1.本发明涉及气动悬浮列车用升力装置技术领域，具体为一种用于气动悬浮列车带双小翼的环形升力翼装置。


背景技术：

2.地效飞行器是一种利用地面效应的飞行器，所谓的地面效应是一种是飞行器的诱导阻力减小，同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应，传统的地面效应飞行器多是水上飞机，这种地面效应飞行器往往有着翼展长度大的特征，同时还有以下诸多缺点：1、飞行器的大展弦会占用大量的土地资源，同时造成结构强度不高；2、飞行器转向时不能的到较大的向心力，导致行驶不稳定；3、水上飞机起飞时从相对于水面到相对于空气的工作介质变化，会导致起降阶段的不稳定性；4、双层机翼存在一对较大的翼尖涡，从而消耗大量能量；5、阻塞效应明显，在地效翼与地面的流场通道中会形成很大的压力，如果没有有效的封闭的话造成压力泄露这会使得地面效应的效果降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于气动悬浮列车带双小翼的环形升力翼装置，以解决现有的问题：多壁面耦合地面效应气动悬浮列车采用单层升力翼时占地面积大、航向稳定性较差、双层翼的翼尖涡能量损耗大。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于气动悬浮列车带双小翼的环形升力翼装置，包括气动悬浮列车主体，还包括侧翼、翼梢小翼、保压小翼、地效翼和上层翼，所述气动悬浮列车主体上端的两侧均设置有上层翼，所述地效翼设置于气动悬浮列车主体的下端的两侧，所述侧翼与上层翼和地效翼平滑连接，所述翼梢小翼设置于侧翼向上端延伸超出上层翼上边缘处，所述保压小翼设置于侧翼向下延伸超出地效翼下缘处。
5.优选的，所述地效翼的安装位置位于上层翼安装位置的前端，所述地效翼的离地间隙为地面效应高度区间。
6.优选的，所述翼梢小翼的外形、地效翼的外形和上层翼的外形均为向后倾斜姿态。
7.优选的，所述上层翼、侧翼以及地效翼安装在气动悬浮列车主体上时形成环形翼，所述环形翼的形状为上宽下窄的倒梯形状。
8.优选的，所述侧翼与地面形成角度，所述侧翼的弦长大于地效翼和上层翼，所述侧翼的前后延伸部分超出上层翼和地效翼。
9.优选的，所述保压小翼与地效翼以及地面之间形成高压通道。
10.本发明采用的环形翼中的结构不仅将上层翼与地效翼连接起来加强了结构强度，而且由于侧翼也是具有地面效应的翼型，侧翼与运行轨道的间隙为地面效应有效区间，所以在转弯时列车一侧像轨道贴近时侧翼与轨道间的压力急剧升高，为转向提供足够的向心
力。而驶出弯道后由于向心力的消失两侧会由于压力差迅速回中并自动保持行驶在轨道中央行驶；上述中的侧翼与轨道平行且环形翼约为上大下小的倒梯形状，此结构的优点在于当列车高速直线行驶时所需要的是较低的阻力，地面效应虽然能大幅度增加升力但也会因为阻塞效应小幅增加整体阻力，而当气动悬浮列车高速行驶时离地高度会略微增加，在地面效应的临界高度运行，轨道与侧翼之间的间隙也会略微增加，使侧翼与轨道之间的间隙也处于地面效应的临界距离，这会使得气动悬浮列车的整体阻力减小，而且由于侧翼并非垂直于地面而是成一定角度，所以在升力方向上具有一定的升力分量。此外，倒梯形的环形翼与轨道还具有自动对中的效果，即当列车速度降低时离地间隙会下降，此时两侧的侧翼与轨道之间的间隙也会降低，由于地面效应的特性，当接近翼面接近地面时升力会急剧增加，这样极大的增加了气动悬浮列车的运行容错率。而且本装置中的侧翼还作为气动悬浮列车的垂直安定面，这会大大增加航向稳定性；通过采用翼梢小翼并将其与侧翼融为一体平滑连接，翼梢小翼具有后掠形态，可以减少由于受到侧翼与轨道挤压的高压气流翻滚到上层翼的上翼面，这样的气流翻滚一方面这会形成大尺度的涡结构，这样的翼尖涡会消耗大量的能量，引起整体阻力增大，另一方面由于上翼面为负压区域，高压气流翻滚到上翼面后上翼面的负压区域会减小，负压绝对值会减小，这会导致整体升力的减小，采用翼梢小翼装置能够有效减少翼尖涡的形成，提升环形翼的有效翼展，同时侧翼本身也具有相似的功能，能够有效防止气流从下翼面的高压区向上翼面的负压区翻滚形成更大的翼尖涡流，所以采用环形翼结构能够大幅降低运行时的气流能量损耗，提高气动悬浮列车的气动性能；通过采用了保压小翼的结构，由于地效翼与地面的间隙小，阻塞效应明显，在地效翼与地面的流场通道中会形成很大的压力，如果没有有效的封闭的话造成压力泄露这会使得地面效应的效果降低，而且如果不对侧边进行保压处理的话会形成如上所述的翼尖涡，这会进一步降低整体升力。