本實用新型涉及地空兩棲交通工具領(lǐng)域，具體是一種垂直起降飛行汽車。

背景技術(shù)：

國外已經(jīng)開發(fā)了很多年的飛行汽車，大部分產(chǎn)品需要有機場跑道用于起飛降落，實用性比較差(如美國馬薩諸塞州的TERRAFUGIA 公司設(shè)計的第一代飛行汽車產(chǎn)品TRANSITION和歐洲的AEROMOBILE)。國際上對垂直起降的飛行汽車也試制了很多年，如美國加利福尼亞州的MOLLER國際公司的MOLLER SKYCAR具有較好的垂直起降功能和飛行性能，但陸地性能很差，只能在路面狀況很好的路面上行駛，只能算是一種特殊的通用航空器，但不能稱之為真正的飛行汽車。由于國外現(xiàn)有的飛行汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜、成本高、有效載荷和飛行性能都很低,作為飛行器,無法與通航飛機相比;作為汽車,又結(jié)構(gòu)設(shè)計不實用,容易損壞，滿足不了汽車產(chǎn)品的法規(guī)?？梢源怪逼鸾档牡乜諆蓷w行汽車實際上還剛剛起步，還在概念階段,如美國馬薩諸塞州的TERRAFUGIA 公司第二代產(chǎn)品TF-X。

目前具備垂直起降功能的飛行汽車，分為兩大類：

1、在汽車上增加如同直升機一樣的旋翼，比如申請?zhí)枮?00910128680.4的中國專利，利用共軸反轉(zhuǎn)的上旋翼和下旋翼為汽車提供升力。其缺點一是旋翼體積較大，超出車寬很多，無法在公路上行駛，并且汽車起飛時需要保持周圍空曠，二是和直升機相比缺少尾翼的控制，飛行姿態(tài)不容易調(diào)整，穩(wěn)定性差。

2、在車身左右兩側(cè)，使用吊掛在可以折疊的固定翼兩側(cè)的旋翼或是涵道風(fēng)扇作為起飛和飛行的動力，比如申請?zhí)枮?01310345157.3的中國專利，但固定翼折疊時需要把涵道或者風(fēng)扇一起折疊到車身上，折疊結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，并且起飛前需要將固定翼完全展開，對垂直起飛降落的場地周邊環(huán)境和面積有較大的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種既可以在地面上像汽車一樣安全行駛,也能夠在天空中飛行的地空兩棲交通工具-飛行汽車,具有垂直起降、混合動力、經(jīng)濟、安全、實用等優(yōu)點，同時滿足航空適航和道路交通相關(guān)法規(guī)規(guī)定。

本實用新型包括車身，車身的前部和后部分別設(shè)置有垂直起降裝置。

車身底部設(shè)置有動力裝置和驅(qū)動裝置，動力裝置通過驅(qū)動裝置連接到前后垂直起降裝置和車輪。

進一步改進，所述的驅(qū)動裝置包括傳動軸、驅(qū)動軸和離合器，其中，離合器安裝于車底盤上，傳動軸連接離合器和動力裝置，驅(qū)動軸分升力裝置驅(qū)動和車輪驅(qū)動兩部分，升力裝置驅(qū)動軸部分兩端分別與前后垂直起降裝置連接，車輪驅(qū)動軸部分連接車輪，動力裝置通過離合器控制車輪或者前后垂直起降裝置工作。

進一步改進，所述的驅(qū)動裝置包括離合器箱、傳動主軸、升力裝置驅(qū)動軸和車輪驅(qū)動軸，其中，離合器箱安裝于汽車底盤上，傳動主軸兩端分別連接到動力裝置和離合器箱，動力裝置通過離合器箱和升力裝置驅(qū)動軸及車輪驅(qū)動軸控制車輪或者垂直起降裝置運動。此處改進使得動力裝置可以分別對前后垂直起降裝置進行控制，方便對速度和姿態(tài)進行調(diào)整。

進一步改進，所述的動力裝置包括發(fā)動機和供能裝置，其中發(fā)動機固定在車身后排乘員座位下，供能裝置固定于車身底部。由于垂直起降裝置占用了汽車原本發(fā)動機的位置，故本實用新型將發(fā)動機和供能裝置置于車身底部以節(jié)約空間。發(fā)動機采用航空用的燃氣渦輪發(fā)動機，還可以是混合動力發(fā)動機、電力發(fā)動機、新能源發(fā)動機等，供能裝置使用與發(fā)動機配套使用的的油箱、電池、新能源等。

