Lyft mattan för himlen bilen

Original: http://4p8.com/eric.brasseur/skycar.html

Anta att jag ger dig en motor, säger en vanlig god kvalitet bil motor. Du måste bygga en liten flygplan som använder denna motor. Varje enkla flygplan använder en eller flera propellrar, så din första tanke är att undra vad för slags propeller du kommer att sätta på motorn. Den centrala frågan är storleken på propellern:
Du kan använda lite propeller. Det kommer att rotera med en hög hastighet och alstra en smal och höghastighetsluftströmmen . Den dragkraften kommer att vara låg.
Du kan använda en stor propeller. Det kommer att vända långsamt och producerar en enorm och låg hastighet luftström. Den dragkraften kommer att vara mycket hög.
Anta att du planerar att bygga en helikopter. Så du sätter propellern ovanför flygplanet. Propellern måste lyfta hela flygplanets vikt. Så du kommer att vara skyldiga att använda en stor propeller, för att få en hög dragkraft. På så sätt din lilla helikopter kan bo hängande i luften.

Du ändrar dig och planerar att bygga ett flygplan. Så du ändra placeringen av motorn och den stora propellern. Du sätter propeller framlänges. Och plats vingar åt sidan av flygplanet. Problem: den stora propellern kan inte dra flygplanet upp till en hög hastighet. Eftersom det driver luften för långsamt. Du måste använda en liten propeller: det har mindre dragkraft men det blåser luften med hög hastighet. Så det kan dra flygplanet upp till en anständig hastighet. (Du kan använda en stor propeller för att resa i hög hastighet, förutsatt att den är skickligt utformad. Men du kommer inte få en bättre dragkraft än med lite propeller och det kommer att vara mycket mer komplicerat att använda.)

Så, har du att välja mellan en helikopter och ett flygplan. En helikopter kan ta av vertikalt och hänga i luften. Ändå kan inte flyga mycket snabbt. Ett flygplan behöver en landningsbana för att ta bort, för att accelerera tills vingarna kan lyfta den. Ett flygplan kan flyga mycket snabbt. Det är upp till dig att välja vad du vill eller vad du behöver. (Helikoptrar är också dyrare att köpa och att använda. Eftersom de använder mer rörliga delar, behöver mer bränsle och kräver mer markverksamheten. Flygplan är det mest effektiva och enkla sätt att hålla i luften. Det är därför helikoptrar används endast när ens skyldiga att ta av och landa vertikalt eller hänga kvar i luften.)

Du känner dig frustrerad och jämför med din bil: det kan stå stilla på vägen, kan man accelerera upp till höga hastigheter, det är effektivt och det har inte en enorm belasta par vingar varken en farlig propeller. Det är perfekt. Varför kan inte en himmel bil byggas? Det skulle ha några vingar, lyfta vertikalt och färdas i hög hastighet. Är det science fiction?

Enheter som grovt motsvarar den idén har byggts. En är mycket framgångsrikt drivs av brittiska, amerikanska, spanska och indiska armé: Harrier stridsflygplanet. Bara klippa vingarna bort och förkorta dess nos och svans, där du får din Skycar. Problemet är en sådan anordning är ytterst dyra och mycket bullriga. För din Skycar kan lyfta sig i luften den behöver vara omgiven av propellrar (se M200X Möller Skycar). Eller rikta en luftström mot marken som Harrier gör. Vi vill att ytan tas av dessa propellrar (eller luftström försäljningsställen) att vara lite. Eftersom vi inte gör en helikopter. Som citeras i början av denna text, små propellrar eller butiker har en svag dragkraft. Så vi behöver en mer kraftfull motor för att kompensera, för att få en mycket snabb luftström. Motorn i Harrier är ungefär tio gånger mer kraftfull än en helikopter av samma vikt! Så det är tio gånger dyrare … Dr Möller, byggaren av M200X, var tvungen att installera den senaste och mest kraftfulla motorer tillgängliga. Med bara bra motorer hans lilla Skycar kunde inte riktigt gå upp i luften. Den smala och snabb luftström är också farligt och förorenande. En stigande Harrier skulle vakna en hel stadsdel och förstöra varje grönsak eller brevlåda några meter runt. Hur är det bränsle som förbrukas? Att hänga i luften en Harrier flygplan förbrukar också tio gånger mer bränsle än en helikopter. Det är bara effektivt när de flyger som ett plan.

Så vad? Många lösningar har testats ut men ingen egentligen var tillfredsställande. Annars skycars skulle redan vara till salu. För att bidra vill jag föreslå en idé. (Detta är den tredje jag föreslår. De två tidigare var nonsens.)

Vi vill ha en stark lyftkraft i syfte att göra det möjligt för bilen att hänga i luften. För att använda minst motoreffekt, förbrukar mindre bränsle och ger mindre buller och farliga snabb luftström, måste vi använda den mest möjliga luft blåser yta. Förslaget är att placera en infällbar matta av ventilatorer under Skycar:

 

Dessa är de motiv för denna design:
Fläktarna är placerade under bilen eftersom det sättet luftströmmen inte hindras. Närvaron av bilkarossen ovanför ventilatorer inte hindrar dem.

Ju fler ventilatorer används, desto mer redundans du får. Några ventilatorer kan misslyckas utan säkerhetsproblem.

Ett sådant antal högteknologiska ventilatorer kan ses som en dyr leksak. En helikopter har bara en eller två motorer. Min tro är denna design blir billigare eftersom den använder nästan inga rörliga delar. Faktiskt maskineriet runt en helikopterrotor är mycket imponerande. Ventilatorn mattdesign innebär bara kraften i varje fläkt kan modul. Än kan göras med nästan inga rörliga delar alls. Vad mer ventilatorerna kan massproduceras och således vara mindre dyrt.

