垂直升降飛行汽車的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種垂直升降飛行汽車，它包括以兩塊異型立板為主的車身和車輪，以及從車身最前下部到最后上部依次排列并分別固定于車身兩側立板上的固定機翼、涵道風扇和方向舵，在車身底板的前后部各安裝一臺發動機，并分別與前后兩對涵道風扇相聯。公路行駛時，涵道風扇進出風口處于水平狀態，汽車靠涵道風扇推動空氣的反作用力前行，轉向和剎車由方向盤和剎車泵控制車輪實現。空中飛行時，涵道風扇進出風口處于垂直狀態，其工作時產生向下的推力，使飛行汽車實現垂直起降和懸停；當涵道風扇向前方傾轉時，飛行汽車產生水平速度，固定機翼產生升力，涵道風扇逐步以為飛行汽車提供推動力為主。飛行汽車在飛行時轉向和升降由方向舵副翼和襟翼控制。
【專利說明】垂直升降飛行汽車
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種飛行汽車，更具體地說，它涉及一種垂直升降飛行汽車。
【背景技術】
[0002]目前市場上的飛行汽車主要有三種類型，第一種是可折疊機翼的固定翼飛行汽車；第二種是可折疊機翼的旋翼飛行汽車；第三種是以涵道風扇為主的飛行汽車，水平和垂直尾翼主要起飛行穩定的控制作用。前兩種的不足之處，一是兩者均需要借助跑道起飛和降落；二是兩者均需要在特定場地將機翼折疊后才可以上路面行駛，因此它們在進行公路行駛和空中飛行時，均需要借助特定的場地來完成，給使用者帶來極大不便。第三種的不足是，飛行汽車無論是起落升降還是水平飛行，其升力主要都是由涵道風扇提供，發動機將長時間處于高功率工作狀態，無論對油耗、壽命還是安全都是不利的。
【發明內容】
[0003]本發明的內容是克服現有飛行汽車的不足，提供一種新的技術方案和結構，來實現飛行汽車從公路行駛到空中飛行的直接轉換，不需要借助任何場地；同時可以改善發動機的工作狀態，使其垂直升降時功率消耗大，水平飛行時功率消耗小，提升飛行汽車的整體性能。
[0004]垂直升降飛行汽車其整體結構包括車身、車輪、涵道風扇、固定機翼和方向舵等，為了解決上述問題，本發明是通過以下技術方案來實現的:車身兩側是兩塊直立的異型立板，兩塊立板通過車身底板和駕乘室固定為一體；在車身底板前部和后部各安裝有一臺發動機總成，在發動機總成左右兩側的兩塊立板之外，各安裝有一對涵道風扇，在兩對涵道風扇前部和后部各安裝有一個固定機翼，在后固定機翼之后安裝有方向舵，垂直升降和懸停時，兩對四個涵道風扇為飛行汽車提供升力；水平飛行時，兩對四個涵道風扇通過圍繞各自的傾轉軸同時同角度向前方傾轉，為飛行汽車提供前行動力，升力則由起飛時的兩對涵道風扇獨立提供，逐步過渡到由兩對涵道風扇和兩個固定機翼共同提供，并以固定機翼為主。
[0005]所述涵道風扇、固定機翼和方向舵在飛行汽車整體結構上的排列布局，從最前下部到最后上部依次是:前固定機翼、前一對涵道風扇、后一對涵道風扇、后固定機翼、方向舵，即它們在前后和上下兩個方向均相互錯開，并且分別各自固定在車身兩側的異型立板上；所述涵道風扇在進出風口的中間位置設計有一個傾轉軸，傾轉軸中心線與涵道中心線相垂直，且為中空結構；所述涵道風扇在涵道內的上部和下部各安裝有一層扇葉，兩層扇葉安裝于同一根軸上，且兩層扇葉葉面到傾轉軸中心線的距離相等，其作用是相互平衡扇葉在產生升力時相對于傾轉軸產生的力矩，方便涵道風扇傾轉操作；所述車身兩側的兩塊異型立板是相互平行的兩個平面(非曲面)，且都與車身底板相垂直；所述固定機翼通過擺動板與車身兩側異型立板相聯，并通過擺動板圍繞轉軸擺動來改變固定機翼迎角；所述固定機翼與機身的聯接是外伸梁結構形式。
