动力重心式飞机

技术领域

本发明属飞机设备技术领域，具体涉及一种动力重心式飞机

技术背景

目前喷气式飞机存在如下问题：

1、飞机机身有效空间小。

2、飞机引擎安装在机翼两侧，飞机飞行中若任意一台引擎故障不能工作时， 飞机会因机翼两侧牵引力不平衡而发生飞行事故，可能会导致因升力不足而坠落。

3、飞机机翼为三角形，其投影面积相对过小，升力相对过小，当飞机突遇较 强扰动气流时，机翼产生的力矩无法抵抗扰动气流产生的不平衡力矩时，飞机将 会坠落。

4、飞机降落时，因有效阻力不足会造成飞机冲出跑道，有可能造成飞机撞击 事故。

5、飞机前轮单个，意外情况下飞机低抗不平衡冲击力的能力过小，降落时有 可能造成飞机单侧机翼着地。

6、设置紧急滑梯增加了飞机的附加重量及占据有效空间，造成飞机储能无益 消耗及空间浪费。

7、飞机舱门过高，乘客进出飞机需地面配置扶梯，货物运进运出飞机费力费 时。

8、发动机入口未安装防止飞鸟被吸入的通风罩，当飞鸟被吸入发动机后，有 可能造成飞机事故。

9、飞机机身局部强度与整体强度设计不合理，有可能造成飞机飞行中在空中 解体或飞机坠落地面或海面时解体。

10、燃油发动机零部件甚多，容易出现机械故障，且飞机飞行中需要携带大 量燃油，增加了飞机的附加重量，意外情况下飞机坠落可能发生爆炸，给乘客、 飞机、财物带来重大损害、损失，燃油燃烧产生大量污染物，污染大气环境，且 噪声大。

11、飞机若坠入大海，则机毁无踪，乘客尸骨无存。

12、飞机造价昂贵。

13、安全带使用方式不合理，乘客有效保护措施不足，有可能意外情况下， 乘客被甩出座椅，飞机重心不稳，有可能造成飞机操纵失控。

发明内容：

动力重心式飞机采用的技术方案主要由飞机机身、机头、机翼、垂直安定板、 水平安定板、动力装置、发电装置、储电装置、机轮、控制机构等部件组成。

1、飞机机身为长方体型，机身容量根据飞机载重量而定，机舱内有效空间大， 方便布置相关设施。机身为鳍片管纵向整体排列焊接而成，防止飞机飞行中机身 在空中解体或意外坠落地面时在地面解体。鳍片管直径大小及厚度根据飞机载重 量及所需强度而定，鳍片管外壁固定轻型金属板面及太阳能发电装置，内壁固定 绝缘面板。

2、机头为抛物线弧型面，视野开阔，空气阻力小，机头舱内布置控制装置及 相关设备。

3、飞机机翼投影面积为长方形整体机翼，机翼投影面积的大小，根据飞机载 重量所需升力而定。根据飞机机翼升力的计算公式可知：L＝1/2CPV

L为机翼升力单位国际单位制；

C为升力系数；

P为大气密度单位kg/m

V为飞机飞行速度单位m/s

S为机翼投影面积单位m

当飞机所需升力L不变时，增加机翼面积S，可减少飞机飞行速度V，因为意 外情况下，当飞机飞行速度下降时，机翼升力仍能满足飞机正常飞行所需要的升 力条件。根据微积分原理可知：三角形机翼产生的力矩相对小，机翼产生的力矩 抵抗扰动气流产生的不平衡力矩的能力相对小，长方形机翼产生的力矩相对大， 机翼产生的力矩抵抗扰动气流产生的不平衡力矩的能力相对大。当飞机突遇较强 扰动气流时，三角形机翼产生的力矩不能抵抗扰动气流产生的不平衡力矩时，飞 机就会坠落。而长方形机翼产生的力矩能够抵抗扰动气流产生的不平衡力矩，飞 机就不会坠落。

机翼制造的理论基础：根据流体力学连续性理论，在同一时间内流进任一切 面的流体质量等于从另一切面流出的流体质量，当空气流过机翼上表面凸起部分 时，空气流速大，当空气流过机翼下表面平坦部分时，空气流速慢，流速越大， 压强越小，流速越小，压强越大，机翼上下表面存在压强差，也就是说机翼上下 表面产生了压力差，这就是升力。机翼升力的大小，与机翼面积成正比，与飞机 飞行速度的平方成正比，与空气密度成正比。根据机翼不同厚度用不同直径与相 同长度的鳍片管横向整体排列焊接，在鳍片管上下表面固定轻型金属面板，在机 翼上表面固定太阳能发电装置这就形成了机翼。

