一種利用主動(dòng)氣流產(chǎn)生升力的飛碟式直升的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用主動(dòng)氣流產(chǎn)生升力的飛碟式直升機(jī)。眾所周知，機(jī)翼上下表面的不對(duì)稱(chēng)氣流可以產(chǎn)生升力，但是無(wú)論是固定翼飛機(jī)還是螺旋槳飛機(jī)，都是機(jī)翼運(yùn)動(dòng)，空氣不動(dòng)，被動(dòng)地產(chǎn)生氣流。本發(fā)明反其道而行，使機(jī)翼固定不動(dòng)，利用主動(dòng)產(chǎn)生的氣流流過(guò)機(jī)翼上表面，在機(jī)翼上下表面制造氣壓差，產(chǎn)生升力，實(shí)現(xiàn)了一種安全、簡(jiǎn)單的可以垂直起降、懸停、平飛、原地轉(zhuǎn)向的飛行器。該飛行器外形類(lèi)似一個(gè)飛碟，通過(guò)調(diào)節(jié)飛行器上表面的氣流方向與徑向的夾角控制機(jī)身的自旋，通過(guò)調(diào)整前后左右四個(gè)方向的流速分布，來(lái)改變飛行器機(jī)身的傾斜方向，實(shí)現(xiàn)平飛和方向控制。這種新型飛行器不僅具有傳統(tǒng)直升機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，還具有簡(jiǎn)單、小巧，安全、穩(wěn)定等特點(diǎn)，是單人飛行器、偵查無(wú)人機(jī)的理想方案。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用主動(dòng)氣流產(chǎn)生升力的飛碟式直升機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空飛行器領(lǐng)域，尤其是具有垂直起降、懸停和平飛能力的直升機(jī)或者飛碟式飛行器。
【背景技術(shù)】
[0002]直升機(jī)相比其他交通工具，最大優(yōu)勢(shì)在于它可以垂直起降和空中懸停，這一點(diǎn)使得它不需要特定的公路(相對(duì)汽車(chē))、機(jī)場(chǎng)(相對(duì)固定翼飛機(jī))、碼頭(相對(duì)輪船)、軌道(相對(duì)火車(chē))等輔助設(shè)施，只需要一塊稍微大于機(jī)身尺寸的平地即可實(shí)現(xiàn)起飛和降落，也就是說(shuō)，地理地形對(duì)直升機(jī)的使用基本不構(gòu)成任何限制，因此不管是崇山峻嶺的偏遠(yuǎn)山區(qū)、人跡罕至的沙漠沼澤、只能行船的江河湖海、還是高樓林立的城市，直升機(jī)都可以輕松應(yīng)付。從這一點(diǎn)來(lái)講，直升機(jī)是最理想的交通工具。
[0003]然而，目前實(shí)際應(yīng)用的直升機(jī)主要是機(jī)械驅(qū)動(dòng)式的單旋翼直升機(jī)及雙旋翼直升機(jī)，其中又以單旋翼直升機(jī)數(shù)量最多。首先，不管單旋翼，還是橫列式、縱列式雙旋翼，不管是共軸反槳直升機(jī)，還是傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)，他們都有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是巨大的旋翼，暴露在外的高速旋轉(zhuǎn)的旋翼與任何物體的碰撞都是很不安全的，這種結(jié)構(gòu)在很大程度上增加了現(xiàn)有直升機(jī)對(duì)空間開(kāi)闊度的要求，限制了直升機(jī)在狹小空間的作業(yè)，增加了直升機(jī)的不安全性；其次，現(xiàn)有直升機(jī)的平飛主要是依靠周期變漿距技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，這種機(jī)械式的操作原理，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也帶來(lái)了震動(dòng)大、噪音大、易出故障等問(wèn)題；第三，消除自旋方面，共軸反槳技術(shù)當(dāng)然是很好的，但是目前主流直升機(jī)多數(shù)仍然采用尾槳的方式實(shí)現(xiàn)，這也限制了直升機(jī)的結(jié)構(gòu)布局，增加了直升機(jī)的尺寸。正是由于它的復(fù)雜性和不安全性，目前直升機(jī)主要由具有專(zhuān)業(yè)技能的人員在搶險(xiǎn)救災(zāi)、軍事、警察、地質(zhì)、海上等特殊領(lǐng)域使用，不可能像普通交通工具一樣普及。
