专利名称：一种碟形飞行器与飞行器使用的剪刀式旋转发动机的原理与实现方法
技术领域：
本发明涉及航空飞行和发动机领域，具体涉及一种碟形飞行器的系统结构、飞行原理和控制方法。同时涉及到一种剪刀式旋转发动机的原理。
背景技术：
目前人们对航空旅行的需求越来越多，但现有的飞行器不能满足人们的要求。
现有的飞行器大体分为不方便垂直起降的固定翼飞机、能够垂直起降的螺旋桨直升机、大运载能力的地效飞行器、和气垫船。
固定翼飞机的速度快，但不能垂直起降，同时需要专用的机场和复杂的起降控制。
螺旋桨直升机能够垂直起降，对机场的要求不高，但飞行的速度不快，发动机位于螺旋桨中心，对发动机要求高，要求有复杂的传动装置，螺旋桨直升机的空气动力没有气垫效应，对能源的消耗太大。
地效飞行器、和气垫船的载重量巨大，但飞行高度不高，应用的范围受限。
现有的发动机的种类很多，内燃机有活塞式、旋转式等等。喷气式发动机的进气有吸气式、冲压式等等，但从发动机的效率、体积和是否能够反向旋转工作来看，都不能满足本发明中的碟形飞行器的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是综合现有技术，发明一种全新的飞行器。这种飞行器能够垂直起降，飞行速度可调节范围大，控制方便，机动灵活。同时发明了一种高效的发动机。这种发动机的体积可以做成长柱形，并能够反向工作。
本发明的另一个目的是提供一种高效、可靠、低成本，可以提供给普通家庭使用的飞行器，方便人们生活。
本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以解决的一种应用于中低空飞行的碟形飞行器，主要由内盘和可围绕内盘高速旋转的外盘组成。在内盘和外盘中，有一套气道系统，外盘在发动机高速旋转下吸入大量的碟形飞行器上表面的气体到气道中，高速气体经过气道进入内盘气道，由内盘控制气体从碟形飞行器的下表面或尾部喷出。高速气体经过气道的过程中克服了内盘与外盘之间的摩擦力，平衡内盘，使内盘不转动，内盘气体喷出的反作用力，也可以平衡内盘。
驱动外盘旋转的发动机位于外盘上，发动机可以是多个，发动机吸入碟形飞行器上表面的气体，高速喷出，驱动外盘高速旋转，同时外盘上有外盘飞行翼，和外盘气道，外盘高速旋转时，碟形飞行器上表面的气体密度将快速降低，同时碟形飞行器下表面的气体密度快速加大，形成气垫，使碟形飞行器悬浮与空中。
碟形飞行器的外盘在高速旋转的时候，在飞行器下方形成气垫，同时因为有外盘，碟形飞行器的面积相对别的飞行器的面积大，碟形飞行器在低空飞行时会充分利用地效效应，低能耗飞行。同时因为气垫效应，碟形飞行器可以贴近地面或水面飞行。
在碟形飞行器的外盘和内盘中同时安装放电机的转子，在外盘高速旋转的时候，内盘将得到工作所需要的电源。
外盘发动机的工作油料在外盘中，随外盘共同旋转，整个外盘的重量占了碟形飞行器整个重量的很大部分，当外盘高速旋转的时候，整个系统的动量会很大，这使运行的碟形飞行器平衡和稳定，这有利于碟形飞行器抗风飞行，增加了碟形飞行器的安全性，同时外盘的旋转速度可以通过改变飞行翼的迎风角度和外盘气道的吸气量来改变，也就是外盘的旋转动能可以和碟形飞行器的飞行速度和高度进行转换，这提高了碟形飞行器的机动性。
内盘的控制信号可以通过机械装置或电流形式传到外盘，外盘需要调节的有外盘飞行翼的迎风角度，发动机的功率两个重要参数，这两个控制参数决定碟形飞行器的悬停高度和外盘气道的进气量。外盘气道的进气量决定了碟形飞行器的飞行速度。
内盘的空间主要用来承载人员和货物，外盘与内盘的结合不是很紧密，结合处是高强度和摩擦系数很低的材料组成，结合处同时是内外气道的连接处。当外盘高速旋转，气道里充满高压气体的时候，结合处会形成很小的气垫，在碟形飞行器运行中内外盘的摩擦会进一步减小。
