旋風(fēng)直升機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋風(fēng)直升機(jī)，有二百多噸大升力的固定翼飛機(jī)，不能在空中直升和定位；而能直升和定位的旋翼直升機(jī)確沒有大升力。旋風(fēng)直升機(jī)(附圖1)，是一種象直升機(jī)一樣能在空中直升和定位，又象固定翼飛機(jī)一樣升力巨大。它是以龍卷風(fēng)和臺(tái)風(fēng)的運(yùn)行機(jī)理模仿和設(shè)計(jì)。它是在一個(gè)園周封閉，上下開口的大園筒中(圖1中1)，固定一個(gè)異形升力大園盤(圖1中2)，園盤中央豎向安裝動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)異形大葉輪(圖1中4)。三者構(gòu)成一個(gè)能封閉旋轉(zhuǎn)流的裝置。被驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)氣流，對(duì)升力園盤一方面產(chǎn)生升力，一方面產(chǎn)生中空作用；繼而流體從異形園盤和園筒之間高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向向下排出，產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用升力；流體進(jìn)入筒體和異形園盤下部，迅速膨脹產(chǎn)生膨脹性升力。它是一個(gè)升力巨大，能定位，高度超千米，重量超百噸的空中吊裝直升機(jī)，還能低速飛行。
【專利說明】
旋風(fēng)直升機(jī) 一、
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 人們以鳥飛制造了固定翼飛機(jī)，又以固定翼飛機(jī)發(fā)展到旋轉(zhuǎn)翼直升機(jī)。飛機(jī)有著 驚人的巨大升力，飛行重量達(dá)二百多噸，但是它只能在高速飛行中實(shí)現(xiàn)，如果讓它停留瞬 間，升力就會(huì)即刻消失；然而直升機(jī)能停留定位，確沒有大升力。如果有一種象直升機(jī)一樣 能停留定位，又象固定翼飛機(jī)那樣升力如比巨大的飛機(jī)，人們將會(huì)向空間邁開新的步伐。
[0002] 人們?cè)谏a(chǎn)和生活實(shí)踐中，往往需要向空間運(yùn)動(dòng)和發(fā)展。例如，在各種各樣的工業(yè) 和建筑行業(yè)中，大噸位的空中配置，需要吊裝，無論是從高度上還是重量上，迫切需要一種， 升力巨大，能定位直升的飛機(jī)。實(shí)現(xiàn)高度超千米，重量超百噸的宏偉空中吊裝愿望。 二、
【背景技術(shù)】：
[0003] 固定翼飛機(jī)因升力面積大，使之能有200多噸的巨大升力，在自然界中龍卷風(fēng)和 臺(tái)風(fēng)也有著巨大升力。龍卷風(fēng)和臺(tái)風(fēng)，一方面以強(qiáng)大的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，另一方面以緩慢的速 度移動(dòng)。臺(tái)風(fēng)是在海面上聚集了大量能量，大面積的旋轉(zhuǎn)渦流，龍卷風(fēng)是在上空生成，高速 旋轉(zhuǎn)的渦流。旋轉(zhuǎn)渦流雖然有離心擴(kuò)散作用，但不同于離心運(yùn)動(dòng)：①，旋轉(zhuǎn)渦流有一定的封 閉作用；②，聚集大量能量；③，運(yùn)動(dòng)形勢(shì)能量消耗最?。虎?，運(yùn)動(dòng)形態(tài)能長時(shí)間保持。⑤運(yùn) 動(dòng)可發(fā)生在小半徑平面上。以龍卷風(fēng)為例，它在空中形成后，以旋轉(zhuǎn)直徑小，聚集能量大，旋 轉(zhuǎn)速度快為特征，據(jù)報(bào)導(dǎo)，其中心旋轉(zhuǎn)速度，可達(dá)145米/秒，中心壓力可降至400毫巴，從 概念上講它制造了 0.4Kg/cm2的低壓，按升力計(jì)算，在空中制造了 0.6Kg/cm2的升力。這個(gè) 數(shù)字是驚人的，如果按照平方米計(jì)算，每平方米相當(dāng)有6噸的升力。和大升力飛機(jī)600Kg/m 2 的升力相比，竟然相差十倍，這也難怪龍卷風(fēng)的破壞力非常之大。它在很小的范圍內(nèi)釋放出 很大的能量，據(jù)上海出版社1974年出版《氣象知識(shí)》一書報(bào)導(dǎo)56年9月24日上海發(fā)生一 次龍卷風(fēng)，把一個(gè)22萬斤大油罐拋出15米高，甩出120米之外，現(xiàn)在估算，對(duì)油罐的托起升 力大約在2噸/m 2以上。還有報(bào)導(dǎo)，86年陜西省一個(gè)龍卷風(fēng)把一個(gè)拖拉機(jī)輕而易舉地拋起， 可見渦旋產(chǎn)生的升力比機(jī)翼大得多。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 旋風(fēng)直升機(jī)，是要實(shí)現(xiàn)固定翼飛機(jī)那樣大機(jī)翼大升力，又象旋翼飛機(jī)那樣能直升、 能定位。
