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原文传递以压缩空气为动力源的个人飞行器及其运行方法

专利名称：	以压缩空气为动力源的个人飞行器及其运行方法
摘要：	以压缩空气为动力源的个人飞行器及其运行方法，包括气旋涵道内静止旋翼升力装置、坐架和压缩空气供气设备；气旋涵道内静止旋翼升力装置包括气旋涵道、涵道内静止旋翼和涵道内压缩空气人造风吹风口，涵道内静止旋翼包括静止桨毂和固定连接在静止桨毂周围呈放射状排布的多片静止桨叶，静止桨叶形同机翼并具有翼型、攻角、前缘和后缘；压缩空气供气设备向涵道内压缩空气人造风吹风口供给压缩空气，以使涵道内压缩空气人造风吹风口朝向静止桨叶的前缘喷射气流，形成气旋，产生升力；以解决与传统个人飞行器燃烧化石燃料做功相关的效率受限、成本高、结构重、能源‑环境问题，和个人飞行器或无翼或以翼在相对静止空气中运动产生升力相关的缺点和问题。
专利类型：	发明专利
申请人：	王力丰
发明人：	王力丰
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
申请号：	CN201911311482.1
公开号：	CN110963035A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	谭云
分类号：	B64C39/02;B64D27/16;B;B64;B64C;B64D;B64C39;B64D27;B64C39/02;B64D27/16
申请人地址：	北京市朝阳区朝阳公园南路6号公园大道2号楼26C
主权项：	1.一种以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，包括气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)、坐架(2)以及压缩空气供气设备(3)，所述气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)和所述压缩空气供气设备(3)分别安装在所述坐架(2)上；其中，所述气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)包括气旋涵道(4)、涵道内静止旋翼(5)和涵道内压缩空气人造风吹风口(6)，所述涵道内静止旋翼(5)和所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)在同一个工作水平节段(11)固定安装在所述气旋涵道(4)中，所述涵道内静止旋翼(5)包括静止桨毂(12)和固定连接在所述静止桨毂(12)周围且呈放射状排布的多片静止桨叶(13)，所述静止桨叶(13)形同机翼并具有翼型(14)、攻角(15)、前缘(16)和后缘(17)，且每片所述静止桨叶(13)的后缘(17)与另一片所述静止桨叶(13)的前缘(16)相对；其中，所述气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)对称且扭矩平衡地固定安装在所述坐架(2)两侧，所述压缩空气供气设备(3)向所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)供给压缩空气，以使所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)朝向所述静止桨叶(13)的前缘(16)喷射气流(22)。 2.根据权利要求1所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述气旋涵道(4)为由气旋圆筒(7)和渐阔下口(8)组成的竖直设置在所述坐架(2)两侧的气体通道；其中，在所述气旋圆筒(7)内，所述静止桨叶(13)的外周端固定连接在气旋圆筒内壁(9)上；在所述气旋圆筒(7)内还设有增加升力装置(31)，所述增加升力装置(31)包括附加静止旋翼(32)和涵道内固定机翼(33)，所述附加静止旋翼(32)和所述涵道内固定机翼(33)分别固定设置在所述涵道内静止旋翼(5)和所述渐阔下口(8)之间的所述气旋圆筒内壁(9)上。 3.根据权利要求2所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述坐架(2)包括背板(36)、坐板(37)、扶手(38)和支撑腿(39)；所述背板(36)的背面设有用于安装所述压缩空气供气设备(3)的卡扣机构(40)，所述背板(36)前面设有用于系缚人体于所述背板(36)上的肩背带和腹带，且所述背板(36)的底部与所述坐板(37)连接；所述扶手(38)有左右两个，所述扶手(38)的后端与所述背板(36)或所述坐板(37)的两侧转动连接(41)；所述支撑腿(39)有数根，所述支撑腿(39)从所述背板(36)或所述坐板(37)的下部分别向下且向外伸出。 