相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月30日提交的题为“地面飞机交通运输系统(terreplane-transitsystem)”的临时申请序列号62/097,921、于2015年2月16日提交的题为“节能发明”的能量相关发明的62/116/857、于2015年3月6日提交的题为“节能发明”的62/129,261、于2015年5月5日提交的题为“地面飞机系统plus”的62/158,569、于2015年7月7日提交的题为“地面飞机系统plus”的62/189,257、于2015年7月14日提交的题为“地面飞机系统线圈”的62/192,490、于2015年8月15日提交的题为“地面飞机系统”的62/205,710、于2015年8月18日提交的题为“能量相关发明”的62/206,358的权益。本申请要求于2015年12月26日提交的题为“地面飞机运输系统”的美国非临时专利申请(尚未收到申请号)的权益。
本发明涉及运输系统。确切说，本发明涉及包括运载工具的陆基运输系统，其获得气动升力但不要求轨道或道路。
背景技术：
本发明基于地面飞机交通运输系统(也称为地面飞机)的实施方式。以下是优选实施例的特征：a)运载工具被连接至高架推进架，其沿静态的推进轨推进，b)运载工具的至少一半重量是由气动升力(冲击动量与伯努利升力的组合)支承的，和c)无需用于支承运载工具重量的导轨(独立于推进轨)，因为在运载工具上有气动升力。针对本文，气动升力是源自运载工具面与运载工具表面附近冲击或移动的空气相互作用而产生的升力，不包含因运载工具排出空气(例如向下喷气)所造成的升力。
导轨被定义为“一种结构，其通常由混凝土或钢制造，用来支撑并引导其上运行的单独运载工具或火车”。在本文中，术语“导轨”包含像道路、高速公路或铁轨路线这样的事物时，但不包含地面飞机交通运输系统实施例的推进轨。
本发明实施例的推进轨未被设计用于在正常行驶中支承运载工具重量。在某些实施例中，推进轨可以支承失速的运载工具的重量，但是在支承失速的运载工具重量时，推进轨可能使其弯曲至并不适合较高运动速度的设计规范。
于是，导轨被设计成不超过因运载工具重量所造成的一定弯曲量。过度弯曲可能导致当以较高的交通运输系统设计速度跟随所述弯曲时，不可接受的高g力作用于运载工具/乘客。
就像运载工具的座椅通过一组结构和阻尼装置连接至轮胎，导致乘客很少体会到源自道路起伏的颠簸；同样，在运载工具与推进轨架之间的结构和阻尼装置也允许保持作用于推进轨的不到运载工具重量的0.1％的竖向力和横向力的设计。
对于快速移动的运载工具，推进轨弯曲程度与弯曲力时间相关。在高速行驶(300英里/小时)时，运载工具处于推进轨支撑结构之间的时间可以变得极短，导致实现了推进轨轻微弯曲的期望目标。这表明获得气动升力的高速行驶与保持推进轨轻微弯曲之间的协同配合。
地面飞机运输系统的实施例的主要优点是，相比于导轨，构建推进轨的成本相当低。
地面飞机不同于刚朵拉系统(gondolasystem)或者滑雪缆车，因为地面飞机交通运输系统的推进轨是固定不动的，而刚朵拉的推进轨沿着行驶方向移动。地面飞机的运载工具能够比刚朵拉运载工具更快速移动，因为地面飞机的推进轨相比于刚朵拉推进轨的反复曲折弯曲是相对笔直的。
地面飞机的运载工具不同于飞机或喷气式飞机，因为运载工具(优选)沿固定至地面的推进轨被牵引。
地面飞机不同于基于导轨的交通运输系统(例如具备铁路轨道的火车、单轨轨道、高架单轨轨道、道路/高速公路)，因为地面飞机不具有导轨基础结构的高成本。在最优选的地面飞机交通运输系统实施例中，作用于运载工具的竖向力和横向力通过气动的力/相互作用来支承和控制，而不是通过与导轨的相互作用。在地面飞机的最优选运动模式中，作用于推进轨的唯一显著的力是用于推进运载工具的纵向力(沿运动路线的力)。
地面飞机交通运输系统的实施例可布置在气压低于大气压的隧道中。
地面飞机不需要导轨。地面飞机沿具有高抗拉强度的推进轨如缆索移动。利用地面飞机可以实现超高速移动，如果其布置在隧道中。在这些隧道中，运载工具通过管子泵送空气，导致在运动方向上的空气速度。地面飞机运载工具被设计成是轻型的，因而它们能获得像牵引滑翔那样的飞行。地面飞机可以与铁路线、城市街道、高速公路和甚至公园共享路权。
利用地面飞机，提高速度导致了更高的升力，其能提升乘员容量或减轻阻力。一旦运载工具达到起飞速度，运载工具取向/俯仰角及可调式襟翼和机翼是使气动升力匹配于运载工具重量的优选手段。
附图说明
图1是地面飞机运载工具的侧视图，其具有固定至一结构的推进轨和促成推进轨抻直的滑轮连接机构。
图2是支撑两个推进轨的单梁结构的视图，这两个推进轨促成双向地面飞机交通运输系统。
图3是接合推进轨的对置两侧的两个轮的视图，其具有在推进轨中的两个不同传导缆索的电接触。
图4是地面飞机运载工具的视图，其升力作用于运载工具正面、运载工具底面和后翼或襟翼，产生作用于重心的向下平衡力。
图5是地面飞机运载工具的视图，其具有非对称的正面和在推进轨架上的襟翼以平衡力矩。
图6是在地面飞机运载工具上的竖向和纵向力(直箭头)和力矩(弯箭头)平衡的视图。
图7是使用运载工具的竖向延伸臂连接机构以允许连臂两端处于与推进轨相同的水平平面中的视图。
图8是自电力缆线悬吊的推进轨连同绝缘连接机构的视图。
图9是两个侧敞开线圈的视图，一个在右侧，示出了三角形横截面的推进轨并以虚线示出线圈金属丝。
