本发明涉及一种飞行器，尤其涉及一种用作载人或负载作业设备的运输工具的单旋翼喷气式运载飞机。
背景技术：
在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。其中，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机的应用领域可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
目前，无人机大部分都是使用蓄电池供电运行，由于蓄电池本身的重量比较大，携带电池自身需要消耗较大的能量，因而存在续航里程短的缺陷。也有新式的采用氢燃料电池供电的动力模式，然而携带氢气需要气瓶并存储足够的氢气并携带移动，而且还存在氢气携带的安全性问题，以及长途旅行过程的氢气补给的充气问题（氢燃料电池需要纯度足够高的氢气）。
另外，制氢过程产生的热能也存在无法利用而浪费的现象，使得气站制氢的成本居高不下，没能够更好地实现节能减排。而目前也没有热电同步联用驱动的无人飞机。
其次，载人或载货或负载固定设施巡航的小型运载飞机，其包括无人机在内，或远程操控或乘员驾驶，可搭载人进行空中观光、巡逻、勘探。目前同类的运输工具一般采用价格昂贵、移动缓慢的飞艇和热气球等。而小型运载飞机由于局限于电驱动为主，大容量电池价格昂贵，因此飞行动力持续性问题难以解决，续航里程短已经成为其日益凸显的难以攻克的技术难题。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种热电同步联用而节能安全续航无忧的单旋翼喷气式运载飞机。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种单旋翼喷气式运载飞机，其包括机体、安装于所述机体并位于机体上方的旋翼、设于机体的水氢机、驱使旋翼运转并与水氢机的压力热能余气输出端连通对接的热机或气动马达机组、可产生向下喷射气流的喷气动力系统、位于机体下侧的支撑脚，所述水氢机的氢气输出口通过气泵和单向气阀串接连通至所述热机或气动马达机组，所述喷气动力系统包括与水氢机的压力热能余气输出端连通对接且与水氢机的氢气输出端通过气泵和单向气阀导通连接并提供压力气流的喷气机；所述机体还设有分别与水氢机、热机或气动马达机组、气泵、单向气阀、喷气机信号传输连接的飞行控制器。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述水氢机包括用于抽吸甲醇水原料的液泵、使用管路连接液泵输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器输出高品质热气为构成热输出端；所述机体还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱；所述机体或机体下侧设有功能附件或/和内设座椅的乘员舱，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述单旋翼喷气式运载飞机还包括与热机或气动马达机组并行或组合驱动旋翼运转并与水氢机的电输出端导通连接的电机。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述电机输出轴通过第一减速器与旋翼的转轴传动连接，热机或气动马达机组的输出轴通过第二减速器与旋翼的转轴传动连接。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述热机或气动马达机组与电机对接双输入传动减速器形成组合传动机构并驱动旋翼的转轴。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述热机包括对接水氢机压力热气输出端的升压腔、与水氢机电连接并吸入外界气体至升压腔的注气器，所述单向气阀的出气口连通至升压腔，升压腔内压驱动热机运转输出驱动力。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述气动马达机组包括对接水氢机压力热气输出端的升压腔、与水氢机电连接并吸入外界气体至升压腔的注气器，单向气阀的出气口连通至升压腔，所述升压腔设有喷气口并对接驱动气动马达。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述喷气机是居中或对称设于机体的底部或/和侧部并产生向下或向后压力气流的涡扇气流动力机，涡扇气流动力机的喷气角度可控。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述涡扇气流动力机包括对接水氢机压力热气输出端的增压腔、与水氢机电连接并吸入外界气体至增压腔的加气泵，所述水氢机的氢气输出口通过气泵和单向气阀串接连通至所述增压腔，增压腔连通涡扇气流动力机的涡轮腔。
