[发明专利]蓄能式飞机短距起飞器

说明书

一、技术领域

这是一种新型航空机械，通过本机械的使用，使滑跑起飞的飞机起飞，大大缩短固定跑道的使用距离。不仅有效地解决航空母舰上各类飞机起降问题，而且在陆上使用，即可以使陆地飞机的起降跑道大大缩短，还可以用作防止飞机滑出跑道的手段，更可以充分满足军机满载满油起飞的要求，甚至做机成车(舰)载式军机临时起降点。需要说明的是，本器械即可以使飞机通过蓄能的方式短距起飞，又可以通过释能的方式使飞机短距离降落。因当今飞机短距降落问题解决的比较理想，而短距起飞的问题最为突出，所以本说明书着重论述解决航空母舰各类飞机短距、满载、满油起飞的问题，其它功能只简单提及。

本机械需要整合的主要技术领域有；航空、自动化控制、材料科学。

二、背景技术

当前使滑跑起飞的飞机缩短起飞距离的技术方法有：

1.航空母舰蒸气弹射器

仅用于飞机在航空母舰上起飞，当前已知的仅美国一家拥有核心技术。蒸气弹射器技术复杂，使用困难巨大，保有费用昂贵。除了解决航空母舰的短距起降需求以外，性价比和技术难度决定了它不可能用来解决陆上短距起降的问题，更不可能用来大量建设野外临时军用机场。而且由于其弹射能量的限制，适用机型有限，起飞重量受限严重。而且只能短距起飞，不能短距降落。

2.航空母舰滑跳起飞甲板

这更是为了解决航空母舰的飞机短距起飞的无奈之举，只能起飞较小型飞机，且以自身燃料起飞，起飞后军机的战斗力大打折扣。并且也只能助飞，不能助降。

3.航空母舰电磁起飞弹射器(理论在研)

这项技术尚未投入使用，仅存在于理论之中，而且即使投入使用，其技术的复杂，器械的精密，耗能的庞大，使之也只能为航空母舰所用，只助飞，不助降，也不可能用于陆上飞机短距起飞。

三、发明内容

蓄能式飞机短距起飞器，具有蓄能短距起飞和释能短距降落两大功能。其关健技术是通过把飞机滑跑起飞的跑道，分成动态与固定两大部分，两大部分精密连接。动态跑道部分，就是本专利的核心内容。

动态跑道是指可以承载飞机，满足飞机在上面滑行、加速(蓄能)、又可以按飞机运动的水平方向逆向快速运动的跑道。下面以飞机的起飞速度，滑行速度，空速，相对于固定跑道和动态跑道的速度关系，来说明这一核心技术及工作原理。

飞机起飞的最关健指标是飞机的起飞速度。决定起飞的是飞机的空速，但是在固定跑道上起飞过程中，理论空速等于滑跑速度(不考虑自然风速)。而在动态跑道上起飞时，空速与滑跑速度完全分离。相对于动态跑道，滑跑速度接近、达到、超过起飞速度时，由于动态跑道的逆向水平运动，飞机的空速理论上仍为零，即相对于固定跑道相对静止。这时飞机一方面在动态跑道上不断积累动能，一方面却因空速为零而不能起飞，与固定跑道始终维持相对静止。

当飞机相对于动态跑道的速度达到起飞速度后，飞机本身拥有了庞大的动能，在任何一个时间节点，通过动态跑道刹车，或飞机加速滑行，使飞机与动态跑道之间产生相对运动，飞机向前滑出动态跑道，进入固定跑道。飞机一旦进入固定跑道，瞬间与固定跑道的相对速度由零增加到飞机在动态跑道上时相对于动态跑道的速度。由此，相对于固定跑道，飞机获得了预定的初速。这时飞机在已积蓄的充足的动量的支持下，空速也迅速由零上升到起飞速度，实现短距起飞。

飞机降落时，同样降落在动态跑道上，动态跑道以飞机的降落滑跑速度逆向运动，使飞机相对于固定跑道的速度为零，空速为零，通过自动控制，飞机和跑道共同减速，理论上可以做到落哪里停哪里。在本说明中，尽管理论上这种功能适合于任何一种解决方案，但是最可能适用的是履带式整体动态跑道。因此它可以用做车(舰)载军机临时起降点。使用这种技可以使航空母舰小型化，五架飞机的航空母舰，意义不可估量。也可以使航空母舰潜艇化。一旦做到了小型，就较易做成航空母潜。

本发明的核心内容是动态跑道，根据不同的要求，解决方案有三种方式；履带式整体动态跑道、三点式同步转轮短距起飞器、直线式同步柱轮短距起飞器。

履带式动态跑道，是动态跑道技术的原始方案，用现有的成熟的机械技术，自动控制技术，材料科学等。用履带做成动态跑道，多种飞机可以在上面完成蓄能滑跑，并通过制造飞机与运态跑道的正速度差，使飞机向前运动到固定跑道上，实现大初速短距满载起飞。