图10是地面飞机的长定子实施例的视图，在此，固定的一组线圈支承在作为推进轨的一部分的托梁上，且推进轨架由非连续的纵向间隔传导部段构成。横截面是：a-推进轨的横截面，b-推进轨架的横截面，c-接合至推进轨的推进轨架的端视图。
图11是与推进轨接合的弯曲的马蹄铁形电磁体的视图，包括俯视图(a)和侧视图(b)。
图12是具有包括狭槽的两个侧敞开管的推进轨架的视图，所述狭槽朝外且彼此相背。
图13是具有被固定至推进轨托梁的上部的长定子和在推进轨托梁的下部上的缆索(对短定子做出反应)的实施例的视图，包括端视图(a)、线圈俯视图(b)和侧视图(c)。
技术实现要素：
地面飞机运载工具1是陆基运输系统的运载工具(图1)，其像滑翔机那样被牵拉；在此，在正常运行中，运载工具重量的相当一部分由源自冲击运载工具面的空气的冲击动量来支承。高速运动时，空气总是撞击向前表面并产生运动阻力。
地面飞机运载工具1沿推进轨2运动，在这里，推进轨(图1)是限定运动路径的导轨。在尺度上，推进轨路径是纵向维度，其他完善空间坐标系的维度是竖向维度和横向维度；在这里，横向维度是水平的且垂直于纵向维度。该推进轨是纵向延伸结构，其具有在功能上提供推进力的电磁材料和/或反应材料。可选地，轮压在推进轨上以产生推进，为此不需要电磁材料和/或反应材料。
该推进轨最好被联接至呈纵向延伸结构形式的推进轨托梁3。托梁提供防止偏离笔直纵向路径(抗挠刚性)的刚性。
简单的托梁的一个例子是木质长梁，其高度一般是其厚度的至少三倍。更复杂的托梁可以在梁的顶面和底面具有凸缘，其中，凸缘的宽度一般是梁厚度的至少两倍。每个凸缘可以具有一表面，此时底凸缘的面向下，而顶凸缘的面朝上。
推进轨连接机构4将推进轨2连接至推进轨托梁3。某些情况下，连接机构4可以是一组滑轮和绳索，它们将推进轨连接至支撑结构而不是推进轨托梁3。某些情况下，推进轨连接机构4是螺栓，其将推进轨2直接螺栓联接至推进轨托梁3。在接触推进轨2的区域，推进轨连接机构4一般在推进轨2上纵向对准。
推进轨架5与推进轨2相互作用以便沿推进轨2移行。推进轨架管6是推进轨架5的一个实施例，其部分包围其所接合的推进轨2。推进轨架管6整体呈管状，具有沿管6的长度的狭槽7(图2)。虽然提到了管，但形状不局限于柱形管。当推进轨架管6与推进轨2相互作用以产生推进力时，管6被称为与轨2接合。
推进轨架管6中的狭槽7是在推进轨架管6沿推进轨2运动时避免推进轨架管6碰撞推进轨连接机构4所必需的。
轨架5与推进轨2的优选接合是通过电磁体与交流电流和导电反应性材料的排斥互动。管6可以包括导轮，其压迫在轨2上以产生所需要的推进和悬浮。
接合路径8是当管沿推进轨2移动时落在推进轨架管6的内表面9中的通道。推进轨2在接合路径8以及在推进轨2与推进轨架管6内表面9和推进轨2的最接近表面之间的间隙之中。
推进轨系统10由推进轨构成，其装有主动部件或反应部件、针对纵向笔直运动路径提供刚性的纵连接托梁和用于高位支撑托梁的结构。推进轨系统10也可以包括悬吊缆索和纵向对准的连接机构，在此，连接机构可以是缆索、螺栓或在科学技术中已知的其它连接方式。
具体实施方式
图1示出示例性的地面飞机运载工具1，其被(固定至)推进轨架5牵引，推进轨架在推进轨2上运动。优选地，推进轨架5和推进轨形成推进用直线电机。直线电机可以基于排斥力或吸引力。
在除了停靠站时之外的行驶过程中，运载工具1的重量就像飞机那样由气动升力支承。计算机控制系统以在推进轨2上产生约为零的竖向力的方式利用运载工具1上的襟翼，但一定的竖向力可以被传递给轨架5/自轨架5传来以实现更高稳定性。同样，襟翼和非对称表面(相对于纵向竖向平面)被用来在运动过程中产生约为零的横向力。
为了补充作用于推进轨2的约为零的横向力或竖向力，推进轨架5可以具有附加的襟翼。最终结果是地面飞机系统路径由推进轨2限定，其在相对顺畅的运动路径中传递纵向力而没有方向突变。作用于推进轨2的纵向力(拉力)将拉直推进轨2以允许运动路径无颠簸。为了实现这一机构，采用与结构支撑的柔性联接(图1)，让推进轨2略有弹性是实现超高速行驶的“使能性”补充特征。
使推进轨2具有主要基于纵向力的设计参数的结果是：能够将推进轨安放在与如图2所示的相同的支撑结构上以便在相反的两个方向上行驶。图2的支撑结构近似于i形梁的支撑结构。抗拉强度是缆索自然能力并且易于获得。该结构应在其自重下相对笔直。复合系统可以将相同的结构用于电线和推进轨，其中推进轨2的增量成本低。示例性支撑结构包括：a)国内的或沿州际的例如如图2所示的支柱11，b)现有高速公路桥(推进轨固定至桥侧面)，c)固定至隧道顶，其包含与轿车或火车共享的隧道(例如红绿灯可以允许及时清空隧道以便地面飞机运载工具行驶)，和d)专用支柱结构，其允许沿铁路线移动但在高于火车行驶的高度。
相同的运载工具1、推进轨架5和推进轨2可与从旷野(在使用支柱情况下)到在评定隧道内行驶相兼容，隧道中的低压允许以超过600mph的速度行驶。这些应用之间的主要区别是装有推进轨的结构类型(例如支柱相对于隧道顶)。如果隧道保持约200mph的恒定空气速度，运载工具能经济划算地以达到500mph的速度行驶，而在隧道内不采用降低压力。
