技术领域

本发明涉及一种交通工具， 尤其是一种飞行汽车。

背景技术

将汽车和飞机两种运输工具结合起来， 是人类由来已久的一个想法。 到目前为止， 国内 外出现过不少飞行汽车方案和一些产品实物， 多具有各种各样的设计缺陷。 例如美国的 Terrafugia飞行汽车和莫尔顿.泰勒的飞行汽车，� ��能称作可在公路上行驶的折叠机翼飞机。与 本发明最相近的几个国内外专利， 如美国专利号 US6619584B11 , 名称为 《ROAD/AIR VEHICLE》的专利中公开了一种飞行汽车， 以及中国专利申请号为 CN201110047409.5, 公开 日为 2011年 7月 27日， 名称为 《飞行汽车》 的专利中公开了一种飞行汽车， 这两种飞行汽 车都釆用了车身前部安装鸭翼， 车身后部安装主翼的气动布局。 在飞行器设计中， 鸭翼是一 种辅助机翼， 其面积比主机翼小得多， 仅产生少量升力。 以上两个专利均采用了鸭翼在前、 主翼在后的布局方式， 飞行中产生主要升力的气动承力面仍是安装在 车身后部的主翼， 而这 种气动布局方式将导致机翼气动焦点与飞行汽 车的重心相距较远，飞行时难以取得俯仰稳定 。 中国专利号为 ZL200920053565.0, 授权公告日为 2010年 3月 10日， 名称为 《双涵道螺旋桨 可垂直起降飞行汽车》 的专利中， 公开了一种可垂直起降飞行汽车， 依靠涵道螺旋桨推进器 实现垂直起降和水平飞行， 但是却不带有机翼， 无法远距离飞行。

内燃机汽车排放的废气造成了严重的大气污染 。 太阳能是可再生的清洁能源， 但由于太阳 能的不稳定性、 分散性， 常规尺寸大小的汽车、 飞机、 船舶等直接使用太阳能作为动力是目 前难以克服的瓶颈。

总之， 以上方案和实物都无法实现汽车和飞机的较好 结合， 也无法解决直接使用太阳能作 为动力能源的难题。

发明内容 针对上述现有技术存在的缺陷， 本发明要解决的技术问题是提供一种飞行汽车 ， 可结合汽 车和飞机二者功能。

本发明进一步要解决的技术问题是实现垂直起 降功能或水陆空三栖功能。

本发明更进一步要解决的技术问题是解决汽车 、 飞机和船舶直接使用太阳能作为动力能源 的问题。

为了解决上述技术问题， 本发明所采用的技术方案是： 采用了飞机设计中一种非常规气动 布局——串列机翼气动布局， 以及折叠机翼技术， 来设计飞行汽车， 实现了在基本不增加现 有家用轿车尺寸的基础上， 获得了起飞所需的较大机翼面积， 较好解决了汽车和飞机二者结 合这个长久以来的难题。 进一步， 本发明釆用左、 右前拉布局和车轮提升技术解决了水陆空 三栖飞行汽车设计难题。 本发明的另一改进， 利用串列翼布局和可倾转发动机技术解决了垂 直起降飞行汽车设计难题。

串列机翼气动布局和鸭式气动布局的主要区别 在于， 串列机翼气动布局的前、 后机翼均 为主机翼， 主要作用是产生升力， 而鸭式气动布局的鸭翼是辅助机翼， 主要作用是辅助操纵 或与主机翼近距离气动耦合以增加主机翼的升 力。

本发明具体解决方案是： 一种飞行汽车， 包括车身， 安装于车身下部的车轮， 安装于车身 两侧的能够产生向上升力的主机翼， 以及安装于车身上能够产生推力的推进器， 所述主机翼 包括一对前机翼和一对后机翼， 所述一对前机翼与车身前部两侧活动连接并能 折叠收放， 所 述一对后机翼与车身后部两侧活动连接并能折 叠收放。

所述一对前机翼的翼根分别通过前机翼连接装 置与车身前部两侧的前机翼架活动连接， 使 得展开的前机翼能够围绕前机翼连接装置翻转 折叠后收于车身两侧。

所述一对后机翼的翼根分别通过后机翼连接装 置与车身后部两侧的后机翼架活动连接， 使 得展开的后机翼能够围绕后机翼连接装置翻转 折叠后收于车身两侧。

后机翼还有另一种折叠方式， 所述一对后机翼的翼根分别通过后机翼连接装 置与车身后部 两侧活动连接， 后机翼的内翼和外翼通过翼间折叠装置活动连 接， 使得展开的后机翼的外翼 可以分别向上翻转实现后机翼对折， 然后一对后机翼整体绕各自翼根的后机翼连接 装置向前 方水平旋转， 收于车身顶部。