4.根据权利要求3所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，每根所述支撑腿(39)由活塞杆式柱体(45)及套设在其外的气缸式套筒(46)构成；所述活塞杆式柱体(45)的上端为活塞(47)，所述活塞(47)可在所述气缸式套筒(46)内滑动，所述活塞杆式柱体(45)的下端为支撑腿触地端(48)，所述气缸式套筒(46)的筒壁上端通过可动关节部(50)连接在所述背板(36)或所述坐板(37)下部；所述气缸式套筒(46)的内腔上端设有充气阀门(51)和排气阀(52)，所述气缸式套筒(46)的内腔下端设有端口(53)用于使所述活塞杆式柱体(45)随所述活塞(47)在所述气缸式套筒(46)内上下运动时平稳伸入或伸出所述气缸式套筒(46)并节制所述活塞(47)向下滑出；其中向前下方伸出的所述支撑腿(39)即前支撑腿(42)的所述气缸式套筒(46)下端外部左右两侧分别设有左足踏板支架(54)和右足踏板支架(55)；所述压缩空气供气设备(3)与所述充气阀门(51)连接，以向所述气缸式套筒(46)供给压缩空气。 5.根据权利要求4所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述压缩空气供气设备(3)包括压缩空气储气装置(56)；所述压缩空气储气装置(56)包括多根储气排管(59)和位于所述储气排管(59)两端的集管(60)，每根所述储气排管(59)的一端设有排管入口(61)和排管入口阀门(62)，另一端设有排管出口(63)和排管出口阀门(64)；其中，与多根所述储气排管(59)的排管入口(61)相连通的所述集管为入口集管(65)，并且与多根所述储气排管(59)的排管出口(63)相连通的所述集管为出口集管(66)；所述入口集管(65)上设有集管进气口(67)和集管进气阀(68)，所述出口集管(66)上设有多个集管出气口(69)和集管出气阀(70)。 6.根据权利要求5所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述压缩空气供气设备(3)还包括与所述压缩空气储气装置(56)连通的压缩空气传输通路(57)、以及与所述压缩空气传输通路(57)连通的压缩空气排气装置(58)；所述压缩空气传输通路(57)包括减压室(71)、连接管(72)和单向阀(73)，所述连接管(72)和所述单向阀(73)设置在所述压缩空气储气装置(56)和所述减压室(71)之间、相邻所述减压室(71)之间、所述减压室(71)与所述压缩空气排气装置(58)之间、以及所述减压室(71)与所述气缸式套筒(46)之间，以用于单向传输压缩空气。 7.根据权利要求6所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述压缩空气排气装置(58)包括压缩空气人造风排气装置(74)；所述压缩空气人造风排气装置(74)从上到下依次排列有膨胀室(76)、渐缩渐阔管(77)和送风筒(78)，所述膨胀室(76)的内径大于与其相连的所述连接管(72)的管径，所述膨胀室(76)的内壁设有气体射入调节器，所述气体射入调节器用于调控从所述连接管(72)和所述单向阀(73)射入到所述膨胀室(76)内的压缩空气的压力和流量，所述送风筒(78)分为多支分筒并环绕所述气旋圆筒(7)外围，以将气流送达所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)，其中，每个所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)均包括一组水平展开的多个压缩空气人造风喷孔(21)，以水平朝向对应的所述静止桨叶(13)的前缘(16)喷射气流(22)。 8.根据权利要求7所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，所述压缩空气排气装置(58)还包括多个压缩空气喷气引擎(75)；每部所述压缩空气喷气引擎(75)均由压缩空气膨胀室(79)和喷气引擎拉瓦尔喷管(80)构成，所述压缩空气膨胀室(79)接收从所述连接管(72)和所述单向阀(73)传输的压缩空气，并通过所述喷气引擎拉瓦尔喷管(80)的喷口喷射高速气流的反作用力来产生推力，其中包括设置在所述坐架(2)左右两侧分别向后和向前喷气的左后喷喷气引擎(81)、左前喷喷气引擎(82)、右后喷喷气引擎(83)和右前喷喷气引擎(84)，以及若干个设置在所述坐架(2)下方向下喷气的下喷喷气引擎(92)。 9.