动力重心式飞机
文献发布时间:2023-06-19 09:51:02
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。
- 动力重心式飞机
- 基于嵌入式处理与FPGA架构的飞机重心调节控制系统及方法