[發明專利]雙主涵道超輕型垂直起降單人飛行器

有效

• 申請號: 201310183237.3
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103224024A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 谷承露
• 申請（專利權）人: 谷承露;王海慶;花中秋;張建華
• 主分類號: B64C27/20
• 分類號: B64C27/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，包括機艙主體和對稱設置在機艙主體左右兩側上部的主涵道，機艙主體的下部設置有起落架；其特征在于：所述主涵道內設置有螺旋槳，所述發動機通過離心式減速器傳動給螺旋槳并驅動其旋轉；所述發動機設置在主涵道中軸線的下部，所述主涵道的噴口處還設置有導流板。

2.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：所述機艙主體內還具有控制桿，所述控制桿通過傳動桿控制所述導流板的旋轉。

3.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：所述機艙主體下部兩側對稱的設置有穩定涵道，穩定涵道內設有自由靈活的十字翼。

4.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：所述機艙主體的頂部設置有降落傘和救生裝置。

5.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：冷卻系統為風冷與水冷，風冷具有發動機艙，所述發動機艙具有容納腔的主體和設置在主體上的艙蓋，所述發動機設置在所述容納腔內，并且所述的艙蓋上設置有矩陣通風孔，在所述發動機艙容納腔的后部設置有百葉艙；水冷通過泵將循環的熱水排入主涵道下風口進行冷卻，一為主涵道提供額外能量，二能整體上減小能量損失提高燃油效率。

6.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：所述主涵道入口最大直徑不超過750mm，螺旋槳緊貼內壁內徑直徑處不低于650mm；所述主涵道的主涵道展弦比為1.5；所述主涵道出口直徑與主涵道內徑比為1.15-1.2；螺旋槳位于距離主涵道入口約1/3。

7.根據權利要求1所述的雙主涵道超輕型垂直起降雙主涵道單人飛行器，其特征在于：所述的主涵道幾何形狀采用圓柱坐標系(ξ，σ，γ)來表示空間，ξ，σ，γ分別為軸向、軸向角、徑向坐標，無窮遠方來流速度Vα，沿ξ軸的正方向，Vα為γ的函數；其中主涵道長度為a，主涵道特征半徑為R_d，槳盤面離主涵道導邊距離為a_p，螺旋槳半徑為R_p；主涵道導邊與ξ＝0的平面上，ξ軸與槳軸中心線重合，主涵道尾緣位于ξ＝a；所述主涵道內、外兩側表面方程式為：r＝R_in(ξ)，r＝R_ou(ξ)，導邊處有：R_in(0)＝R_ou(0)＝R_l；R_in(a)＝R_ou(a)＝R_t；

則主涵道剖面鼻尾線的攻角a有：

α=arctg(Rl-Rta)---(1)]]>

鼻尾線構成的錐形面的方程為：

γ＝R_t+(a-ξ)tgα?????????????(2)