内盘中还包含了飞行平衡翼，和气道及气道控制器，飞行平衡翼可以进一步平衡内盘的稳定，同时在水平飞行中增加稳定性，气道和气道控制器可以改变外盘吸入的气体的流向和流速，在起飞和降落阶段，气体可以都向下喷出，增大碟形飞行器的起飞能力，在水平飞行的时候，气体可以都向后喷出，驱动碟形飞行器高速飞行，同时气体也可以左右喷出，驱动碟形飞行器的转弯或翻转。
图1是本发明碟形飞行器的顶视图；图2是本发明碟形飞行器的侧视图；图3是本发明碟形飞行器的气路图；图4是本发明剪刀式旋转发动机的整体示意图；图5是本发明剪刀式旋转发动机的吸气示意图；图6是本发明剪刀式旋转发动机的压缩示意图；图7是本发明剪刀式旋转发动机的燃烧示意图；图8是本发明剪刀式旋转发动机的排气(喷气)示意图；图9是本发明剪刀式旋转发动机的剪刀式旋转机心；
图10是本发明剪刀式旋转发动机的机心供油方式；具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
图1是本发明碟形飞行器的顶视图，如图所示，碟形飞行器由内盘和可围绕内盘高速旋转的外盘组成。内外盘之间有气道相连接。
外盘包括了剪刀式旋转发动机、外盘气道、外盘飞行翼、发电机外盘部分，剪刀式旋转发动机可以是多个，剪刀式旋转发动机吸入碟形飞行器上表面的气体，高速喷出，驱动外盘高速旋转，在外盘旋转过程中，碟形飞行器上表面的气体密度会很快降低，碟形飞行器上下表面的气压差会平衡碟形飞行器的重量，使碟形飞行器能够垂直起降。
如图1所示，外盘上有外盘飞行翼，高速旋转的时候，可以将碟形飞行器上表面的气体驱动到下表面，同时产生向上的升力，提升碟形飞行器的垂直起飞能力。在外盘飞行翼失去动力后，外盘飞行翼可以将碟形飞行器的势能转换为高速旋转的势能，使碟形飞行器安全降落。
外盘高速旋转时，碟形飞行器上表面的气体密度将快速降低，同时碟形飞行器下表面的气体密度快速加大，形成气垫，使碟形飞行器悬浮与空中。
外盘气道包含进气口和气道组成，在外盘高速旋转时，大量的气体到气道中，高速气体经过气道进入内盘气道，由内盘气道控制气体从碟形飞行器的下表面或尾部喷出。高速气体经过气道的过程中克服了内盘与外盘之间的摩擦力，平衡内盘，使内盘不转动，内盘的气道在控制气体喷出的反作用力，也可以平衡内盘。
内盘包括了内盘气道、飞行驾驶舱、飞行平衡翼、发电机内盘部分、和主推进发动机。
外盘与内盘的结合不是很紧密，结合处是高强度和摩擦系数很低的材料组成，结合处同时是内外气道的连接处。当外盘高速旋转，气道里充满高压气体的时候，结合处会形成很小的气垫，在碟形飞行器运行中内外盘的摩擦会进一步减小。
飞行驾驶舱空间主要用来承载人员和货物。
内盘中还包含了飞行平衡翼，和气道及气道控制器，飞行平衡翼可以进一步平衡内盘的稳定，同时在水平飞行中增加稳定性，气道和气道控制器可以改变外盘吸入的气体的流向和流速，在起飞和降落阶段，气体可以都向下喷出，增大碟形飞行器的起飞能力，在水平飞行的时候，气体可以都向后喷出，驱动碟形飞行器高速飞行，同时气体也可以左右喷出，驱动碟形飞行器的转弯或翻转。
内盘的控制信号可以通过机械装置或电流形式传到外盘，外盘需要调节的有外盘飞行翼的迎风角度，发动机的功率两个重要参数，这两个控制参数决定碟形飞行器的悬停高度和外盘气道的进气量。外盘气道的进气量决定了碟形飞行器的飞行速度。
主推进发动机位于主喷气口，主推进发动机主要用来提高水平飞行的速度，如果剪刀式旋转发动机的推动力已经满足了需要的前进速度要求，主推进发动机可以不安装。
碟形飞行器的发电机分为两个部分，位于外盘的部分为磁铁部分，内盘为线圈绕组，在内外盘相对高速旋转时，产生内盘所需的电力，内盘同时包含高效蓄电池，能够将外盘高速旋转的势能转换为电能存储。同时，内外盘之间可以设计成为电动机，高效蓄电池的电能可以再转换为外盘高速旋转的势能，在碟形飞行器启动和降落的时候可以使用这个功能。