進一步改進，所述的垂直起降裝置為可以傾轉(zhuǎn)的涵道升力風(fēng)扇，涵道升力風(fēng)扇豎直方向上貫穿車身。在不起飛時，本實用新型提供的飛行汽車要求能在地面當(dāng)成普通的汽車行駛，故垂直起降裝置的工作范圍不能超出汽車本身的寬度，不能超出道路限定的汽車高度，否則無法正常使用。本實用新型使用豎直方向上貫穿車身的涵道升力風(fēng)扇來提供汽車垂直起降所需的升力，方便汽車在任何路況條件下進行垂直起降。

進一步改進，所述的車身上設(shè)有與動力裝置連接的姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置，所述的姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置為分布在車身左右兩側(cè)的噴氣管道。飛行時，噴氣管道根據(jù)需要向汽車左右兩側(cè)噴出發(fā)動機中的氣體，來輔助汽車飛行時對姿態(tài)進行控制。

進一步改進，車身頂部固定有可折疊機翼，在路面行駛時機翼折疊在車頂，不對車輛正常行駛產(chǎn)生干擾。等汽車垂直飛行到空中后，折疊機翼展開，為汽車增加升力，減少飛行狀態(tài)的能耗，并且能進一步加強汽車飛行狀態(tài)的姿態(tài)控制，提高安全穩(wěn)定性。

本實用新型有益效果在于：

1、本實用新型既可以在地面上像汽車一樣安全行駛，也能夠在任意路況下垂直起降進行飛行，不對周圍的車輛產(chǎn)生影響，經(jīng)濟、安全、實用。

2、以汽車本身為基礎(chǔ)，各部件均集成在車身內(nèi)，不飛行時可以當(dāng)成普通汽車使用，飛行時可以在任何路況下進行垂直起降，不會受到周圍車輛的干擾。

3、通過涵道升力風(fēng)扇的升力大小對本實用新型的飛行姿態(tài)進行控制，同時通過噴氣管道進行輔助姿態(tài)控制，飛行平穩(wěn)安全。通過涵道升力風(fēng)扇的傾轉(zhuǎn)提供本實用新型前飛動力，可加大飛行速度。

4、車頂增加可折疊機翼，在路面行駛時機翼折疊在車頂，不對車輛正常行駛產(chǎn)生干擾。等汽車垂直飛行到空中后，折疊機翼展開，為汽車增加升力，減少飛行狀態(tài)的能耗，并且能進一步加強汽車飛行狀態(tài)的姿態(tài)控制，提高安全穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型雙涵道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型三涵道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型單涵道雙旋翼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型四涵道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型四旋翼結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

實施例1

本實用新型包括車身，車身的前部和后部分別設(shè)置有一個可以傾轉(zhuǎn)的涵道升力風(fēng)扇，涵道升力風(fēng)扇豎直方向上貫穿車身。車身底部設(shè)置有動力裝置8和驅(qū)動裝置，其中，動力裝置8固定在車身后排乘員座位下，供能裝置7固定在汽車底部。動力裝置8通過驅(qū)動裝置連接到前后垂直起降裝置和車輪。

驅(qū)動裝置包括傳動軸和離合器，其中，離合器安裝于車輪軸上，傳動軸中部分別穿過離合器和動力裝置8，傳動軸兩端分別與前后垂直起降裝置連接，動力裝置8通過離合器控制車輪或者前后垂直起降裝置工作。

所述的動力裝置包括發(fā)動機和油箱，發(fā)動機固定在車身后排乘員座位下，油箱固定在汽車底部，分布在發(fā)動機兩側(cè)。由于垂直起降裝置占用了汽車原本發(fā)動機的位置，故本實用新型中的動力裝置采用航空用的渦輪發(fā)動機，將發(fā)動機和油箱置于車身底部以節(jié)約空間。

所述的車身上設(shè)有與動力裝置8連接的姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置，該姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置為分布在車身左右兩側(cè)的噴氣管道3。

實施例2

本實用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括車身，車身的前部和后部分別設(shè)置有可以傾轉(zhuǎn)的涵道升力風(fēng)扇，涵道升力風(fēng)扇豎直方向上貫穿車身。車身底部設(shè)置有動力裝置8和驅(qū)動裝置，其中，動力裝置8固定在車身后排乘員座位下，同樣供能裝置7也固定在車身底部。動力裝置8通過驅(qū)動裝置連接到前后垂直起降裝置和車輪。

所述的驅(qū)動裝置包括離合器箱1、傳動主軸2、升力裝置驅(qū)動軸4和車輪驅(qū)動軸10，其中，離合器箱1安裝于汽車底盤上，傳動主軸2兩端分別連接到動力裝置8和離合器箱1，動力裝置8通過離合器箱1和升力裝置驅(qū)動軸4及車輪驅(qū)動軸10控制后車輪9或者前垂直起降裝置5和后垂直起降裝置11運動。前車6輪為從動輪。