进一步的， 所述车身的两侧还安装有与车身活动连接的后 机翼支撑杆， 该后机翼支撑杆斜 向上伸出， 与后机翼的内翼活动连接。

进一步的， 所述推进器安装在车身尾部。

进一步的， 所述车身前部的左右两侧各安装有一个短舱， 每个短舱上各安装有所述推进器。 进一歩的， 至少一个推进器安装在车身的前部， 以产生垂直向下的推力； 至少一个推进器 安装在车身后部， 以产生垂直向下的推力， 当水平飞行时， 安装在车身后部的所述推进器倾 转约 90° ， 以产生水平飞行所需的向后的推力。

进一步的， 所述一对前机翼和一对后机翼的上表面和下表 面安装有太阳能电池板， 尾翼和 车身的表面安装有太阳能电池板； 车身上安装有电池， 所述太阳能电池板和所述电池组成联 合供电系统。

进一步的， 该飞行汽车上安装有救生伞、 车内安全气囊和车底安全气囊。

有益效果

本发明对比已有技术具有以下有益效果：

1. 前机翼、 后机翼的间距大， 共同作为主要气动承力面， 形成串列机翼布局， 飞行中， 前、 后机翼的升力对飞行汽车产生的力矩相互平衡 ， 且前机翼对后机翼的气动干扰小；

2. 前、 后机翼折叠收起机翼后， 飞行汽车与家用轿车大小相近， 可在公路上行驶和起飞 降落， 较好结合汽车和飞机二者的功能；

3. 飞行汽车的前、 后机翼和车身各部位的表面安装有大面积太阳 能电池板， 机翼展开后 整个汽车成为一个大太阳能充电器， 最大限度利用了阳光的直接辐射和间接辐射， 能源自给 自足且绿色无污染， 续航性能好， 解决了常规尺寸的交通工具直接利用太阳能作 为动力的难 题；

4. 本发明的另一种改进， 三栖飞行汽车实现了水上行驶和水上起飞降落 ； 结合了汽车、 飞 机和船舶三者的功能；

5. 本发明的另一种改进， 垂直起降飞行汽车可以远距离水平飞行和垂直 起飞降落， 结合了 汽车、 固定翼飞机、 直升机三者的功能；

6. 飞行汽车上安装有完备的救生系统， 解决了家用飞行器的安全问题。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一 步详细的说明。

图 1是本发明飞行汽车的立体示意图；

图 2是本发明飞行汽车的机翼折叠收放原理示意� �；

图 3是本发明飞行汽车的机翼折叠收起后的立体� �意图；

图 4是本发明飞行汽车的后机翼支撑杆局部示意� �；

图 5是本发明三栖飞行汽车立体示意图；

图 6是本发明三栖飞行汽车车轮向上收起原理示� �图；

图 7是本发明垂直起降飞行汽车， 车尾装有两部可倾转涵道发动机的立体示意图 ； 图 S是本发明垂直起降飞行汽车、 车尾装有一部可倾转涵道发动机的立体示意图 ； 图 9是本发明垂直起降飞行汽车收起机翼的立体� �意图；

图 10是本发明的救生系统工作示意图。

图中： 1.车身， 2.车轮， 3.前机翼， 4.前机翼连接装置， 5.前机翼架， 6.后机翼， 7.后机翼连 接装置， 8.后机翼内翼， 9.后机翼外翼， 10.翼间折叠装置， 11.后机翼架， 12.后机翼支撑杆， 13.后机翼支撑杆铰链， 14.垂直尾翼， 15.水平尾翼， 16.舵面， 17.推进器， 18.短舱， 19.电池， 20.太阳能电池板， 21.浮筒， 22.可倾转涵道推进器， 23.垂直起降涵道推进器， 24.上盖板， 25. 导流片， 26.救生伞， 27.车内安全气囊， 28.车底安全气囊。 实施例一：