[0005] 在觀察自然現(xiàn)象中，龍卷風(fēng)和臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)表明，它有一個(gè)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大動(dòng)能的旋渦 流。在它周圍像似有一個(gè)形態(tài)相似，能夠封閉流體的大圓筒，這使它聚集了大量能量，這是 渦流體現(xiàn)出渦的最大特征，它是一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，又是一種集能器。這種旋轉(zhuǎn)渦流在象似的圓 筒中，本身的旋轉(zhuǎn)，又是能量消耗最小的形式；消耗能量小，又使之能保持時(shí)間長久。尤其 象龍卷風(fēng)，它能發(fā)生在較小半徑的平面上；象臺(tái)風(fēng)在形成和發(fā)展過程中，不斷有新的能量汽 團(tuán)，以同向旋轉(zhuǎn)的形態(tài)加入進(jìn)來，起到了不斷加力的馬達(dá)作用。
[0006] 受大自然這些現(xiàn)象的啟迪，仿照其原理，模擬其形態(tài)，結(jié)合已經(jīng)成熟的固定翼飛機(jī) 和旋翼飛機(jī)，構(gòu)思和設(shè)計(jì)升力巨大的旋風(fēng)直升機(jī)。第一，要有一個(gè)產(chǎn)生大升力的大面積；第 二，要有一個(gè)產(chǎn)生大能量的高速氣流；第三，要有一個(gè)能封閉大能量高速氣流，并具有可導(dǎo) 向氣流的裝置。
[0007] 旋風(fēng)直升機(jī)，是一個(gè)周圍封閉，上下敞開的大圓筒（圖1中1);在筒內(nèi)固定一個(gè)異 形升力大圓盤（圖2中2);在異形升力大圓盤中央，堅(jiān)向安裝動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的異形離心大葉輪 (圖2中4);異形離心大葉輪和異形升力大圓盤垂直吻合（圖3)。
[0008] 被驅(qū)動(dòng)的異形旋轉(zhuǎn)葉輪，外沿稍有彎度，高速旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)只有穩(wěn)定勢(shì)能氣體橫向 切割，由軸向勢(shì)能壓力，迅速改變?yōu)闄M向運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)渦流動(dòng)能。這個(gè)根本性轉(zhuǎn)變，對(duì)異形升 力圓盤比機(jī)翼上氣流，產(chǎn)生升力作用更大，另一方面對(duì)筒體中心產(chǎn)生中空作用，進(jìn)一步使升 力加大。這些都發(fā)生在筒體和異形圓盤隔絕的上部。聚集了大量能量的的旋轉(zhuǎn)氣流從異 形圓盤和筒體之間，由高速旋轉(zhuǎn)被迫轉(zhuǎn)向從排氣孔向下排出，氣流由原來在升力圓盤上部， 向四周運(yùn)動(dòng)的切向力，再次強(qiáng)制轉(zhuǎn)變，改為向下運(yùn)動(dòng)的作用力；流體進(jìn)入筒體和異形圓盤下 部，迅速膨脹把聚集了大量動(dòng)能釋放產(chǎn)生膨脹性升力。
[0009] 封閉型大圓筒，異形大圓盤和異形大葉輪，是旋風(fēng)直升機(jī)主要構(gòu)件，它組成了一個(gè) 不斷由靜勢(shì)能氣流轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能性的旋轉(zhuǎn)流，再轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪毕蛳碌膭?dòng)能流體系統(tǒng)。并具有很 高的連續(xù)性和可操作性。 四、
【附圖說明】：
