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CN114701640A - 喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法 - Google Patents

喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法 Download PDF

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CN114701640A
CN114701640A CN202210152867.3A CN202210152867A CN114701640A CN 114701640 A CN114701640 A CN 114701640A CN 202210152867 A CN202210152867 A CN 202210152867A CN 114701640 A CN114701640 A CN 114701640A
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CN
China
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wing
jet
aircraft
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convex
Prior art date
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Application number
CN202210152867.3A
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田贵川
熊芳
陈盼盼
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Original Assignee
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Abstract

本发明公开了一种多凸翼、一种多凸翼翼身融合飞行器、一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法,由机翼、机身、起落装置、操纵系统和动力装置等组成,其特征在于将动力装置产生的高速气流通过喷气装置从机翼前方喷向机翼,或将动力装置产生的高速气流直接从机翼前方喷向机翼,机翼处在相对高速气流中,使其在静止或低速运动时所受升力就与固定翼飞机在高速飞行时相当。多凸翼的上表面沿气流方向有多个凸起曲面,可产生更大升力。本飞行器功率载荷极大、效率高、航程远,既能实现从低空到高空的全域飞行,又能实现从高速到低速甚至悬停的全速飞行,还能垂直起降。适用于空天、城际、城乡、市内高效交通,开启立体交通时代。

Description

喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法
技术领域
本发明涉及一种飞行器,尤其涉及一种功率载荷极大,既能高速飞行,又能低速飞行,还能垂直起降和悬停的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法。
背景技术
常见的飞行器有固定翼和旋翼两大类。固定翼飞机载重大、速度快、航程远、升限高。但需专用大型机场滑跑到一定速度才能起飞,甚至速度稍低就会导致升力不够而发生失速事故,更不能在空中悬停,使用范围受限,目前仅活跃在较远城市间的运输。
旋翼飞机能垂直起降,无需专用大型机场,能在空中悬停,但载重较小、速度较慢、航程较短、升限较低、操作复杂、噪声大,安全性差,使用范围也严重受限,目前仅活跃在军用、应急、抢险、特殊、边缘等领域的运输。
目前,有部分固定翼飞机以在固定翼飞机基础上叠加旋翼或升力风扇的方式,努力将固定翼飞机和旋翼飞机融合,该类融合固定翼飞机的代表为F35B飞机、直升无人机、飞行汽车以及曾经出现过的直升客机,它们的垂直起降模式载重少,噪音大。该技术仅能在超轻型的固定翼飞机、飞行汽车、无人机上应用,但增加冗余,结构复杂,安全性也差。
还有部分固定翼飞机以在固定翼飞机基础上通过倾转旋翼的方式,努力将固定翼飞机和旋翼飞机融合。它们的垂直起降模式载重也较少,航速较慢、航程较短、噪音大,起降—平飞转换时气动变化大,结构、飞控复杂,不安全,导致其一直没能在民用领域广泛应用。该技术也仅能在轻型的固定翼飞机、电动直升固定翼飞机、无人机上有所应用,但多还是概念机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多凸翼、一种多凸翼翼身融合飞行器、一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法,其功率载荷极大,具有载重大、航程远、升限高、噪声小、操作方便等优点,特别是既能真正实现从低空到高空的全域飞行,又能从高速到低速甚至悬停的全速飞行,还能垂直起降。
第一方面,本发明提供一种飞行器多凸翼,其特征在于,所述机翼的上表面沿气流方向有多个凸起曲面,称之为多凸翼,气流流过多凸翼将产生对应的多个低压区,从而在机翼上产生对应的多个气动升力区。
本发明提供还提供一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,由机翼、机身、起落装置、操纵系统和动力装置组成,其特征在于,将所述动力装置产生的气流通过喷气装置从所述机翼前方喷向机翼,或将所述动力装置产生的气流直接从机翼前方喷向机翼,使机翼一直处在相对气流中,从而在机翼上产生设定的气动升力;所述机翼为多凸翼、传统单凸翼、飞翼布局机翼中的任意一种或组合;所述传统单凸翼的上表面只有一个凸面,是现有翼型。
本发明提供还提供一种多凸翼翼身融合飞行器,其特征在于将多凸翼与机身融合一体;多凸翼设置在机身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在机身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。
其中,在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
其中,多凸翼的形状可设置为可变的,以实现不同的飞行要求。
其中,所述喷气装置可由涵道与喷口、气门组成,所述喷气装置的数量为一个或多个,所述喷气装置安装在机翼前方,并与所述机翼活动连接,将所述动力装置产生的气流通过所述涵道转移至机翼前方,通过操纵系统调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,通过所述喷口按飞控要求控制气流从机翼前方喷向机翼。
其中,所述机翼的后缘襟翼为简单襟翼、开裂襟翼、开缝襟翼、后退襟翼或后退开缝襟翼中的任一种;所述后退开缝襟翼为后退单开缝形式、后退双开缝形式、后退三开缝形式或后退多开缝形式中任一种。
