時，空氣從發動機(2)背對空氣轉向單元(9)的那一面通過進氣口(6)被送入進氣通道(5)。
14. 一種飛行器(1)，具有至少一個發動機(2)，特別是如前述請求項中任一項或數項的發動機(2)，其中發動機(2)具有一環狀的渦流導引單元(3)，從斷面看過去，渦流導引單元(3)具有一以發動機(2)之縱向中心軸(4)為準位於中心位置的進氣口(6)，以及具有一以縱向中心軸(4)為準位於中心位置並與進氣口(6)隔開的排氣口(7)，其中進氣口(6)與排氣口(7)經由一與渦流導引單元(3)相鄰且帶有一空氣輸送裝置(8)之進氣通道(5)形成空氣動力連接，其中排氣口(7)與一當飛行器(1)正常運轉時位於渦流導引單元(3)上方的空氣轉向單元(9)重疊，其中空氣轉向單元(9)從排氣口(7)沿徑向向外延伸，因此空氣轉向單元(9)與渦流導引單元(3)將一與排氣口(7)氣流連接的排氣狹縫(11)圍繞住，其特徵為：渦流導引單元(3)是一個旋轉體，此旋轉體透過其至少一徑向外側的旋轉，構成環繞一旋轉軸的連續的封閉曲線，同時進氣口(6)直接通向飛行器(1)的外界環境(19)，因此當發動機(2)正常運轉時，空氣從發動機(2)背對空氣轉向單元(9)的那一面通過進氣口(6)被送入進氣通道(5)。
15. 如請求項14的飛行器，其中：被設計成飛機或能夠飛行的汽車。

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