参见附图 1、 2， 本飞行汽车包括车身 1、 前机翼 3、 后机翼 6、 推进器 17、 车轮 2、 垂直尾 翼 14等部件， 车身 1前部两侧是可翻转折叠的一对前机翼 3 , 车身 1后部两侧是可翻转折叠 的两副后机翼 6， 一对前机翼 3的翼根分别通过前机翼连接装置 4与车身 1前部两侧的前机 翼架 5活动连接， 一对后机翼 6的翼根分别通过后机翼连接装置 7与车身 1后上方两侧的竖 轴活动连接， 后机翼内翼 8和后机翼外翼 9通过翼间铰链折叠装置 10连接。这两对机翼沿车 身 1构成前后串列式双主翼气动布局， 共同作为产生升力的主要气动承力面。 其中前机翼 3、 后机翼 6、 垂直尾翼 14上安装有舵面 16， 这些舵面 16可以作为升降舵、 副翼、 襟翼或其他 操纵面使用， 还混合使用。

飞行汽车的车尾安装一部推进器 17，推进器 17包括发动机和螺旋桨，发动机可以直接驱动 螺旋桨旋转或通过传动装置驱动螺旋桨旋转， 以产生飞行所需的动力。

与常用于增强飞机操纵性或产生耦合涡增强主 机翼升力的小型辅助机翼- -鸭翼不同，所述前 机翼 3和后机翼 6均为大翼面积和长翼展的主机翼， 在本实施例子中， 前机翼 3的翼展约为 6米， 弦长约为 0.8米， 机翼面积约为 5平方米， 后机翼 6的翼展约为 8米， 弦长约为 1.1米， 机翼面积约为 9平方米， 这样前机翼 3的翼展和弦长至少相当于后机翼 6的 60%以上， 这样 前、 后两对机翼大小相近， 均为大翼面积和长翼展的主机翼， 而且前机翼 3与车身 1前部两 侧通过前机翼连接装置 4连接， 并可折叠收放。

在本实施例中，前机翼连接装置 4采用与美国 ICON A5飞机相同的两轴旋转机翼折叠机构， 其中第一个旋转轴的轴线是机翼翼展方向， 第二个旋转轴的轴线垂直于大地， 在收起前机翼 3时， 水平状态的一对前机翼 3先围绕第一个旋转轴翻转到翼弦与大地基本� �直状态， 再绕 第二个旋转轴向后旋转， 最后折叠收于车身 1两侧， 这时前机翼 3的翼展方向基本平行于车 身 1纵轴， 翼弦与大地基本垂直。

后机翼内翼 8和后机翼外翼 9通过翼间折叠装置 10活动连接， 车身 1后上方两侧分别有竖 轴， 竖轴穿过后机翼 6翼根与后机翼内翼 8牢固连接， 原理与美国变后掠翼战斗机 F-14的活 动装置相类似， 机翼可在水平面内旋转， 实现折叠收放。

飞行汽车的前机翼 3和后机翼 6展开飞行时， 共同产生向上的升力将飞行汽车抬起来飞行， 这时前机翼 3和后机翼 6共同的等效气动焦点位于前机翼 3和后机翼 6之间， 飞行汽车的重 心位置与等效气动焦点的位置接近并位于后者 的前方， 机翼对飞行汽车的重心产生一对平衡 力矩， 原理类似于前后两人抬轿子， 这样前后升力布局均匀。 本飞行汽车采用了串列机翼气 动布局后， 可以得到足够大的机翼总面积， 足以让本飞行汽车顺利起飞。

如附图 3所示， 当飞行汽车收起机翼时， 一对前机翼 3围绕前机翼连接装置 4翻转折叠， 以机翼翼弦方向大约为竖直、 翼展方向大约平行于车体纵轴的状态收于车身 1两侧并锁定； 后机翼外翼 9分别向上翻转实现机翼对折， 后机翼 6再分别整体绕各自翼根的竖轴向前方水 平旋转， 收于车身 1顶部并锁定。

参见附图 4， 为了改善后机翼 6的结构受力， 车身 1 的两侧还安装有以后机翼支撑杆铰链 13连接的后机翼支撑杆 12， 后机翼支撑杆铰链 13可以采用球形铰链， 后机翼支撑杆 12斜向 上伸出， 与后机翼内翼 8的下表面以后机翼支撑杆铰链 13活动连接， 后机翼支撑杆 12可伴 随着后机翼 6的收放而活动。在后机翼 6旋转过程中， 后机翼支撑杆 12长度受限时， 可采用 伸缩式支撑连杆。

除了折叠机翼， 本发明还可采用伸缩机翼。

当在公路上要起飞时， 本飞行汽车前机翼 3和后机翼 4展开， 就变成一架串列机翼布局的 飞机， 能远距离快速飞行并在公路上起飞和降落， 同时为了避免前机翼 3对后机翼 6的气流 干扰， 飞行中前机翼 3可适当采用下反角、 后机翼 6适当采用上反角， 实现了各自气动特性 的独立。

