磁悬浮园碟状飞行器的制作方法

磁悬浮园碟状飞行器
所属技术领域
[0001]
本发明涉及磁悬浮风扇(涡扇)以直线电机作驱动力在园碟状飞行器上的应用。利用上下缓冲气室密封端盖上的数个可调向圆形、扇形进排气口及栅叶片，飞行器前后端进排气口及栅叶片，相配合开闭转换改变气流方向的模式，实现垂直起降、悬停、飞行。可广泛应用于载人、载物、旅游观光、航测、环境监测、农业施肥打药、医疗救援、森林灭火及复杂地形高山(喜马拉雅山)峡谷等恶劣环境救援。
技术背景
[0002]
目前在我们国家所用飞行器公知的有不要机场跑道可起降飞行的直升机，和必须要机场跑道才能起飞降落的翼翅飞机，它们共同之处是风扇(涡扇、螺旋桨叶片)都只能作为一种风态模式工作，且翼翅飞机起降必须得有机场跑道，而直升机随不要机场跑道能起飞降落，但它起升动能很少能转换成飞行动能，螺旋桨在工作时中心轴机械传动产生磨擦磨损影响使用寿命。中心轴和翼根连接处空间狭窄，翼根受空间限制，造成翼叶片数少；翼尖没有外毂作连接保护，翼尖受力大只能缩小翼叶面，受翼叶片数少、翼叶扇面窄小影响螺旋桨工作时必须达到一定的转速才能产生所需的起升动能，噪音大、耗能。


技术实现要素：

[0003]
本发明为解决现在正用的飞行器存在的缺陷所采取的技术是：
[0004]
1.利用磁悬浮风扇的悬浮无接触解决磨擦磨损问题。
[0005]
2.利用磁悬浮风扇在飞行器中心座(货)仓的外沿运转，联结风扇叶片的内外毂都远离(圆)中心有足够的空间设置旋翼根，旋翼片数多；风扇旋翼叶片翼尖部有外毂做联结保障，可设置宽大旋翼叶面，工作时承受力大不变形。因旋翼片数多，旋翼叶面大，旋翼实度可达0.9以上(传统直升机旋翼实度仅在0.03-0.14之间)风扇(涡扇)低速运转就能满足飞行器起降、悬停、飞行所需的风量及推动力。转速低，噪音就小，也减少能源消耗。
[0006]
3.磁悬浮风扇(涡扇)采用圆盘式直线电机驱动，驱动着力点设在风扇外毂外沿，远离(圆)中心，据杠杆原理f1*l1＝f2*l2小功率直线电机就能产生相当于直升机中心轴驱动所需的大功率发动机产生的动能，达到了节能目的，且不考虑减速及减速设备。
[0007]
4.通过飞行器缓冲气室上下端盖上的可调向圆形、扇形进排气口及栅叶片和飞行器前后端进排气口及栅叶片的开闭转换，改变气流方向的气动模式，把起升动能转换成飞行动能，既可节约能源，又能实现垂直起降、悬停、快速飞行。
[0008]
技术方案
[0009]
1.空直线电机形状及驱动点说明：(1)直线电机驱动点设在上下缓冲气室外端联接处机身骨架与空心风扇外毂外沿中间的部位，初级线圈绕组固定在上下缓冲气室外端联接处机身骨架上，次极线圈绕组固定在空心风扇外毂外沿的中间部位，这个驱动点距空心风扇(圆)中心位置距离一般在5-8米或更远(不同用途空心风扇直径大小不一样)根据杠杆力学原理f1*l1＝f2*l2.设传统机械中心轴传动着力点300mm-500mm，哪么直线电机驱动点
所处的位置可用1/10或更小的动力就能产生传统中心轴驱动所产生的动能效果，且不用考虑减速及减速设备。(2).采用圆盘式直线电机驱动，可用数台直线电机在一个同心圆上做动力驱动。为保障稳定的磁力切割运转、不偏磁，初极设上下对称线圈绕组固定在飞行器机身骨架上，次极作成扁平状线圈绕组固定在风扇外毂外沿中部，初极线圈绕组可设二至六组10-20kw或更大均可，根据不同载荷及速度要求而定，可选择启用、备用，这样既有利于散热、又能解决单台直线电机过大，起动需电流过大问题。