其中,所述动力装置为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机或活塞桨扇发动机、电动风扇、电动桨扇、高压气瓶中任一种或其组合;所述动力装置布局形式为集中式动力装置、分布式动力装置中任一种或其组合。
其中,所述喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器为飞机、飞行汽车、飞行轮船、飞航器、飞行列车、空中客车、空天飞机、气动起飞回收火箭、巡航导弹或巡飞弹中任一种。
其中,在汽车上增加固定翼、推力风扇和喷气装置组成飞行汽车,所述固定翼安装在汽车上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞行汽车设置有操控系统,有飞行和行驶模式可切换。
其中,在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇和喷气装置组成飞行轮船,所述固定翼安装在轮船上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞行轮船设置有操控系统,有飞行模式和行驶模式。
其中,在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇、喷气装置和陆上行驶系统组成飞航器;所述固定翼安装在轮船上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞航器具有操控系统,用于控制所述飞航器在飞行、行驶或航行模式中来回切换。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的控制方法,包括以下步骤:
通过调整所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出气流时对飞机产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器能进行垂直起降或悬停;
通过逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向后方或后下方,推动飞行器克服重力的同时,依靠动力装置或喷气装置向后喷出气流产生向前的反作用推力推动飞行器向前方飞行,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器实现低速飞行或高速飞行;
通过放下所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方或前下方,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器依靠空气阻力或反向喷气实现减速至能进行垂直起降或悬停状态;
将动力装置提供的部分气流通过喷气装置喷向飞行器尾翼或第二机翼,并通过襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,并给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力;
通过操控装置调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,调整气流流向与机翼的夹角,并调节机翼上、下面喷气量占比,以实现调整迎角和最佳飞行状态;
将多凸翼与机身融合,多凸翼设置在机身顶部以提供升力的同时,控制前后喷气量、喷气速度及角度,实现俯仰机动;将多凸翼设置在机身两侧八个位置,分别设置左前上、左前下、左后上、左后下、右前上、右前下、右后上、右后下八个位置,并分别独立配置喷气装置,控制八个喷气装置的喷气量和喷气速度,实现滚转、偏航、平移机动;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。
当固定翼飞机达到设定速度时,可选择一体飞行模式,喷气装置关闭并缩回与机翼合为一体,由推力风扇直接向后喷气推动固定翼飞机向前飞行,机翼与空气相对运动,在机翼上产设定气动升力,实现平稳飞行。
本发明的有益效果是,本喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的功率载荷极大,最大起飞/着陆重量可超过同功率固定翼飞机的数倍,超过同功率旋翼直升机的十数倍,起降轻松。具有载重大、速度快、航程远、升限高、噪声小、操作方便等优点,特别是还能垂直起降,能在空中悬停,对起降场地无特殊要求,一块平地即可起降,不需建专用大型机场。
由于本飞行器动力装置产生的高速气流通过喷气装置控制喷向机翼,相当于重新定义了机翼所处的流场,受环境气流影响减小,自控性大幅增加,可在低空复杂气流条件下稳定飞行,垂直飞行与平飞过渡平稳,既适合中高空飞行,也适合低空、超低空飞行,能实现从低空到高空的全域范围内飞行,以及实现从高速到低速甚至悬停的全速范围内飞行。
所述喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器使用方便,安全性高,使用范围广,既能用于城际交通,又能用于城市空中立体交通,还可用于军用、应急、抢险、特殊、边缘、农用等领域,形成空中快速交通网,甚至实现城际间多点对多点的直达航线新模式,大幅缓解城市拥堵交通,并将通行速度和效率较现有的以汽车和地铁为主的平面通行模式提高数倍乃至十数倍,显著提高通行速率。
如本喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的动力装置主要采用电动推进系统,做到在运行过程中基本零排放,非常环保、低耗,可媲美铁路甚至是水运的运输成本。促进空天、城市、城际、城乡,特别是边远地区交通的高效、环保发展,彻底革新交通出行方式,开启全面立体交通时代。
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是本发明提供的常规布局喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机示意图。
图2是本发明提供的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机平飞时机翼翼型及气流示意图。
图3是本发明提供的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机垂直起降模式时机翼翼型及气流示意图。
图4是本发明提供的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机垂直起飞到平飞过渡阶段机翼翼型及气流示意图。
图5是本发明提供的传统单凸翼和多凸翼翼型及气流示意图。
图6是本发明提供的二元矢量喷气装置纵剖面及气流示意图。
图7是本发明提供的喷气装置缩回与机翼一体时纵剖面及气流示意图。
图8是本发明提供的无尾翼分布动力布局喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机示意图。