本飞行汽车收起机翼时， 外形尺寸接近普通家用轿车， 结合了汽车和飞机二者的功能而不 具有明显缺陷。 车门可安装在常规的两侧位置。 当然视推进器 17的安装位置， 车门也可安装在车身 1前部 或后部。

对于飞行器来说， 救生是无法回避的问题。 参见附图 10， 本飞行汽车上安装有完备的救生 系统， 由救生伞 26、 车内安全气囊 27和车底安全气囊 28组成。 其中至少一个救生伞 26安 装在车身 1顶部并与车身 1整体结构件连接； 若干个车内安全气囊 27安装在乘员舱内部， 位 于舱内顶部和乘员面前的车体内， 车底安装有若干个可瞬时充气的安全气囊。 当飞行时遇到 紧急情况时， 救生伞 26抛出并打开， 在紧急迫降落地时， 车底安全气囊 28立即充满气并弹 出， 构成车身 1下部的气囊缓冲区， 减轻车体撞击地面所受的冲击力， 实现飞行汽车迫降时 的安全软着陆， 同时车内安全气囊 27打开， 保护车内人员安全。 实施例二：

本实施例为三栖飞行汽车， 水陆空综合性能均衡， 以满足生活在海边或河流湖泊地区人 们的需要。

参见附图 5、 6， 所述车身 1前部的左、 右两侧各安装有一个倾斜的短舱 18， 每一个倾斜短 舱 18上各安装有推进器 17， 用于提供飞行所需拉力。 推进器 17安装在车身 1前部较高的位 置， 距离水面一定高度， 而且得到前下方的前机翼 3保护， 免受溅起的水花损坏推进器 17。 两侧的螺旋桨旋转时互相抵消扭矩。 车身 1的底部为带有斜升角的 V形底部， 所述车轮 2采 用目前高速水陆两栖车上采用的车轮翻折提升 技术， 可以让车轮 2向上方弯折收起， 实现了 车身 1底部外形的流线型， 这样在水中航行时， 可以最大限度的减少水中阻力， 实现了水上 高速起飞和降落； 车身 1内部为多个水密封舱结构， 增大抗沉性； 一对浮筒 21安装在左、 右 前机翼 3下方， 增加飞行汽车在水面的稳定性。 当然浮筒 21也可安装在车身 1两侧下方， 同 样能起到减摇效果。

在水上航行时， 除了可使用车身 1前部的左右两侧的推进器 17空气动力推进， 也可以在车 底安装如喷水推进器一类的水中推进器， 用于水上航行推进， 且喷口具有矢量转向和倒喷功 能， 省略了船舵， 可以实现各种水上航行状态。

车尾有左右两部垂直尾翼 14， 一个水平尾翼 15将两部垂直尾翼 14的上端连接，构成三翼 面布局， 这样既加强了结构强度， 并且水平尾翼 15作为飞行汽车的一个辅助气动承力面， 用 于增强飞行中的安定性和操纵性。 当然也可以采用 V型尾翼等其他类型的尾翼。

本实施例中，飞行汽车的前机翼 3、后机翼 6的上表面和下表面安装有太阳能电池板 20， 包括所述垂直尾翼 14、水平尾翼 15和车身 1在内的多个部件的表面安装有太阳能电池板 20， 有效面积可达数十平方米以上，机翼上表面和 车身 1顶部等部位的太阳能电池板 20接受来自 太阳光的直接辐射，机翼下表面和车身 1其他部位等的太阳能电池板 20接受反射阳光的间接 辐射， 提高了对太阳能的利用率， 这样机翼展开后整个汽车成为一个巨大的太阳 能充电器， 太阳能电池板 20—个白天可以得到至少 10度电能， 足以行驶近百公里。 这样巧妙的解决了 汽车、 飞机、船舶直接应用太阳能驱动的难题， 可在缺乏充电设备的陆地或水上远距离旅行。

所述车身 1的内部安装有电池 19， 所述电池 19是包括蓄电池或燃料电池在内的任意类 型电池， 所述太阳能电池板 20和所述电池 19组成混合供电系统。 当太阳能电池板 20电力不 足且无光线摄入时， 可切换至蓄电池供电模式， 或者蓄电池供电的同时也利用太阳能电池板 20供电， 可以大大延长飞行汽车的航程或航时。

