一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，包括升力翼系统；升力翼系统安装于列车顶部且限定于接触网下方；列车每一车厢上均安装有相同的升力翼系统；升力翼系统内若干水平升力翼高度由车厢前端向车厢后端等差上升。本发明专利技术通过安装在列车车厢上部的升力翼协同作用，产生垂直地面向上的升力，从而大大减少了高铁轮毂与轨道间的压力，增大了高速列车的运载能力，降低了列车轮毂损耗及列车运行周期成本。采用逐渐升高的布局方式，有效的减少了多片升力翼之间的气动干扰，从而保证升力翼系统的气动性能，保证了升力翼产生足够的升力，极大程度减少了列车对铁轨的压力。压力。压力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统


[0001]本专利技术涉及铁路空气动力学领域，特别是涉及一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统。

技术介绍

[0002]随着中国高铁技术的飞速发展，中国高铁从引进、消化、吸收再到自主创新，现在已经领跑世界，其已然成为中国新的“外交名片”。为进一步推动中国高铁的发展，《交通强国建设纲要》中提出“合理统筹安排时速400公里级高速轮轨客运列车系统等技术储备研发”。高速列车的再次提速虽然可进一步缩短高铁运输的时空距离，能为我国乃至世界提供一流的高品质、高安全、高科技含量的交通服务，但伴随着车速的提升，轮轨列车的车轮磨耗将加剧，势必缩短车轮的镟修周期和使用寿命。
[0003]对比已发表的专利及论文，其通过在每节车厢上同一高度加装仿飞机机翼结构的仿生机翼从而产生上抬力，可以对高铁行驶的列车提供上升力，从而减少了列车对铁轨的压力。然而该方法并未充分的与我国高速铁路发展实际结合：1.没有充分考虑铁路限界的影响。铁路限界标准是铁路的重要基础标准，规定了建筑物、设备与机车车辆不能逾越的轮廓尺寸线。与铁路运输、运营安全、工程建设、工务维修等关系密切。我国建成高铁总里程已突破3.5万公里，不兼容现有的铁路限界将造成巨大的基础投资浪费。2.在高铁车厢上同一高度布置多片升力翼，升力翼间流动复杂。前翼的下洗、车厢的壁面干扰、翼间干扰等会对后翼的气动性能有明显的影响。采用同一高度布置，升力翼的升力系数损失极为严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，以解决上述现有技术存在的问题，运用高铁空气动力学理论，考虑了高铁车厢对升力翼及各升力翼之间的翼间干扰等影响，提出了适合气动升力协同列车的升力翼布局系统；达到提高列车服役寿命，降低周期成本，减少列车运行能耗的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，包括升力翼系统；所述升力翼系统安装于列车顶部且限定于接触网下方；所述列车每一车厢上均安装有相同的所述升力翼系统；所述升力翼系统内若干水平升力翼高度由所述车厢前端向所述车厢后端等差上升。
[0006]所述升力翼系统还包括若干根机翼支撑杆；所述机翼支撑杆底部固定安装在所述车厢顶面中部，所述机翼支撑杆顶部与所述水平升力翼底面中部固定连接。
[0007]相邻所述水平升力翼的水平间距d1为：d1＝(L
‑
N*C)/N；
[0008]其中，L为所述车厢长度；N为所述水平升力翼个数；C为所述水平升力翼弦长。
[0009]位于所述车厢两端的两所述水平升力翼距所述车厢端部的最近距离均为d1/2。
[0010]相邻所述水平升力翼的高度差d2为:d2＝(D
‑
H
‑
D1)/(N
‑
1)；
[0011]其中，D为所述接触网距列车顶面高度；H为车厢前端水平升力翼高度；D1为车厢后
端水平升力翼距接触网高度。
[0012]所述H≥900mm且H≤1100mm；所述D1≥900mm。
[0013]所述水平升力翼的展弦比为5
‑
8，机翼展长为3000mm
‑
3400mm，所述水平升力翼的失速迎角为16
‑
18
°
。
[0014]每一所述水平升力翼的迎角单独可调，所述迎角的调节范围为0
°
至最大失速迎角。
