电磁驱动串列翼空气动力飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种电磁驱动串列翼空气动力飞行器技术，属于飞行器动力装置与旋翼翼毂之间直接驱动的技术领域。主要应用于航空飞行器，其目的是提高飞行器空气动力效率，同时解决飞行器实际应用问题。电磁驱动串列翼空气动力飞行器技术包括电磁驱动串列翼空气动力装置，电磁驱动串列翼空气动力装置包括串列翼、磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统、涵道和机架，其特征在于电能通过电磁电机驱动系统产生的旋转磁场，直接驱动由磁悬浮支撑系统支撑约束下的串列翼在涵道内外壁形成的环形涵道内运动产生升力，使飞行器获得托举力或推力。电磁驱动串列翼空气动力飞行器具备全电驱动、碟状融合翼身、垂直升降、低空通过安全、高效重载、长滞空时间的性能。

Electromagnetic driven tandem wing aerodynamic vehicle

The invention relates to an electromagnetic driven tandem wing aerodynamic vehicle technology, which belongs to the technical field of direct drive between an aircraft power device and a rotor wing hub. The utility model is mainly applied to an air vehicle, the purpose of which is to improve the aerodynamic efficiency of an aircraft, and to solve the actual application problem of an aircraft. Electromagnetic drive tandem wing aerodynamic vehicle technology including electromagnetic drive tandem wing aerodynamic devices, electromagnetic drive tandem wing aerodynamic devices including tandem wing, magnetic levitation system, electromagnetic motor drive system, the culvert and the frame, characterized in that the electric motor driven by electromagnetic rotating magnetic field generated by the system, directly driven by the magnetic suspension support system tandem wing under the constraint of motion in the culvert inside and outside wall formed circular culvert in the lift, the vehicle for supporting lift or thrust. Electromagnetic drive tandem wing aerodynamic performance of aircraft with all electric drive disc, blended wing body and vertical lifting, low safety and high efficiency through heavy load and long endurance time.