图9是本发明提供的分布动力布局直喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机示意图。
图10是本发明提供的分布动力布局直喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机变迎角翼型及气流示意图。
图11是本发明提供的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行汽车及气流示意图。
图12是本发明提供的喷翼式多凸翼翼身融合飞行器轴测图。
图13是本发明提供的喷翼式多凸翼翼身融合飞行器垂直起降或悬停状态正视图。
图14是本发明提供的喷翼式多凸翼翼身融合飞行器垂直起降或悬停状态俯视图。
图15是本发明提供的喷翼式多凸翼翼身融合飞行器平飞状态正视图。
图16是本发明提供的一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的控制方法的步骤示意图。
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“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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,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。
为克服现有固定翼飞机、旋翼飞机以及融合飞机的不足,请参阅图5,本发明提供一种飞行器多凸翼,其特征在于,所述机翼的上表面沿气流方向有多个凸起曲面,称之为多凸翼,气流流过多凸翼将产生对应的多个低压区,从而在机翼上产生对应的多个气动升力区。
请参阅图1至图15,本发明还提供一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,由机翼、机身、起落装置、操纵系统和动力装置组成,其特征在于,将所述动力装置产生的气流通过喷气装置从所述机翼前方喷向机翼,或将所述动力装置产生的气流直接从机翼前方喷向机翼,使机翼一直处在相对气流中,从而在机翼上产生设定的气动升力;所述机翼为多凸翼、传统单凸翼、飞翼布局机翼中的任意一种或组合;所述传统单凸翼的上表面只有一个凸面,是现有翼型。
请参阅图12至图15,本发明还提供一种多凸翼翼身融合飞行器,其特征在于将多凸翼与机身融合一体;多凸翼设置在机身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在机身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。
通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方,进一步增加了对飞行器的升力和向后的推拉力,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出高速气流时对飞机产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器能进行垂直起降或悬停。
飞行器要进行爬升或平飞时,逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的高速气流导向后方或后下方,推动飞行器克服重力的同时,依靠动力装置或喷气装置向后喷出高速气流产生向前的反作用推力推动飞行器向前方飞行,垂直飞行平稳过渡到平飞,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器实现低速飞行或高速飞行。
所述机翼的上表面有一个或多个凸面,上表面有一个凸面的机翼称为传统单凸翼,上表面沿气流方向有多个凸起曲面的机翼称为多凸翼,高速气流流过多凸翼将产生比传统单凸翼更多的低压区,从而产生更大的升力。
在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置或导流舵装置,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度。
所述喷气装置一般安装在机翼前方,并与机翼连接。所述喷气装置可以是管道或涵道与喷口组成,数量可以是一个或多个,所述喷气装置将动力装置产生的高速气流转移至机翼前方,喷口的大小、形状及角度可调节,以改变气流的速度及方向,按飞控要求控制高速气流以不同的流速、流量、方向及位置从机翼前方喷向机翼。
所述喷气装置与机翼活动链接,可上下移动,也可绕前支点转动,根据飞行速度、环境和使用需求的不同,可通过操控装置调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,以达到调整高速气流流向与机翼的夹角,调节机翼上、下面喷气量占比的目的,以实现最佳飞行效果。喷气方向与机翼弦线间的夹角为迎角,所述迎角应控制在±30°范围内,增大迎角,升力提高。垂直起降、悬停、低速飞行时将迎角调整到较大值,获得最优升力,高速飞行时将迎角调整到较小值,在获得足够升力的同时尽量减少飞行阻力。
所述动力装置可设置切换气门,当飞行器达到足够速度时,可切换气门停止向喷气装置供气,由动力装置直接向后喷气推动飞行器,关闭喷气装置并缩回与机翼合为一体,机翼与空气高速相对运动,在机翼上产生气动升力。
当喷气装置喷出的高速气流不能覆盖所有机翼时,可在机翼上喷气装置喷出的高速气流边界处增加翼刀装置,即在机翼的表面沿着翼弦的方向放置具有一定高度的挡板,防止旁边的高压空气跑到高速气流低压区来降低机翼升力。
可在机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板上安装可变向导流片,调整导流片方向,使流经导流片的气体流向飞行器的左下方或右下方,从而使飞行器获得向左或向右移动的动力。
垂直起飞时,逐渐调整起落架,让飞行器前高后低,并使机翼与水平面的夹角逐渐等于起飞迎角,此时,喷气方向与水平面平行,消除动力装置或喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力在垂直向下方向分量影响,进一步提高升力。
若动力装置是内燃机,可将其产生的热空气通过喷气装置喷向机翼的上方,以进一步提升机翼升力。
飞行时,特别是低速飞行、垂直起降和悬停时,可将动力装置提供的部分高速气流通过喷气装置喷向飞行器尾翼或第二机翼,并通过襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,并给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力。
所述的机翼可以是可折叠的固定翼机翼。
飞行器可以有尾翼,也可以无尾翼,如无尾翼,可以设置多个机翼。
所述后缘襟翼可以是简单襟翼,或开裂襟翼,或开缝襟翼,或后退襟翼,或后退开缝襟翼。
所述后退开缝襟翼可以是后退单开缝形式,或后退双开缝形式,或后退三开缝形式,或后退多开缝形式。