为了显示而呈现图1所示的运载工具2，而并非作为暗示限制设计的实施例。实际的运载工具可以具有较小或较大的襟翼，其可以在功能上形成机翼并且可以具有可调的翼展。从运载工具前方向后向下倾斜的底面14产生升力，在空气撞击表面时通过动量传递，动量冲击是运载工具升起的关键要素。所示的运载工具1在运载工具的前半部具有比在后半部更大的升力产生面；优选的运载工具具有围绕运载工具重心被平衡的升力和力矩(最小力矩)。
推进轨架-运载工具1上的襟翼12允许约为零的横向力和竖向力被传递至臂和轨架的飞行。推进轨架5上的襟翼15允许附加调整和/或消除推进轨架5和推进轨2之间的横向和竖向应力。最后，弹性、接头16的转动、连接机构4的阻尼能力、减振器、臂17和管线允许杂乱无章的力(如阵风或乘客活动)被吸纳，容许顺畅而无间断的交通运输。可选地，(可选地)比运载工具1长的推进轨架5可以连接入(优选通过磁耦合)火车单元中。这种连接可以在交通运输过程中发生。
臂翼实施例-将运载工具1连接至轨架5的臂17的侧向部件(呈角度或水平)优选呈翼形并提供产生臂翼的升力。所述臂翼最好是后掠翼设计，其翼侧面在更向前位置上连接至推进轨架5以提供力矩，抵抗因作用于运载工具的阻力而产生的力矩。
推进轨-推进轨2优选以连接机构4如此连接至一个结构，即，允许充分运动以允许这种“抻直”。推进轨2本身最好有弹性，其允许推进轨2依次：a)在运载工具1接近时拉直，b)支承任何到达轨2的横向力或竖向力，以及c)在运载工具经过之后回弹至初始稳定位置。连接机构4可以是缆索、滑轮、托架、阻尼器及其组合并借助技术中已知的方法，以提供拉伸抻直的弹性性能。
当运载工具1未安装时或当运载工具处于交通运输时，推进轨2最好比较笔直(具有仿照地形的或用于转弯的计划曲率)。但在紧急情况下，运载工具可以减速且作用于运载工具的气动升力可以被减小或失去(变得失速)，在紧急情况下，该支撑结构和/或推进轨可以(向下)受力弯曲，在此，这样的弯曲超过用于高速运动的最大容差，但在用于低速运动和紧急情况时的运载工具支撑的最大容差内。在紧急情况下不需要“抻直”，因为运动速度低。
在某些紧急情况下，推进轨2的结构支撑可以强力至足以支撑运载工具以再次开始运动。对于超低成本系统，运载工具1可以降下到开阔地，或在紧急时支承缆索尤其位于运载工具下方；对于这些超低成本系统，运载工具运送继续开始可能需要额外帮助，例如连接上直升机以提供附加升力，直到速度足以支持运行时。
电力传输-地面飞机交通运输系统中的主要耗电被用于推进。电力传输优选方式是在推进轨2内或沿推进轨2。地面飞机的对于电力产生的优点是：整个推进轨2和结构(除了杆)倾向于“不易步行接近”，因此电力可以在此结构上被传输。图3示出电力传输的例子，在这里，推进轨包含通过非传导性(如聚合物)材料被分开的两条电缆18。来自推进轨架5的单独的轮19沿推进轨表面滚动以提供推进并同时将电力连接至电机20，产生推进力。在技术中知道的方法将允许电力流过推进轮19并进入电机20的线圈。对电力是ac或dc以及电动机和/或发电机的内部如何完成电路没有限制条件。
一些电力被存储在运载工具1内的电池中。在高速行驶的例外条件下(如紧急备用电力、相对短的持续时间如不到1小时)，运载工具上的电池电力可以被用于推进。图3的推进轮19既提供用于电力传输的接触，也提供用于推进力的接触。
高速行驶下，连接至推进轮19的轴的轴承的高速转动可能成问题。优选轴承是磁性的或空气轴承，其少见磨损和失效情况。在依赖电机20的转动部与固定部之间接触的设计中，优选的接触点在转动轴末端上并包括用于接触的转动中心。正是该点具有较低速度，因此有最小阻力和最小磨损速度。接触转动中心的固定点能可选地连续或定期移动以减小该部分的磨损。优选地，固定部是更软的并且将体验磨损，最好采用传导性润滑剂例如石墨粉或固态石墨。
隧道行驶-在很高行驶速度(如高于500mph)下优选较低压力环境的较低阻力，此时最佳压力是作为整个系统优化一部分被优化的参数。较低压力导致较低升力，因而一定的运载工具1重量可以仍由臂17和推进轨2支承。另外，隧道提供了这样的结构，推进轨2可按照近距间隔被附接至该结构，允许更经济划算地获得所需刚性以基本消除在较高的运载工具1载荷例如运载工具重量的50％的载荷下的弯曲。
优选地，推进轨架5长于从推进轨2至隧道顶的连接机构4之间的距离，这倾向于消除支承在连接机构4之间的中心点上的载荷。来自运载工具体的升力支撑至少运载工具体重量的一半。在此，运载工具体包括在运载工具上的任何翼部，但不包括转动部例如像螺旋桨叶。
可选地，运载工具体的一部分或者运载工具体的延长部起到导气罩作用，其通过引导空气向下而产生升力。向下的空气可以在比横向宽度更大的纵向长度区域上被聚集在轨道实施结构上。在轨道上的聚集空气排出区域被称为空气滑橇(airski)。空气滑橇实施结构可以与铁路火车铁轨连用。力可以通过利用喷射空气的回转压缩或涡轮压缩被增大。空气滑橇的实施结构与通过与推进轨相互作用的加速兼容。
力分析-对于地面飞机的运载工具1，运载工具的质量越大，用来支撑运载工具质量所需的升力越大，并且用来在某个设定速度下牵引运载工具所需的力越大。在地面飞机运载工具1上的翼导致更大的升力和更高的推进能耗。这些言论导致如下的地面飞机运载工具1设计经验规则：a)保持单位乘客的运载工具和轨架质量尽可能低，b)传递能量至运载工具而不是在运载工具上蓄能，除非行驶速度高到能量传输十分昂贵，c)针对大部分行驶，通过例如像收回翼或利用运载工具上的轮子用于跑道直到获得较高速度的方式尽量缩小翼展，d)作为翼的替代，尽量利用运载工具体产生升力。较低速度时，前脸上扬的运载工具俯仰角度造成更多空气冲击运载工具底部而导致更大升力。在此，当速度增加以保持匹配运载工具重量的升力时，运载工具俯仰角度可被减小。