[0004]如果直升機(jī)能設(shè)計(jì)得像飛碟一樣，沒(méi)有裸露的旋翼，沒(méi)有尾槳，沒(méi)有復(fù)雜的周期變矩結(jié)構(gòu)，沒(méi)有振動(dòng)、沒(méi)有噪音，隨起隨落，操控穩(wěn)定，來(lái)去自由，將大大拓展直升機(jī)的適用范圍，提高直升機(jī)的安全性、舒適性，甚至有可能像汽車(chē)一樣作為普通交通工具進(jìn)行普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是一種利用主動(dòng)氣流技術(shù)產(chǎn)生升力的新型飛碟式直升機(jī)，它的外形像飛碟(扁平的圓餅)一樣，它沒(méi)有裸露的旋翼，沒(méi)有用于平衡自旋的尾槳，卻可以像普通旋翼直升機(jī)一樣垂直起降、空中懸停、任意方向平飛。
[0006]這種飛碟式直升機(jī)通過(guò)主動(dòng)在飛碟機(jī)身上表面產(chǎn)生氣流的方式，利用飛碟機(jī)身上下表面空氣壓力差來(lái)制造升力。通過(guò)導(dǎo)流葉片調(diào)整機(jī)身上表面氣流的旋轉(zhuǎn)角度，來(lái)抵消飛碟的自旋或者控制飛碟沿著自身中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。和普通旋翼直升機(jī)一樣，該飛碟式直升機(jī)通過(guò)傾斜機(jī)身來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)方向的水平飛行，飛碟機(jī)身向哪個(gè)方向傾斜則是由安裝在飛碟四周的四個(gè)舵片的角度來(lái)決定的，當(dāng)飛碟機(jī)身傾斜時(shí)，升力也會(huì)相應(yīng)地傾斜，這個(gè)傾斜升力的水平分力就提供了飛碟水平飛行的動(dòng)力?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明涉及的飛碟式直升機(jī)的外部立體結(jié)構(gòu)示意圖，視角為斜向下45°。
[0008]圖2是本發(fā)明涉及的飛碟式直升機(jī)的外部結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0009]圖3是本發(fā)明涉及的飛碟式直升機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]根據(jù)本發(fā)明的飛行器不限于某一個(gè)結(jié)構(gòu)，這里為了方面描述，介紹一種典型的實(shí)施方式。
[0011]這種飛行器有一個(gè)蝶形的機(jī)身1，它的外沿是一個(gè)正八邊形，機(jī)身I實(shí)際上是一個(gè)蒙皮骨架結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)部由骨架2支撐，涵道3處于機(jī)身I上方，與骨架2固定連接，動(dòng)力裝置5安裝在骨架2的中央，動(dòng)力裝置5驅(qū)動(dòng)螺旋槳風(fēng)扇4轉(zhuǎn)動(dòng)，在涵道3的輔助下，氣流從涵道風(fēng)扇上面進(jìn)入，然后沿著機(jī)身I的上表面由中心向四周流出。在涵道3與機(jī)身I之間的氣流出口處，安裝有均勻分布的八個(gè)導(dǎo)流葉片6，導(dǎo)流葉片6可沿著豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整這些葉片的角度，可以控制氣流流出的方向，利用氣流切向的反推力推動(dòng)機(jī)身I原地轉(zhuǎn)動(dòng)，或者抵消螺旋槳風(fēng)扇4帶來(lái)的自旋力矩。在機(jī)身I的下方周邊，四面分別安裝有一個(gè)舵片7，它們用來(lái)控制飛碟的機(jī)身姿態(tài)以及水平飛行的方向。
[0012]當(dāng)涵道風(fēng)扇工作時(shí)，由于機(jī)身I上表面有高速氣流流動(dòng)，而下表面基本沒(méi)有氣流，機(jī)身I上表面的大氣壓強(qiáng)低于下表面的，機(jī)身下表面受到的大氣壓力將大于上表面的大氣壓力，這個(gè)壓力差就是飛行器的升力的主要來(lái)源，其次，涵道的上唇口也會(huì)由于兩表面氣流速度差異，產(chǎn)生一定的升力，另外，由于Coanda效應(yīng)，氣流會(huì)一直沿著機(jī)身表面的曲面流動(dòng)，最終以接近豎直向下的方向流出，氣流的反沖力也會(huì)產(chǎn)生一定的升力。