动力装置可以是涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机,可以是活塞桨扇发动机,可以是电动风扇、也可以是电动桨扇,还可以是高压气瓶或其组合。可以是单个或数个集中式动力装置,也可以是多个分布式动力装置。
可在本飞行器上配备高压气体罐作为应急动力来源。在主动力系统出现停机等故障,产生的高速气流不足时,可应急采用配备的高压气体罐补充高速气流,实现应急飞行或迫降。
所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器为飞机、飞行汽车、飞行轮船、飞航器、飞行列车、空中客车、空天飞机、气动起飞回收火箭、巡航导弹或巡飞弹中任一种。既可作为有人驾驶客运、货运平台,也可作为无人驾驶客运、货运平台。
本飞行器可与汽车融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行汽车。在汽车上增加固定翼、推力风扇和喷气装置,构成飞行汽车。所述固定翼安装在汽车上,推力风扇最好布置在靠近动力装置和易于吸、排气的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,也可以是多凸翼或其组合。
飞行汽车设置有操控系统,控制其可垂直起降,可在空中低速或高速飞行,也可在地上行驶,根据需要随时可在飞行或行驶模式中来回切换。在路上行驶时,可依靠汽车的动力装置驱动车轮行驶,也可依靠推力风扇高速喷气产生的反作用力行驶。
本飞行器可与轮船融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行轮船。在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇和喷气装置,构成飞行轮船。所述固定翼安装在轮船上,推力风扇最好布置在靠近动力装置和易于吸、排气的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,也可以是多凸翼或其组合。
飞行轮船设置有操控系统,控制其可垂直起降,可在空中低速或高速飞行,也可在水里行驶,根据需要随时可在飞行或航行模式中来回切换。在水里航行时,可依靠轮船的动力装置驱动螺旋桨行驶,也可依靠推力风扇高速喷气产生的反作用力行驶。
本飞行器可与汽车和轮船融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞航器。在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇、喷气装置和陆上行驶系统,构成飞航器。所述固定翼安装在轮船上,推力风扇最好布置在靠近动力装置和易于吸、排气的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,也可以是多凸翼或其组合。所述飞航器设置有操控系统,控制其可在飞行、行驶或航行模式中来回切换,做成新型全域全能交通工具,可在天上飞,可在路上行驶、还可以在水里航行。
实施例1常规布局喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机实施例
如图1和图2所示,一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机,由机身、机翼、尾翼、起落装置、操纵系统、动力装置和喷气装置等部分组成,喷气装置安装在机翼的前端,并与机翼连接,动力装置产生的高速气流通过喷气装置转移至机翼前方,并向后喷向机翼,如图2,使机翼一直处在相对高速气流中,使机翼在静止或低速运动时的受力情况就与固定翼飞机在高速飞行时相似,从而在机翼上产生足够大的升力。
由固定翼升力公式
Figure BDA0003511284210000111
得知,机翼升力F与升力系数Cy、空气密度ρ、机翼面积S成正比,与相对气流速度ν平方成正比。因此,在空气密度和机翼面积一定的情况下,通过增大相对气流速度ν最有效,还可通过增大迎角来提高升力系数Cy,但最大迎角应小于临界迎角。本案的最大相对气流速度经喷气装置变速后可超过动力装置的最大喷气速度,而飞行器的最大飞行速度是小于动力装置的最大喷气速度的,常规固定翼飞机的起飞速度仅有最大飞行速度的1/4左右,因此,本案获得的最大起/降升力将超过同功率固定翼飞机的数倍,超过同功率旋翼直升机最大起/降升力的十数倍,大幅缩短起降距离,轻松起降。
再通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的气流导向飞行器下方,如图3。根据牛顿第三定律F=-F′得知,作用力与反作用力大小相等方向相反,导向飞行器下方高速气流的反作用力进一步增加了飞行器受到的向上的升力和向后的推拉力,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力,操作油门或电门使飞行器能进行垂直起降或悬停。当升力大于重力时上升,当升力等于重力时悬停,当升力小于重力时下降。
飞行器要进行爬升或平飞时,逐渐缩回机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的高速气流导向后下方或后方,如图4,推动飞行器克服重力的同时,还依靠动力装置或通过喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力推动飞行器向前飞行或向前爬升,操作油门或电门使飞行器实现低速飞行或高速飞行。
所述机翼的上表面为一个或多个凸面,上表面有一个凸面的机翼称为传统单凸翼,上表面沿气流方向有多个凸起曲面的机翼称为多凸翼,如图5;可将所述多凸翼与机身融合,将多凸翼设置在机身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在机身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力,多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力;在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置,如图12,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度。
所述喷气装置可以是管道或涵道与喷口组成,所述喷气装置将动力装置产生的高速气流转移到机翼前方,喷口可为二元矢量结构,可调整出风口的方向和截面积,以改变气流的速度及方向,按飞控要求控制高速气流喷向机翼,如图6;
所述喷气装置与机翼活动链接,当飞行器达到足够速度时,也可关闭喷气装置并缩回与机翼合为一体,由动力装置直接向后喷气推进,机翼与空气高速相对运动,在机翼上产生气动升力,如图7。
飞行时,特别是低速飞行、垂直起降和悬停时,可将动力装置提供的部分高速气流通过喷气装置喷向飞行器尾翼,通过副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,并给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力。
