CN109532889B - 迎角底翼冲压气悬浮列车 - Google Patents
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Abstract
本发明是迎角底翼冲压气悬浮列车。本发明的有益效果是，比磁悬浮列车成本低、运行能耗低的气悬浮列车。本发明的技术方案是：列车底部设置迎角底翼，利用车头的空气阻力转换成空气压缩的力，压缩的力与迎角升力使列车悬浮。
Description
技术领域：
本发明涉及运输技术领域，特别涉及一种气悬浮列车。
背景技术：
现有技术列车悬浮有磁悬浮和气悬浮，磁悬浮因成本太高不能广泛使用，气悬浮是利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气，使列车的底部和轨道之间形成一层几毫米厚的空气垫，从而将列车悬浮在轨道上，这种技术的主要缺点是耗费大量的能量和成本高的喷射设备，因此该技术不能广泛使用。发明申请号200610028620公开了利用列车高速行驶前进时，把空气由车头挤压入车底形成压缩气垫使列车悬浮的技术，该技术结构简单、轨道造价低、运行能耗低等优点，但是该技术没有任何具体的实质性内容。模拟实验表明根据空气动力学设计的冲压气悬浮列车具备上述的优点。
发明内容：
本发明是迎角底翼冲压气悬浮列车。本发明的有益效果是，比磁悬浮列车成本低的具有实施价值的气悬浮列车。本发明的技术方案是：
列车头部的宽度不变，列车头部的上下尺寸为前方小、后方大、上下对称的尖形；前翼在车头的前端，前翼的数量为形状相同的左右两片，两片的总宽度与车身宽度相同，，前翼的前端为30°尖形，前后长度为50厘米，后端与车头铰接，前翼在中间位置时中心线为水平，向上可旋转15°，向下可旋转15°；
导向挡风板设置在车头前端，作用是把左右两片前翼底部的风量分成两部分再压入车底，两部分风量经过车轮前端的整流板各自又分成两部分，一部分在车底形成压缩空气悬浮列车，另一部分在车侧调节导向；
从列车前端进入车底的风量分成四部分后进入四个风道，每一个风道设置有迎角底翼，底翼的前端与车头与车身之间的位置铰接，底翼的前端之后的部位有液压伸缩杆与车厢底部连接，液压伸缩杆的作用是调节底翼的迎角度大小，从而调节升力和阻力的大小；
涡轮风扇发动机设置在列车尾部的正中间，涡轮风扇发动机的两侧设置有尾翼，尾翼的作用是调节列车车身的迎角，使列车保持正确的姿态贴着轨道飞行；
列车采用轻质铝合金或者碳纤维材料制作，大幅降低列车起飞速度；
列车起步时是由车轮沿轨道前进，前翼向上旋转15°，为了减少阻力四个底翼只下降三分之二位置，由车轮和涡轮风扇发动机双动力驱动加速，由前翼迎角、车头空气挤压、底翼迎角、车底空气挤压、尾翼迎角五部分的共同升力使列车在200～250公里时速悬浮起来；
随着速度上升，需要的升力变小，底翼慢慢收起一部分迎角减少，前翼迎角减少一部分，这样减少升力；高速行驶时底翼迎角再减少一些，但不能减少到零，因为底翼在高速需要小的迎角，前翼迎角可以减少为零，尾翼迎角可以减少到零。
上述的方案中，列车的升力由两部分组成，一个是迎角升力，另一个是把车头的空气阻力转换成空气压缩的力，压缩在车底使列车产生升力，两个升力组合使列车悬浮；把空气阻力转化升力是本发明的核心技术，它不需要利用功率很强的航空发动机向轨道上喷射压缩空气，因此大幅降低列车悬浮的成本和耗能，成为一种比磁悬浮列车成本低的具有实施价值的悬浮列车；
附图说明：
图1是：列头外观图；
图2是：图1中切面线I的截面图；
图3是：图1中切面线I悬浮后截面图；
图4是：列车起飞图；
图5是：列车中高速图；
图6是：列车紧急降速图；
()里的数字或字母代表图中的数字或字母，数字或字母代表()前的名称；无砟轨道(1)，车头挡风板(2)，导向挡风板(3)，车厢(4)，车头(5)，前翼铰接转轴(6)，前翼(7)，列车车轮(8)，涡轮风扇发动机(9)，尾翼(10)，液压伸缩杆(11)，切面线I(I),迎角底翼(12)，挡风板(13)，轨道挡风板(14)；
为了图示迎角底翼，图4图5图6没有画上车头挡风板(2)和导向挡风板(3)。
具体实施方式：
根据附图对迎角底翼冲压气悬浮列车进行说明：
如图1所示，列车头部5的宽度与车身的宽度相同，列车头部5的上下尺寸为前方小、后方大、上下对称的尖形；前翼7在车头5的前端，前翼7的数量为形状相同的左右两片，两片的总宽度与车身宽度相同，前翼7的前端为30°尖形，前翼7的前后长度为50厘米，前翼7的后端与车头铰接6，前翼在上下中间位置时中心线为水平(见图5)，向上可旋转15°(见图4)，向下可旋转15°(见图6)；