[0013]當(dāng)螺旋槳風(fēng)扇4工作時(shí)，飛行器本身會(huì)受到一個(gè)與螺旋槳風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的扭矩，而反向轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)為自旋，這時(shí)候，如果調(diào)整導(dǎo)流葉片6的角度，使它們的旋向與螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向相反，機(jī)身上表面出射的氣流就會(huì)有一定的切向速度，且切向速度方向與機(jī)身自旋方向相同，這樣，氣流的反推力就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與自旋力矩相反的反推力矩，阻止機(jī)身自旋，葉片6偏離徑向的角度越大,這個(gè)反推力矩也越大，當(dāng)控制葉片6的角度合適時(shí),就可以剛好抵消機(jī)身自旋，當(dāng)然，也可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。
[0014]飛行器四周的四個(gè)舵片可以沿著各自的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)方向的舵片向外向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度越大，這個(gè)方向的氣流受到的阻礙越大，流速越小，升力也越小。這樣，通過(guò)調(diào)整這四個(gè)舵片的角度，控制對(duì)應(yīng)方向上的升力大小，就可以控制飛行器機(jī)身的傾斜與否，一旦機(jī)身傾斜，機(jī)身上的大氣壓力差就會(huì)有一個(gè)指向傾斜方向的水平分力，從而實(shí)現(xiàn)水平飛行。改變機(jī)身傾斜方向，可以實(shí)現(xiàn)朝著不同的方向飛行。改變機(jī)身傾斜的程度，就可以改變水平分力的大小，從而調(diào)整水平飛行的速度。
【權(quán)利要求】
1.一種可以垂直起降的飛行器，它的一個(gè)典型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如下:飛行器的機(jī)身外形類(lèi)似一個(gè)飛碟，飛碟的上方有涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇在飛行器機(jī)身上表面產(chǎn)生沿著表面高速流動(dòng)的氣流，機(jī)身上下表面的氣流速度的不同會(huì)造成氣壓的不同，這個(gè)氣壓差作為飛行器的主要升力來(lái)源，氣流最后與機(jī)身分離，向下噴出的反沖作用力是另一個(gè)升力來(lái)源，它靠調(diào)節(jié)飛碟上表面沿著徑向安裝的導(dǎo)流葉片的角度，控制氣流的旋轉(zhuǎn)方向，來(lái)控制飛碟沿著自身中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠機(jī)身邊緣前后左右四個(gè)可以沿著水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的舵片，調(diào)整機(jī)身的傾斜方向，利用升力的水平分量提供飛碟水平飛行的動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器，它最主要的特征在于:通過(guò)主動(dòng)地在相對(duì)地面靜止的機(jī)翼上表面制造氣流的方式，使機(jī)翼上下兩個(gè)表面氣流速度不同，形成氣壓差，從而在飛行器機(jī)翼相對(duì)地面靜止的情況下也能提供升力，實(shí)現(xiàn)垂直起降。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器，它的特征在于:它可以用任何能產(chǎn)生氣流的裝置作為動(dòng)力源，包括但不限于涵道風(fēng)扇、螺旋槳、空氣壓縮機(jī)、壓氣機(jī)、壓縮氣體、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器，它的特征在于:控制機(jī)身轉(zhuǎn)動(dòng)的方式不限于導(dǎo)流葉片，也可以是共軸反槳技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器，它的特征在于:使用機(jī)身周?chē)乃膫€(gè)舵片控制飛行方向。
【文檔編號(hào)】B64C27/20GK103803078SQ201210447085
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】余彥武, 劉志軍 申請(qǐng)人:余彥武