起飞和着陆-用于起飞和停站着陆的两个选项是：a)在停靠站采用强力的推进轨结构，使得运载工具重量可以被支承，或者b)在运载工具上采用轮子以便当速度不足以提供气动升力时用在停靠站。
竖向力分析-图4示出作用于运载工具1实施例的升力。提供升力的优选方式是冲击运载工具1底部的动量和形成在运载工具顶面的背部上的低压。在此，从运载工具前脸起倾斜向运载工具内部支架的倾斜底面14是空气所影响而产生气动升力的“运载工具底部”的最重要部分。
为了便于乘客舱具有恒定横截面，升力最好以导致零力矩的方式聚集在运载工具的前、后部。在运载工具的前部(见运载工具前脸)、后部上的襟翼12容许精细调节升力以及速度，并响应于干扰例如风或乘客运动控制该运载工具。类似的升力特性可以被施用在推进轨架5上以导致在推进轨架5和推进轨2之间的近零竖向力。
在切换过程中，襟翼12所产生的升力可以被用于产生保持推进轨架接触推进轨2的力。在正常行驶中，推进轨架优选尽可能包围推进轨(避免将推进轨连接至结构的支承)，使得推进轨架无法与推进轨分开(安全特征)。
切换方法牵涉到将推进轨2分为两个单独路段。当推进轨分开襟翼时，允许充分解锁轨2的物理包围，使得轨架5跟随优选路径。在此切换期间保持推进轨架5接触推进轨2所需要的力可以利用由襟翼在推进轨架上引起的空气动力学力来获得。
纵向力分析-运载工具1优选尽量靠近推进轨架5行驶以尽量减小由纵向力引起的力矩。而且，最好将臂17设计成以并未折中飞行稳定性的方式传递扭力。也期望使用襟翼(运载工具12或轨架5)来抗衡所述力矩，由此期望这些襟翼远离重心以造成其力产生较大力矩。
横向力分析-横向力初步近似地在运载工具上通过对称被平衡。干扰例如阵风可以通过在运载工具1的顶部或底部上的襟翼12被补偿，襟翼转换与行驶方向相反的气动力以补偿横向力。
用于减小横向力的对称做法包括：使运载工具1和轨架5的所有方面沿推进轨2关于竖向平面对称。当运载工具在该竖向平面的一侧行驶时，造成运载工具被气动推向推进轨的非对称运载工具设计可以减小总力矩。在气动力学中已知的方法可以被用来在运载工具上产生这些表面。
图5示出用于中速应用的优选解决方案，在此，延长的(示范性)推进轨架5在前部具有襟翼15，其提供逆时针力矩以平衡如图5所示的顺时针力矩。缆索容易将该力传递至运载工具。由缆索21、前壁和一段轨架形成的三角形提供整体支撑结构。
当状况造成过大力矩(且需要补偿)如高速时，优选解决方案是使推进轨2正好位于运载工具上方(作用于运载工具前部的升力大于作用于后部的)。在此应用中，作用于运载工具的竖向升力可被用于抵抗扭力。图6示出了在下述构型中的示例性简化力矩平衡，其采用改进的连接臂。改进的连接臂系统的实施例的优点是具有以下设计，在此，在推进轨架5和推进轨2之间的约为零的竖向力在飞行中更易获得。在如图7所示的改进的连接臂实施例中，一对侧装推进轨架臂毂22(下称smpcah)通过smpcah接头23将连臂17的前上端连接至推进轨架。连臂17的另一端(后下端)被连接至一对竖向延伸的且固定至运载工具1的臂连接件24(下称veac)。臂17通过veac接头25连接至veac。优选地，在正常飞行中，该推进轨2和两个smpchah接头23处于(或近似处于)相同平面中，并且推进轨2和两个veac接头25处于(或近似处于)相同平面中。
smpcah接头23和veac接头25允许运载工具1摆荡飞行或在飞行中落置在比优选位置(图7)更低的相对于推进轨架5的位置中。接头(23和25)被设计成允许运载工具1相对于推进轨架5竖向运动。相对于图7的运载工具1位置，当运载工具较低时，连臂17前高后低。运载工具1与轨架5之间的最短距离被称为接近距离。
图6示出在基本状况例子中，在运载工具1的优选正常飞行过程中的力矢量。这些基本状况力矢量的重要方面是：a)在veac接头25上的拉力矢量，其累积矢量叠加在推进轨上，b)在底面14向上回推运载工具1的空气动量冲击矢量，c)经过运载工具1重心的重力矢量。在此基本状况配置中，唯一的向上力在运载工具的正面上。实际上，这些设计允许有效利用更大的表面。
而且，图6示出在基本状况力分析中的力矩平衡。转动线是经过veac接头25的线。因为拉力经过运载工具转动线，故臂17的拉力未产生力矩。veac接头25沿纵向位于重心前方，因而重力产生顺时针力矩。空气动量冲击力具有在veac接头25下方的总矢量，因而空气动量冲击力产生逆时针力矩，其平衡源自重力的力矩。在此，利用技术中已知的用于绕veac接头产生约为零的力矩的方法来限定优选实施例。这种基本状况示出了在运载工具前部的空气冲击动量可以被如何转变为用于整个运载工具的升力。
优选地，smpcah22靠近推进轨架5前部就位。veac优选被附接至运载工具顶部且靠近运载工具1的前部。smpcah接头23优选如此就位，它们在轨架5正常行驶中处于与推进轨2相同的竖向位置，并且它们在推进轨2的相对两侧距推进轨2的距离相同(横向对称)。相似地，veac接头25优选在轨架5正常行驶中处于与推进轨2相同的竖向位置并且在推进轨2的相对两侧距推进轨2的距离相同。因为如此就位和对称，故由连臂17传递的总力主要但非完全是纵向力。
