气流列车及其运行方法技术

本发明专利技术涉及一种气流列车，该气流列车包括：轨道（１）以及运行在所述轨道上的列车车体（２），一个涡轮喷气发动机（Ｅ１）以及一个配属于该涡轮喷气发动机（Ｅ１）的能量转换腔（２０），它们用于使列车车体（２）悬浮起来并且驱动列车车体（２），一个设置在列车车体（２）前方的气体收集腔（７），在列车车体（２）的前行运动过程中，该气体收集腔（７）产生提升力，当该气体收集腔（７）内的压力（ＰＡＣＣ）大于名义压力（ＰＮ）时，设置在该气体收集腔（７）底部的压力交换阀门（２２）打开，一个超音速冲压式喷气发动机（Ｅ２），用于当列车车体（２）的速度达到一个预定的速度时使列车车体持续加速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种速度能达 到超音速的。
技术介绍
中国200410059983号专利公开了一种气垫悬浮列车，该气垫悬浮 列车由电动机带动鼓风机通过列车顶部或两侧的风道吸入空气并通过 车身四周的排气孔将吸入的空气高速排向双层车底。由于轨道路面的 阻挡，气流在车底积聚形成双层气垫，并产生一股强大的升力，把列 车托离路面。列车借助车上的螺旋桨产生的推动力向前行进。现有的 气垫悬浮列车需要两个发动机同时工作， 一个发动机用于带动鼓风机的空气高速li双层车底以:成能把列车托离地面二高压气垫，^一 个发动机用于带动列车尾部的螺旋桨以产生推动力推动列车向前行 进。由于现有的气垫列车采用双层车底，其轨道系统比较复杂，列车 的速度一般不可能太高(很难超过音速)，更不要说在超过音速的情 况下而且在运行的全部阶段都需要两个发动机同时工作，因此现有气 垫列车能耗较大。根据牛顿第三定律可知，两个物体间的作用力和反作用力总是大 小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。涡轮喷气发动机成功地应用在气垫船上。超音速冲压式喷气发动机(Scramjet)已经成功运用在美国国家 航空航天局(NASA)的代号为X- 43的项目以及澳大利亚的Hi - Fire 项目中。
技术实现思路
为了更快以及更稳定地运送旅客，本专利技术提供一种新型的可持续 加速的超音速气流列车。按照本专利技术的气流列车包括轨道以及运行 在所述轨道上的列车车体，一个涡轮喷气发动机以及一个配属于该涡轮喷气发动机的能量转 换腔，它们用于使列车车体悬浮起来并且驱动列车车体，一个设置在列车车体前方的气体收集腔，在列车车体的前行运动 过程中，该气体收集腔产生提升力，当该气体收集腔内的压力大于名 义压力时，设置在该气体收集腔底部的压力交换阀门打开，一个超音速冲压式喷气发动机，用于当列车车体的速度达到一个 预定的速度时使列车车体持续加速。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，轨道是椭圆形的。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，所述能量转换腔具 有两个开口 ， 一个作为气压腔进气口的第一开口以及一个能够朝向气 流列车的后方敞开的第二开口 ，该气压腔的进气口分布在所述列车车 体底部的椭圆形内凹面上。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，所述能量转换腔是 球形的。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，所述预定的速度在1. 5马赫至2. 0马赫之间。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，所述名义压力的大 小由列车车体的重量以及列车车体的载重来决定。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，所述气流列车不存 在恒速运行的阶段。按照本专利技术的气流列车的一种优选方案规定，该气体收集腔在车 体中沿着纵向延伸并且分为前部区域和后部区域两部分，该气体收集 腔的前部区域的横截面逐渐缩小到与该气体收集腔的后部区域的横截 面相同，而该后部区域的横截面是恒定的。本专利技术还提供一种上述气流列车的运行方法，其包括两个阶段(1) 在一个第一阶段中，所述涡轮喷气发动机工作，以将列车车 体(2)加速到所述的预定的速度，在该第一阶段中所述超音速沖压式 喷气发动机不工作，(2) 在一个第二阶段中，即将列车车体加速到上述预定的速度之 后，所述涡轮喷气发动机不工作，所述超音速冲压式喷气发动机工作， 以进一步加速列车车体。按照本专利技术的气流列车的运行方法的一种优选方案规定，在上述第一阶段中，当所述气流列车要启动时，能量转换腔的第一开口打开， 涡轮喷气发动机向所述气压腔增压以形成高压气垫，在气压腔的高压气垫托起所述列车车体使其处于悬浮状态后，所 述能量转换腔的第二开口打开，涡轮喷气发动机的部分能量被转换为 驱动列车车体的推力，列车车体被向前推进，随着列车车体速度的增加，设置在列车车体前方的气体收集腔中 的压力也越来越大，直到气体收集腔中的压力大于列车车体的名义压 力，所述压力交换阀门打开。按照本专利技术的气流列车的运行方法的一种优选方案规定，在所述 第二阶段中，所述超音速冲压式喷气发动机持续地以进气步骤，压缩 步骤，作功步骤和排气步骤运行。以下结合附图对附图中所示出的实施例进行说明。