[0006]本發明的有益效果:一是車身整體結構布局中，涵道風扇在中部，固定機翼由在車身兩側布置改變為在車身前下部和后上部布置，使飛行汽車既實現了垂直起降，也使結構尺寸大幅度縮小，可以使飛行汽車在不借助機場跑道和特定場地時，實現在公路上直接起降和行駛。二是涵道風扇與固定機翼相結合，可以使飛行汽車既兼有直升飛機垂直升降和空中懸停的優勢，也兼有了固定翼飛機在功率消耗相對較小情況下實現相對高速飛行的優勢，因為與涵道風扇的推力相比，固定機翼的升力效率更高。三是由于固定機翼和涵道風扇不會同時進入失速狀態，兩者相結合進一步提高了飛行的安全性。四是兩個相同的固定機翼在飛行汽車前后布置，可以互為水平安定面，既節省了水平尾翼，也使飛行更加平穩(安定面較大)。五是車身兩側的兩塊異型立板既是承載固定機翼和涵道風扇作用力的部件，也可以起到垂直安定面的作用，不用再單獨設立垂直安定面，且飛行更為穩定(安定面較大)。六是固定機翼與涵道風扇各自分別與車身兩側異型立板相聯，有利于均衡車身受力。七是前后兩個相同的固定機翼相配合，可以使飛行汽車既如普通固定翼飛機那樣仰沖上升和俯沖下降，也可以使飛行汽車前后水平上升和水平下降，提高了舒適性。八是車身兩側異型立板為平面(非曲面)結構，降低了制造的難度和成本(不用開制模具)，可以大幅度提高制造的生產效率。九是固定機翼通過擺動改變迎角的結構，很好地解決了飛行汽車本身固有的一對矛盾:即飛行時要求車身盡可能輕，而公路行駛時則要求車身相對重。十是固定機翼由懸臂梁受力形式改變為外伸梁受力形式，可以使固定機翼在承受相同重量情況下結構更加輕小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是整車主視圖
[0008]圖2是整車俯視圖
[0009]圖3是整車左視圖
[0010]圖4是A-A剖視圖，即發動機總成動力傳遞示意圖
[0011]圖5是涵道風扇前后傾轉操作原理示意圖
[0012]圖6是固定機翼迎角調整結構原理示意圖
[0013]其中:車身駕乘室I車輪2涵道風扇3固定機翼4方向舵5襟翼6車身兩側異型立板7副翼8降落傘艙9緩沖氣囊艙10發動機總成11傳動軸12錐型齒輪組13傾轉齒輪14涵道風扇扇葉15齒條16液壓總泵17操縱桿18轉軸19擺動板20固定銷(孔)21
【具體實施方式】
[0014]本發明所述飛行汽車配有前后兩臺發動機總成，并分別為前后兩對涵道風扇提供動力，其動力傳遞過程參見圖4。發動機總成11的動力經傳動軸12、錐型齒輪組13傳至涵道風扇扇葉15，為飛行汽車在公路上行駛或空中飛行提供動力，由于左右兩個涵道風扇錐型齒輪組13安裝方向相反，扇葉旋轉方向也相反，可以使每一對產生的旋轉力矩相互抵消，保持飛行汽車整體平衡。兩對涵道風扇3其進出風口可以在從水平到垂直再到水平的180度范圍內傾轉，其傾轉操作過程參見圖5 (結合圖4)，操作桿18向前推，液壓總泵17帶動各分泵、齒條16和傾轉齒輪14的運動過程如圖示，涵道風扇3隨之前傾。其向后傾轉的操作過程相反(圖面所限，其他三個分泵原理相同)。[0015]固定機翼4是通過轉軸19、擺動板20以及固定銷(孔)21與車身兩側異型立板7相聯的，通過擺動板圍繞轉軸擺動，可以改變固定機翼的迎角，實現固定機翼從負升力到正升力、以及從正小升力到正大升力的轉變(參見圖6)。
[0016]在公路上行駛時，先將固定機翼4的迎角調整為負迎角，飛行汽車前行時固定機翼產生負升力，有利于增加汽車在行駛時的穩定性；通過操縱桿18將涵道風扇3進出風口傾轉至水平位置，涵道風扇工作時向后推動空氣，并通過空氣的反作用力使飛行汽車獲得前進的推動力。飛行汽車在公路上行駛時的轉向和剎車，則分別由方向盤和剎車泵控制車輪來實現。
[0017]空中飛行時，首先將固定機翼4調回至正迎角位置，將涵道風扇3傾轉至垂直位置，隨著發動機轉速的提高，兩對四個涵道風扇可以使飛行汽車垂直上升或空中懸停，并通過對前后發動機轉速的調節，來調節飛行汽車前后升力的大小，保持車身整體平衡。當升至一定高度后，操縱兩對四個涵道風扇3同時同角度向前方傾轉，使飛行汽車獲得了前行的動力，飛行汽車水平方向獲得速度，兩個固定機翼4開始產生升力；隨著傾轉角度的逐步增大，飛行汽車水平方向獲得的動力也逐步增大，飛行汽車水平速度逐步加快，兩個固定機翼4產生的升力也逐步增大，到極限狀態時，飛行汽車的升力主要由兩個固定機翼承擔，涵道風扇主要為飛行汽車提供前進所需的推動力。飛行汽車由水平飛行狀態到懸停的操作過程與上述操作過程相反，且涵道風扇3還可以向后適當傾轉，達到空中剎車的效果。