作为本发明单旋翼喷气式运载飞机的技术方案的一种改进，所述机体的底部或/和侧部设有居中或对称设置并向下或向后喷射气流的喷气头，各个喷气头分别与所述喷气机连通对接，至少部分喷气头的喷气方向和喷气张角、喷气范围可控可调；所述喷气机包括对接水氢机压力热气输出端的增压腔、与水氢机电连接并吸入外界气体至增压腔的加气泵，所述水氢机的氢气输出口通过气泵和单向气阀串接连通至所述增压腔，增压腔通过喷气管连通喷气头。
本发明的有益效果在于：水氢机输出的附带热能的压力余气作为动力源，同时引入氢，吸入空气点燃提升内能和内压，在不同驱动设备中受压膨胀产生喷射气流或利用热机或气动马达输出机械能驱动旋翼转动，旋翼转动和喷气动力组合驱动飞机飞行，综合提供抬升力和推进力。通过调节喷气角度可以调节反冲力的方向，包括竖直方向和水平方向的组合从而提供不同方向的反冲力进而调整机身的方向，决定飞机为起飞上升、降落还是水平飞行状态。旋翼转动和喷气动力可以分别主导抬升力和推进力，彼此配合而控制飞机的飞行状态。飞行过程同步使用甲醇水产生电能和热能，无需携带氢气，相对安全性较高，水氢原料转化的电能和热能一并利用，更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果，水氢原料携带和购置都非常方便，随时随地补充原料，免除对续航问题的担忧。
附图说明
图1为本发明一种单旋翼喷气式运载飞机立体的结构示意图。
图2为本发明一种单旋翼喷气式运载飞机的平面结构示意图。
图3为其中的水氢机的构造示意图。
图4为其中的气动马达机组的构造示意图。
图5为其中的喷气机的构造示意图
图6为其中的涡扇气流动力机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明一种单旋翼喷气式运载飞机，其包括机体11、安装于所述机体11并位于机体上方的旋翼13、设于机体的水氢机31、驱使旋翼13运转并与水氢机31的压力热能余气输出端连通对接的热机16或气动马达机组17、可产生向下喷射气流的喷气动力系统、位于机体11下侧的支撑脚19，所述水氢机31的氢气输出口通过气泵22和单向气阀23串接连通至所述热机16或气动马达机组17，所述喷气动力系统包括与水氢机31的压力热能余气输出端连通对接且与水氢机31的氢气输出端通过气泵22和单向气阀23导通连接并提供压力气流的喷气机71；所述机体11还设有分别与水氢机31、热机16或气动马达机组、气泵22、单向气阀23、喷气机71信号传输连接的飞行控制器99。水氢机31输出的附带热能的压力余气引入到驱动设备中作为动力源，同时将其输出的氢也引入升压腔/增压腔，吸入空气点燃提升内能和内压，可使气体受热膨胀产生喷射气流，也可以使用其热能推动涡轮机带动风扇转动产生喷射气流，还可以利用热机或气动马达转换为机械能驱动旋翼转动，旋翼转动和喷气动力组合驱动飞机飞行，综合提供抬升力和推进力。通过调节喷气角度可以调节反冲力的方向，包括竖直方向和水平方向的组合从而提供不同方向的反冲力进而调整机身的方向，决定飞机为起飞上升、降落还是水平飞行状态。旋翼转动和喷气动力可以分别主导抬升力和推进力，彼此配合而控制飞机的飞行状态。飞行过程同步使用甲醇水产生电能和热能，无需携带氢气，相对安全性较高，水氢原料转化的电能和热能一并利用，更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果，水氢原料携带和购置都非常方便，随时随地补充原料，免除对续航问题的担忧。
更佳地，参考图3所示，所述水氢机31包括用于抽吸甲醇水原料的液泵33、使用管路连接液泵33输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器35、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池36，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器35输出高品质热气为构成热输出端；所述机体11还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱18。通过液泵33抽取甲醇水原料进入重整器进行分离，排出的废气携带大量热量，可以利用其来推动热机运转，实现能量的高效利用。同时产生的氢气可以通过燃料电池转换为电能，驱动电机15运转带动旋翼13运转，或驱动气泵、单向气阀等设备运转，实现无人机的飞行。
更佳地，参考图1所示，所述机体设有乘员舱88，乘员舱内设有座椅89，可以搭载乘员进行观光、巡逻、勘探等。
更佳地，所述机体11或机体下侧设有功能附件38，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。配置不同的功能附件即可实现无人机的不同功能，使其可以在不同的应用领域得到广泛利用。