4、在飞机重心垂直线机身上下方及机翼上方布置动力装置。在机身上下方布 置发电装置、储电装置。飞机飞行中，当任意一台动力装置因故障停止工作时， 其它动力装置产生的牵引力不会在飞机机翼两侧产生不平衡力矩，飞机仍然按照 原方向正常飞行。动力装置功率及安装台数，根据飞机所需飞行速度及所需升力 而定。发电装置的功率及安装台数，根据飞机用电量而定。

5、在机身尾部上方布置两列垂直安定板及水平安定板。在水平安定板上设置 可带动水平安定板向上转动90°的转动轴，当飞机降落时，水平安定板向上转动 90°呈垂直状态，以增加空气阻力，使飞机快速停止，减少了飞机降落时间，缩 短了飞机滑行距离。

6、根据需要若干园管或方管穿过机身上下表面，以连接或固定机身上下方及 机翼上方动力装置、发电装置、储电装置、垂直安定板、机轮固定杆等部件。机 身、机翼、垂直安定板、机轮固定杆整体焊接而成，防止飞机重要部件意外脱落 而造成事故。

7、机舱尾部垂直面为可转动式面板，面板上端转动至地面后，面板作为乘客 进出机舱通道及货物运进运出通道，无需地面配置扶梯。

8、机身纵向两侧垂直面，对称布置若干可转动式逃生门，意外情况下，打开 可转动式逃生门，乘客可直接滑至地面逃生，也省去携带紧急滑梯。

9、在机身底部纵向两侧设置对称、多对、固定机轮。机轮对称布置时，间距 尽可能宽些，当飞机降落时，以提高飞机降落稳定性；机轮纵向布置时，机轮尽 可能靠前布置或靠后布置，当飞机降落或起飞时，防止机头或机尾着地；机轮中 间布置时，机轮尽可能布置在飞机重心垂直线两侧，以有效承载和平衡飞机重量。 机轮直径要合适，直径过小时，当飞机降落着地时，机轮转速会很高，机轮卷起 的硬物，可能会击伤飞机某些部件或周围物体。直径过大时，会增大机轮空气阻 力。机轮前设置抛物线型护瓦，以减小空气阻力。机轮安装为固定式，当飞机降 落时，避免机轮机械故障带来的危险。飞机降落时，意外情况下，每个机轮均为 独立的减振器，以减轻飞机意外造成的危害程度。

10、在飞机动力装置入口及风力发电装置入口，安装“螺旋曲线缠绕抛物线 式通风罩”(专利号：201910836541.0)，飞机飞行中避免飞鸟被吸入动力装置或 风力发电装置，造成动力装置损坏，或造成风力发电装置损坏。

11、机舱内座椅上用布带将人体固定，主要固定大腿部、腰部、胸部，有效 防止意外情况下，人体被甩出座椅，造成人体伤害。货物放入储物柜内自动上锁， 有效防止货物意外飞出击伤乘客。有效保障飞机重心稳定，使驾驶员容易操纵飞 机，提高飞机飞行安全性。

12、用电力驱动轴流式风机产生的空气动力，取代燃油发动机产生的空气动 力。电力供给，一分部来自预置电力，另一部分来自太阳能发电电力及“风叶偏 转式风力发电机”(专利号：201410478344.3)发电电力，它们的供给电力总功率 大于所有轴流式风机所需电力及其它设备所需电力总功率之和。轴流式风机及“风 叶偏转式风力发电机”入口安装渐缩喷管，其出口风速大，动能大。风机电机及 发电机均为密封结构，不怕雨水、海水浸泡。风机电机及发电机为变速。

13、根据阿基米德定律，飞机机身设计浮力大于飞机自重与极限载重量之和。 飞机机舱为密闭状态时，即使飞机坠落水里或海里，飞机也不能沉没。飞机机舱 上部平面前后各设置一扇逃生出口，当飞机浮在水面上或海面上时，打开逃生出 口即可逃生，可有效抵抗海啸。

14、驱动能源为自然可再生太阳能和风能。

本发明动力重心式飞机的特点：在于它能安全快速起飞、安全稳定飞行、安 全快速降落、安全长距离飞行、在水面上或海面上安全起飞降落，不用燃油作动 力，保护生态环境、飞机在空中或坠落地面时不会爆炸，动力为可再生能源电力 取之不尽，用之不竭，飞机坠落水面和大海也不会沉没，海啸也不能使其沉入大 海，节省地面扶梯配置，飞机飞行中无需携带逃生滑梯，飞机不会在空中解体， 也不会坠落大海或地面时解体。

动力重心式飞机主要用途：用于长距离无人机飞行、用于海面作业、用于南 北极科学考察、用于长距离高空运输、用于普通航空运输、用于森林火灾灭火、 用于农业生产、用于国防等及其它用途。

动力重心式飞机由于起飞快、降落快，无需较长跑道。