实施例2无尾翼分布动力布局喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机实施例
如图8所示,一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,由机翼、机身、起落装置、操纵系统、动力装置和喷气装置等部分组成,喷气装置安装在机翼的前端,并与机翼连接,动力装置产生的高速气流通过喷气装置喷向机翼,使机翼处在高速相对气流中,使机翼在静止或低速运动时的受力情况就与固定翼飞机在高速飞行时相似,从而在机翼上产生足够大的升力。
由固定翼升力公式
Figure BDA0003511284210000131
得知,机翼升力F与升力系数Cy、空气密度ρ、机翼面积S成正比,与相对气流速度ν平方成正比。因此,在空气密度和机翼面积一定的情况下,通过增大相对气流速度ν最有效,还可通过增大迎角来提高升力系数Cy,但最大迎角应小于临界迎角。本案的最大相对气流速度经喷气装置变速后可超过动力装置的最大喷气速度,而飞行器的最大飞行速度是小于动力装置的最大喷气速度的,常规固定翼飞机的起飞速度仅有最大飞行速度的1/4左右,因此,本案获得的最大起/降升力将超过同功率固定翼飞机的数倍,超过同功率旋翼直升机最大起/降升力的十数倍,大幅缩短起降距离,轻松起降。
再通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的气流导向飞行器下方,根据牛顿第三定律F=-F′得知,作用力与反作用力大小相等方向相反,导向飞行器下方高速气流的反作用力进一步增加了飞行器受到的向上的升力和向后的推拉力,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器能进行垂直起降或悬停。
飞行器要进行爬升或平飞时,逐渐缩回机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的高速气流导向后下方或后方,推动飞行器克服重力的同时,还依靠动力装置或通过喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力推动飞行器向前飞行或向前爬升,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器实现低速飞行或高速飞行。
所述喷气装置可以是管道或涵道与喷口组成,所述喷气装置将动力装置产生的高速气流转移到机翼前方,喷口可为二元矢量结构,可调整出风口的方向和截面积,以改变气流的速度及方向,按飞控要求控制高速气流喷向机翼;
所述喷气装置与机翼活动链接,当飞行器达到足够速度时,也可关闭喷气装置并缩回与机翼合为一体,由动力装置直接向后喷气推进,机翼与空气高速相对运动,在机翼上产生气动升力。
飞行时,特别是低速飞行、垂直起降和悬停时,可将动力装置提供的部分高速气流通过喷气装置喷向飞行器第二机翼,通过后缘襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,提供升力,还给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力。
实施例3分布动力布局直喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞机实施例
如图9所示,一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼喷翼式飞机,由机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置等部分组成,动力装置采用分布式动力布置,安装在机翼的前端,并与机翼连接,动力装置产生的高速气流喷向机翼,使机翼一直处在相对高速气流中,使机翼在静止或低速运动时的受力情况就与固定翼飞机在高速飞行时相似,从而在机翼上产生足够大的升力。
由固定翼升力公式
Figure BDA0003511284210000141
得知,机翼升力F与升力系数Cy、空气密度ρ、机翼面积S成正比,与相对气流速度ν平方成正比。因此,在空气密度和机翼面积一定的情况下,通过增大相对气流速度ν最有效,还可通过增大迎角来提高升力系数Cy,但最大迎角应小于临界迎角。本案的最大相对气流速度经喷气装置变速后可超过动力装置的最大喷气速度,而喷翼式飞机的最大飞行速度是小于动力装置的最大喷气速度的,常规固定翼飞机的起飞速度仅有最大飞行速度的1/4左右,因此,本案获得的最大起/降升力将超过同功率固定翼飞机,缩短起降距离。
再通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的气流导向喷翼式飞机下方,根据牛顿第三定律F=-F′得知,作用力与反作用力大小相等方向相反,导向喷翼式飞机下方高速气流的反作用力进一步增加了喷翼式飞机受到的向上的升力和向后的推拉力,推动喷翼式飞机克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使喷翼式飞机能进行垂直起降或悬停。
喷翼式飞机要进行爬升或平飞时,逐渐缩回机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼上、下两面的高速气流导向后下方或后方,推动喷翼式飞机克服重力的同时,还依靠动力装置或通过喷气装置向后喷出高速气流产生的向前的反作用推力推动喷翼式飞机向前飞行或向前爬升,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使喷翼式飞机实现低速飞行或高速飞行。
可在动力装置的风扇上安装涵道,规范流场,提高喷气速度,提高对飞机的升力贡献。
所述动力装置与机翼活动链接,可通过操控装置调整动力装置与机翼的相对位置和相对喷气方向,喷气方向与机翼弦线间的夹角—迎角应控制在±30°范围内,增大迎角,升力提高。垂直起降、悬停、低速飞行时将迎角调整到较大值,获得最优升力,高速飞行时将迎角调整到较小值,在获得足够升力的同时尽量减少阻力,如图10。
飞行时,特别是低速飞行、垂直起降和悬停时,可将部分动力装置提供的高速气流喷向喷翼式飞机尾翼或第二机翼,通过后缘襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定喷翼式飞机,提供升力,还给喷翼式飞机提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力。
实施例4喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行汽车实施例
本喷翼式飞行器可与汽车融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行汽车。在汽车上增加固定翼、推力风扇和喷气装置,构成飞行汽车。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,如图11,也可以是多凸翼,如图12。所述固定翼安装在汽车上,推力风扇最好布置在靠近动力装置的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。
