一種翼升力垂直起降發動機的制作方法

本發明涉及一種翼升力垂直起降發動機，它是一種利用風扇產生的氣流直接吹向翼升力板，從而獲得升力的發動機，主要用于飛行器的垂直起降，屬航空發動機設計制造技術領域。

背景技術：

飛機能夠飛上天空運用的是伯努利原理。即：在水流或氣流里，如果速度小，壓強就大，如果速度大，壓強就小。為此，人們設計了前端圓鈍、后端尖銳，上表面拱起、下表面較平，呈魚側形的飛機機翼。當氣流迎面流過這種機翼時，氣流被機翼分成上下兩股,一股從機翼上方流過，一股從機翼下方流過，最后在機翼后方重新重合成一股。根據氣流的連續性原理和伯努利定理，由于機翼上表面拱起，氣流流動路徑長，流速快，所以壓強就小，而機翼下方氣流路徑短，流速慢，壓強就比較大，也就是說，機翼下表面受到向上的壓力比機翼上表面受到向下的壓力要大，這個壓力差就是機翼升力，飛機就是依靠機翼升力得以在天空飛行的。

現有飛機是利用發動機推動整個飛機高速前進，讓高速前進的機翼在靜止的空氣中滑過，利用伯努利原理產生升力。我們試想，如果有足夠多的風扇，能夠制造出一個足夠大的風場，讓高速氣流流向靜止的機翼，根 據伯努利原理，顯然也是可以獲得升力的，但要為長長的機翼提供這樣一個風場顯然是不現實的，即使有了足夠多的風扇獲得了這樣的風場，顯然也是得不償失，沒有實用性和可行性。

那我們是不是真的就無法設計出一種利用風扇產生的氣流直接吹向翼升力板，從而獲得升力的發動機嗎？傳統的思維是：機翼是直的，要獲得足夠的升力，必須要有足夠的長度(翼展)，因此，我們難以以一個合理、可行的設計，在這樣一個長長的機翼前側制造出一個與翼展長度相同的扁平風場。本發明擬提出一種創新的思維：設計一個圓環形機翼，或者由多個直機翼成圓環形排列，再由風扇制造一個由中心向四周吹出的風場，這樣，一是一個風扇就可以制造出這樣的風場，二是圓環形的機翼也有了足夠的長度，因而也就可以獲得足夠的升力。但由于圓環形機翼與升力方向垂直，因而會有巨大的阻力，這樣的發動機主要適用于飛行器的垂直起降。

技術實現要素：

本發明利用伯努利原理，構想了一種將機翼和發動機融合為一體的設計，提出了利用風扇產生的氣流直接吹向翼升力板以獲得升力的發動機設計思路，從而讓飛行器獲得可以垂直起降的升力。技術解決方案：該發動機由風扇、圓環形翼升力板組成，翼升力板的剖面結構符合伯努利原理的升力翼特征，翼升力板或為一個整體的360度圓環結構，或為由數塊獨立的直翼成360度圓環形排列組成，風扇或由自身將空氣由中心向四周吹出，或在導流板的引導下將空氣由中心向四周吹出，吹向翼升力板，產生向上的升力。將上述設計思路應用于渦扇發動機，將圓環形翼升力板設計在渦扇發動機的外涵道外側，在外涵道內側，加裝可以使外涵道氣流90度轉向 的成圓環形設置的導流板或氣門，導流板或氣門將外涵道內的氣流以發動機為中心向垂直于發動機軸向的四周吹出，吹向翼升力板，發動機獲得翼升力板提供的升力，當飛行器完成起飛，高速飛行時，導流板或氣門關閉，發動機轉換為普通渦扇發動機，此時，為減小飛行阻力，翼升力板可以向下90度轉動；翼升力板向下90度轉動后，可通過調節部分翼升力板的轉動角度，控制飛行器的飛行姿態，如轉向、爬升、俯沖或減速。

附圖說明

圖1是本發明發動機原理的剖面示意圖

圖2是本發明發動機狀態之一的剖面示意圖

圖3是本發明發動機狀態之二的剖面示意圖

圖中，1是風扇、2是翼升力板、3是渦扇發動機、4是外涵道、5是導流板

具體實施方式

對照附圖1，圖1是本發明發動機原理的剖面示意圖，圖中，1是風扇、2是翼升力板，風扇1設計的是可以由中心向四周吹風的風扇，在風扇1的外圍，是成360度的圓環形翼升力板2，翼升力板2的剖面結構符合伯努利原理的升力翼特征，風扇1將空氣由中心向四周吹出，吹向翼升力板2，產生向上的升力。

