一种改变移动物体与空气的阻力的方法及装置的制作方法

专利名称：一种改变移动物体与空气的阻力的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于空气动力学技术领域，特别属于导弹或高速飞行器技术领域。
二背景技术：
空天飞机是航空航天飞机的简称。顾名思义，它既可以在大气层内飞行，也能在太空 中飞行。与航天飞机相比，空天飞机多了一个在大气层中航空的功能，而且它起飞时也不使 用火箭助推器。
空天飞机的奥妙之处在于它的动力装置。这种动力装置既不同于飞机发动机，也不同于 火箭发动机，这是一种混合配置的动力装置。它由空气喷气发动机和火箭喷气发动机两大部 分组成，空气喷气发动机在前，火箭喷气发动机在后，串联成一体，为空天飞机提供动力。 空天飞机可以在一般的大型飞机场上起落。起飞时空气喷气发动机先工作，这样可以充分利 用大气中的氧，节省大量的氧化剂。飞到高空后，空气喷气发动机熄火，火箭喷气发动机开 始工作，燃烧自身携带的燃烧剂和氧化剂。降落时，两个发动机的工作顺序同起飞时相反。 航空与航天两大技术存在不可分离的联系和很强的互补性。因为无论什么航天器进出太 空，都必须穿越大气层与空气打交道，后者显然属于航空技术范畴。航空与航天紧密联系的 必然结果，就导致了人们对一种既能在大气层内飞行，又能在大气层外航行、水平起飞、水 平降落的新型飞行器的构想，这就是"航空航天飞机"，简称"空天飞机"。
当空天飞机以6倍于音速以上的速度在大气层中飞行时，空气阻力将急剧上升，所以其 外形必须高度流线化。亚音速飞机常采用的翼吊式发动机已不能使用.需要将发动机与机身 合并，以构成高度流线化的整体外形。即让前机身容纳发动机吸人空气的进气道，让后机身 容纳发动机排气的喷管。这就叫做"发动机与机身一体化"。
在一体化设计中，最复杂的是要使进气道与排气喷管的几何形状，能随飞行速度的变化 而变化，以便调节进气量，使发动机在低速时能产生额定推力，而在高速时又可降低耗油量， 还要保证进气道有足够的刚度和耐高温性能，以使它在返回再入大气层的过程中，能经受住 高速气流和气动力热的作用，这样才不致发生明显变形，才可多次重复使用。
空天飞机需要多次出人大气层，每次都会由于与空气的剧烈摩擦而产生大量气动加热， 特别是以高超音速返回再入大气层时，气动加热会使其表面达到极高的温度。机头处温度约 为1800摄氏度，机翼和尾翼前缘温度约为1460摄氏度，机身下表面约为980摄氏度，上表 面约为760摄氏度。因此，必须有一个重量轻、性能好、能重复使用的防热系统。
空天飞机在起飞上升阶段要经受发动机的冲击力、振动、空气动力等的作用，在返回再 入阶段要经受颤振、科振、起落架摆振等的作用。在这种情况下，防热系统既要保持良好的 气动外形，又要能长期重复使用，维护方便，所以其技术难度是相当大的。
本发明解决了高速飞行下的空气阻力问题以及与空气的剧烈摩擦而产生大量气动加热 问题。
三
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改变移动物体与空气的阻力的方法；本发明所 要解决的另一技术问题是，提供一种改变移动物体与空气的阻力的装置；本发明可以大大提 高移动物体的运动速度；本发明可以降低飞行器与大气摩擦的温度；本发明对飞行器的隐身 效果有很大的提高。所述移动物体是飞机或导弹或隐形飞机或隐形导弹或空天飞机或宇宙飞船或人造卫星 或火车或汽车或其他公知的高速运动的物体;所述飞行器是飞机或导弹或隐形飞机或隐形导 弹或空天飞机或宇宙飞船或其他公知的高速飞行的物体。