所述固定翼的上表面为一个或多个凸面,上表面有一个凸面的机翼称为传统单凸翼,上表面沿气流方向有多个凸起曲面的机翼称为多凸翼;可将所述多凸翼与车身融合,将多凸翼设置在车身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,如图12,将多凸翼设置在车身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力。
在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置或导流舵装置,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度。
在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
飞行汽车其可垂直起降,可在空中低速或高速飞行,也可在地上行驶,根据需要随时可在飞行或行驶模式中来回切换。在路上行驶时,可依靠汽车的动力装置驱动车轮行驶,也可依靠推力风扇高速喷气产生的反作用力行驶。
需进行空中飞行时,先展开折叠固定翼,再将推力风扇产生的高速气流通过喷气装置从机翼前方喷向机翼,使机翼一直处在相对高速气流中,使机翼在静止或低速运动时的受力情况就与固定翼飞机在高速飞行时相似,从而在机翼上产生足够大的升力。
所述推力风扇可设置切换气门。飞行汽车在行驶时需推力风扇提供驱动力时,打开气门,推力风扇产生的高速气流直接喷向后方,给飞行汽车提供反作用推力;当飞行汽车要飞行时,关闭气门,将推力风扇产生的高速气流引向喷气装置,并通过喷气装置将高速气流从机翼前方喷向机翼,给飞行汽车提供升力和前飞推力。
通过调整飞行汽车机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行汽车下方,进一步增加了对飞行汽车的升力和向后的推拉力,推动飞行汽车克服重力的同时,还平衡了喷气装置向后喷出高速气流时对飞机产生的向前的反作用推力。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行汽车能进行垂直起降或悬停。
飞行汽车要进行爬升或平飞时,逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的高速气流导向后方或后下方,推动飞行汽车克服重力的同时,依靠喷气装置向后喷出高速气流产生向前的反作用推力推动飞行汽车向前方飞行。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行汽车实现低速飞行或高速飞行。当飞行汽车达到足够高速度时,也可关闭喷气装置并缩回与机翼合为一体,由推力风扇直接向后喷气推动飞行汽车向前高速飞行,机翼与空气高速相对运动,在机翼上产生足够升力。
实施例5喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行轮船实施例
本喷翼式飞行器可与轮船融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行轮船。在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇和喷气装置,构成飞行轮船。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,也可以是多凸翼。所述固定翼固定在轮船的顶部或底部,推力风扇最好布置在靠近动力装置的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。
所述固定翼的上表面为一个或多个凸面,上表面有一个凸面的机翼称为传统单凸翼,上表面沿气流方向有多个凸起曲面的机翼称为多凸翼;可将所述多凸翼与船身融合,将多凸翼设置在船身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在车身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度;在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
飞行轮船可垂直起降,可在空中低速或高速飞行,也可在水里行驶,根据需要随时可在飞行或航行模式中来回切换。在水里航行时,可依靠轮船的动力装置驱动螺旋桨行驶,也可依靠推力风扇高速喷气产生的反作用力行驶。
需进行空中飞行时,先展开固定翼,再将推力风扇产生的高速气流通过喷气装置从机翼前方喷向机翼,使机翼一直处在相对高速气流中,使机翼在静止或低速运动时的受力情况就与固定翼飞机在高速飞行时相似,从而在机翼上产生足够大的升力。
所述推力风扇可设置切换气门。飞行轮船在行驶时需推力风扇提供驱动力时,打开气门,推力风扇产生的高速气流直接喷向后方,给飞行轮船提供反作用推力;当飞行轮船要飞行时,关闭气门,将推力风扇产生的高速气流引向喷气装置,并通过喷气装置将高速气流从机翼前方喷向机翼,给飞行汽车提供升力和前飞推力。
通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行轮船下方,进一步增加了对飞行轮船的升力和向后的推拉力,推动飞行轮船克服重力的同时,还平衡了喷气装置向后喷出高速气流时对飞机产生的向前的反作用推力。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行轮船能进行垂直起降或悬停。
飞行轮船要进行爬升或平飞时,逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的高速气流导向后方或后下方,推动飞行轮船克服重力的同时,依靠喷气装置向后喷出高速气流产生向前的反作用推力推动飞行轮船向前方飞行。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行轮船实现低速飞行或高速飞行。当飞行轮船达到足够高速度时,也可关闭喷气装置并缩回与机翼合为一体,由推力风扇直接向后喷气推动飞行轮船向前高速飞行,机翼与空气高速相对运动,在机翼上产生足够升力。
实施例6喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞航器实施例
本喷翼式飞行器可与汽车和轮船融合为喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞航器。在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇、喷气装置和陆上行驶系统,构成飞航器。所述固定翼安装在轮船上,推力风扇最好布置在靠近动力装置和易于吸、排气的地方,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接。所述固定翼可以是传统折叠单凸翼,也可以是多凸翼。所述飞航器设置有操控系统,控制其可在飞行、行驶或航行模式中来回切换,做成新型全域全能交通工具,可在天上飞,可在路上行驶、还可以在水里航行。