所述的動力裝置為混合動力發(fā)動機，發(fā)動機固定在車身后排乘員座位下，混合能源固定在汽車底部，分布在發(fā)動機兩側(cè)。由于垂直起降裝置占用了汽車原本發(fā)動機的位置，故本實用新型中的動力裝置置于車身底部以節(jié)約空間。

所述的車身上設(shè)有與動力裝置8連接的姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置，該姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置為分布在車身左右兩側(cè)的噴氣管道3。

升力計算如下：

1）飛行汽車標(biāo)配乘員4人，整車飛行重量1000kg。

2）按2.5m車寬限制，每個涵道直徑可做到2.3m（半徑R=1.15m），每個涵道面積（可等同槳盤面積）為4.15m²。

3）按目前航空技術(shù)水平，通常轉(zhuǎn)速下涵道升力系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生125kg升力，每千克力需要提供0.4kW功率。則每個涵道系統(tǒng)基本可提供518kg升力。

4）本飛行汽車設(shè)計兩個涵道共承擔(dān)1000kg升力，選用稍大于1000*0.4=400kW的燃氣渦輪發(fā)動機（渦扇或渦槳發(fā)動機，也可以是混合新型發(fā)動機），發(fā)動機除了直接輸出軸扭矩外，還利用尾噴口提供部分推力用于飛行汽車姿態(tài)調(diào)節(jié)。（目前渦槳發(fā)動機除了輸出軸扭矩外，尾噴口也可提供10%功率）。

實施例3

該實施例內(nèi)部動力裝置8和驅(qū)動裝置與實施例2相同，垂直起降裝置如圖2所示，使用三涵道升力風(fēng)扇提供升力，其中汽車前部使用貫穿車身的涵道升力風(fēng)扇，車后使用兩個可折疊的涵道升力風(fēng)扇，飛行時兩個可折疊涵道升力風(fēng)扇展開到車身兩側(cè)，通過三個涵道升力風(fēng)扇的氣動力及力矩來調(diào)節(jié)汽車飛行姿態(tài)。

升力計算如下：

1）飛行汽車標(biāo)配乘員4人，整車飛行重量1000kg。大涵道系統(tǒng)承擔(dān)400kg，兩個小涵道升力系統(tǒng)各需承擔(dān)300kg。

2）按2.5m車寬限制，大涵道直徑可做到2.3m（半徑R=1.15m），涵道面積（可等同槳盤面積）為4.15m²；小涵道系統(tǒng)直徑為2m，涵道面積為3.14m²。

3）按目前航空技術(shù)水平，通常轉(zhuǎn)速下涵道升力系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生125kg升力，每千克力需要提供0.4kW功率。三個涵道系統(tǒng)基本可提供1300kg升力，本處只需1000kg。

4）涵道升力系統(tǒng)每平米只需產(chǎn)生約100kg升力，每千克力需要提供0.33kW功率，故本飛行汽車需要1000*0.33=330kW的發(fā)動機。

該實施例的優(yōu)點為：

1、三涵道升力風(fēng)扇共同提供升力，汽車的有效載荷提高，相同載荷的情況下發(fā)動機的功率負荷較小。

2、通過車身后部的兩個涵道升力風(fēng)扇來調(diào)節(jié)汽車飛行姿態(tài)，可以取消汽車兩側(cè)的噴管設(shè)計，降低成本，并且調(diào)整更加方便穩(wěn)定。

該實施例的缺點為：車身后部的兩個涵道升力風(fēng)扇展開占用空間較大，要求汽車起飛時兩側(cè)比較空曠。

實施例4

該實施例內(nèi)部動力裝置8和驅(qū)動裝置與實施例2相同，垂直起降裝置如圖3所示，使用單涵道雙旋翼提供升力，車身前部的涵道升力風(fēng)扇與實施例3相同，車身后部使用兩個旋翼，旋翼可收縮折疊放入機身尾部。兩個旋翼交叉錯開，獨立工作，工作范圍略超出車寬但是小于交管部門規(guī)定的汽車最大寬度。

升力計算如下：

1）飛行汽車標(biāo)配乘員4人，整車飛行重量1000kg。涵道系統(tǒng)承擔(dān)400kg，兩個旋翼系統(tǒng)各需承擔(dān)300kg。

2）按2.5m車寬限制，大涵道直徑可做到2.3m（半徑R=1.15m），涵道面積（可等同槳盤面積）為4.15m²；交叉式構(gòu)型旋翼系統(tǒng)單個直徑為2.2m，槳盤面積各為3.8m²。