På ritningen propellerbladen har en liten yta för att jag antar att dem att vända mycket snabbt. Detta har flera fördelar: det sätt som de är mindre känsliga för turbulens och lufthastighetsförändringar och kräver fler lätta och enkla motorer.

Hälften av ventilatorerna kan vända en motsatt riktning. På så sätt Skycar kommer inte tenderar att rotera som en helikopter gör. Ett annat eller kompletterande sätt att uppnå detta är att använda en aerodynamisk galler under varje fläkt för att förhindra rotation av luftflödet. Detta ökar lite utbytet. Den motsatt rotation av par av ventilatorer minskar även problemet med gyroskopisk precession.
Det finns flera sätt att driva fläktar:
Varje ventilator har sin egen lilla bränslemotor. Detta är jag tror inte det bästa valet. Eftersom varje motor blir komplicerad och dyra och bränsle motorer har vanligen en långsam aktiveringstid. De kan inte reagera mycket snabbt till makten förändringskommandon. Om man inte använder variabel stigning blad, vilket är ännu en gång en komplicerad funktion.

Den Skycar innehåller en uppsättning bränsle turbiner som livnär luftkompressorer. Luftkanaler bringa den komprimerade luften mot ventilatorerna för att driva dem. Detta är den mest lätt lösning. Luftventiler används för att styra effektförbrukningen för varje ventilatorn. En fördel med detta system är ventilatorerna kan vara långsamma svängfett propellrar. Sådana propellrar är mindre ömtåliga än snabbt vrida smala propellrar.

Den Skycar innehåller en uppsättning bränsle turbiner som livnär elektriska tändgeneratorer. Varje ventilatorn drivs av en elektrisk motor som matas av redundanta elektriska trådar som kommer från Skycar kroppen. Detta är min favorit lösning. Det kan tyckas alltför tung men jag tror elmotorer kan lätta om de vänder väldigt snabbt. Långsam svarv propellrar kan vara möjligt om motorn av varje ventilator är en cirkulär linjär motor runt propellern.

En hybridlösning är att använda en vanlig lite bränsle en motor till varje fläkt, men med en elmotor på samma axel. Det faktum varje Ventilatorn har sin bränslemotor ger en hög effekt och bra mekaniker avkastning. Förekomsten av elmotorer (som också tändgeneratorer) tillåter dela makten bland fläktar. Om en bränslemotor misslyckas, kan elmotorn ta på, med en lägre avkastning, med hjälp av el som produceras av bränslemotorer för de andra fläktar. De elektriska motorerna ger snabbare hastighetsförändringar, alltså för en bättre kontroll av Skycar attityd. De elmotorer kan vara en kort effekttillskott till bränslemotorer för nödsituationer, pumpeffekt på Skycar höga effektbatterier, huvudmotorer eller andra mindre Begärda ventilatorer. Det hela kräver ett komplext nätverk av elektriska ledningar, kommando transistorer och distributionssystem bränsle, men resultatet är ganska optimalt.

En eller ett par stora fläktar kan användas, bränsle drivs. Omgiven av en flotta av små elektriska fläktar.
Några tekniska problem:
De ventilatorer placerade nära marken är farliga och kan förstöras av små stenar och liknande. Om en ventilator propeller raster, kan bladen bli mycket farliga projektiler. En kedjereaktion kan även bryta några ventilatorer på bara en sekund. Jag antar en kevlar rutnät över och under fläktarna kan minska problemet. Ett annat sätt runt för att minska riskerna är att använda långsamt vrida fett propellrar. Men jag föredrar mycket snabbt vrida tunna propellrar. Kanske en lösning är att göra dem ur en stark legering.

Synkronisera en sådan uppsättning ventilatorer för att få en stabil bil är inte så lätt. För att få ett tillförlitligt system på lång sikt för allmänt bruk, behöver du en mycket högre tillförlitlighet än i de flesta idag fordon. Det kan åstadkommas genom att placera en processor och rudimentär kortsiktiga tröghetsreferens inuti varje ventilator cell. Processorn i varje cell / ventilator emot data från varandra respirator och från Skycar främsta datorsystem. Men den beslutar på egen hand av lyftkraften det kommer att producera. Det kan också besluta att stoppa om den stöter på ett stort problem som hög vibration på grund av en trasig propeller.

Det sätt på vilket Skycar dras ovan har det några sidostabilitet. Det bör placeras ovanför en bredare lyft matta för att få stabilitet.
Jag vet inte till vad punkt storlek en ventilator kan minskas. Den littler de är, desto mer hela systemet vara tillförlitligt och thiner mattan gjord av dem kommer att vara. Den tunnare mattan, desto lättare kan hanteras. Bitar av mattan kan utvecklas undan för Skycar att öka lyftytan och minska bränsleförbrukningen och buller. En stor och tunn matta kan även ge en riktig flygande mattan en individ kan sitta på (med bälte) och flyga långt bort konsumerar inte för mycket bränsle.

Horisontell framdrivning var inte på allvar behandlas men det är ett sekundärt problem. Den kan använda ett framdrivningssystem med egen eller använda tryckluft eller el som produceras av turbinerna. För sidorörelser i Skycar kan lutas i den riktning som syftar till, som en helikopter gör. Eller den kan använda sidled ventilatorer som en ubåt gör. Den Skycar kan också bo horisontell och luta lyft mattan. Möjligen mattan kan vara gjort av två oberoende mattor, gör det möjligt att luta varje halv mot en annan riktning för horisontell rotationskontroll. För en effektiv horisontell flygning Skycar kan utnyttja vingar. Kanske infällbara vingar. Om den färdas med hög hastighet kan den ha formen av en lyftkropp.