所述固定翼的上表面为一个或多个凸面,上表面有一个凸面的机翼称为传统单凸翼,上表面沿气流方向有多个凸起曲面的机翼称为多凸翼;可将所述多凸翼与船身融合,将多凸翼设置在船身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在船身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度;在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
实施例7喷翼式全速全域垂直起降多凸翼翼身融合飞行器实施例
所述机翼的上表面沿气流方向有多个凸起曲面,称之为多凸翼,气流流过多凸翼将产生对应的多个低压区,从而在机翼上产生对应的多个气动升力区,如图5。
将多凸翼与机身融合,多凸翼设置在机身顶部以提供升力和俯仰机动的动力,将多凸翼设置在机身两侧以提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。如图12~15。
可在多凸翼的两凸面间设置动力装置或喷气装置,用于根据飞控要求控制喷气速度和角度。
可在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
通过调整机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向多凸翼翼身融合飞行器下方,如图13,进一步增加了对多凸翼翼身融合飞行器的升力和向后的推拉力,推动多凸翼翼身融合飞行器克服重力的同时,还平衡了喷气装置向后喷出高速气流时对飞机产生的向前的反作用推力。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使多凸翼翼身融合飞行器能进行垂直起降或悬停。
多凸翼翼身融合飞行器要进行爬升或平飞时,逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的高速气流导向后方或后下方,如图15,推动多凸翼翼身融合飞行器克服重力的同时,依靠喷气装置向后喷出高速气流产生向前的反作用推力推动多凸翼翼身融合飞行器向前方飞行。操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使多凸翼翼身融合飞行器实现低速飞行或高速飞行。
将多凸翼与机身融合,多凸翼设置在机身顶部以提供升力的同时,控制前后喷气量、喷气速度及角度,实现俯仰机动。
将多凸翼设置在机身两侧八个位置,分别设置在左前上、左前下、左后上、左后下、右前上、右前下、右后上、右后下八个位置,并分别独立配置喷气装置,控制八个喷气装置的喷气量和喷气速度,实现滚转、偏航、平移等机动。如图12~15。
左上和右下的四个方向喷气装置同时喷气时,实现左滚转;右上和左下的四个方向喷气装置同时喷气时,实现右滚转。
左前和右后的四个方向喷气装置同时喷气时,实现左转向;右前和左后的四个方向喷气装置同时喷气时,实现右转向。
当然也可调节顶部左右喷气量及速度来实现转向机偏航。
左边的四个方向喷气装置同时喷气时,实现左平移;右边的四个方向喷气装置同时喷气时,实现右平移。
多凸翼设置在尾部,向其喷气时提供空中刹车阻力。
以此实施例的喷翼、多凸翼及多凸翼机身融合技术为基础,结合飞机、汽车、轮船、列车、客车、空天飞机、火箭、巡航导弹及巡飞弹等实际,可发展出喷翼式全速全域垂直起降多凸翼翼身融合飞机、飞行汽车、飞行轮船、飞航器、飞行列车、空中客车、空天飞机、气动起飞回收火箭、巡航导弹级巡飞弹等新型飞行器。
实施例8气动火箭实施例
现有的火箭主要依靠发动机反推力硬推上天,在大气层内未充分利用空气动力学来提高效率,另外还多是一次性的,仅马斯克的猎鹰火箭可部分回收,但都是依靠发动机反推回收,也未充分利用空气动力学来提高效率,因而效率低,成本高,严重限制了人类太空经济及探索活动。
将多凸翼与火箭箭体融合,多凸翼沿箭体轴向设置,在上方的多凸翼供升力和俯仰机动的动力,依靠气动舵面或偏转喷口方向或设置在箭体两侧的多凸翼提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力,使火箭具有气动性能。既可依靠高速空气流流过多凸翼产生气动升力,也可将发动机喷出的高速气流引向多凸翼产生气动升力,在起飞和回收过程中高效灵活地发挥作用,提高效率,降低成本。
可将喷翼式全速全域垂直起降飞行器打造为空中发射平台,将火箭托到2~3万左右米的高空后,加速到最大速度后分离并发射火箭,可极大节省发射燃料,大幅提高有效载荷,以实现载人登月登火星及其它深空探测。还可采用高压电缆直供电方式给喷翼式全速全域垂直起降飞行器空中发射平台提供动力,绿色环保。
请参阅图16,本发明提供一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的控制方法,包括以下步骤:
S101、通过调整所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出气流时对飞机产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器能进行垂直起降或悬停;
S102、通过逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向后方或后下方,推动飞行器克服重力的同时,依靠动力装置或喷气装置向后喷出气流产生向前的反作用推力推动飞行器向前方飞行,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器实现低速飞行或高速飞行;
S103、通过放下所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方或前下方,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器依靠空气阻力或反向喷气实现减速至能进行垂直起降或悬停状态;
S104、将动力装置提供的部分气流通过喷气装置喷向飞行器尾翼或第二机翼,并通过襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,并给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力;
S105、通过操控装置调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,调整气流流向与机翼的夹角,并调节机翼上、下面喷气量占比,以实现调整迎角和最佳飞行状态;
S106、将多凸翼与机身融合,多凸翼设置在机身顶部以提供升力的同时,控制前后喷气量、喷气速度及角度,实现俯仰机动;将多凸翼设置在机身两侧八个位置,分别设置左前上、左前下、左后上、左后下、右前上、右前下、右后上、右后下八个位置,并分别独立配置喷气装置或导流装置,控制八个喷气装置的喷气量和喷气速度,实现滚转、偏航、平移机动;