3）按目前航空技術(shù)水平，通常轉(zhuǎn)速下涵道升力系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生125kg升力，每千克力需要提供0.4kW功率；可提供518kg升力。旋翼系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生85kg升力，每千克力需要提供0.22kW功率；兩個旋翼系統(tǒng)基本可提供646kg升力（除去相互干擾影響，約提供600kg升力）。

4）涵道升力系統(tǒng)每平米只需產(chǎn)生約100kg升力，每千克力需要提供0.33kW功率，提供400kg升力需要0.33*400=132kW；旋翼系統(tǒng)提供600kg升力，需要646*0.22=142kW；故本飛行汽車需要132+142=274kW的發(fā)動機。

該實施例和實施例3相比的優(yōu)點為：

1、汽車的有效載荷提高，相同載荷的情況下發(fā)動機的功率負荷較小。

2、旋翼不影響汽車正常行駛，汽車可以在任意路況下進行起降。

3、不使用貫穿車身的涵道升力風(fēng)扇，節(jié)約出了后備箱的空間。

實施例5

該實施例如圖4所示，與實施例3類似，區(qū)別在于使用四涵道升力風(fēng)扇提供升力，將車身前部的單涵道升力風(fēng)扇替換成和車身后部相同的結(jié)構(gòu)。

升力計算如下：

1）飛行汽車標(biāo)配乘員4人，整車飛行重量1000kg。四個涵道系統(tǒng)每個承擔(dān)250kg。

2）按2.5m車寬限制，小涵道直徑可做到2.0m（半徑R=1.0m），涵道面積（可等同槳盤面積）為3.14m²。

3）按目前航空技術(shù)水平，通常轉(zhuǎn)速下涵道升力系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生125kg升力，每千克力需要提供0.4kW功率。四個涵道系統(tǒng)基本可提供1500kg升力，本處只需1000kg。

4）涵道升力系統(tǒng)每平米只需產(chǎn)生約80kg升力，每千克力需要提供0.25kW功率，故本飛行汽車需要1000*0.25=250kW的發(fā)動機。

該實施例與實施例3相比的優(yōu)點為：汽車的有效載荷提高，相同載荷的情況下發(fā)動機的功率負荷較?。欢也倏v控制最易實現(xiàn)。

該實施例與實施例3相比的缺點為：生產(chǎn)成本略有增加。

該實施例與實施例4相比的缺點為：要求汽車起飛時兩側(cè)比較空曠。

實施例6

該實施例如圖5所示，與實施例4類似，區(qū)別在于使用四旋翼螺旋槳提供升力，將車身前部的單涵道升力風(fēng)扇替換成和車身后部相同的旋翼結(jié)構(gòu)。其中車身前部的旋翼為可升降結(jié)構(gòu)，汽車在地面行駛時旋翼螺旋槳降到車身內(nèi)部，不阻礙飛行員視線。

升力計算如下：

1）飛行汽車標(biāo)配乘員4人，整車飛行重量1000kg。四個旋翼系統(tǒng)各需承擔(dān)250kg。

2）按2.5m車寬限制，交叉式構(gòu)型旋翼系統(tǒng)直徑為2.2m，槳盤面積各為3.8m²。

3）按目前航空技術(shù)水平，通常轉(zhuǎn)速下旋翼系統(tǒng)每平米可產(chǎn)生85kg升力，每千克力需要提供0.22kW功率；四個旋翼系統(tǒng)基本可提供1292kg升力（除去相互干擾影響，約提供1200kg升力），本處只需1000kg升力。

4）旋翼系統(tǒng)只需提供1000kg升力，旋翼系統(tǒng)每平米只需產(chǎn)生70kg升力（考慮干擾影響），每千克力需要提供0.2kW功率；故本飛行汽車需要70*3.8*4*0.2=213kW的發(fā)動機。

該實施例與實施例4相比的優(yōu)點為：汽車的有效載荷提高，相同載荷的情況下發(fā)動機的功率負荷較小。

該實施例與實施例4相比的缺點為：飛行時車身前部的旋翼對駕駛員視線有一定的干擾。

實施例7

該實施例結(jié)構(gòu)與實施例2相似，其區(qū)別在于車頂還固定有可折疊機翼。本實用新型在地面行駛時，機翼折疊收起，不影響周圍其它車輛。本實用新型在天空飛行時，折疊翼可以提高升力，并且對汽車進行輔助姿態(tài)控制。

實施例8

該實施例垂直起降裝置和驅(qū)動裝置與實施例2相同，其區(qū)別在于動力裝置使用混合動力，包括混合動力發(fā)動機、油箱和蓄電池。

本實用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。