[0010]
2.空心风扇(涡扇)尺寸说明：(1)风扇直径大小是根据飞行器用途及起升重量而定。(2).翼叶片数是根据风扇直径大小而定，但需满足叶片迎角度需求。(3)，翼叶片翼尖与风扇外毂连接处迎角应在8-15度之间(迎角大，阻力大)，翼叶片内根部与内毂连接处迎角应在20-35度为宜，最大不能超过45度极限。(4).风扇内、外毂高度、厚度可根据飞行器载荷大小而定，既得保障风扇(涡扇)工作时所需的强度，还需满足直线电机工作时驱动力的要求以及和直线电机绕组尺寸大小适合的尺寸。(5).翼叶片弦长拱高可根据翼叶片的宽度而定。
[0011]
3.起降飞行时各调向进排气口配合转换说明：针对空心风扇(涡扇)在工作时所产生的反向作用力，可通过飞行器上下缓冲气室端盖上的可调向圆形、扇形进排气口栅叶片进行平衡调控。垂直起降或悬停时适度打开飞行器上下缓冲气室端盖上的可调向圆形和扇形进排气口栅叶片，关闭飞行器前后端进排气口可调向栅叶片进行操控。在起升达需飞行高度时，打开飞行器前后端进排气口可调向栅叶片，关闭飞行器上下缓冲气室上的可调向圆形和扇形进排气口栅叶片，这时，风扇起升动能完全转换成向前飞行的动能，方向可通过改变前后端进排气口可调向栅叶片的方向进行调控，也可适度打开飞行器机身前部上缓冲气室端盖上的可调向圆形进气口栅叶片和机身后部上下缓冲气室上的圆形进排气口栅叶片辅助调控。若需爬升，可适度打开飞行器前上缓冲气室端盖上的可调向圆形进气口栅叶片调控；若需下降，可适度打开飞行器后部上下缓冲气室上下端盖上的可调向圆形进排气口栅叶片进行调控。
[0012]
4.由于空心风扇(涡扇)旋翼实度高达0.9以上(传统直升机旋翼实度仅在0.03-0.14之间)，同样的转速与桨盘面积产生的风量及推动力是传统直升机旋翼风量及推动力的六倍以上。同理，风扇(涡扇)转速可用传统直升机旋翼六分之一的转速运转，就能满足垂直起降、悬停、快速飞行所需的风量及推动力。若需快速飞行，提高风扇转速即可。园碟状飞行器在飞行状态下全机身都可视为飞行翼翅，机身前部从座(货)仓向园碟飞行器外沿延伸的下缓冲气室锥形斜面，可视为飞行器仰角、也是机翼迎角，以8-15度为宜。在垂直起降、悬停及飞行时，按国家航空管理部门规定空域飞行，传统飞行器能飞的空域能飞，传统飞行器不能飞的空域若有特殊用途，加装储供氧设备也可飞行(高低不限)。
[0013]
有益效果
[0014]
本发明有益效果是a.无磨擦磨损。通过磁悬浮在空心风扇上的应用解决机械传动的磨擦磨损问题，减少零部件更换维修费用，延长使用寿命数倍。b.节能。通过直线电机在空心风扇(涡扇)外毂外沿远离中心，在此处设驱动着力点的应用，杠杆原理所产生的节能效果，使能源利用率提高十倍以上；通过飞行器上下缓冲气室圆形、扇形进排气口及栅叶片和飞行器前后端进排气口及栅叶片的配合开闭转换，改变气流方向的风态模式，把起升动能转换成飞行动能的节能效果，又可达二倍以上。c.降噪。因空心风扇内毂远离(圆)中心有
足够的空间设置旋翼叶片和外毂对旋翼尖宽叶面的不变形保障，所以旋翼叶片数多、叶面宽低转速也能产生大风量推力，转速低，噪音就低，从而达到降噪效果。d.安全可靠。由于风扇(涡扇)上下四周都有保护屏障及设施，没有被撞击损坏的风险，以及多台直线电机可选择启用、备用的可靠驱动保障，和传统直升机相比提高了安全可靠性。由于以上几项技术的应用所产生的有益效果，必然会产生以下的社会效益和经济效益。1.环保。无空气及噪音污染。2.方便快捷。3.经济实用。4.安全可靠。适用范围广。投放市场后，以医疗救援为例，全国三甲以上医院每院一台，每台利润20万，市场予估20亿；若用在一、二线城市与三、四线城市之间民用载客，市场予估收益可达近千亿，加上其它领域所用，收益不可估算。