当飞行物体以高速飞行时，空气的阻力将是其最大的飞行障碍，如导弹，空天飞机，飞 机，隐形飞机及隐形导弹等，空气的阻力不仅阻止了其飞行速度的提高，同时，由于摩擦而 产生的高温，也极大地增加了各种飞行器的制造难度。当飞行器速度达到音速时，会产生音 爆现象，这对飞行器的安全飞行很不利。对于高速运行的火车、汽车来说，空气的阻力也是 影响其速度提高的重大因素之一。对隐形飞行器来说，如隐形导弹或飞机，由于其隐形的设 计要求，必然影响了其速度的发挥。本发明通过减小空气阻力的方法，可以成功地解决这些 问题。
本发明一种改变移动物体与空气的阻力的方法的技术方案是 一种改变移动物体与空 气的阻力的方法，包括以下步骤在移动物体上安装一个或一个以上气体发生器，并在移动 物体上安装一个或一个以上气体可调控喷气装置，气体发生器的出气口通过可调控喷气管道 与气体可调控喷气装置相连；当移动物体高速运动时，启动气体发生器产生高压气体，高压 气体通过可调控喷气管道到达可调控喷气装置喷出，用高压气体包裹住移动物体，在移动物 体和空气之间产生一层中间层气体，使空气不能直接接触到移动物体，空气与中间层气体摩 擦，中间层气体再与移动物体摩擦，由于中间层气体是从移动物体本身喷出，这样就可以大 大降低空气的阻力，既可以提高速度，又可以降低摩擦产生的高温；当需要提高速度时，喷 气方向与运动方向相反，当需要降低速度时，喷气方向与运动方向相同；本发明对于隐形飞 机或导弹来说，可以任意按隐形要求来设计外型，同时又可以提高其运动性能。
所述气体可调控喷气装置可以安装在移动物体的顶部或尾部或外表面，
所述气体发生器还有一个或一个以上可调控进气管道用来吸进制造中间层气体所需的 空气，可调控进气管道上安装有过滤器，用以过滤空气中的杂质。
所述气体发生器可以安装在移动物体的内部，也可以安装在移动物体的外部。
所述高压气体，是压力大于移动物体外的空气压力的气体。
所述气体发生器是空气压縮机或喷汽式发动机或蒸汽发生器或其他公知的可以产生气 体的装置。
所述气体发生器是内装固态气体或液态气体的可调温容器，如干冰或液态氮或液态空 气等，可以通过调温来产生气体及控制气体的压力。
如果飞行器本身是用喷气式发动机为动力的话，可以不用气体发生器，只需要将喷气 式发动机喷出的一部分气体通过管道弓I入气体喷气装置然后喷出就可以。
所述气体可调控喷气装置是喷嘴或其他公知的可以控制气体喷出的装置。
本发明一种改变移动物体与空气的阻力的装置的技术方案是 一种改变移动物体与空 气的阻力的装置，包括移动物体及移动物体上的气体发生器，所述气体发生器的出气口通过 可调控管道与气体可调控喷气装置相连，所述气体可调控喷气装置可以用喷出的气体将移动 物体包围；所述气体可调控喷气装置可以安装在移动物体的顶部或尾部或外表面；所述气体 发生器可以是一个，也可以是一个以上；所述气体喷气装置可以是一个，也可以是一个以上。
所述气体发生器还有一个或一个以上可调控进气管道用来吸进制造中间层气体所需的 空气；所述可调控进气管道的一端连接气体发生器的进气口，另一端通到移动物体外的空气 中；可调控进气管道上安装有过滤器，用以过滤空气中的杂质。
所述气体发生器可以安装在移动物体的内部，也可以安装在移动物体的外部。
所述可调控管道是可以调控吸进或喷出的气体的。所述高压气体，是压力大于移动物体外的空气压力的气体。
所述气体发生器是空气压縮机或喷汽式发动机或蒸汽发生器或其他公知的可以产生气 体的装置。
所述气体发生器是内装固态气体或液态气体的可调温容器，如干冰或液态氮或液态空 气等，可以通过调温来产生气体及控制气体的压力。
本发明的有益效果是
本发明对隐形飞机或隐形导弹的气动性能有很大的提高。众所周知，对于隐形飞机或 隐形导弹来说，由于隐形设计的要求，就必然损失一部分飞机或导弹的机动性能，影响速度 和灵活性的提高，本发明由于在隐形飞机或隐形导弹的外部包裹了一层气体，在飞行时，空 气不与机体本身摩擦，而是与中间层气体摩擦，因此，无论机体设计成任何形状，都对其飞 行速度及机动灵活性影响不大。