在此基本状况设计中，存在专用于运载工具(表面、重量和重心)的速度，其导致针对在推进轨架和推进轨之间具有约为零的竖向力的、针对优选飞行的水平俯仰角。同样，存在俯仰角范围(运载工具相对于推进轨的俯仰角)，其每个俯仰角具有一个速度，其导致在推进轨上约为零的竖向力。
可选地，veac24相对于运载工具1的角度是如此可调/可控的，即，它们可以被设定为相对于运载工具1的不同角度。调节该角度的总影响是使veac接头25移动靠近或回撤远离运载工具的最前点。另外，使veac接头25沿运载工具的纵向维度移动的总影响是要改变接头25相对于运载工具重心(其基本上不受veac接头25运动的影响)的间隔距离。此间隔距离的变化导致了不同力矩，因为重力造成不同的最佳行驶速度。最佳行驶速度是对应于运载工具的速度，其具有对应于零力矩位置的水平纵向俯仰角(不是相对于推进轨的俯仰角)。
可以采用在技术中已知的用于调节veac接头25和运载工具重心之间的间隔距离的其它方法，此时重要的实施方式规定是，间隔距离可以被设定为不同的值。此控制方法容许在相同的运载工具中在相同速度下获得某个水平俯仰角，但重心变化(就像由不同的乘客或乘客安坐位置造成的那样)。
此基本状况例子示出了无翼或无襟翼的运载工具如何可以用地面飞机来运行。增加翼和襟翼是设计自由度，其允许对满足不同市场的不同需求重要的多样性。
对于喷气式飞机，较大的襟翼趋向于在起飞和着陆过程中而不是在正常飞行中最重要，微小的快速调节襟翼对于补偿正常飞行中的干扰是至关重要的。对于优选的地面飞机运载工具，在设定运载工具俯仰角时所显露的运载工具底部使得运载工具体具有宽大的翼用于低速行驶；在设计行驶速度下，运载工具的截面轮廓在行驶方向上被尽量缩小(俯仰角设为零，水平)，并且采用小的襟翼14来补偿干扰。对于轻型推进轨架，俯仰角优选固定为水平，且襟翼15被用于低速升力和补偿高速下的干扰。
smpcah22、臂17和veac24包括改进的连臂组件，并且基本状况例子(图7)示出了单个改进的连臂组件可如何被用来产生运载工具飞行，只有牵引力作用于推进轨。运载工具1可以具有多于一个的改进的连臂组件，其将运载工具1连接至推进轨架5。第二后臂可以具有阻尼能力(减振器)，其产生顺畅且更易于控制的飞行。阻尼器或第二连臂组件用于起飞、着陆和紧急停止以补偿源自重力的力矩变得大于源自空气冲击动量的力矩。第二连臂也可以将升力从运载工具1传输至推进轨架5。
通过相对于运载工具的另一侧改变其一侧上的间隔距离(veac接头25至运载工具重心)，横向力(与升力相关)被产生且可被用来控制运载工具，减少了对控制运载工具上的襟翼需求。
优选地，气动升力(源自空气冲击或翼)补偿运载工具重量。交通运输耗能主要用来产生牵引力，因而作用于运载工具的阻力越小，交通运输所需能量越少。所导致的探索是应该将尽量多的阻力转化为升力以减小能耗，这通过运载工具表面完成，其产生升力并将空气冲击动量尽量转化为向上的力而未增大阻力。
汽车附件-veac24可以是汽车的可拆卸附件。随着控制襟翼12安放在veac24而不是汽车上，设计用于高速公路行驶的汽车可以连接还在veac24以便依靠地面飞机运送。汽车将需要满足特殊的流线型设计限制条件，但不需要附加控制硬件。
可选地，汽车可附接至壳体轮廓(附接至veac)，其覆盖汽车前脸以提供升力，而汽车本身可保持符合标准美学的车体设计。
控制策略改进的连接机构臂系统-不带襟翼但采用改进的连接机构臂系统的地面飞机运载工具l具有自由设计度来控制竖向力：a)枢转中心在smpcah接头23上的臂17相对于推进轨2的角度，b)臂17相对于运载工具1的角度，此时枢转中心在veac接头25上，和c)运载工具的最前点(或线)与veac接头25之间的最短分隔距离。这三个自由度被用来在正常飞行中满足以下目标：a)作用于smpcah接头23的臂17的零竖向力，b)作用于运载工具的气动升力(包含冲击动量)，其等于运载工具重量，和c)围绕veac接头25的自由枢转点作用于运载工具的零总力矩。用于在正常飞行中达成这些目标的优选方法如下：a)控制/帮助其枢转中心在smpcah接头23上的臂17相对于推进轨2的角度以获得0度角度(确切说，当作用于接头的力矢量沿纵向时的角度)，例如通过使用促成0度角度的液压机构或弹簧，b)控制/帮助在veac接头25处的臂17相对于运载工具顶面的角度为影响空气动力学的俯仰角，使得运载工具升力等于运载工具重量(例如更大升力一般可以通过更加上扬运载工具前脸来产生)，以及c)控制在veac接头25与运载工具最前点之间的间隔距离以在运载工具上产生约为零的力矩。在此最佳运行模式中，在运载工具1和推进轨架5之间的后臂主要用于阻尼正常飞行中的干扰和在低速时例如起飞过程中根据需要支承重量。将阻尼功能构建在臂和接头以及襟翼中是应对干扰的优选方法。
其中一些部件可以组合以在功能上达到相同目的。例如smpcah接头23、臂17和veac接头25可以组合形成阻尼器实施结构，其将推进轨架连接至竖向延伸臂连接部件，由此，推进轨架相对于运载工具运动被阻尼缓冲，但在优选地点被连接，由此改变推进轨架和运载工具之间角度以调整运载工具俯仰角的能力得以保留。
单轮支承-在低速时，运载工具的升力可能不足以支承运载工具。在这些情况下，运载工具的全部重量或其一部分可以由运载工具底部上的轮支承，轮接触地面、混凝土表面、缆索或在运载工具下方的其它支撑结构。当部分重量有臂支承时的优选做法是：使用在运载工具下方的单轮来尽力降低与轮相关的成本和重量。
