[其他]射流推进航具

说明书

本发明属于一种运输工具，适用于大气中飞行，水中潜行，水面航行的运输工具。

目前海、空运输工具，无论使用螺旋桨推进还是喷气式推进，均由推进器本身直接获得推进力，克服介质阻力，推动航具运动。这类航具航行时，由于流体在航具边界的速度为零，产生摩擦阻力损失和压差阻力损失，在大气中超音速飞行时，产生激波阻力，高超音速飞行时，引起介质高温离解，因此这类航具运行时阻力很大。为了减少阻力，把航具制成流线形等细长形状，这样就加大了外表面积及航具自身重量，缩小了载物空间，减弱了结构强度，摩擦阻力加大，转弯半径大，运动不灵活。在大气中飞行的航具还需依靠机翼获得升力，起飞着陆时还需要专用机场及一套复杂的起落装置，这就进一步增大了航具的尺寸和重量，因此进一步提高航具速度是十分困难的。

为了减小阻力，美国专利US3604661中，在机身及机翼上采用了射流喷射系统，以补偿流体绕流的动量损失，减少涡流损失，但远未发挥射流的减阻推进作用。

本发明的目的是提供一种充分利用射流附壁效应，对航具减阻推进，给航具以推力和升力，能在水中潜行，在水面航行，在大气中飞行、悬停、垂直起落、转弯灵活的飞碟型航具。

本发明的目的可通过如下措施来达到：通常海、空航具由壳体，推进系统，操纵系统，射流喷射系统等组成。其喷射系统用已有的推进器由吸入口、加压泵及大小方向可适当调节的喷嘴组成。喷嘴可分成若干组，以吸入口为中心，在航具壁面上对称分布，第一组靠近吸入口，第二组距吸入口稍远，第三组更远……，一直顺序排列到航具尾端，喷嘴的喷射方向背离吸入口，沿壁面切线方向，航具在大气中飞行时，吸入口在航具顶端轴线;航具在水面航行时，吸入口在航具前端轴线;航具在水中潜行时，吸入口在航具前端或底端轴线。本发明充分利用射流附壁效应，对航具减阻推进，给航具以推力和升力。为此，航具的壳体设计成向外凸出的园球形、椭球形、盘子形、草帽形、园柱形飞碟形状;射流喷射系统即为航具的推进系统;航具的控制系统即为射流层的厚度、流速及喷嘴方向的控制系统，由射流流速控制器、射流分布控制器及喷嘴方向控制器组成。流速控制器控制航具对称轴上轴向力的大小，操纵航具的运动速度;射流分布控制器控制航具对称轴方向的改变，操纵航具的运动方向;喷嘴方向控制器操纵航具是否自旋及自旋的方向和速度。

航具在大气中飞行时，底端装有减振支撑装置。当喷射流为高温等离子体时，为了进一步减小阻力，可在喷嘴上向外倾斜缠绕导电线圈，使磁场方向略向外偏斜。

本发明的工作原理如下：

当喷嘴喷射的射流沿壁面运动时，动量方向不断改变，产生沿流线主法线方向的压力梯度，于是航具壁面压力下降，表面射流层在航具尾端汇合，压力升高，离开尾端向后运动，给航具以推力和升力，如果表面射流层运动速度超过绕流流体的速度时，其阻力为负值，可获得附加推力。当航具在大气中飞行，壁面压力降到绝对零压时，射流在壁面滑移运动，于是壁面摩擦阻力完全消除;当航具在水中航行，使用水作为射流层时，靠近壁面的射流发生低压沸腾，沸腾的汽泡在射流层法向压力梯度的作用下向壁面运动，产生汽泡和附壁效应，在壁面形成含泡液，于是壁面摩擦阻力可大大减小，当航具在大气中作亚音速、超音速、高超音速飞行时，表面射流层可以削除旋涡，增加激波面下游流体的速度和减小压力，因此可减少激波波阻，减少绕流介质升温和离介作用。

航具在大气中飞行，喷射的射流为高温等离子体时，可在喷嘴上向外倾斜缠绕的导电线圈中产生电流，增强了磁场射流沿磁力线运动，于是改变了空气动力学系数，减少了热传递，降低了物面温度，因此便进一步减少壁面摩擦阻力。

本发明操纵系统工作原理如下：

射流流速控制器控制航具对称轴上轴向力的大小、操纵航具的运动速度;射流分布控制器控制航具对称轴方向的改变，操纵航具的运动方向;喷嘴方向控制器操纵航具是否自旋及自旋的方向和速度。

对大气中的航具，对称轴向上，当射流均匀分布时，通过流速控制器控制射流流速大小，以操纵航具的垂直起落及悬停;欲向前方运动，可操纵射流分布控制器，使对称轴后方的射流加强;欲向左转弯时，可使对称轴右方的射流加强。

对水中的航具，对称轴向前，用流速控制器操纵航具的前进速度;欲向左转弯时，可操纵射流分布控制器，使对称轴右方射流加强;欲使航具下沉，可操纵射流分布控制器，使对称轴上方射流加强。

该航具亦可进入航天飞行，此时表面射流层解体，无需进气口，只使用少数几个喷嘴，便可控制航具速度，操纵飞行状态。