令

C(ξ)=1a{Rou(ξ)+Rin(ξ)2-[Rt+(a-ξ)tgα]}---(3)]]>

s(ξ)=1a{Rou(ξ)-Rin(ξ)2}---(4)]]>

其中，C(ξ)為剖面中線和鼻尾線之間的徑向距離與主涵道長度a之比，s(ξ)為徑向測量的半厚度與a之比；并且z＝ξ/a，x＝r/R_p，x_d＝R_d/R_p

主涵道表面軸向斜率可以寫成：

drdξ=R′(z)=-tgα+C′(z)±s′(z)---(5)]]>

式中±號中+號對用于外側表面，-號對應于內側表面；令長徑比h_x＝a/2R_p，將槳看成無窮葉數，令v_s為主涵道螺旋槳來流速度，

表示主涵道圓環蝸系產生的徑向誘導速度與v_s之比，

表示主涵道源匯系產生的徑向誘導速度與v_s之比，

表示螺旋槳產生的徑向誘導速度在圓周上的平均值與v_s之比；那么主涵道表面的邊界條件為：

[wr(z,x)vs]γ+[wr(z,x)vs]q+[w‾r(z,x)vs]p=R′(z)]]>

綜合上述公式，可得下列積分方程：

14π∫0lγ(z0)z-z0k1{2E(k1)-4(z0-z)2h2[K(k1)-E(k1)]}dz0]]>

+h2π∫0lk1q(z0)[K(k1)-E(k1)]dz0±12q(z)+[w‾r(z,xd)vs]p=[C′(z)-tgα]±s′(z)---(6)]]>

其中：r(z₀)為分布于x＝x_d的圓柱面上的圓環蝸系的強度分布，已用V_sj進行無量綱化：

h=a2Rd=a2xdRp]]>

k12=1(z-z0)2h2+1]]>

函數K，E分別為第一、第二類完全橢圓積分；

從x＝x_d-o過渡到x＝x_d+o，方程式(6)中除帶±號的項外，其它各項均為連續過度，可得出：

q(z)＝2s′(z)?????????????????(7)

∫0lγ(z0)z-z0k1{2E(k1)-4(z0-z)2h2[K(k1)-E(k1)]}dz0=]]>

-4h∫0lk1q(z0)[K(k1)-E(k1)]dz0-4π[w‾r(z,xd)vs]p+4π[C′(z)-tgα]±s′(z)---(8)]]>

令g(z-z₀)＝-k₁{2E(k₁)-4(z₀-z)²h²[K(k₁-E(k₁))]}?????(9)

H(z)=4h∫0lk1s′(z)[K(k1)-E(k1)]dz0-4π[C′(z)-tgα]+4π[w‾r(z,xd)vs]p---(10)]]>

函數g(z-z₀)僅與h有關；函數H(z)取決于主涵道形狀和螺旋槳的徑向誘導速度；螺旋槳的影響僅由項來表現；

對式(9)和(10)引入置換：

z=12(1-cosθ),]]>z0=12(1-cosθ0)]]>

則積分方程的解γ(z)為

γ(z)=1zγ*(z)]]>

而γ*(θ)=f(θ)+sinθ2π[-A0ctgθ2+Σm=1NAmsinmθ]---(11)]]>

其中：

f(θ)=12π2cosθ2∫0π1-cosθ0cosθ0-cosθH(θ0)dθ0---(12)]]>

而A₀，A₁，……A_N為下面線性代數方程組之解：

其中：

Cnm=-12π∫0π(1+cosθ0)bn(θ0)dθ0m=012π∫0π(sinθ0sinmθ0)bn(θn)dθ0m=1,2,3···N---(14)]]>

dn=∫0πbn(θ0)f(θ0)cosθ02dθ0---(15)]]>

b0(θ0)=1π∫0π2+g(cosθ0-cosθ′)cosθ′-cosθ0dθ′bn(θ0)=2π∫0π[2+g(cosθ0-cosθ′)cosθ′-cosθ0]cosnθ′dθ′---(16)]]>

考慮主涵道對槳的軸向干擾速度，它是x的函數；該速度與兩部分疊加而成：一部分是由主涵道圓環蝸系產生，以[w_a(z_L，x)]_γ表示，另一部分有主涵道源匯系產生的，以[w_a(z_L，x)]_q表示；用v_s進行無量綱化，并令

ψγα(x)=[wa(zL,x)]γvs=[wa(zL,x)vs]γ]]>

和

ψqα(x)=[wa(zL,x)]qvs=[wa(zL,x)vs]q]]>

主涵道每一微段上圓環渦所產生的環量為該處的軸向來流速度為v_s，受到螺旋槳的徑向干擾速度為故該微段上漩渦產生的升力在軸向的分力為：dTdi=-2πρaRavsγ(z0)[wa(z0,xd)vs]p]]>

整個主涵道的推力T_di為：

Tdi=-2πρaRavs∫01γ(z0)[wa(z0,xd)vs]pdz0.]]>