更佳地，参考图3、图4所示，所述单旋翼喷气式运载飞机还包括与热机16或气动马达机组17并行或组合驱动旋翼运转并与水氢机31的电输出端导通连接的电机15，综合了热机16的大扭矩和电机15的高速度特性，起步和克服大阻力时由热机16担当主力，平稳飞行时电机15发挥其高速优势，组合传动使得飞行器飞行过程更加稳定。水氢原料转化的电能和热能一并利用，更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果。
更佳地，所述电机输出轴通过第一减速器与旋翼13的转轴传动连接，热机16或气动马达机组17的输出轴通过第二减速器与旋翼13的转轴传动连接，这是单独传动分别驱动旋翼的转轴的传动模式，同时具有热机16的大扭矩和电机15的高速度特性，组合传动使得飞行器飞行过程更加稳定。
更佳地，所述热机16或气动马达机组17与电机15对接双输入传动减速器形成组合传动机构并驱动旋翼13的转轴，在传动过程两组驱动力组合输入并调节到合适的输出扭矩和转速，再驱动旋翼13转动，使旋翼13的转轴的扭矩和转速均得到满足。
更佳地，所述热机16包括对接水氢机压力热气输出端的升压腔21、与水氢机31电连接并吸入外界气体至升压腔21的注气器26，所述单向气阀23的出气口连通至升压腔21，升压腔21内压驱动热机运转输出驱动力。在升压腔21引入已经具备一定压力的高品质热能气体，并引入外界气体和水氢机31产生的氢气形成更高的内压，推动热机16做功输出机械能，驱动旋翼13运转，形成综合利用水氢机31输出的多种能量的并用方案，提升能源的利用效率和转化效率。
更佳地，参考图4所示，所述气动马达机组17包括对接水氢机压力热气输出端的升压腔21、与水氢机31电连接并吸入外界气体至升压腔21的注气器26，单向气阀23的出气口连通至升压腔21，所述升压腔21设有喷气口并对接驱动气动马达25。在升压腔21引入已经具备一定压力的高品质热能气体，并引入外界气体和水氢机31产生的氢气形成更高的内压，推动气动马达机组17的气动马达25做功输出机械能，驱动旋翼13运转，形成综合利用水氢机31输出的多种能量的并用方案，提升能源的利用效率和转化效率。
更佳地，所述喷气机71是居中或对称设于机体11的底部或/和侧部并产生向下或向后压力气流的涡扇气流动力机，向下气流反冲力为托升力，向后气流反冲力则为推进力；涡扇气流动力机的喷气角度可控，喷气角度垂直向下的气流形成的反冲力构成飞机的托升力，喷气角度略微倾斜，则反冲力可产生横向的分力，构成飞机的推进力。
更佳地，参考图5、图6所示，所述涡扇气流动力机61包括对接水氢机31压力热气输出端的增压腔75、与水氢机31电连接并吸入外界气体至增压腔75的加气泵76，所述水氢机31的氢气输出口通过气泵22和单向气阀23串接连通至所述增压腔75，增压腔75连通涡扇气流动力机的涡轮腔65。其中的喷气机可以是涡扇气流动力机61，设置增压腔75接收水氢机31产生的具有一定压力和热能的余气，再进一步引入氢气和外部气体点燃增加内能，使其形成更高压力，便于喷射至涡轮腔65驱使涡轮66旋转进而带动吸气风扇68转动在气流通道62形成更大流量和推力的气流，使其形成涡扇发动机的功效。
更佳地，参考图5所示，所述机体11的底部或/和侧部设有居中或对称设置并向下或向后喷射气流的喷气头72，各个喷气头72分别与所述喷气机71连通对接，至少部分喷气头72的喷气方向和喷气张角、喷气范围可控可调；所述喷气机71包括一个或者多个，各个喷气头72均有喷气机71与其连通对接。可以采用一个喷气机71为多个喷气头72供气，简化设备构造；也可以采用一个喷气机只为一个喷气头72供气使供气的气流强度更大，操作更灵活，还可以单独控制不同的气流量方便飞行器拐弯。喷气方向竖直时反冲力竖直，形成单一的托升力；喷气方向略微倾斜即可产生横向分力，构成飞机前进后退或者左右平移的推进力。喷气张角小则反冲力集中而易于抬升，张角大则反冲力更加平衡，使飞行过程更加平稳。喷气头72的数量可以是4个、6个、8个，同步控制飞机的飞行运转过程，从而更高效地利用水氢原料的能量。一般喷气头的数量为双数并且对称分布。
更佳地，参考图5所示，所述喷气机71包括对接水氢机31压力热气输出端的增压腔75、与水氢机31电连接并吸入外界气体至增压腔75的加气泵76，所述水氢机31的氢气输出口通过气泵22和单向气阀23串接连通至所述增压腔75，增压腔75通过喷气管连通喷气头72。设置增压腔75接收水氢机31产生的具有一定压力和热能的余气，再进一步引入氢气和外部气体点燃增加内能，使其形成更高压力，便于形成较高压力的气体供给喷头72形成喷射气流。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。