本发明可以大大地提高导弹或飞行器的运动速度。对于导弹或飞行器来说， 一般有两 种方法可以提高其速度， 一是提高发动机的功率，此种方法当速度达到一定程度时，就很难 在提高了，因为愈是速度提高时，其阻力就愈是成倍的增加，当以6倍于音速以上的速度在 大气层中飞行时，空气阻力将急剧上升。另一种方法是降低其阻力，当阻力降到很低时，只 须很小一部分的动力就可以抵消其阻力，发动机多余出来的动力就用来加速，使整个飞行过 程都处于加速状态，因此，从理论上说，本发明可以无限地提高飞行速度，事实上，使飞行 器超过6倍于音速以上的速度是可以实现的。
本发明可以消除飞行器的"音爆"现象。
本发明可以大大地降低飞行器在高速飞行时与空气摩擦所产生的高温。飞行器在高速 飞行时与空气摩擦所产生的高温，对飞行器本身有极大的伤害，本发明减小了空气的摩擦阻 力，因此，解决了这一问题。
本发明可以大量节省能源，使飞行器可以增加航程。由于本发明降低了阻力消耗，因 此，在燃料相同的情况下，可以很大的增加航程，这一点，对于导弹或其他飞行器来说，都 是非常非常重要的。
对于火车或汽车来说，空气阻力同样是不可忽视的一个问题。本发明应用于高速行驶 的列车或汽车上，可以大量的节省能源，提高速度。
四

图1是本发明的结构原理示意图
图2是本发明的用于隐形移动物体的结构原理示意图
图3是本发明的另一结构原理示意图
附图标记
l移动物体2可调控喷气装置3气体发生器4可调控喷气管道5可调控进气管道 6中间层气体7空气 8过滤器
五具体实施方式
实施例一
如图1所式，移动物体1是导弹，气体发生器3采用空气压縮机，在导弹的外部安装多 个喷气装置2，以所喷出的气体可将整个导弹全部覆盖为准，气体发生器3通过可调控进气 管道5吸进体外的经过滤器8过滤后的空气，经加压后可通过可调控喷气管道4到达可调控 喷气装置2。当导弹高速飞行时，启动空气压縮机，空气通过可调控进气管道进入空压机，压縮成高 压气体；所述高压气体是压力大于导弹外空气压力的气体。高压气体通过可调控喷气管道及 喷气装置喷出，使气体将整个导弹包裹住，高速飞行的导弹不与空气接触，空气直接与中间 层气体接触，空气与中间层气体之间的摩擦阻力，远远小于空气与导弹之间的摩擦阻力，因 此，可大大提高导弹的速度。
所述气体发生器也可以采用内装固态气体或液态气体的可调温容器，如干冰或液态氮或 液态空气等，当空气通过可调控进气管道进入可调温容器后，由于空气的温度远远高于干冰 或液态氮或液态空气等，使之迅速汽化，产生高压气体，可以通过调节可调控进气管道中空 气的进气量，来控制高压气体的压力。
如果导弹本身是用喷气式发动机为动力的话，可以不用气体发生器，只需要将喷气式发 动机喷出的一部分气体通过管道弓I入气体喷气装置然后喷出就可以。
所述移动物体也可以是飞机或隐形飞机或隐形导弹或空天飞机或宇宙飞船或火车或汽 车或其他公知的高速运动的物体。
实施例二
如图3所示，所述气体发生器也可以采用内装固态气体或液态气体的可调温容器，如干 冰或液态氮或液态空气等；所述可调温容器是采用电调温或引入发动机的部分剩余热量加温 或采用其他公知的调温方式调温；当可移动物体高速飞行时，通过调控可调温容器内的温度， 使干冰或液态氮或液态空气汽化，产生高压气体，高压气体通过可调控喷气管道及喷气装置 喷出，用气体将整个可移动物体包裹住，高速飞行的可移动物体不与空气接触，空气直接与 中间层气体接触，空气与中间层气体之间的摩擦阻力，远远小于空气与可移动物体之间的摩 擦阻力，因此，可大大提高可移动物体的速度，且大大降低可移动物体与空气之间摩擦所产 生的高温。
实施例三
如图2所式，移动物体是隐形导弹或隐形飞行器，同理，无论按隐形的要求设计成任意 形状的外型，当其外部包裹上一层气体时，其飞行时的空气阻力都只是空气与中间层气体的 摩擦阻力，而飞行器的外型对阻力的影响不大。
实施例四