可选地，成对的运载工具1翼(一对相反的构件位于相同部位且在推进轨的对置两侧，相对于经过推进轨的竖向平面对称)可以在推进轨上方延伸，使得至少一部分阻力位于推进轨上方以应对具有推进轨下方矢量的阻力分量。
吊桥实施例-在某些实施例中优选采用悬吊缆索26，其在柱杆之间垂降/下垂(就像吊桥的结构缆索)，在此，推进轨2以保持相对笔直推进轨的方式被连接至悬吊缆索26。
优选用于地面系统的桥是吊桥。在吊桥实施结构是最优选的情况下，悬吊缆索也是用于配电的电缆27。图9示出悬吊推进轨实施例，其具有在推进轨2下方的通道，在此，运载工具1可以不碰到杆11地行驶。在此应用中，连接缆索28或连接缆索28上的连接机构必须提供适用于该应用的电绝缘。在悬吊缆索26和推进轨2之间的悬吊连接件28在正常运行中下拉悬吊缆索26并上推该推进轨2。如果运载工具1在推进轨2上失速，则推进轨2和悬吊缆索26下垂至所述点，在此两者(2和26)上拉以应对失速运载工具1的重量。至少两个推进轨2可以连接至相同的悬吊缆索26。多个推进轨可以连接至横向取向的梁，所述梁由一个或多个悬吊缆索26支承。
地面飞机系统吊桥可以被用作过江和越过所行驶的其它广阔区域的摆渡车的专用系统。
运载工具倾斜控制(横向俯仰)-当运载工具1失速而由推进轨2支承其自重时，运载工具将倾斜，使得运载工具重心正好在推进轨的下方。作为保持运载工具水平的方法，臂17至运载工具1的有效连接部位(推进轨架和运载工具之间的连接机构)可以在横向上被调整。这要求该连接机构可相对于运载工具横向运动。
获得该横向活动连接的一个实施例是在运载工具1上方的杠杆臂，其能够绕与运载工具1顶面相连的连接点转动。杠杆臂的与角度运动(转动)点相对的末端被连接至连臂17。在此，控制杠杆臂的角度控制了连臂17有效连接至运载工具的横向位置。
直线电机推进-优选地，地面飞机采用了侧敞开线圈29作为推进用直线电机的一部分(用于加速)。对侧敞开线圈29实施例的初次描述关于示范性制造方式，在此，扁平矩形芯被金属丝缠绕而形成围绕扁芯的线圈。被线圈包裹的扁芯的端视图具有左侧30和右侧31。侧敞开线圈29通过围绕一物体(例如棒)裹绕(折叠)扁芯和线圈来形成，从而左侧30和右侧31相互接近以在左、右侧之间形成狭槽7。侧敞开线圈29两端敞开，且狭槽7提供至该侧敞开线圈内的内腔32的通道。这可被称为折叠所述芯和线圈，以形成内部分线圈33、外部分线圈34、内腔32和狭槽7，它们共同形成侧敞开线圈29。
侧敞开线圈能够沿推进轨2移动，该推进轨的横截面始于安装在内腔32中，如图10所示。狭槽7允许推进轨连接至支撑结构(如悬吊缆索)。此实施例不局限于任何特定取向，狭槽可以朝向侧面、底面或呈任何角度。
在更常规的侧敞开线圈实施例中，芯35并不局限于扁平形状。芯35除了简化制造工艺外还具有两个主要目的。首先，芯35按照如下方式和材料提供在线圈顶部和底部之间的空隙，使得在外线圈中的电流未被用于产生磁场的内线圈中的电流抵消。例如芯35可以由包裹在热塑性塑料中以产生柔性的铁磁金属丝构成。其次，芯35产生在内、外线圈之间的间距，其可能影响到当被折叠以形成内部分线圈34、内腔32和狭槽7时所产生的内腔形状。
一旦被折叠，侧敞开线圈29可以通过现有技术已知的方式被模制(或锁定)入折叠位置中。或者，折叠过程可以通过使用将左侧30和右侧31压合的夹紧臂被逆转。可逆的实施结构被用于下述应用场合：侧敞开线圈29是推进轨架5的如下所述包围推进轨2的部分：即它不会允许它滑离推进轨2(图10)。
作为直线电机的一部分，推进轨2可选地由纵向断续的多个铁磁性材料部段构成。当侧敞开线圈29接近(或部分包围)铁磁性材料部段(有类似于线圈内腔的横截面)时，磁力将该材料拉入线圈29中。因为线圈29接近推进轨的铁磁性部段，故线圈29内的电流产生磁场以将铁磁性材料拉向线圈29的纵向中心，产生作用于推进轨2的拉力。为了阻止“制动”力，线圈29内的电流在铁磁性部段到达线圈中心之前被中断。
侧敞开线圈29是电磁体，其由靠近并包裹芯35的连续的导电金属丝构成。侧敞开线圈由以下部分构成：纵向芯35，其长度尺寸在电磁体的极之间延伸，芯的宽度和厚度允许该宽度具有第一侧30和第二侧31并且芯宽度大于芯厚度，其折叠形状使得第一侧30和第二侧31形成狭槽7，由此，狭槽7提供至内腔32的进口，在这里，内腔32是从一纵向端至另一纵向端连续敞开的并且沿狭槽7首尾相连形成，由此，内腔32进一步由以下部分构成：垂直于纵向尺寸的相对恒定的敞开横截面，在沿大致垂直于纵向尺寸的方向上延伸的表面上的由连续导电金属丝33的一部分构成的内表面36，由此，导电金属丝形成电路，对电路施加电压沿内腔纵向和沿芯纵向产生磁力，使得内腔磁场的磁极与芯35的磁极相反。
关于侧敞开线圈-优选地，狭槽7沿内腔32在两端之间有均匀一致的宽度，在此，该宽度小于内腔的最宽部分。累积线圈可以由多个金属丝环构成，其在累积线圈部分上形成圆形线圈并在累积线圈的另一部分上形成侧敞开线圈。侧敞开线圈可以由具有以下顺序的重复走线的金属丝构成：内部分绕组走线，包括从内部分绕组至外部分绕组的过渡部的狭槽走线，外部分绕组走线，和包括从外部分绕组至内部分绕组的过渡部的狭槽走线。部分绕组是不到一整圈的绕组。线圈可以被施加ac或dc电流以便起到磁性作用或可以对磁场做出反应。线圈周围都是在侧敞开线圈表面之外，其由包围外部分线圈、狭槽和两端的表面形成。