图l是本专利技术的椭圆轨道的垂直剖面示意图2是本专利技术图5中C-C截面处向着列车车体后部看去的列车车 体的垂直剖面示意图3是本专利技术图5中C-C截面处椭圓轨道和列车车体结合在一起 时的向着列车车体后部看去的垂直剖面示意图4是本专利技术的气流列车形成高压气垫时的气流方向示意图5是本专利技术的气流列车在未开始滑行的静止状态下椭圆轨道和 列车车体的组装起来时的纵向剖视图，此时列车车体底部椭圆形内凹面边缘的可伸缩帘门伸出，气体收集腔底部上的可伸缩压力交换阀门 处于关闭状态，而位于涡轮喷气发动机前面的阀门处于敞开状态；图6是本专利技术的气流列车在超音速运行的状态下的纵向剖视图， 此时列车车体底部椭圆形内凹面边缘的可伸缩帘门缩入，气体收集腔底部上的可伸缩压力交换阀门处于打开状态，而位于涡轮喷气发动机 前面的阀门处于关闭状态；图7是本专利技术的气流列车在超音速运行的状态下气流流动方向的 示意图，此时列车的涡轮喷气发动机停止工作，列车由超音速冲压式喷气发动机驱动运行；图8是图2中列车车体在A-A截面处的仰视6图9是列车车体的仰视图； 图IO是列车车体的俯视附图说明图11是图2中列车车体在B-B截面处的仰视图12是本专利技术的气流列车从A地运行至B地时的速度变化曲线与 以现有交通工具从A地运行至B地时的速度变化曲线；图13是所述气压腔R1内的气压Pl、气体收集腔内的气压PACC以 及列车车体的名义压力PN三者之间的关系示意图14是列车车体运行速度与气体收集腔内的气体压缩率之间的关 系图15是气体收集腔内的气体压缩率与单位体积含氧量之间的关系图16是单位体积含氧量与可能的能量输出量之间的关系图； 图17是可能的能量输出量与列车车体速度或者说加速度之间的关 系图。具体实施例方式本专利技术的气流列车包括架设在稳定路基4上具有椭圆形的或者 类似椭圆形的截面的椭圓轨道l (见图1)以及运行在所述轨道上的列 车车体2。所述轨道l也是气流列车的导航部件，从而可以不需要导航 控制。列车车体2可由轻质材料，例如碳纤维等制成，从而在保证列 车车体具有较小重量的同时还能够获得足够的强度和刚度；所述列车车体2底部设有与所述椭圆轨道1相匹配的椭圓形内凹面21(见图2)， 在椭圆形内凹面21的边缘上设有受控的、可伸缩的帘门23(见图5和 图6),所述椭圓轨道l的外表面11和所述列车车体2底部的椭圓形 内凹面21构成用于在其中形成高压气垫的气压腔R1 (见图3),该气 压腔Rl的进气口 51在列车的后部区域中设置在所述列车车体2底部 的椭圆形内凹面21占，其排气口 52由所述列车车体2底部的椭圓形 内凹面边缘与所述椭圆轨道l下部表面之间的空隙构成(见图4);所 述帘门23在气流列车未运行或者运行速度较慢时从内凹面21的边缘 伸出，以使所述气压腔R1封闭，便于在气压腔Rl内形成高压气垫， 当该气压腔R1形成高压气垫后，列车车体2与轨道保持不接触。如图5至图7所示，在列车车体2的后部区域中设有一个涡轮喷 气发动机El，在该涡轮喷气发动机El的后面配有一个球形的或者类似球形的能量转换腔20，该能量转换腔20具有两个开口， 一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
气流列车，包括：轨道（１）以及运行在所述轨道上的列车车体（２），　一个涡轮喷气发动机（Ｅ１）以及一个配属于该涡轮喷气发动机（Ｅ１）的能量转换腔（２０），它们用于使列车车体（２）悬浮起来并且驱动列车车体（２），　一个设置在列车车体 （２）前方的气体收集腔（７），在列车车体（２）的前行运动过程中，该气体收集腔（７）产生提升力，当该气体收集腔（７）内的压力（ＰＡＣＣ）大于名义压力（ＰＮ）时，设置在该气体收集腔（７）底部的压力交换阀门（２２）打开，　一个超音速冲压式喷 气发动机（Ｅ２），用于当列车车体（２）的速度达到一个预定的速度时使列车车体持续加速。

【技术特征摘要】
1.气流列车，包括轨道(1)以及运行在所述轨道上的列车车体(2)，一个涡轮喷气发动机(E1)以及一个配属于该涡轮喷气发动机(E1)的能量转换腔(20)，它们用于使列车车体(2)悬浮起来并且驱动列车车体(2)，一个设置在列车车体(2)前方的气体收集腔(7)，在列车车体(2)的前行运动过程中，该气体收集腔(7)产生提升力，当该气体收集腔(7)内的压力(PACC)大于名义压力(PN)时，设置在该气体收集腔(7)底部的压力交换阀门(22)打开，一个超音速冲压式喷气发动机(E2)，用于当列车车体(2)的速度达到一个预定的速度时使列车车体持续加速。2. 如权利要求1所述的气流列车，其特征在于，所述轨道(1) 是椭圆形的。3. 如权利要求1所述的气流列车，其特征在于，所述能量转换腔 (20)具有两个开口， 一个作为气压腔(Rl)进气口 (51)的第一开 口以及一个能够朝向气流列车的后方敞开的第二开口 ()，该气压 腔(Rl)的进气口 Ol)分布在所述列车车体(2)底部的椭圓形内凹 面(21)上。4. 如权利要求1-3所述的气流列车，其特征在于，所述能量转 换腔(20)是球形的。5. 如权利要求1所述的气流列车，其特征在于，所述预定的速度 在1. 5马赫至2. 0马赫之间。6. 如权利要求1所迷的气流列车，其特征在于，所述名义压力(PN) 的大小由列车车体(2)的重量以及列车车体(2)的载重来决定。7. 如权利要求1所述的气流列车，其特征在于，所述气流列车不 存在恒速运行的阶段。8. 如权利要求1所述的气流列车，其特征在于，该气体收集腔(7) 在车体...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪马WE马杰，
申请(专利权)人：迪马WE马杰，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]