专利名称：真空－大气飞行器的制作方法
技术领域：
本发明是一种航空航天领域的新型飞行器。因为使用特殊的飞行系统，它不需要机场的跑道就可以在平坦的陆地和水面起降，适用于运送大量物资和乘客。
背景技术：
目前，公知的飞行器基本外型结构均来自仿生学。其很大程度上模仿鸟类，特别是机翼的形状。由于近代科技的进步，我们现在已经可以通过物理学，空气动力学及机械学等方法重新认识飞行的理念从而设计出更为进步的飞行器械。传统的机身以载人纳物为主，同时确保其与机翼、尾翼的连接与可靠，以及为系统设备的安装与管线的通过提供方便。普通飞机主要是作为承载体考虑，在空气动力学上以减小阻力为目标。传统的飞行理念使我们目前的飞机飞行效益极其低下。本发明将是一种全新的飞行原理。
发明内容
本发明目的就是利用物理学，空气动力学及机械学等学科设计出一种特殊的飞行系统，可以在平坦的陆地和水面起降；并能够以较低的能耗获得较高的速度和航程。
本发明所采用的技术方案就是调动全球的大气为本发明工作。令发动机尾喷的工质沿我们预先设计的路径运行再从特定气道喷嘴排射，再结合飞升体盆形结构的特殊外形将其内腔的自然空气顷刻之间逐出盆腔进而使盆腔产生真空垫，从而形成真空效应。它虽然不可能是百分之百的真空层。但是其沿内壁体的气流速度远大于我们所要求的400米/秒。这时，按照伯努利定律其气流静压力为零甚至为负压。而此间飞升体底盘的具有膨胀性的大气将毫不吝啬的为飞行器提供动力并开始工作了。所以说本发明是利用真空和大气压共同作用而产生飞行效能的。但是最后仍然遵循传统的空气动力学知识。有的专家可能会质疑该飞行器升空的理论基础到底是伯努利定律还是抽真空理论。我认为当速度V1达到非常大的时候P1是负值。见P0＝P1+1/2·pV12＝P2+1/2·pV22从宏观表现来看即从静压力到吸引力。即真空模式。所以目前我的判断它应当是伯努利定律的一个深化。可能仍然有专家学者在怀疑抽真空现象。请看图4，气体一旦沿环形流动自然要产生一个向外扩张的离心力的作用。它们要最大限度的逃避盆腔。而它们的唯一出路就只有腔外口。
想了解飞行器的话必须懂一些空气动力学，先要了解作为空气动力学最重要，最基本的定律-伯努利定律。这个定律所阐明的物理学意义是对于理想境界的运动流体来说，在不考虑温度变化的前提下，流动速度越大，则静压力越小；流动速度越小，则静压力越大。
A＝p/2·VA2S·CA＝Q·S·CA升力A与动压力Q(即与空气密度p和来流速度VA的平方)，机翼面积S和无因次系数CA成正比，CA与气流所流过的物体几何关系和迎角有关(CA为升力系数)。CA＝2mg/p·VA2S伯努利定律P0＝P1+1/2·pV12＝P2+1/2·pV22
P1--I面的静压P2--II面的静压1/2×pV2--动压(也称速压)本发明是一个铁饼状的圆盘，由盆身状飞升体，主体动力舱和操纵舱组成。操纵舱置于主体动力舱上端为乘员的座舱，该舱由全透明特殊玻璃制成。所有的发动机和机载设备，都装在上凸的动力舱内。动力舱与飞升体固定连接构成完整的动力系统。操纵舱与动力舱依靠转动轴联接。即动力舱与飞升体无论以何种空中姿态飞行时，座舱都能保持水平一致的姿势。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它采用的是盆形结构、大升力体、圆形全对称外形总体布局。其操纵舱及动力舱均处于升力体内，气动外形及盆形内腔光滑过渡，既简洁又紧凑。本发明与公知飞行器最大区别是取消了传统的机身，代之以翼化的飞升体，利用火箭发动机或者普通的航空喷气发动机工作并结合盆形结构的特殊外形将飞升体的内腔强行抽成真空。本发明具有很大的升阻比。一种在升力体的内置发动机与大凹度翼型(盆形结构)匹配，产生升力、推力，形成真空效应的工作原理。内置发动机的抽吸作用1.加速了升力体上表面的气流运动，扩大了上/下表面压差，可加大升力；2.向四周排出的气流产生向四壁的推力；其排射的气流分两个气道可产生真空垫，从而形成真空效应。我们可以将飞升体视为进化了的机身、翼化的机身、或异化的飞翼。