附图说明
[0015]
图1是本发明的磁形浮风扇(涡扇)、直线电机次极绕组、悬浮磁铁(或强力磁铁)的剖面结构图。
[0016]
图2是园碟状飞行器下平式前正面结构图。
[0017]
图3是园碟状飞行器下平式侧剖面结构图。
[0018]
图4是园碟状飞行器下平式正前剖面结构图
[0019]
图5是园碟状飞行器下凸式前正面结构图。
[0020]
图6是园碟状飞行器下凸式侧剖面结构图。
[0021]
图7是园碟状飞行器下凸式正前剖面结构图。
[0022]
图8是可调向圆形进排气口及栅叶片结构图。(前后端进排气口、扇形进排气口的栅叶片结构可参此图)
[0023]
图9是上面结构图。
具体实施方式
[0024]
园碟状飞行器外形可视为两个圆锥形体相扣，似园碟状。由以下主要部件构成(结构图3所示)座(货)仓(1)、.氢燃料电池及变供电设备仓(2)、空心风扇(涡扇)(3)、常压常用储氢囊(4).常压常备储氢囊(5)、直线电机(绕组)密封设施(6)、防撞保护设施(7)、上缓冲气室(8)、下缓冲气室(9)、可伸缩机身支架(10)、磁悬浮永磁铁(或强力磁铁)(11)、前上缓冲气室可调向圆形进气口及栅叶片(12)、前下缓冲气室可调向圆形排气口及栅叶片(13)、后上缓冲气室可调向圆形进气口及栅叶片(14)、后下缓冲气室可调向圆形排气口及栅叶片(15)、前端进气口及可调向栅叶片(16)、后端排气口及可调向栅叶片(17)、仓室盖(透明)(18)、下视窗及仓室出入口(19)、前视窗(20)、(结构图1所示)空心风扇外毂(21)、空心风扇叶片(22)、空心风扇内毂(23)、(结构图8所示)可调向圆形进排气口基座(24)、可调向圆形进排气口栅叶片基毂(25)、可调向栅叶片(26)、开闭拉杆(27)、开闭电机(28)、(结构图4所示)上缓冲气室扇形进气口及可调向栅叶片(29)、下缓冲气室扇形排气口及可调向栅叶片(30)等部件构成。飞行器具体尺寸可根据用途而定，可大可小。一般情况下，若飞行器直径小于10米或更小的话，座仓高度就不能满足人站立，舒适度差。飞行器直径在10米以上，15米以下时，可采用下凸式结构(结构图5、6、7所示)，座仓(圆形)，仓高及直径最大3米或以下(因座仓高度牵涉到飞行器机身前部迎角)。园蝶状飞行器直径在15米以上时，可采用下平式结构(结构图2、3、4所示)，座仓(圆形)高度可设3-6米，直径可设5-10米或更大，(因飞行
器座仓底部外沿向前端碟尖外沿延伸连接锥形面有足够的距离满足机身仰角即迎角条件需求)。机身底部仓室外沿向前端碟尖外沿之间的锥形斜面、与上下缓冲气室中间分界线夹角即飞行器仰角，也相当于飞行器机翼的迎角(在飞行状态下全飞行器机身都可视为机翼)以8-15度为宜。
[0025]
在图1中风扇(涡扇)内毂(23)内侧上端面与悬浮永磁铁或强力磁铁(11)s极面相固定联结，与飞行器机身上缓冲气室骨架上的点永磁铁或强力磁铁(磁铁点数可据悬浮重量大小而定，可设3-9个点或更多)相配合悬浮全机身及所承载重量；内毂(23)内侧下端斜形面与悬浮永磁铁或强力磁铁(11)n极面相固定联结，与飞行器下缓冲气室骨架上的点永磁鉄或强力磁铁相配合悬浮自身及风扇(涡扇)重量并保障风扇在旋转工作时的平稳性。外毂(21)外沿与直线电机次极线圈绕组(6)相固定联结。内毂(23)外毂(21)中间与风扇旋翼叶片翼根、翼尖相连一体。
