本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，具體是一種渦旋氣動懸升飛行器。

背景技術(shù)：

1、空氣渦旋在空氣動力學(xué)、環(huán)境科學(xué)等眾多學(xué)科的研究領(lǐng)域以及工業(yè)制造中都得到了廣泛的應(yīng)用，如通過合理布置風(fēng)扇和通風(fēng)口的位置，形成有效的空氣渦旋，可以提高通風(fēng)效率。

2、德國科學(xué)家在上世紀(jì)40年代曾改用弗·紹貝格爾設(shè)計的“爆炸式”發(fā)動機(jī)，并在碟形飛行器周圍布置了12臺這種發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)在工作時，從飛行器上方吸進(jìn)大量空氣，在飛行器上方形成低壓區(qū)從而獲得升力。但僅靠發(fā)動機(jī)抽吸空氣，上方及四周氣流會不斷地涌入低壓區(qū)，從而導(dǎo)致需要大功率發(fā)動機(jī)持續(xù)工作。

3、空氣渦旋可以解決這一問題，渦旋運(yùn)動類似剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可以隔絕外部氣流從四周涌入渦心，從而維持渦心處的低壓狀態(tài)。此外，此外由于中心軸向風(fēng)扇的作用，空氣渦旋的上端由于遠(yuǎn)離風(fēng)源導(dǎo)致其風(fēng)速降低，在離心力作用下，渦旋旋轉(zhuǎn)半徑逐漸減小，致使形成的空氣渦旋呈圓錐狀，極大的減少了上端空氣涌入，飛行器本體作為下邊界阻擋了大部分向上涌入的氣流，保證了渦旋內(nèi)部可以長期保持低壓狀態(tài)。

4、此外，在此前的人工空氣渦旋的應(yīng)用中，并沒有采用dep（分布式電推進(jìn)）系統(tǒng)進(jìn)行控制的先例，dep系統(tǒng)在實現(xiàn)飛行器不同組件協(xié)同工作的同時，其最大的優(yōu)勢是可以對推力進(jìn)行合理分配和高效利用。dep系統(tǒng)具有較高的安全冗余度，即使某個推進(jìn)器出現(xiàn)故障，也不會對飛行器的安全性能產(chǎn)生太大的影響。并且電力推進(jìn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率相對較高，有助于降低飛行器的能耗和排放，減少航空工業(yè)對環(huán)境的污染和碳排放，促進(jìn)航空工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了克服傳統(tǒng)飛行器存在的需要大功率發(fā)動機(jī)持續(xù)工作的缺點，提供了一種渦旋氣動懸升飛行器。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種渦旋氣動懸升飛行器，包括飛行器主體以及驅(qū)動系統(tǒng)，所述飛行器機(jī)身包括底部延申呈凸緣狀的下半部分以及呈半球狀的上半部分，所述機(jī)身上下兩部分為一整體；

3、所述飛行器中心處由上而下開設(shè)有涵道；

4、所述驅(qū)動系統(tǒng)包括設(shè)置于涵道內(nèi)的雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇，周向設(shè)置于機(jī)身上半部與機(jī)身下半部過渡處的多個涵道風(fēng)扇，呈放射狀設(shè)置于機(jī)身下半部下部且能夠伸出機(jī)身下半部外的充氣翼展；多個涵道風(fēng)扇沿圓周方向同向設(shè)置。

5、作為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充氣翼展呈類三角板狀，位于飛行器底部的充氣翼展為剛性部，伸出飛行器外側(cè)的充氣翼展為柔性部，所述剛性部一端具有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸與飛行器底部轉(zhuǎn)動連接。

6、作為本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述涵道的出氣段呈擴(kuò)口狀。

7、本發(fā)明提供的渦旋氣動懸升飛行器，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

8、飛行器主體呈“飛碟“狀，其中頂部開孔與底部連通，在飛行器四周布置八個涵道風(fēng)扇，頂部嵌入雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇和雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇同時工作形成類似于龍卷風(fēng)的強(qiáng)迫渦旋，其中雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇兩個轉(zhuǎn)子之間會有少量高速氣流溢出，涵道風(fēng)扇在產(chǎn)生高速氣流的同時會在涵道風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口產(chǎn)生局部的旋轉(zhuǎn)分量，兩股氣流會在飛行器表面形成氣流循環(huán)。渦旋內(nèi)部由于氣流輻合、離心力的作用形成負(fù)壓，此時飛行器在渦旋內(nèi)部就會因為上下壓差產(chǎn)生的壓差實現(xiàn)懸升。這一壓差一旦達(dá)到千分之一的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓就可在1m2的地板上產(chǎn)生100kg的軸向升力。涵道風(fēng)扇在飛行器周圍形成強(qiáng)迫渦旋后，由于渦旋自身具有穩(wěn)定性，不易被破壞，因此只需要補(bǔ)充少量損耗的能量即可維持渦旋的穩(wěn)定。解決了傳統(tǒng)垂直起降飛行器的能效問題。

技術(shù)特征：

1.一種渦旋氣動懸升飛行器，其特征在于，包括機(jī)身主體（1）以及驅(qū)動系統(tǒng)（2），所述機(jī)身主體（1）包括呈盤狀的機(jī)身下半部（101）以及呈半球狀的機(jī)身上半部（102），所述機(jī)身上半部（102）與機(jī)身下半部（101）過渡配合；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋氣動懸升飛行器，其特征在于，所述充氣翼展（203）呈類三角板狀，位于機(jī)身下半部（101）下方的充氣翼展（203）為剛性部（213），位于機(jī)身下半部（101）外側(cè)的充氣翼展（203）為柔性部（223），所述剛性部（213）一端具有轉(zhuǎn)軸（233），所述轉(zhuǎn)軸（233）與機(jī)身下半部（101）轉(zhuǎn)動連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦旋氣動懸升飛行器，其特征在于，所述涵道（103）的出氣段呈擴(kuò)口狀。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及飛行器領(lǐng)域，具體是一種渦旋氣動懸升飛行器。飛行器主體呈飛碟狀，其中頂部開孔與底部連通，在飛行器四周布置八個涵道風(fēng)扇，頂部嵌入雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇和雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇同時工作形成類似于龍卷風(fēng)的強(qiáng)迫渦旋，其中雙轉(zhuǎn)子涵道風(fēng)扇兩個轉(zhuǎn)子之間會有少量高速氣流溢出，涵道風(fēng)扇在產(chǎn)生高速氣流的同時會在涵道風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口產(chǎn)生局部的旋轉(zhuǎn)分量，兩股氣流會在飛行器表面形成氣流循環(huán)。渦旋內(nèi)部由于氣流輻合、離心力的作用形成負(fù)壓，此時飛行器在渦旋內(nèi)部就會因為上下壓差產(chǎn)生的壓差實現(xiàn)懸升。涵道風(fēng)扇在飛行器周圍形成強(qiáng)迫渦旋后，由于渦旋自身具有穩(wěn)定性，不易被破壞，因此只需要補(bǔ)充少量損耗的能量即可維持渦旋的穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：馬鐵華,王旭東,郭棟,豐雷,陳昌鑫,馬子豪,張愛軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8