如图l所示，，移动物体是空天飞机或宇宙飞船或人造卫星，当移动物体以超高速进入 大气层时，启动气体发生器，使移动物体周围包裹住一层中间层气体，则空气不直接与移动 物体摩擦，而是与中间层气体摩擦，因此，不产生高温。当需要加速时，运动速度方向与中 间层气体喷气方向相反，当需要减速时，运动速度方向与中间层气体喷气方向相同。
实施例五
如图1所示，，移动物体是高速列车，气体发生器采用空气压縮机或公知的蒸汽发生器， 当列车高速前进时，启动气体发生器，使移动物体周围包裹住一层中间层气体，则空气不直 接与移动物体摩擦，而是与中间层气体摩擦，可以大大降低空气阻力，提高速度，节省能源。
所述可调控喷气装置或可调控喷气管道或可调控进气管道或过滤器采用公知产品就可以。
权利要求
1.一种改变移动物体与空气的阻力的方法，其特征是，包括以下步骤在移动物体上安装一个或一个以上气体发生器，并在移动物体上安装一个或一个以上气体可调控喷气装置，气体发生器通过可调控喷气管道与气体可调控喷气装置相连；当移动物体高速运动时，启动气体发生器产生高压气体，高压气体通过可调控喷气管道到达可调控喷气装置喷出，在移动物体和空气之间产生一层中间层气体，空气与中间层气体摩擦，中间层气体再与移动物体摩擦，这样就可以大大降低空气的阻力；所述高压气体，是压力大于移动物体外的空气压力的气体。
2. 根据权利要求1所述的一种改变移动物体与空气的阻力的方法，其特征是，所述气 体可调控喷气装置是安装在移动物体的顶部或尾部或外表面。
3. 根据权利要求1所述的一种改变移动物体与空气的阻力的方法，其特征是，所述气 体发生器上还连接有一个或一个以上可调控进气管道用来吸进制造中间层气体所需的空气。
4. 根据权利要求3所述的一种改变移动物体与空气的阻力的方法，其特征是，所述 可调控进气管道上安装有过滤器。
5. 根据权利要求l所述的一种改变移动物体与空气的阻力的方法，其特征是，所述气 体发生器是安装在移动物体的内部或外表面。
6. —种改变移动物体与空气的阻力的装置，其特征是，包括移动物体及移动物体上的 气体发生器，所述气体发生器通过可调控喷气管道与气体可调控喷气装置相连，所述气体发 生器是一个或一个以上；所述气体可调控喷气装置是一个或一个以上。
7. 根据权利要求6所述的一种改变移动物体与空气的阻力的装置，其特征是，所述气 体发生器上还连接有一个或一个以上可调控进气管道，所述可调控进气管道的一端连接气体 发生器，另一端通到移动物体外的空气中。
8. 根据权利要求6所述的一种改变移动物体与空气的阻力的装置，其特征是，所述气 体可调控喷气装置是安装在移动物体的顶部或尾部或外表面。
9. 根据权利要求7所述的一种改变移动物体与空气的阻力的装置，其特征是，所述可 调控进气管道上安装有过滤器。
10. 根据权利要求6所述的一种改变移动物体与空气的阻力的装置，其特征是，所述气 体发生器是安装在移动物体的内部或外表面。
全文摘要
本发明公开了一种改变移动物体与空气的阻力的方法及装置，包括以下步骤在移动物体内安装一个或一个以上气体发生器，并在移动物体上安装一个或一个以上气体可调控喷气装置，气体发生器通过可调控喷气管道与气体可调控喷气装置相连；当移动物体高速运动时，启动气体发生器产生高压气体，高压气体通过可调控管道到达可调控喷气装置喷出，使气体包裹住移动物体，在移动物体和空气之间产生一层气体，使空气不能直接接触到移动物体，空气与中间层气体摩擦，中间层气体再与移动物体摩擦，这样就可以大大降低空气的阻力。本发明可以大大提高导弹及各种飞行器的速度，也可以对隐形飞机的机动性有很大的提高。
文档编号B64C23/00GK101306723SQ20071010753
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者孟英志 申请人:孟英志