[0015]所述水平升力翼为基于高升力翼型设计的平直翼，翼型的相对厚度为20％，最大弯度位于40％弦长处。
[0016]本专利技术公开了以下技术效果：专利技术的基于高铁限界约束下的气动协同升力列车布局方案，在列车运行过程中，通过安装在列车上部的升力翼协同作用，产生垂直地面向上的升力，从而大大减少了高铁轮毂与轨道间的压力，增大了高速列车的运载能力，降低了列车轮毂损耗及列车运行周期成本。该方法兼容于现有高速铁路基础设施，实施简单、安装容易、成本低且绿色无污染。
[0017]采用逐渐升高的布局方式，有效的减少了多片升力翼之间的气动干扰，从而保证各组升力翼的气动性能，保证了升力翼产生足够的升力，极大程度减少了列车对铁轨的压力。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为现有高速铁路限界约束；
[0020]图2为气动升力协同列车布局主视图；
[0021]图3为气动升力协同列车布局俯视图；
[0022]图4为升力翼结构示意图。
[0023]其中，1.桥隧限界；2.接触网；3.可布置升力翼区域；4.列车；5轨面；6.水平升力翼；7.机翼支撑杆。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，包括升力翼系统；升力翼系统安装于列车4顶部且限定于接触网2下方；列车4每一车厢上均安装有相同的升力翼系统；升力翼系统内若干水平升力翼6高度由车厢前端向车厢后端等差上升。
[0027]升力翼系统还包括若干根机翼支撑杆7；机翼支撑杆7底部固定安装在车厢顶面中部，机翼支撑杆7顶部与水平升力翼6底面中部固定连接。
[0028]进一步的，由列车侧面观看，车厢整体的升力翼系统以单节车厢为单元，水平升力翼6呈阶梯状分布。
[0029]相邻水平升力翼6的水平间距d1为：d1＝(L
‑
N*C)/N；
[0030]其中，L为车厢长度；N为水平升力翼个数；C为水平升力翼弦长。
[0031]位于车厢两端的两水平升力翼6距车厢端部的最近距离均为d1/2。
[0032]进一步的，两车厢上相互靠近的两水平升力翼6间距仍为d1。
[0033]相邻水平升力翼6的高度差d2为:d2＝(D
‑
H
‑
D1)/(N
‑
1)；
[0034]其中，D为接触网距列车4顶面高度；H为车厢前端水平升力翼高度；D1为车厢后端水平升力翼距接触网高度。
[0035]H≥900mm且H≤1100mm；D1≥900mm。
[0036]水平升力翼6的展弦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，其特征在于，包括：升力翼系统；所述升力翼系统安装于列车(4)顶部且限定于接触网(2)下方；所述列车(4)每一车厢上均安装有相同的所述升力翼系统；所述升力翼系统内若干水平升力翼(6)高度由所述车厢前端向所述车厢后端等差上升。2.根据权利要求1所述的基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，其特征在于：所述升力翼系统还包括若干根机翼支撑杆(7)；所述机翼支撑杆(7)底部固定安装在所述车厢顶面中部，所述机翼支撑杆(7)顶部与所述水平升力翼(6)底面中部固定连接。3.根据权利要求1所述的基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，其特征在于：相邻所述水平升力翼(6)的水平间距(d1)为：d1＝(L
‑
N*C)/N；其中，L为所述车厢长度；N为所述水平升力翼个数；C为所述水平升力翼弦长。4.根据权利要求3所述的基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，其特征在于：位于所述车厢两端的两所述水平升力翼(6)距所述车厢端部的最近距离均为d1/2。5.根据权利要求1所述的基于高铁限界约束的气动升力协同列车升力翼系统，其特征在于：相邻所述水平升力翼(6)的高度差(d2)为:d2...

【专利技术属性】
技术研发人员：严日华，高超，武斌，丁绍成，倪章松，薛明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：