在充电时， 前机翼 3和后机翼 6可以自适应调整上、 下反角度， 使得太阳光线尽量垂直照 射机翼表面， 提高太阳能光伏发电效能。

其他内容同实施例一。

实施例三：

参见附图 7， 一部共轴式双螺旋桨垂直起降涵道推进器 23安装在车身 1前部， 提供垂直 向下的推力， 螺旋桨在水平面内旋转不对车身 1产生扭矩， 在涵道进气口设置两扇与车身 1 铰链连接的上盖板 24， 排气口设置有平行的多片式导流片 25阵列， 导流片 25阵列与车身 1 活动连接。多片式导流片 25阵列可以进行偏转， 以实现飞行中侧倾姿态的控制。水平飞行时， 涵道进气口的上盖板 24和排气口的导流片 25阵列都进行偏转， 基本掩盖了涵道口， 密封车 身 1， 减小飞行阻力。

车尾的安装两部并列的单螺旋桨可倾转涵道推 进器 22， 各自的螺旋桨叶片旋转方向相反， 以相互抵消扭矩。 由垂直起飞状态向水平飞行状态过渡时， 车尾的两部推进器 17 可倾转约 90度。 ， 以产生水平飞行所需的向后的推力。

当飞行器垂直起飞时，打开前部垂直起降涵道 推进器 23的上盖板 24和下部导流片 25阵 列， 前后发动机同时发动， 产生向下的推力， 将飞行汽车渐渐抬升离地， 这时飞行汽车在空 中张开前、后两对机翼， 然后车尾的两部可倾转涵道推进器 22加大推力的同时开始倾转， 产 生一个水平向后的推力分量， 飞行汽车于是逐渐获得前飞速度， 机翼产生越来越大的升力并 最终将飞行汽车抬起来飞行， 上盖板 24和下部导流片 25关闭， 车尾的两部可倾转涵道推进 器 22倾转到约 90度。 ， 这时飞行汽车处于水平飞行状态。

当由水平飞行向垂直降落状态过渡时， 执行上述逆过程。

其他内容同以上实施例。

实施例四：

垂直起降飞行汽车还有另一种实现方式。

参见附图 8、 9, 一对前机翼 3的翼根分别通过前机翼连接装置 4与车身 1前部两侧的前 机翼架 5活动连接， 使得展开的前机翼 3能够围绕前机翼连接装置 4翻转折叠后收于车身 1 两侧；一对后机翼 6的翼根分别通过后机翼连接装置 7与车身 1后部两侧的后机翼架 11活动 连接， 使得展开的后机翼 6能够围绕后机翼连接装置 7翻转折叠后收于车身 1两侧。

一部垂直起降涵道推进器 23安装在车身 1前部， 螺旋桨在水平面内旋转， 以产生垂直向 下的推力， 涵道的出口安装有平行的多片式导流片 25阵列， 导流片 25阵列与车身 1活动连 接。 导流片 25可以进行偏转， 对入流和下洗气流进行导流， 减小涵道进出气流阻力或有意增 大涵道进出气流阻力， 可以抵消前部的单螺旋桨旋转时对车身 1产生的扭矩， 而且还可以适 当控制导流片 25偏转， 以实现飞行中对侧倾姿态的控制。 如果是导流片 25阵列是固定偏角 的， 还可以在螺旋桨的下方安装可偏转的气动舵面 16。

一部共轴螺旋桨可倾转涵道风扇推进器 22安装在车身 1后部， 这样在倾转过程中， 不会 给车身 1造成扭矩。涵道的出口同样安装有平行的多� �式导流片 25阵列， 在垂直起降过程中 起调整车身 1姿态等作用。

当由垂直起飞状态向水平飞行状态过渡时，车 尾的可倾转涵道风扇推进器 22逐渐倾转约 90度。 ， 使螺旋桨在垂直车身 1纵轴的平面内旋转以产生水平飞行所需的后� �推力， 完全转 入水平飞行后， 飞行汽车完全依靠车尾的可倾转涵道风扇推进 器 22推进， 而车前部的垂直起 降涵道推进器 23的上、下进出口的导流片 25阵列偏转到基本掩盖了涵道口，起到气动整� ��， 密封车身 1， 减小飞行阻力的作用。

其他内容同以上实施例。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说 明， 但这些说明不能被理解为限制了本发明 的范围， 本发明的保护范围由随附的权利要求书限定， 任何在本发明权利要求基础上的改动 都在本发明的保护范围内。