马蹄铁形电磁体可被用在此实施例中。马蹄铁形电磁体是其磁极相互靠近而呈马蹄铁磁体形状的电磁体。优选地，侧敞开磁线圈和马蹄铁形磁线圈可以在线圈与推进轨接合时关于经过推进轨2的竖向平面是对称的。在此对称位置上，线圈按规定处于其水平位置，这是其与推进轨2接合的正常位置。
复合推进轨-复合推进轨既具有铁磁性(或磁性)部段，也具有传导性(非铁磁性)材料。铁磁性部段被用来提供吸引推进力，而传导性部段被用来提供在轨架5上的内部分线圈与推进轨2之间的强斥力。推进轨架(用于与复合推进轨连用)装有多个开口槽形的电磁体，以提供吸拉向推进轨的铁磁性(或磁性)部段或者排斥离开推进轨的传导性部段的能力。最强的吸引式推进利用了铁磁性或磁性(下称f/m)部段，其长度约等于电磁体长度，而f/m部段之间的距离约等于磁体长度。侧敞开线圈29磁体在侧敞开线圈的中心大约在f/m部段之间中点时接通，并在f/m部段中央时断开。推进轨的传导性部段可以布置成允许交流电流被施加至轨架5的侧敞开线圈29以产生浮空而无推进。另外，在f/m部段之间添加传导性部段增大向前的力。
长定子推进-图10和前面的段落描述了短定子实施例，因为电磁体是其一部分的推进轨架比推进轨短许多。定子的配对件具有反应性部件例如传导性部段，其响应于变化的磁场做出反应而形成排斥力，或者铁磁性部段，其响应于磁场做出反应而形成吸引力。主动部件(定子)具有电磁体，反应性部件不具有电磁体。主动部件在此被描述为通过锁定其接近程度(近距离)和通过磁场接合反应性部件。除非另有说明，否则以下部段采用斥力(感生)推进，在此，线圈内电流大小随时间而变。
在地面飞机系统的长定子实施例中，一组固定不动的线圈37(非侧敞开)支承在托梁3(或功能相似的支撑结构)上作为推进轨部分。推进轨架由侧敞开传导材料的纵向断续部段(纵向)构成，其形成围绕线圈37安装的侧敞开管38，没有接触将线圈37紧固至托梁3的连接机构结构39。管38的内表面40具有以下形状：当轨架5安放在推进轨2上时，在管的内表面40和线圈37的外表面之间有相对均匀一致的空隙，如图9所示。
在长定子实施例中，推进轨由一组电磁体37构成，其能被控制以通过使用控制电路来通电或断电。推进轨线圈37的示例性尺寸是1英寸粗细，连接机构结构39是约0.25英寸厚和3英寸高，而电磁体37长度为3英寸。优选地，4至8个线圈的分组以10英尺间隔分开。沿推进轨2的电路给线圈供电。
推进轨架的示例性尺寸是：内表面直径为1.5英寸，管狭槽41宽度(用于推进轨托梁)为0.75英寸。示例性的推进轨架长度为45英尺，因而平均每次有3.5个线圈组接合至推进轨架5。图10示出磁体37叠放安置在推进轨架管38横截面上的用于通电以产生斥力的部位。在传导性部段42内的线圈37部分将该线圈和推进轨基本定位在推进轨架管中心，产生浮空(悬浮)。
直接接触-作为推进轨2和设计用于对推进轨施加均匀负荷的方法的替代方式，在直线电机应用情况下，相互磁性作用可以被控制成在推进轨2或与推进轨附接的梁3被连接至支撑结构的地点较强。示例性支撑结构是由悬吊缆索26支承的连接缆索28被附接至推进轨的地点。
在长定子实施例中，推进轨上的磁体优选选择性安置在支撑的连接缆索28点。可以在推进轨2中在这些支承点之间采用便宜的材料如尼龙绳。在推进轨2支承一部分运载工具重量的应用中，该重力载荷在推进轨架5内如此分布，即大部分载荷在连接缆索28点(或者推进轨被附接至隧道顶)。
长定子对短定子推进-在前几个段落中描述的长定子实施例基于排斥力推进连同可选的电磁悬浮(悬浮可能不是必需的，如果重量由气动升力支承)。电磁场(主动部件)变化越快，在导体(反应性部件)中产生的感生力越大。因此，长定子优选用于高速行驶(如大于400mph)。
长定子系统提供了传输能量给运载工具的机会。当推进轨架的传导性部段呈线圈形态(正常线圈或侧敞开线圈)时，在线圈中产生电压，该电压能够被运载工具利用或存储在运载工具装载电池中。
对于每个长定子和短定子的例子，针对位于轨架上或推进轨局部上的线圈(正常的或侧敞开的)进行说明。通常，推进和/或悬浮与每个线圈在轨架5上或在推进轨2的局部上无关地可以实现。推进轨可以是侧敞开管，而不是缆索；但缆索具有抗拉强度增大的优点。
非对称线圈-具有均匀直径的标准电磁体围绕几何形状中心点是对称的。它也围绕电磁体纵向中心线是对称的。
除非另有说明，否则侧敞开电磁体关于经过磁体狭槽的磁体纵向中心线和中心线的平面是对称的。它也围绕既垂直于磁体纵向中心线也经过电磁体的几何形状中心的纵向垂直平面是对称的。
针对本文，围绕纵向垂直平面是非对称的电磁体被认定为纵向非对称。
被定义为磁线圈的呈锥形而不是柱形的锥形线圈是纵向非对称的。在圆锥形线圈的小直径端(磁)通量密度高于在大直径端。具有均匀的内腔横截面的且沿圆锥侧形成笔直狭槽的侧敞开圆锥形线圈在内腔中在圆锥体的小头端具有比在大头端更大的通量密度。
不具备围绕塑料柱体弯曲的芯且因而电磁体的一端形成侧敞开线圈(围绕塑料柱体)而其另一端行保持不弯曲的标准电磁体变为纵向非对称。如果围绕塑料柱体和电磁体安放模具且塑料柱体被移除，则均匀的内腔代替该塑料柱体。通量在该内腔的侧敞开线圈端较高。沿内腔侧面的且沿最远离线圈的边沿的笔直狭槽产生纵向非对称线圈，其能够与推进轨相互作用以产生推进作用。此示例性例子既描述了用于制造纵向分对称电磁体的方法，也限定了电磁装置的例子。该装置和方法不局限于由主体形成的内腔。