图2是本发明碟形飞行器的前视图，如图所示，在水平飞行的时候，水平飞行翼加强了碟形飞行器的平衡。
图3是本发明碟形飞行器的气路图示意图，碟形飞行器的气动原理很复杂，图3只是一个简单的示意图，如图3，水平飞行的时候大量气体被气道吸入，从主喷气口喷出，推动碟形飞行器向前飞行，部分气体被外盘飞行翼驱动到碟形飞行器的下面，维持碟形飞行器的飞行高度，部分气体被发动机高速喷出，推动外盘高速旋转。
图4是本发明剪刀式旋转发动机的整体示意图，剪刀式旋转发动机位于外盘上，剪刀式旋转发动机的旋转机心可以受控反向旋转，在碟形飞行器水平飞行的时候，部分剪刀式旋转发动机可以改变进气口和排气口，使发动机反向工作，停止外盘的旋转，使飞行器高速直线飞行。
图5、图6、图7、图8是剪刀式旋转发动机的工作示意图，分别是吸气、压缩、燃烧、排气过程，图9是该发动机的剪刀型的机心，剪刀式旋转发动机的机心在高速旋转过程中，剪刀型的机心在燃气燃烧产生的热能的驱动下，有规律的开合运动，这种开合运动受控于排气口和吸气口的位置，燃料和空气的比率。
下面以气体A从吸入到排除，分析本发明剪刀式旋转发动机的工作原理。
如图5所示，A部分是吸气过程，这时C部分正好是燃烧，正在膨胀，C部分的膨胀正好带动A部分的打开。这时A部分正好处于进气口，A部分正好吸入气体。
如图6所示，这时A部分是压缩过程，B部分正好是燃烧，正在膨胀，B部分的膨胀正好压缩了A部分气体。
如图7所示，这时A部分是燃烧膨胀过程，A部分的膨胀，驱动了B部分和D部分的压缩，同时驱动了C部分的扩张。
如图8所示，A部分是排气过程，这时D部分正好是燃烧，正在膨胀，A部分这时到达排气口，这时A部分的压力开始减小，在D部分的驱动下，将燃烧后的气体通过排气口排出。
图9是本发明剪刀式旋转发动机的剪刀式旋转机心示意图，入图所示，剪刀式的旋转机心由两部分组成，图9中灰色部分和白色部分分别是独立的两个部分，两个部分的中心是一个圆筒。
图10是本发明剪刀式旋转发动机的机心供油方式，如图所示，剪刀式旋转机心的扇片中心有油道通向轴心，剪刀式旋转发动机的轴心是一个不旋转的空心管，在空心管上有一个油管内径导油孔，在剪刀式旋转机心旋转到一定位置，油管内径导油孔和旋转外径壁导油孔相通，高压油料可以喷入压缩气体中。当然供油的方式很多，调节不同的供油方式，可以将发动机设计成汽油机或柴油机。
本发明剪刀式旋转发动机的动力引出十分方便，可以直接引出剪刀式旋转扇片的轴就可，同时发动机的加工生产相当方便，没有曲柄等传动机构，同时机缸是圆形的，加工方便。
本发明剪刀式旋转发动机的巨大的优点是可以通过扩展发动机的长度来增大功率，同时进气口和排气口可以随长度增大而增大，本发明剪刀式旋转发动机的另一个巨大的优点该发动机可以作为点火式发动机、压燃式发动机和喷气式发动机，剪刀式旋转机心可以超高速旋转，当超高速工作的时候，给发动机充足的燃料，发动机就工作在喷气状态。
在固定翼飞机上使用时，在飞机的整个机翼上平行安装剪刀式旋转发动机，可以极大的改进飞机的气动性能，和节省燃料。
权利要求
1.一种碟形飞行器，其特征是，它包括一个内盘和围绕内盘高速旋转的外盘组成。内外盘之间有气道相连接，外盘包括了剪刀式旋转发动机(不限于剪刀式旋转发动机)、外盘气道、外盘飞行翼、发电机外盘部分，内盘包括了内盘气道、飞行驾驶舱、飞行平衡翼、发电机内盘部分、和主推进发动机。剪刀式旋转发动机可以是多个，剪刀式旋转发动机吸入碟形飞行器上表面的气体，高速喷出，驱动外盘高速旋转，在旋转过程中，碟形飞行器上表面的气体密度会很快降低，碟形飞行器上下表面的气压差会平衡碟形飞行器的重量，使碟形飞行器能够垂直起降。外盘气道包含进气口和气道组成，在外盘高速旋转时，大量的气体到气道中，高速气体经过气道进入内盘气道，由内盘气道控制气体从碟形飞行器的下表面或尾部喷出。高速气体经过气道的过程中克服了内盘与外盘之间的摩擦力，平衡内盘，使内盘不转动，内盘的气道在控制气体喷出的反作用力，也可以平衡内盘。