本实用新型的有益效果是真空-大气飞行器集边界层控制、矢量控制和抽真空技术于一身，并具有低阻高升、动力操控、垂直起落的功能。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1，真空-大气飞行器外形结构图。
图2是真空-大气飞行器可变换的空中姿态。
图3是真空-大气飞行器三视图。
图4是真空-大气飞行器工作原理图。
图5有效动力区图。
图6喷气体流向及大气分布图。
图7真空-大气飞行器三向力矩8真空-大气飞行器底面俯视图具体实施方式
图1中显示出了一种升力体的内置发动机与大凹度翼型(盆形结构)匹配，产生升力、推力，形成真空效应的工作原理。内置发动机的抽吸作用1.加速了升力体上表面的气流运动，扩大了上/下表面压差，可加大升力；2.向四周排出的气流产生向四壁的推力；其排射的气流分两个气道(参见图6和图1中的气道喷嘴e，f)可产生真空垫，从而形成真空效应。见图5，只有有效动力区内的大气在作有用功，由于外形结构的关系，其余面积内大气作功，上下抵消或部分抵消掉。操纵舱A与动力舱B依靠转动轴联接。即动力舱B与飞升体C无论以何种空中姿态飞行时，操纵舱A都能保持水平一致的姿势。请参考图2。
总体(见图3)采用的是盆形结构、大升力体、圆形全对称外形总体布局。该飞行器的动力装置安置在飞升体中央内的动力舱中，而不是象翼吊发动机那样暴露在外面，这样可使飞升体的外形具有更好的流线形，以减小气动阻力。同时，动力装置工作时产生的抽吸效应，扩大了飞升体的压差，有助于提高升力。采用埋入式动力舱这种布局的另一方面，是考虑到动力装置与整个结构联系、功率利用等其它因素。由于飞升体内空间较大，所以采用这种布局也同样便于动力装置的维护。我们可暂选用航空喷气发动机(主体动力舱B)通常，推力和喷射气流的大小是通过随时间变化输入的能量，也就是说通过燃料质量流量和尾喷管面积来控制的。这里我们要特别强调的是发动机的安装方式将大大的有别于常规喷气式飞机。平段上安装了缝隙状的喷嘴e，f。
我们起动航空发动机系统。令发动机尾喷的气流沿我们预先设计的路径运行再从气道喷嘴e，f排射，飞升体内腔的盆形结构的特殊外形可以将其内的自然空气顷刻之间即被工质逐出盆腔进而使盆腔(参见图1中的e，f)产生真空垫，从而形成真空效应。
飞行中通过对平衡块P和Q的控制我们可以产生力矩。借助于这些力矩就可以改变飞行器的姿态角。见图7。飞行期间我们所控制的只有三个内容，即P，Q块的位置和发动机尾喷管的阀门大小。其中发动机尾喷管的阀门大小可以让我们控制飞行的动力大小。P块起到方向舵的作用；而Q块则是控制飞升体与地面仰角3的，它的现实意义是将大气的推动力分解为克服飞行器自身重力的垂直力和驱动飞行器前行的平推力。见图7(a)。
在此，我们只研究P块的控制(Q与P的机械结构和原理完全一致，我们不再赘述)。请参看图8，P块沿滑轨1自如滑动，2为一两向转动的螺杆，其一端与马达联接。马达的正，逆时针的转动可带动螺杆2的正，逆时针的转动。P块同时又与螺杆2螺纹连接。螺杆2的轴向的正，逆时针的转动可带动P块沿滑轨1自如进退滑动从而可控制飞升体的仰角，因为P块沿滑轨1自如滑动从客观上调节了飞升体的重心。这点很像我们开启螺丝钉的情况，我们转动螺丝刀的旋转运动可以变成螺丝钉的直线运动。所以我们完全可以通过对马达的正，逆时针的转动控制进而控制飞行体的空中姿态。