對照附圖2，圖2是本發明發動機狀態之一的剖面示意圖，是圖1所示的原理應用于渦扇發動機的剖面示意圖。圖中3是渦扇發動機、4是外涵道、5是導流板，在渦扇發動機3的外涵道4外側，有成360度圓環形排列設置的翼升力板2，在外涵道4的內側，加裝有可以使外涵道氣流90度轉 向的，同樣在外涵道4的內壁一周成360度圓環形排列設置的導流板5，導流板5將外涵道4內的氣流由發動機中心向垂直于發動機軸向的四周吹出，吹向翼升力板2，當然，導流板5也可以采用氣門結構設計，需要時氣門打開，外涵道4內的氣流通過氣門，向翼升力板吹出，不需要時關閉氣門，氣流直接從外涵道噴口排出，氣門技術在航空發動機領域是公知的技術解決方案，附圖中不作體現。由于翼升力板2是按照伯努利原理設計的，與機翼結構相同，因而可以獲得有別于發動機直接噴氣而產生的額外升力，從而為有垂直起降要求的飛行器在起降時提供更為強勁的升力。

根據飛行器的設計需要，翼升力板2既可以是一個整體的360度圓環結構，比如在設計飛碟結構的飛行器或空天母艦時，就可以采用整體的圓環結構，通過加裝可以改變或調節翼面的附翼，來調節飛碟或空天母艦的飛行方向和飛行姿態；翼升力板2也可以是由數塊獨立的直翼成360度圓環形排列組成，比如飛行器在完成垂直起飛后，需要由垂直狀態改為高速平飛狀態，發動機也隨飛行器改為水平狀態，這時候由數塊獨立的直翼成360度圓環形排列組成翼升力板2就可以進行90度轉動，以最小的面迎著空氣，以減小阻力(見附圖3)。

對照附圖3，圖3是本發明發動機狀態之二的剖面示意圖，是導流板5或氣門關閉，發動機轉換為普通渦扇發動機時的剖面示意圖。從圖2、圖3中的導流板5可以看出，該導流板5安裝在外涵道的外壁上，可以以一端為軸轉動，當需要發動機提供翼升力時，導流板5以一端為軸轉動，使另一端靠向外涵道4的內壁，從而將外涵道4內的氣流引導向垂直于發動機軸向的四周吹出，吹向翼升力板2，發動機獲得翼升力板2提供的升力，當 飛行器完成起飛，高速飛行時，導流板5收回至外涵道4的外壁，外涵道4內的氣流直接從噴口排出，發動機轉換為普通渦扇發動機。

對照附圖3還可以看出，當飛行器完成起飛，導流板5或氣門關閉后，為減小飛行器高速飛行時翼升力板2帶來的過大的飛行阻力，由數塊獨立的直翼成360度圓環形排列組成的翼升力板2可以向下90度轉動，根據飛行原理可知，當翼升力板向下90度轉動后，可通過調節部分翼升力板的轉動角度，控制飛行器的飛行姿態，如轉向、爬升、俯沖或減速。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種翼升力垂直起降發動機，它利用伯努利原理，構想了一種將機翼和發動機融合為一體的設計，提出了利用風扇產生的氣流直接吹向翼升力板以獲得升力的發動機設計思路，從而讓飛行器獲得可以垂直起降的升力。該發動機由風扇、圓環形翼升力板組成，風扇制造出由中心向四周吹出氣流，流向翼升力板，產生向上的升力。上述設計思路應用于渦扇發動機，將圓環形翼升力板設計在渦扇發動機的外涵道外側，通過導流板或氣門將外涵道內的氣流以發動機為中心向垂直于發動機軸向的四周吹出，吹向翼升力板，發動機獲得翼升力板提供的升力，當飛行器完成起飛，高速飛行時，導流板或氣門關閉，發動機轉換為普通渦扇發動機，此時，為減小飛行阻力，翼升力板可以向下90度轉動，并可通過調節部分翼升力板的轉動角度，控制飛行器的飛行姿態，如轉向、爬升、俯沖或減速。

技術研發人員：王佐良
受保護的技術使用者：王佐良
技術研發日：2016.01.14
技術公布日：2017.07.21