2.根据权利要求1的碟形飞行器，它的剪刀式旋转发动机可以受控反向工作，在碟形飞行器水平飞行的时候，通过改变部分剪刀式旋转发动机的进气口为出气口，出气口为进气口，停止外盘的旋转，使碟形飞行器高速水平飞行。
3.一种飞行器飞行的方法，其特征是，通过将发动机带动飞行器上表面旋转将气体吸入飞行器，然后高速从飞行器喷出，来达到悬浮、飞行的目的。
4.一种剪刀式旋转发动机，其特征是，它包括一个圆拄形的汽缸，排气口和进气口位于圆拄上(也可位于圆拄的底上)，汽缸中包含了一个不旋转的轴心(轴心也可以设计为与扇片连为一体，随扇片旋转)，在轴心上是两个(或两个以上)可以开合的铰链结构的扇片，扇片可以绕轴心高速旋转，在旋转过程中，扇片之间的周期开合，完成了发动机的吸气、压缩、燃烧、排气过程。通过引出扇片的转动，发动机对外做功，也可不引出扇片的转动，可以使发动机工作在喷气状态。可以通过改变扇片的重量，来达到飞轮的效果。
5.一种应用于权利要求4的剪刀式旋转发动机的一种低速运转控制方法，其特征是，在轴心上安装防止扇片反向旋转的机构，可以使发动机在低速启动和运行。
6.一种应用与权利要求4的剪刀式旋转发动机的一种供油方法(剪刀式旋转发动机的供油方式不限于这种方法)，其特征是，将轴心做成中空的供油管，供油管分布油孔，扇片的中心也是中空的油管，并开空与扇片和与轴心相连，当扇片运行到一定角度，轴心的油管与扇片的油管相连，燃油就可以喷入汽缸，燃烧做功。
7.根据权利要求4的剪刀式旋转发动机的应用方法，调节进气口与出气口的距离，可以控制扇片之间的压缩，同时安装火花塞，可以使剪刀式旋转发动机工作在点燃模式(汽油机)。也可不使用火花塞，增加空气的压缩比，使发动机工作在压燃模式(柴油机)。还可以加大供油量，减轻扇片的重量，提高扇片的转速，提高空气的压缩比，使剪刀式旋转发动机工作在喷气状态。
8.一种剪刀式旋转发动机的应用方法，加大剪刀式旋转发动机的汽缸长度，减小发动机汽缸的直径，将一个(或多个)剪刀式旋转发动机，安装在固定翼飞机的机翼上，改变目前飞机的发动机巨大的进气口，将发动机与机翼融为一体，改善飞机的空气动力效应，减低油耗，提高安全性。
9.一种剪刀式旋转机构在发动机、空气压缩机、水泵(不限于发动机、空气压缩机、水泵)的应用方法，其特征是，利用剪刀式旋转机构在旋转过程中的开合运动，在剪刀式旋转机构打开的时候吸入功质(或功质做功)，在剪刀式旋转机构合上的时候排出功质(或压缩功质)。根据这个方法的压缩机、水泵的特征是，在剪刀式旋转机构打开的部分开设进口，吸入要求压缩或吸入泵送的物质，在剪刀式旋转机构合上的部分开设出口，排除或吸入泵送的物质。
全文摘要
本发明公开了一种碟形飞行装置和这一种剪刀式旋转发动机，这种碟形飞行器由内盘和可围绕内盘高速旋转的外盘组成。外盘包括了剪刀式旋转发动机、外盘气道、外盘飞行翼、发电机外盘部分；内盘包括了内盘气道、飞行驾驶舱、飞行平衡翼、发电机内盘部分、和主推进发动机。剪刀式旋转发动机推动外盘高速旋转，外盘气道和内盘气道相互配合阻止内盘旋转，外盘飞行翼和气道产生向上的升力，使飞行器可以垂直起降，外盘高速旋转带动外盘气道吸入大量气体，在内盘气道的控制下可以向多个方向喷射，飞行器可以做任何方向的高速飞行。本发明还公开了飞行器相关的原理和飞行控制方法。本发明同时还公开了剪刀式旋转发动机的原理。
文档编号B64C39/00GK1548340SQ03136630
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者梁良, 周慧玲, 梁树萍, 梁 良 申请人:梁良, 周慧玲, 梁树萍, 梁 良