[發(fā)明專利]一種基于高鐵限界約束的氣動升力協(xié)同列車升力翼系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210584447.2
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114872744A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)日華;高超;武斌;丁紹成;倪章松;薛明
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B61D17/00
• 分類號: B61D17/00;B61D17/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 劉芳

本發(fā)明公開一種基于高鐵限界約束的氣動升力協(xié)同列車升力翼系統(tǒng)，包括升力翼系統(tǒng)；升力翼系統(tǒng)安裝于列車頂部且限定于接觸網(wǎng)下方；列車每一車廂上均安裝有相同的升力翼系統(tǒng)；升力翼系統(tǒng)內(nèi)若干水平升力翼高度由車廂前端向車廂后端等差上升。本發(fā)明通過安裝在列車車廂上部的升力翼協(xié)同作用，產(chǎn)生垂直地面向上的升力，從而大大減少了高鐵輪轂與軌道間的壓力，增大了高速列車的運載能力，降低了列車輪轂損耗及列車運行周期成本。采用逐漸升高的布局方式，有效的減少了多片升力翼之間的氣動干擾，從而保證升力翼系統(tǒng)的氣動性能，保證了升力翼產(chǎn)生足夠的升力，極大程度減少了列車對鐵軌的壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路空氣動力學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高鐵限界約束的氣動升力協(xié)同列車升力翼系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著中國高鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，中國高鐵從引進、消化、吸收再到自主創(chuàng)新，現(xiàn)在已經(jīng)領(lǐng)跑世界，其已然成為中國新的“外交名片”。為進一步推動中國高鐵的發(fā)展，《交通強國建設(shè)綱要》中提出“合理統(tǒng)籌安排時速400公里級高速輪軌客運列車系統(tǒng)等技術(shù)儲備研發(fā)”。高速列車的再次提速雖然可進一步縮短高鐵運輸?shù)臅r空距離，能為我國乃至世界提供一流的高品質(zhì)、高安全、高科技含量的交通服務(wù)，但伴隨著車速的提升，輪軌列車的車輪磨耗將加劇，勢必縮短車輪的鏇修周期和使用壽命。

對比已發(fā)表的專利及論文，其通過在每節(jié)車廂上同一高度加裝仿飛機機翼結(jié)構(gòu)的仿生機翼從而產(chǎn)生上抬力，可以對高鐵行駛的列車提供上升力，從而減少了列車對鐵軌的壓力。然而該方法并未充分的與我國高速鐵路發(fā)展實際結(jié)合：1.沒有充分考慮鐵路限界的影響。鐵路限界標(biāo)準(zhǔn)是鐵路的重要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了建筑物、設(shè)備與機車車輛不能逾越的輪廓尺寸線。與鐵路運輸、運營安全、工程建設(shè)、工務(wù)維修等關(guān)系密切。我國建成高鐵總里程已突破3.5萬公里，不兼容現(xiàn)有的鐵路限界將造成巨大的基礎(chǔ)投資浪費。2.在高鐵車廂上同一高度布置多片升力翼，升力翼間流動復(fù)雜。前翼的下洗、車廂的壁面干擾、翼間干擾等會對后翼的氣動性能有明顯的影響。采用同一高度布置，升力翼的升力系數(shù)損失極為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于高鐵限界約束的氣動升力協(xié)同列車升力翼系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，運用高鐵空氣動力學(xué)理論，考慮了高鐵車廂對升力翼及各升力翼之間的翼間干擾等影響，提出了適合氣動升力協(xié)同列車的升力翼布局系統(tǒng)；達到提高列車服役壽命，降低周期成本，減少列車運行能耗的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種基于高鐵限界約束的氣動升力協(xié)同列車升力翼系統(tǒng)，包括升力翼系統(tǒng)；所述升力翼系統(tǒng)安裝于列車頂部且限定于接觸網(wǎng)下方；所述列車每一車廂上均安裝有相同的所述升力翼系統(tǒng)；所述升力翼系統(tǒng)內(nèi)若干水平升力翼高度由所述車廂前端向所述車廂后端等差上升。

所述升力翼系統(tǒng)還包括若干根機翼支撐桿；所述機翼支撐桿底部固定安裝在所述車廂頂面中部，所述機翼支撐桿頂部與所述水平升力翼底面中部固定連接。

相鄰所述水平升力翼的水平間距d₁為：d₁＝(L-N*C)/N；

其中，L為所述車廂長度；N為所述水平升力翼個數(shù)；C為所述水平升力翼弦長。

位于所述車廂兩端的兩所述水平升力翼距所述車廂端部的最近距離均為d₁/2。

相鄰所述水平升力翼的高度差d₂為:d₂＝(D-H-D₁)/(N-1)；

其中，D為所述接觸網(wǎng)距列車頂面高度；H為車廂前端水平升力翼高度；D₁為車廂后端水平升力翼距接觸網(wǎng)高度。

所述H≥900mm且H≤1100mm；所述D₁≥900mm。

所述水平升力翼的展弦比為5-8，機翼展長為3000mm-3400mm，所述水平升力翼的失速迎角為16-18°。