如图1所示，车头挡风板2有三块挡风板，中间一块，两边各一块，设置在车头前端，中间一块的上端在两片前翼7的中间，两边各一块的上端在两片前翼7的外侧，三块挡风板2是把进入车底的风量分成左右两部分风道；如图2所示，左部分风道经过车轮前端的整流板分成车侧风道G和车底风道E，右部分风道经过车轮前端的整流板分成车底风道F和车侧风道H，车底风道F和车底风道E形成压缩空气悬浮列车，车侧风道G车侧风道H调节列车导向；
如图2所示，车侧风道G的上侧设置迎角底翼C，车底风道E的上侧设置迎角底翼A，车底风道F的上侧设置迎角底翼B，车侧风道H的上侧设置迎角底翼D；如图4图5图6所示，迎角底翼12的前端与车头与车身之间的位置铰接，迎角底翼12的前端之后的部位有液压伸缩杆11与车厢4底部连接，液压伸缩杆11的作用是调节底翼的迎角度大小，迎角底翼A迎角底翼B的迎角度大小调节列车升力大小，迎角底翼C迎角底翼D的迎角度大小调节导向压力大小；
如图4图5图6所示，涡轮风扇发动机9设置在列车尾部的正中间，作用是推动列车前进；涡轮风扇发动机9的两侧设置有尾翼10，尾翼10的作用是调节列车车身的迎角，使列车保持正确的姿态贴着轨道飞行；
列车采用轻质铝合金或者碳纤维材料制作，大幅降低列车起飞速度和起飞难度；
图2图4所示，列车起步时是由车轮沿轨道前进，前翼向上旋转15°，尾翼向上旋转15°，四个底翼只下降四分之三位置，由列车车轮8和涡轮风扇发动机9双动力驱动加速；前翼迎角、车头空气挤压、底翼迎角、车底空气挤压、尾翼迎角五部分的共同升力使列车在200～250公里时速悬浮起来；
图3图5所示，随着速度上升四个迎角底翼下降，在车轮离开地面后四个迎角底翼下降最低(图3所示)；随着前进速度再上升需要悬浮的升力变小，四个底翼慢慢收起一部分同时减少前翼7迎角和减少尾翼10迎角；当时速达到800～900公里，前翼7迎角可以减少为零和尾翼10迎角减少到零；特别指出，底翼迎角不能减少为零；
图6所示，在减速时减少涡轮风扇发动机9推力，同时增加前翼7迎角和尾翼10迎角；在紧急刹车时减少涡轮风扇发动机9推力为零、前翼7迎角为负数15°、尾翼10迎角为90°。
Claims (1)
1.迎角底翼冲压气悬浮列车，其特征是：
列车头部(5)的宽度与车身的宽度相同，列车头部(5)的上下尺寸为前方小、后方大、上下对称的尖形；前翼(7)在车头(5)的前端，前翼(7)的数量为形状相同的左右两片，两片的总宽度与车身宽度相同，前翼(7)的前端为30°尖形，前翼(7)的前后长度为50厘米，前翼(7)的后端与车头铰接(6)，前翼在上下中间位置时中心线为水平，向上可旋转15°，向下可旋转15°；
车头挡风板(2)有三块挡风板，中间一块，两边各一块，设置在车头前端，中间一块的上端在两片前翼(7)的中间，两边各一块的上端在两片前翼(7)的外侧，三块挡风板(2)是把进入车底的风量分成左右两部分风道；左部分风道经过车轮前端的整流板分成车侧风道G和车底风道E，右部分风道经过车轮前端的整流板分成车底风道F和车侧风道H，车底风道F和车底风道E形成压缩空气悬浮列车，车侧风道G车侧风道H调节列车导向；
车侧风道G的上侧设置迎角底翼C，车底风道E的上侧设置迎角底翼A，车底风道F的上侧设置迎角底翼B，车侧风道H的上侧设置迎角底翼D；迎角底翼(12)的前端与车身(4)之间的位置铰接，迎角底翼的前端之后的部位有液压伸缩杆(11)与车厢(4)底部连接，液压伸缩杆(11)的作用是调节底翼的迎角度大小，迎角底翼A、迎角底翼B的迎角度大小调节列车升力大小，迎角底翼C、迎角底翼D的迎角度大小调节导向压力大小；
涡轮风扇发动机(9)设置在列车尾部的正中间，作用是推动列车前进；涡轮风扇发动机(9)的两侧设置有尾翼(10)，尾翼(10)的作用是调节列车车身的迎角，使列车保持正确的姿态贴着轨道飞行；
列车起步时是由车轮沿轨道前进，前翼向上旋转15°，尾翼向上旋转15°，四个底翼只下降四分之三位置，由列车车轮(8)和涡轮风扇发动机(9)双动力驱动加速；
随着速度上升四个迎角底翼下降，在车轮离开地面后四个迎角底翼下降最低；随着前进速度再上升需要悬浮的升力变小，四个底翼慢慢收起一部分同时减少前翼(7)迎角和减少尾翼(10)迎角；当时速达到800～900公里，前翼(7)迎角减少为零和尾翼(10)迎角减少到零；
在减速时减少涡轮风扇发动机(9)推力，同时增加前翼(7)迎角和尾翼(10)迎角；在紧急刹车时减少涡轮风扇发动机(9)推力为零、前翼(7)迎角为负数15°、尾翼(10)迎角为90°。
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