[0018]在空中飛行時，飛行汽車的轉向由副翼8與方向舵5的配合操作來實現，其過程如下:當飛行汽車要左轉時，操控方向舵5向左擺動，方向舵5受到前方來的氣流的推動使飛行汽車后部向右移動，與此同時操作副翼8，使右側副翼向下彎轉(同時左側副翼向上彎轉，二者是耦合的，即彎轉方向相反)，飛行汽車右側升高而左側降低，升力的分力指向左方，飛行汽車在沿垂直軸向左偏航的同時，沿縱軸向左有一定的滾轉，飛行汽車實現左轉向。右轉向的操作過程與上述相反。
[0019]在水平飛行過程中升降的操作過程是:要上升時，將前固定機翼襟翼6向下彎轉，前固定機翼升力增大，飛行汽車前部抬起，飛行汽車上升(前后襟翼同時向下彎轉時水平上升)；要下降時，將后固定機翼的襟翼6向下彎轉，后固定機翼升力增大，飛行汽車后部向上抬起，相對應的飛行汽車前部則向下方俯沖，飛行汽車下降(前后襟翼同時向上彎轉時，由于固定翼升力同時下降，飛行汽車水平下降)。
[0020]在飛行汽車重心上方的車身頂部設置了降落傘艙9，同時在車身底板下部設置了緩沖氣囊艙10，在飛行過程中，當一臺發動機或相對應的涵道風扇出現故障時，剩下的另一臺正常工作仍可以使飛行汽車借助公路安全降落；當兩臺發動機同時出現故障時，可以打開位于車身頂部的降落傘，并在落地前開啟位于車身底部的緩沖氣囊，以確保駕乘人員的安全。
【權利要求】
1.一種垂直升降飛行汽車，包括車身、車輪、涵道風扇、固定機翼和方向舵等，其特征是，車身兩側是兩塊直立的異型立板，兩塊立板通過車身底板和駕乘室固定為一體，在車身底板前部和后部各安裝有一臺發動機總成，在發動機總成左右兩側的兩塊立板之外，各安裝有一對涵道風扇，在兩對涵道風扇如部和后部各安裝有Iv固定機翼，在后固定機翼之后安裝有方向舵，垂直升降和懸停時，兩對四個涵道風扇為飛行汽車提供升力，水平前行時，兩對四個涵道風扇通過圍繞各自的傾轉軸同時同角度向前方傾轉，為飛行汽車提供前行動力，升力則由起飛時的兩對涵道風扇獨立提供，逐步過渡到由兩對涵道風扇和兩個固定機翼共同提供，并以固定機翼為主。
2.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述涵道風扇、固定機翼和方向舵在飛行汽車整體結構上的排列布局，從最前下部到最后上部依次是:前固定機翼、前一對涵道風扇、后一對涵道風扇、后固定機翼、方向舵，即它們在前后和上下兩個方向均相互錯開，并且分別各自固定在車身兩側的異型立板上。
3.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述涵道風扇在進出風口的中間位置設計有一個傾轉軸，傾轉軸中心線與涵道中心線相垂直，且為中空結構。
4.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述涵道風扇在涵道內的上部和下部安裝有兩層扇葉，兩層扇葉安裝于同一根軸上，且兩層扇葉平面到傾轉軸中心線的距離相等。
5.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述車身兩側的兩塊異型立板是相互平行的兩個平面(非曲面)，且都與車身底板相垂直。
6.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述固定機翼通過擺動板與車身兩側異型立板相聯，并通過擺動板圍繞轉軸擺動來改變固定機翼迎角。
7.根據權利要求1所述飛行汽車，其特征是，所述固定機翼與機身的聯接是外伸梁結構形式。
【文檔編號】B60F5/02GK103909796SQ201310006560
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月9日 優先權日:2013年1月9日
【發明者】張廷林 申請人:張廷林