附加实施例由磁线圈构成，其缠绕而形成围绕塑料柱体弯曲的马蹄铁形磁体以形成纵向非对称的线圈，其中：a)马蹄铁形磁体的两端形成形状相似的侧敞开线圈，在塑料柱体的一端有内腔，b)塑料柱体的另一端安放于在马蹄铁形磁体纵向中部的最中央线圈，但没有弯曲最中央线圈。围绕塑料柱体形成的最终的侧敞开模具导致内腔，其在一端具有比在另一端更高的通量。
通常而言，保持磁性线圈、芯、内腔和狭槽形状的模具可以是热固性聚合物，其保持部件就位或可以是用于相同目的的各种机械限制件之一。通常而言，内腔形成壳体43，芯44穿过该壳体并且狭槽形成与芯的连接机构所穿过的路径。更确切地说，对于本发明实施例，壳体43和芯44接合而形成直线电机。壳体43的一个例子是侧敞开反应管38，芯44的一个例子是推进轨2。直线电机的壳体43件可以在轨架5上，或在推进轨2上；同样，芯44件可以在轨架5上，或者在推进轨2上。
图11示出与推进缆索46接合的弯曲的马蹄铁形电磁体45。缆索由金属股线47构成。护套48减小在弯曲的马蹄铁形电磁体45和缆索46之间的电磁相互作用，直到缆索在马蹄铁形电磁体45左侧。感生力相对于缆索46推动马蹄铁形电磁体45。弯曲的马蹄铁形电磁体的两端优选是包围缆索46的敞口端线圈。
短定子实施例可采用纵向非对称的壳体43，其中在由内壁(其是均匀的以匹配与之接合的部件)周长限定的横截面中的磁通密度在内腔32的一端比在另一端更密集。当变量电流通过线圈时，反应性芯件44(线圈接合件)经受的总力矢量是从电磁体朝向具有高通量密度的内腔32端，该高通量密度与反应性芯件44相交。
壳体43的线圈可以是侧敞开锥形的，具有彼此相对的宽头端和窄头端。端罩优选选择性地在宽头端(在线圈内)并且是减小宽头端中央区内的磁场密度的类型的。纵向非对称的侧敞开线圈的总体设计和工作是要产生在窄头端具有更大磁通密度的磁场，使得当纵向非对称的侧敞开线圈包围均匀的导电缆索时，线圈电流的变化将导致从窄头端到宽头端作用于线圈的推进力。
长定子替代实施例-反应性芯44可以由下述材料构成，其提供相互吸引作用、相互排斥作用或纵向间隔的相互吸引和排斥作用组合。反应性部件可以是线圈，其在导线内产生电流电压。反应性部件可以是壳体43的线圈，其主动部件呈芯44中的电磁体形式。反应性部件可以是简单的开槽7的金属管。
切换-图12示出切换方法，在此，推进轨缆索是用于短定子实施例的推进轨2的一部分，短定子实施例由与用于长定子实施例的推进轨电磁体相同的图像来表示。同样，针对长定子实施例，以与用于短定子实施例的侧敞开推进轨架电磁体相同的描述来说明侧敞开推进轨架管。
在长定子实施例中，两个侧敞开推进轨架管(反应部件)被连接且就位在两组推进轨电磁体(主动部件如电磁体)之间。在切换地点，两组推进轨电磁体允许与两个侧敞开推进轨架管之一相互作用。这两组推进轨电磁体在切换操作中进至不同路径，在此，推进轨架所处的路径是切换线。
优选切换方法在切换线之后按照如下顺序继续：a)只有切换线上的电磁体被作动(或被作动的程度大于在其它线上)，b)侧敞开推进轨架管围绕切换线被绷紧并围绕对置线被扩宽以允许轨架脱离离开对置线。
在短定子实施例中，侧敞开推进轨架电磁体具有狭槽，其能够机械扩宽或缩窄以接合(或脱离)推进轨缆索而进行切换。短定子切换顺序包括：a)仅围绕切换至起效的侧敞开推进轨架电磁体被作动(或作动程度大于其它线)，b)侧敞开推进轨架电磁体围绕切换线被绷紧并围绕对置线被扩宽以允许轨架脱离离开对置线(非切换线)。
无活动部分的切换-当反应性配对件具有侧敞开设计(例如横截面初步近似是马蹄铁形状)时，狭槽侧面可选地如此制造，即该形状在狭槽处产生较大的感生力，其阻止推进轨离开(脱离)线圈。当此设计被用在图12的切换构型中时，切换通过作动电磁体来控制。无需活动部分进行切换。通常，非对称设计允许稳定悬浮，即便这些部件未被实体阻断分开。主动部件的类似设计将允许在侧敞开电磁体内的缆索稳定(悬浮)位置。
简单配置-图13示出推进轨的优选设计，其由托梁构成，其带有固定在托梁下方的缆索或者固定在托梁下方的电磁体。电磁体不必是连续的，其优选设计成在轨架内一次性有多个电磁体。
在用于长定子设计的最优选设计中，电磁体既在推进轨上，也在推进轨架上。在此，推进轨架与推进轨相互作用以产生悬浮和推进。这利用侧敞开电磁体完成，在此，内表面设计成允许电磁体经过且被设计用于与托梁底面相互作用。
在短定子配置中，图13的环形部件示出了缆线。在长定子配置中，图13的环形部件示出电磁线圈，其最好位于连接至托梁的连接缆索上。托梁加强纵向笔直性，而缆索在运载工具不具足够升力时提供额外抗拉强度以支承车重。副缆索可以安放在长定子实施方式中。
混合定子配置-用于长定子和短定子构型的非对称侧敞开线圈实施例允许单推进轨绳索或单组推进轨电磁体既提供推进，也产生悬浮。长定子实施例也能提供动力传递至运载工具。
图13示出一个实施例，其具有固定至推进轨托梁的上部的长定子和在推进轨托梁的下部上的缆索(对短定子做出反应)。复合推进轨架具有用于与长定子相互作用的侧敞开推进轨架管和用于与推进缆索相互作用的侧敞开推进轨架电磁体。一敞开端朝上且一敞开端向下的构型可以匹配于图13的推进轨构型且被实际阻止脱轨并允许类似于前述方法的切换。
当推进轨被设计成以短定子实施方式运行时，缆索、空壳或管可以被用来代替长定子构型中的电磁体。推进轨架可以定期从长定子推进变至短定子推进，由此运载工具上装载的电池在利用长定子实施方式时被充电。