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用了双层翼结构，在单片翼的基础上降低翼展长度的同时升力效果也有提升，大大降低了轨道建造占地面积，同时由于翼展减小，结构强度有所增加；2、本发明通过设计，在转向提供足够的向心力，且在驶出弯道后由于向心力的消失两侧会由于压力差迅速回中并自动保持行驶在轨道中央行驶；3、本发明通过设计，当列车高速直线行驶时所需要的是较低的阻力，地面效应虽然能大幅度增加升力但也会因为阻塞效应小幅增加整体阻力，而当气动悬浮列车高速行驶时离地高度会略微增加，在地面效应的临界高度运行，由于地面效应的特性，当接近翼面接近地面时升力会急剧增加，这样极大的增加了气动悬浮列车的运行容错率；4、本发明通过采用环形翼结构能够大幅降低运行时的气流能量损耗，提高气动悬浮列车的气动性能；5、本发明通过设计，大大减少了翼尖涡，提高了整体的升力。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的
附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为基于地面效应的环形翼安装在气动悬浮列车车体上的左视图图2为基于地面效应的环形翼安装在气动悬浮列车车体上的后视图图3为基于地面效应的环形翼安装在气动悬浮列车车体上的俯视图图中：1、侧翼；2、翼梢小翼；3、保压小翼；4、地效翼；5、上层翼。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.请参阅图1-3，一种用于气动悬浮列车带双小翼的环形升力翼装置，包括气动悬浮列车主体，还包括侧翼1、翼梢小翼2、保压小翼3、地效翼4和上层翼5，气动悬浮列车主体上端的两侧均设置有上层翼5，地效翼4设置于气动悬浮列车主体的下端的两侧，侧翼1与上层翼5和地效翼4平滑连接，翼梢小翼2设置于侧翼1向上端延伸超出上层翼5上边缘处，保压小翼3设置于侧翼1向下延伸超出地效翼4下缘处。
16.地效翼4的安装位置位于上层翼5安装位置的前端，地效翼4的离地间隙为地面效应高度区间；翼梢小翼2的外形、地效翼4的外形和上层翼5的外形均为向后倾斜姿态；上层翼5、侧翼1以及地效翼4安装在气动悬浮列车主体上时形成环形翼，环形翼的形状为上宽下窄的倒梯形状；侧翼1与地面形成角度，侧翼1的弦长大于地效翼4和上层翼5，侧翼1的前后延伸部分超出上层翼5和地效翼4；保压小翼3与地效翼4以及地面之间形成高压通道。
17.本发明采用的环形翼中的1结构不仅将上层翼5与地效翼4连接起来加强了结构强度，而且由于侧翼1也是具有地面效应的翼型，侧翼1与运行轨道的间隙为地面效应有效区间，所以在转弯时列车一侧像轨道贴近时侧翼1与轨道间的压力急剧升高，为转向提供足够的向心力。而驶出弯道后由于向心力的消失两侧会由于压力差迅速回中并自动保持行驶在轨道中央行驶；上述中的侧翼1与轨道平行且环形翼约为上大下小的倒梯形状，此结构的优点在于当列车高速直线行驶时所需要的是较低的阻力，地面效应虽然能大幅度增加升力但也会因为阻塞效应小幅增加整体阻力，而当气动悬浮列车高速行驶时离地高度会略微增加，在地面效应的临界高度运行，轨道与侧翼1之间的间隙也会略微增加，使侧翼1与轨道之间的间隙也处于地面效应的临界距离，这会使得气动悬浮列车的整体阻力减小，而且由于侧翼1并非垂直于地面而是成一定角度，所以在升力方向上具有一定的升力分量。此外，倒梯形的环形翼与轨道还具有自动对中的效果，即当列车速度降低时离地间隙会下降，此时两侧的侧翼1与轨道之间的间隙也会降低，由于地面效应的特性，当接近翼面接近地面时升力会急剧增加，这样极大的增加了气动悬浮列车的运行容错率。而且本装置中的侧翼1还作为气动悬浮列车的垂直安定面，这会大大增加航向稳定性；
通过采用翼梢小翼2并将其与侧翼1融为一体平滑连接，翼梢小翼2具有后掠形态，可以减少由于受到侧翼1与轨道挤压的高压气流翻滚到上层翼5的上翼面，这样的气流翻滚一方面这会形成大尺度的涡结构，这样的翼尖涡会消耗大量的能量，引起整体阻力增大，另一方面由于上翼面为负压区域，高压气流翻滚到上翼面后上翼面的负压区域会减小，负压绝对值会减小，这会导致整体升力的减小，采用翼梢小翼2装置能够有效减少翼尖涡的形成，提升环形翼的有效翼展，同时侧翼1本身也具有相似的功能，能够有效防止气流从下翼面的高压区向上翼面的负压区翻滚形成更大的翼尖涡流，所以采用环形翼结构能够大幅降低运行时的气流能量损耗，提高气动悬浮列车的气动性能；通过采用了保压小翼3的结构，由于地效翼4与地面的间隙小，阻塞效应明显，在地效翼4与地面的流场通道中会形成很大的压力，如果没有有效的封闭的话造成压力泄露这会使得地面效应的效果降低，而且如果不对侧边进行保压处理的话会形成如上所述的翼尖涡，这会进一步降低整体升力。
18.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。