【技术实现步骤摘要】
电磁驱动串列翼空气动力飞行器
本专利技术属于飞行器动力装置与旋翼翼毂之间直接驱动的
，具体涉及一种利用电磁驱动磁悬浮支撑的串列翼在环形涵道内运动产生升力形成对飞行器的托举力或推力的电磁驱动串列翼空气动力飞行器技术，应用该空气动力技术的飞行器具有空气动力效率高、全电驱动、融合翼身、垂直升降、低空通过安全、重载长滞空时间等特性。
技术介绍
固定翼飞机和直升机是现在可供人们选择的主要空中交通工具。固定翼飞机的空气动力效率远远高于直升机，这是二者之间升力产生的差异造成的，但在飞行器空气动力效率提高的途径上都存在难以解决的问题。固定翼飞机的升力绝大部分是由主机翼产生的，空气流在机翼前缘分成上、下两股绕流，在机翼后缘重新汇合向后流去。空气流绕过机翼凸形上表面流速加快压力减小；而机翼下表面空气流速减慢而压力增大，机翼上下表面压力差形成固定翼飞机的升力。固定翼飞机在匀速飞行中的推力和阻力、升力和重力其作用力大小相等方向相反两两平衡，升力与推力的关系称为升阻比，又称“举阻比”或“空气动力效率”。机翼升力的大小是由飞行参数、机翼翼型、升力面积、迎角和展弦比决定的，固定翼飞机要获得更高的空气动力效率采取措施如下：1、飞行速度控制在0.4马赫左右；2、机翼选用高升阻比翼型；3、机翼阻力占比尽可能大；4、展弦比尽可能大。具有这样高空气动力效率的固定翼飞机就是现实中的“维珍大西洋环球飞行者号”飞机：大弦展比减小诱导阻力、减小机体横截面积提升推力效率，飞行器的升阻比达到40。其翼展超过机体长度的两倍，机体也非常狭小，这种提高飞行效率的变态方式限制了飞行器的应用。直升机自诞生就成了低空霸主，垂直起降、机动性强、可停靠的区域广泛，这些特性是固定翼飞机不能比拟的，但其缺点也很显著。直升机桨叶类似机翼绕轴旋转又称旋翼直升机，桨叶采用对称低升阻比翼型（升阻比1~4）。桨叶旋转推动空气加速向下，空气反作用力将桨叶向上提升形成反作用力升力；同时桨叶上表面的空气压力小于下表面空气压力产生压力差形成桨叶机翼升力，桨叶反作用力升力和桨叶机翼升力形成旋翼直升机总升力，但其升力效率是低下的。直升机旋翼在做圆周运动时,翼尖处的线速度达到0.7马赫，但圆心处的线速度为零。升力的大小与速度的平方成正比，旋翼产生的升力集中于翼尖；另外直升机旋翼根部安装桨距控制机构无法安装更多的桨叶，最多桨叶的直升机如米-26只有8片桨叶片。桨叶数量少导致升力面积小，加上桨叶翼尖效应导致有限升力面积的效率进一步降低，令直升机空气动力效率低下。直升机增加载荷就得加大对空气的作用力和反作用力达到需要的升力，这都是以大量消耗能量扰动空气为代价实现的，降低了直升机载荷和续航能力。达到并超过“维珍大西洋环球飞行者号”飞机的空气动力效率、又同时具备直升机垂直起降功能的飞行器，是人们梦寐以求的空中交通工具。固定翼飞机提高空气动力效率的思路和方案，都是围绕提高飞行器推动效率展开的，机翼和机身在飞行器提高空气动力效率的过程中，成了矛盾问题且难以平衡。能不能将飞行器对机翼的推动和对机体的推动分离，让机翼和机体各自以最优的速度参数而不彼此干扰，获得高效的飞行效率而不伤害机体的形状、尺寸和载荷，具备垂直起降特性满足飞行器的应用领域问题呢。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有空气动力效率高，全电驱动、碟状融合翼身、垂直升降、低空通过安全、高效重载、长滞空时间等特性的电磁驱动串列翼空气动力飞行器技术，由该技术形成的电磁驱动串列翼空气动力装置和飞行器。本专利技术采取以下的技术方案达到飞行器上述技术特性。串列翼技术方案飞行器要获得更大的空气动力效率，需要加大推动机翼的推力比重，同时减小对机体的推力比重，极端的方式就是直接推动机翼运动获得最大的推重比。直升机是直接轴驱动旋翼产生升力，其由于桨叶升力面积小、翼尖效应及低升阻比翼型，导致飞行器空气动力效率低下。既然直升机旋翼升力集中在翼尖，那就只保留旋翼运动圆形面靠近翼尖的圆形环，按照翼距在该圆形环圆周上均匀排列布置机翼，机翼翼根在圆形环内圆周首尾连接起来形成串列翼组，该翼组已与固定翼飞行器和直升机的机翼有了本质的不同，其升力面积类似8桨直升机总机翼面积的1.5倍、是翼尖区域升力面积的5倍，直接驱动的串列翼组其空气动力效率达到并超过固定翼飞机，接近纯机翼升阻比值。为便于实现串列翼的支撑和驱动，将串列翼中的每个小翼设计为翼端和驱动端组合成羽翼节，羽翼节之间可以加入无翼端仅有驱动端导向节以调节翼距和总升力面积。翼端采用高升阻比翼型、高强度轻质材料，在运动的方向上保持一定迎角以获得升力。驱动端首尾连接形成串列翼环形面作用是固定、支撑和驱动。串列翼的串列连接方式是由串列翼运动环道的形状和大小决定的，当串列翼运动环道是圆形环道，串列翼驱动端的连接方式可以采用圆形刚性连接；当串列翼运动环道是胶囊形或其他形状环道，串列翼的连接方式应采用柔性连接，羽翼节和导向节通过链接方式连接，有一定角度的偏转以适应环道线性的变化。刚性连接驱动端可以适应更为轻薄的串列翼，其驱动效率更高；羽翼节和导向节驱动端首尾链接柔成性连接串列翼，其机体形状的适应性更多。磁悬浮支撑系统技术方案机翼各种翼型在0.4马赫速度左右获得升力的最大值，在这样的线速度下串列翼选择磁悬浮支撑方式是最好的选择，同样磁悬浮空气间隙非常适合电磁电机驱动方式。串列翼磁悬浮支撑系统在静止和正常运动状态提供串列翼驱动端垂直、水平方向的支撑并保持空气间隙，传递串列翼升力至机体。“十”字形断面结构的串列翼驱动端是满足磁悬浮支撑和驱动功能以及轻薄要求的，在驱动端“十字”形的水平面左右两端布置磁铁磁极，磁极方向垂直于驱动端水平面通过磁力传递竖向的重力和升力；在驱动端“十字”形的垂直面上下两端布置磁极，磁极方向垂直于垂直面通过磁力传递水平方向的离心力和翼端阻力形成的侧向力。围绕“十”字形驱动端的磁悬浮支持系统由磁悬浮支撑导轨单元、C型架和机架组成。磁悬浮支撑导轨单元由导轨和固定在导轨上的磁铁磁极组成，该磁悬浮支撑导轨单元在“十”字型驱动端磁极上下、左右对称布置，其磁极两两夹持“十”字型驱动端磁极形成的磁力保持间隙承受垂直方向和水平方向的力。“十字”形驱动端各向布置的磁极以及导轨单元磁铁磁极，采用电磁或永磁体获得磁场吸力或斥力。C型架采用高强度材料固定在机架上，磁悬浮支撑导轨单元固定C型架上，C型架吸收磁悬浮支撑导轨单元挟持串列翼驱动端磁极产生的磁力，并将串列翼产生的升力传递给机架，从而使飞行器获得飞行动力。按照三点决定面的原则，驱动端“十字”形结构三个方向的磁极就可以稳定串列翼节悬浮运动姿态，在第四个方向的磁极作为电磁驱动磁极（次级），也可以“十字”形结构三个方向上选择一个方向另行布置直线电机驱动磁极（次级），“十字”形结构减少一个方向的磁极变成“┸”形状，磁极结构和功能未改变。电磁电机驱动系统技术方案磁悬浮支撑状态下的串列翼沿机体外沿做环形回转运动，其轨迹线中既有弧线、又可能有直线，串列翼运动的直线段驱动用电磁直线电机是最佳方案选择。电磁直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的电机，它具有系统结构简单、反应速度快、灵敏度高，随动性好、磨损少、噪声低、组合性强、工作安全可靠、寿命长、免维护等优点。电磁直线电机原本文档来自技高网...