下边我们再回过头来看发动机尾喷管的阀门大小。其中发动机尾喷管的阀门大小可以让我们控制飞行的动力大小。对于偶然在低速下飞行的情况下，我们采用可变面积的收敛喷管控制外喷气体的流速。它能在低速，部分推力工作状态，最大限度推力工作状态之间得到较好的匹配。这类喷管当处于向内关闭位置时会产生较大的底部阻力。而采用可变面积的收敛形虹膜式来改变收敛喷管的面积就不会产生这种底部阻力。当然另外一种改变收敛喷管的出口面积的方法是采用可移动的中心塞，中心塞向后滑动就减小出口面积。
虽然该飞升体为全金属结构，但因其中有宽大的空间可作为客/货舱使用，所以其结构重量并不大。尤其是翼化的机身具有极大的卸载作用，这一点对于用所产生的气动升力来抵消死重，确保优良的飞行性能显得十分必要。
权利要求
1.真空-大气飞行器由盆身状飞升体，主体动力舱和操纵舱组成。其特征是取消了传统的机身代之以翼化的飞升体，利用火箭发动机或普通的航空喷气发动机工作并结合盆形结构的特殊外形将飞升体的内腔强行抽成近真空。有别于传统飞机的尾喷管向后喷气进而产生推动力使飞机向前飞行，本发明是一股高速气流工质向下部四周环形发散喷射，另一股高速气流经过特别气道由外向内收拢喷射。气流工质在发动机作用下变压力势能为瞬间速度动能逐出盆腔空气以制造真空效应，进而利用飞升体下的大气压作为推动力工作的；气流工质未直接产生推动力使飞升体向前飞行。大气压推动力方向自始至终总是垂直于飞升体底平面的。
2.根据权力要求1所述真空-大气飞行器其特征是我们起动发动机系统令发动机尾喷的工质沿我们预先设计的路径运行再从气道喷嘴排射，飞升体由于凸沿内扣的盆形结构的特殊外形可以将其内腔的自然空气顷刻之间即被工质逐出进而使盆腔产生真空垫；但是它不可能是百分之百的真空层。本发明要求其沿内壁体的气流速度大于400米/秒。而使盆腔内底面的气体静压为零；盆腔外底静压始终为一个常压P0。伯努利定律 P0＝P1+1/2·pV12＝P2+1/2·pV22P0＝P1+1/2·pV12假定P1为零，p＝1.15kg/m2，P0＝105N/M2V1＝(2P0·/p)1/2＝400m/s
3.根据权力要求1所述之真空-大气飞行器，其特征是我们完全通过对发动机尾喷管的阀门和马达的正，逆时针的转动控制进而控制飞行体的空中姿态和飞行速度。飞行期间我们所控制的只有三个内容，即两个平衡块的位置和发动机尾喷管的阀门大小。其中发动机尾喷管的阀门大小可以让我们控制飞行的动力大小。
全文摘要
本发明属于航空航天领域。由盆身状飞升体，主体动力舱和操纵舱组成。总体布局采用的是盆形结构、大升力体、圆形全对称外形总体布局。气动外形及盆形内腔光滑过渡。本发明以翼化的飞升体，利用火箭发动机或普通的航空喷气发动机工作并结合盆形结构的特殊外形将飞升体内腔强行抽成近真空。一股高速气流向下部四周环形发散喷射；另一股高速气流经过特别气道由外向内收拢喷射。气流的压力势能转变为瞬间速度动能以逐出空气以制造真空，利用飞升体下的大气压力作为推动力工作的。
文档编号B64C39/06GK1657363SQ20041001635
公开日2005年8月24日 申请日期2004年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者张丹彤 申请人:张丹彤