[0026]
在图2所示，飞行器前端进气口及栅叶片(16)进气口方形，口内置可开闭调向栅叶片，设在飞行器上缓冲气室外端与飞行器外沿之间。进气口下底面从上缓冲气室外端外沿下部至园碟状飞行器外沿碟尖部之间，上面和飞行器两个前上缓冲气室可调向进气口基座面在同一平面上。仓室盖(18)跟座(货)仓一样圆形，中间中心部位稍高，可部分透明采光。下视窗及出入口(19)设在飞行器底部，位于氢燃料电池及变供电设备仓与座(货)仓底部圆外沿之间，中间机身骨架相连结，窗面装设在机身骨架上，用于下部状况观察。前视窗(20)设在飞行器上部，前上缓冲气室进气口平面基座与仓盖之间，用于观察前方飞行状况。
[0027]
图3中所示，座(货)仓(1)设在空心风扇空心圆内，内设有飞行器操控及摇控系统，用于乘座及载货。氢燃料电池及变供电设备仓(2)用于设置氢燃料电池、高压储氢罐、蓄电池及变供电设备。空心风扇(涡扇)(3)图1已作祥解。常压常用储氢囊(4)用于和高压储氢罐结合向氢燃料电池供氢。常压常备储氢囊(5)用于备用在特别情况下启用。直线电机(绕组)密封设施(6)用于风扇驱动，直线电机的次极线圈绕组固在风扇外毂外沿中间部位，初级线圈绕组设上下对称固定在机身骨架上，密封设施在上下缓冲气室中间部位用于防止上下气流互串。防撞保护设施(7)用于防撞击变形，对飞行器安全保护。上下缓冲气室(8、9)用于起降、悬停、飞行时气流的可靠顺畅转换及通过。可伸缩机身支架(10)用于飞行器着陆时支撑机身。悬浮永磁铁(或强力磁铁)(11)结构形状、用途、所在位置在图1中已详述，此处并设有密封设施以阻止上下缓冲气室气流互串。上下缓冲气室端盖上的上下前后可调向圆形进排气口及栅叶片(12、13、14、15、)它们的形状、结构一样，在飞行器中所处的位置状态有别。(12、15)处在一个前后上下反向对称位置，(13、14)处在一个前后上下反向对称位置。前后端进排气口及可调向栅叶片(16、17)结构形状一样(在图2已详述)，位置有别，一个在飞行器前端上部，另一个在飞行器后端下部。仓室盖(18)、下视窗(19)、前视窗(20)在图2中已详述。
[0028]
图4中所示，上下缓冲气室扇形进气口及可调向栅叶片(29、30)处在飞行器左右两侧上下对称位置，口形状为扇形，口内置可调向栅叶片。用于起降、调向、平衡。其它在图3中已详述。
[0029]
图5、图6、图7所示和图2、图3、图4所示基本一样，图2、图3、图4所示机身下部无凸出，图5、图6、图7所示机身下部有凸出部分。
[0030]
图8中所示，可调向圆形进排气口基座(24)底部和缓冲气室端盖相联结固定，上部
承可调向圆形进排气口及栅叶片基毂(25)与基座(24)之间配合有摇控驱动装置，结合可调向栅叶片(26)、开闭拉杆(27)、开闭电机(28)用于起降、悬停、方向、平衡的调控。
[0031]
图9中所示，扇形进排气口，可据情从中间部位分成前后端两个制做。
[0032]
飞行器总体结构，除座仓、风扇、储氢囊外可按上下联接结构制做。上下面的仓室、缓冲气室端盖。储氢囊室端盖可按内外联接结构制做。

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