【技术保护点】
电磁驱动串列翼空气动力飞行器，包括电磁驱动串列翼空气动力装置，所述电磁驱动串列翼空气动力装置包括串列翼、磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统、涵道和机架，其特征在于，所述的磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统、涵道内外壁固定在机架上，串列翼悬浮于磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统和涵道内外壁之间并保持空气间隙，电池电能通过电磁电机驱动系统产生旋转磁场，驱动由磁悬浮支撑系统支撑约束下的串列翼在涵道内运动产生升力，该升力作用于磁悬浮支撑系统和机架使该飞行器获得托举力或推力。

【技术特征摘要】
1.电磁驱动串列翼空气动力飞行器，包括电磁驱动串列翼空气动力装置，所述电磁驱动串列翼空气动力装置包括串列翼、磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统、涵道和机架，其特征在于，所述的磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统、涵道内外壁固定在机架上，串列翼悬浮于磁悬浮支撑系统、电磁电机驱动系统和涵道内外壁之间并保持空气间隙，电池电能通过电磁电机驱动系统产生旋转磁场，驱动由磁悬浮支撑系统支撑约束下的串列翼在涵道内运动产生升力，该升力作用于磁悬浮支撑系统和机架使该飞行器获得托举力或推力。2.如权利要求1所述的电磁驱动串列翼空气动力飞行器，其特征在于，所述飞行器包括至少一个电磁驱动串列翼空气动力装置提供升力或推力。3.如权利要求1、2所述的电磁驱动串列翼空气动力飞行器，其特征在于，所述的串列翼（1）包括翼端（2）和驱动端（3），该驱动端横截面采用“十”字形或“┸”形结构首尾连接形成驱动端水平环面和垂直环面；该翼端采用机翼翼型结构，按翼距和迎角沿驱动端水平环面均匀排列，该翼端翼根与该驱动端环面连接。4.如权利要求1、2、3所述的电磁驱动串列翼空气动力飞行器，其特征在于，所述的翼端（2）采用的机翼翼型包括高升阻比翼型和低升阻比翼型。5.如权利要求1、2、3所述的电磁驱动串列翼空气动力飞行器，其特征在于，所述的串列翼驱动端（3）首尾串列的连接方式包括圆形刚性串列翼，和柔性链连接串列翼。6.如权利要求1、2、3、5所述的电磁驱动串列翼空气动力飞行器，其特征在于，所述的驱动端（3）在水平环面左右两端和垂直环面上下两端布置磁铁磁极，该驱动端磁铁磁极...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖玉峰，
申请(专利权)人：重庆鸿动翼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50