根据权利要求8所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，还包括安全设备，所述安全设备包括压缩空气安全气囊系统和紧急救援降落伞系统；其中，所述压缩空气安全气囊系统包括传感器、电子控制器单元和安全气囊；所述传感器包括加速度计和撞击感知器，所述加速度计用于检测所述以压缩空气为动力源的个人飞行器的速度变化，所述撞击感知器用于检测发生碰撞的类型、角度和严重程度，所述加速度计和所述撞击感知器与所述电子控制器单元信号连接以将检测到的信息馈送至所述电子控制器单元；所述电子控制器单元对所述信息进行分析判断，以确定是否部署安全气囊充气；所述安全气囊包括压缩空气储气罐、进气阀、气囊和通气孔，所述压缩空气储气罐内储存压缩空气，所述气囊设置在所述坐架(2)上并通过所述进气阀与所述压缩空气储气罐相连，所述通气孔为所述气囊与大气之间的通气孔，所述压缩空气储气罐内储存的压缩空气可受控地通过开启的所述进气阀充入所述气囊；所述紧急救援降落伞系统包括降落伞、降落伞开伞拉绳、压缩空气张伞喷气引擎和压缩空气加速张伞气球；所述降落伞的伞衣、伞绳折叠装在带有尼龙搭扣的装伞密封袋(85)中，所述装伞密封袋(85)设置在所述背板(36)上端，所述背板(36)上端设有悬挂点，所述悬挂点与穿过所述装伞密封袋(85)的所述伞绳的端部连接，所述尼龙搭扣可在所述压缩空气张伞喷气引擎发射时打开；所述降落伞开伞拉绳的一端与所述降落伞相连，另一端与所述压缩空气张伞喷气引擎相连；所述压缩空气张伞喷气引擎包括压缩空气储气管、带有可控阀门的进气管、膨胀室和拉伐尔喷管，在所述可控阀门开启的状态下，所述压缩空气储气管中的压缩空气经所述进气管进入所述膨胀室并从所述拉伐尔喷管向下喷出，驱动所述压缩空气张伞喷气引擎向上射出并引导所述降落伞开伞拉绳升空，所述降落伞开伞拉绳将所述降落伞从打开所述尼龙搭扣的所述装伞密封袋(85)中拉出并升空；所述压缩空气加速张伞气球的数量为多个，分别设置在伞衣的底边内侧且在朝向所述伞衣内侧方向设有张伞气球阀门，所述张伞气球阀门在所述降落伞从所述装伞密封袋(85)中拉出升空的状态下开启，并且所述压缩空气加速张伞气球内的压缩空气向所述伞衣内喷射加速张伞。 10.根据权利要求9所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述安全设备工作并且包括人工驾驶操作装置和自动控制系统；其中，所述人工驾驶操作装置包括升高踏板(86)、下降踏板(87)、起动-加速踏板(88)、减速-制动踏板(89)、左转按钮(90)和右转按钮(91)；所述升高踏板(86)和所述下降踏板(87)设置在所述左足踏板支架(54)上；所述起动-加速踏板(88)和所述减速-制动踏板(89)设置在所述右足踏板支架(55)上；所述左转按钮(90)和所述右转按钮(91)分别设置在左右两侧的所述扶手(38)的前端端部的下方；所述自动控制系统包括姿态平衡反馈控制系统和自动驾驶系统，其中所述姿态平衡反馈控制系统由相互配合的姿态平衡传感器、计算机中心和姿态控制压缩空气喷气引擎组成；所述自动驾驶系统包括感知设备、连接网络和执行器；所述感知设备包括传感器、全球定位系统和惯性测量单元，用于采集和处理所述以压缩空气为动力源的个人飞行器的环境信息、以及定位和航向信息；所述连接网络包括所述感知设备接入的个人飞行器物联网；所述执行器包括能够接收和执行指令以对所述以压缩空气为动力源的个人飞行器进行高度、速度和转向自动控制的设备。 11.一种权利要求4至10中任一项所述的以压缩空气为动力源的个人飞行器的运行方法，其特征在于，包括：向所述压缩空气供气设备(3)中充入压缩空气；在控制下所述压缩空气供气设备(3)向所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)供给压缩空气，使得所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)朝向所述静止桨叶(13)的前缘(16)喷射气流(22)，在所述气旋圆筒(7)内形成气旋，所述气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)产生升力，驱动所述以压缩空气为动力源的个人飞行器起飞；同时压缩空气进入所述气缸式套筒(46)的内腔上部，向下推动所述活塞(47)使所述活塞杆式柱体(45)从所述气缸式套筒(46)向下伸出以助力推举所述以压缩空气为动力源的个人飞行器升空；在控制下驱动所述以压缩空气为动力源的个人飞行器保持姿态平衡、向目的地飞行和/或悬停在目的地上空；在控制下所述涵道内压缩空气人造风吹风口(6)喷射人造风风量、风速渐减，所述气旋涵道内静止旋翼升力装置(1)升力渐减，所述以压缩空气为动力源的个人飞行器开始下降；当所述支撑腿触地端(48)触地后所述活塞杆式柱体(45)上推所述活塞(47)向所述气缸式套筒(46)的内腔上方运动，所述排气阀(52)开启以进行降落缓冲。
所属类别：	发明专利