S107、当固定翼飞机达到设定速度时,可选择一体飞行模式,喷气装置关闭并缩回与机翼合为一体,由推力风扇直接向后喷气推动固定翼飞机向前飞行,机翼与空气相对运动,在机翼上产设定气动升力,实现平稳飞行。
在本实施方式中,关于一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的控制方法的操作流程与本发明提供的一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的流程相同,因此,此处不在赘述。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种飞行器多凸翼,其特征在于,所述机翼的上表面沿气流方向有多个凸起曲面,称之为多凸翼,气流流过多凸翼将产生对应的多个低压区,从而在机翼上产生对应的多个气动升力区。
2.一种多凸翼翼身融合飞行器,其特征在于将多凸翼与机身融合一体;设置在机身顶部的多凸翼提供升力和俯仰机动的动力,设置在机身两侧的多凸翼提供滚转、偏航、转向及平移机动的动力;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。
3.一种喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,由机翼、机身、起落装置、操纵系统和动力装置组成,其特征在于,将所述动力装置产生的气流通过喷气装置从所述机翼前方喷向机翼,或将所述动力装置产生的气流直接从机翼前方喷向机翼,使机翼一直处在相对气流中,从而在机翼上产生设定的气动升力;所述机翼为多凸翼、传统单凸翼、飞翼布局机翼中的任意一种或组合;所述传统单凸翼的上表面只有一个凸起曲面,是常见翼型。
4.如权利要求3所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,所述喷气装置可由涵道与喷口、气门组成,所述喷气装置的数量为一个或多个,所述喷气装置安装在机翼前方,并与所述机翼活动连接,将所述动力装置产生的气流通过所述涵道转移至机翼前方,通过操纵系统调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,通过所述喷口按飞控要求控制气流从机翼前方喷向机翼;在所述机翼上喷气装置喷出的气流边界处增加翼刀装置,用于防止旁边的高压空气流到气流低压区来。
5.如权利要求3所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,所述动力装置为涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机或活塞桨扇发动机、电动风扇、电动桨扇、高压气瓶中任一种或其组合;所述动力装置布局形式为集中式动力装置、分布式动力装置中任一种或其组合。
6.如权利要求3所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,飞行器为飞机、飞行汽车、飞行轮船、飞航器、飞行列车、空中客车、空天飞机、气动起飞回收火箭、巡航导弹或巡飞弹中任一种。
7.如权利要求6所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,在汽车上增加固定翼、推力风扇和喷气装置组成飞行汽车,所述固定翼安装在汽车上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞行汽车设置有操控系统,有飞行和行驶模式可切换。
8.如权利要求6所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇和喷气装置组成飞行轮船,所述固定翼安装在轮船上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞行轮船设置有操控系统,有飞行模式和行驶模式。
9.如权利要求6所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器,其特征在于,在轮船的基础上增加固定翼、推力风扇、喷气装置和陆上行驶系统组成飞航器;所述固定翼安装在轮船上,喷气装置安装机翼前方,并与机翼活动连接;所述固定翼为传统折叠单凸翼或多凸翼中任一种或其组合;所述推力风扇具有切换气门,所述飞航器具有操控系统,用于控制所述飞航器在飞行、行驶或航行模式中来回切换。
10.一种如权利要求3至权利要求9任一项所述的喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过调整所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方,推动飞行器克服重力的同时,还平衡了动力装置或喷气装置向后喷出气流时对飞机产生的向前的反作用推力,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器能进行垂直起降或悬停;
通过逐渐收起机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向后方或后下方,推动飞行器克服重力的同时,依靠动力装置或喷气装置向后喷出气流产生向前的反作用推力推动飞行器向前方飞行,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器实现低速飞行或高速飞行;
通过放下所述机翼上的后缘襟翼、副翼或导流板,将流经机翼的气流导向飞行器下方或前下方,操作油门或电门调整喷气速度及喷气量,使飞行器依靠空气阻力或反向喷气实现减速至能进行垂直起降或悬停状态;
将动力装置提供的部分气流通过喷气装置喷向飞行器尾翼或第二机翼,并通过襟翼、副翼或舵面调整气流方向,稳定飞行器,并给飞行器提供俯仰、滚转、偏航、转向及平移机动的动力;
通过操控装置调整喷气装置与机翼的相对位置以及相对喷气方向,调整气流流向与机翼的夹角,并调节机翼上、下面喷气量占比,以实现调整迎角和最佳飞行状态;
将多凸翼与机身融合,多凸翼设置在机身顶部以提供升力的同时,控制前后喷气量、喷气速度及角度,实现俯仰机动;将多凸翼设置在机身两侧八个位置,分别设置左前上、左前下、左后上、左后下、右前上、右前下、右后上、右后下八个位置,并分别独立配置喷气装置或导流装置,控制八个喷气装置的喷气量和喷气速度,实现滚转、偏航、平移机动;多凸翼设置在尾部,提供空中刹车阻力。
当固定翼飞机达到设定速度时,可选择一体飞行模式,喷气装置关闭并缩回与机翼合为一体,由推力风扇直接向后喷气推动固定翼飞机向前飞行,机翼与空气相对运动,在机翼上产设定气动升力,实现平稳飞行。
CN202210152867.3A 2022-02-18 2022-02-18 喷翼式全速全域垂直起降固定翼飞行器及控制方法 Pending CN114701640A (zh)

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