[0010] 附圖1是旋風(fēng)直升機(jī)的正視圖和俯視圖，展 附圖1中的1是旋風(fēng)直升機(jī)大圓筒 現(xiàn)其外觀形狀。 附圖1中的2是升力大圓盤 附圖2是旋風(fēng)直升機(jī)升力大園盤和離心葉輪 附圖3中的3是排放氣流孔 的A-A剖面圖。 附圖1中的4是異形離心葉輪 附圖3是正視圖A-A的剖面圖，展現(xiàn)其內(nèi)-附圖3中的5是電動(dòng)機(jī) 部結(jié)構(gòu)。 .附圖3中的6是支撐滑輪滑軌 附圖4是描述直升機(jī)氣流運(yùn)動(dòng)形態(tài)。 附圖3中的7是固定大架 附圖5中C是兩捆式/ D是四捆式旋風(fēng)直升 附中的8是穩(wěn)流罩 機(jī)組合圖。 附圖3中的9是葉輪橫向波紋 附圖1中的10是腳腿大架 附圖4中的11是穩(wěn)流層 附圖4中的12是旋流層 附圖4中的13是低壓區(qū) 附圖4中的14是反流區(qū) 附圖4中的15是膨脹區(qū) 五、
【具體實(shí)施方式】：
[0011] 按圖3中1設(shè)計(jì)一個(gè)大圓筒，筒內(nèi)是產(chǎn)生旋風(fēng)渦流的特別裝置。上下口敞開，直徑 很大，橫截面積也很大，相當(dāng)本直升機(jī)的升力面積。筒體具有封閉性質(zhì)和作用，隔絕筒內(nèi)氣 流和筒外氣流相互進(jìn)行交換，筒體上口，只能在筒體上升時(shí)接納它上空的氣體；筒體下口， 只能向下反方向排出被上升接納的全部氣體。氣流只能在圓筒內(nèi)，各種裝置的驅(qū)動(dòng)下有次 序的進(jìn)彳丁運(yùn)動(dòng)。
[0012] 按圖3中2設(shè)置一個(gè)異形圓盤，為升力圓盤，安裝在筒內(nèi)中部的位置。形狀象老式 的擴(kuò)音喇叭筒，中心部位成圓柱形突起。喇叭口和圓筒內(nèi)壁緊密結(jié)合在一起，升力圓盤隔斷 筒體成為上下兩部分，圓盤的相對(duì)水平面積就是升力面積，氣流在圓盤上完成有序運(yùn)動(dòng)。
[0013] 按圖3中3,在升力圓盤周圍和底部外角處，開設(shè)排放氣流孔，并安裝相應(yīng)的導(dǎo)流 板，全部氣流都從這里離開升力圓盤。
[0014] 按圖3中4,裝配異形離心葉輪。升力圓盤承裝異形葉輪，形狀對(duì)應(yīng)一致。升力圓 盤中心突起的柱體上堅(jiān)向安裝離心葉輪。葉輪數(shù)量因需而定，葉輪使氣體迅速受到徑向切 害!]，由原來的靜勢(shì)能狀態(tài)改變?yōu)樾D(zhuǎn)流動(dòng)能狀態(tài)，改變氣流堅(jiān)向壓力，或壓力更低。葉輪很 大，徑向半徑較長，葉輪的外邊沿有一定的彎曲度。
[0015] 按圖3中9,葉輪橫向成波紋形，一方面導(dǎo)流，一方面可加固葉輪。
[0016] 按圖3中5,葉輪兩端安裝電動(dòng)機(jī)，同型、同軸、同步各一臺(tái)，兩端加力，減輕軸扭 動(dòng)?？梢约哟篑R力。因?yàn)樾L(fēng)直升機(jī)的主要用途是實(shí)現(xiàn)空中高位、大噸位吊裝，安裝電動(dòng)機(jī) 相對(duì)輕便，馬力大，操作簡單。
[0017] 按圖3中6,在葉輪上部，橫向周邊和葉輪底部，安裝支撐葉輪的滑輪和滑軌。葉輪 由大力矩懸空受力，改變?yōu)槎帱c(diǎn)支撐。還可考慮在此電磁加力。
[0018] 按圖3中的8,安裝穩(wěn)流罩。穩(wěn)流罩象一個(gè)平蓋一樣上凹下平的格子板罩，為減少 阻力，格子板面堅(jiān)向安裝。主要作用是穩(wěn)定和分布平衡，筒體上空氣體，不受筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流 的影響和干擾。使筒體平穩(wěn)上升同時(shí)，順利接納上空氣體。
[0019] 按圖3中7,安裝若干固定大架，使各個(gè)部件連接堅(jiān)固穩(wěn)定。
[0020] 按圖3中10,筒體下端設(shè)置腳腿架，除支撐本體外，又是氣流排出的通道。
[0021] 至此，構(gòu)造的主要特征是：在一個(gè)封閉的大圓筒內(nèi)，在一個(gè)異形的大圓盤上，安裝 一臺(tái)異形大葉輪旋轉(zhuǎn)離心機(jī)。這三大圓是制造旋風(fēng)的主要構(gòu)件。
[0022] 如果，大筒體、大圓盤、大葉輪，在不能再大的情況下，受到限制，兩個(gè)各左右旋的 旋風(fēng)直升機(jī)捆綁，四個(gè)各半左右旋直升機(jī)捆綁等方法，為解決更大升力另劈新徑。
[0023] 按圖5中C兩捆式，按圖5中D四捆式等等。旋轉(zhuǎn)各半的捆綁式，不僅成倍增加升 力，而且不需要增設(shè)逆轉(zhuǎn)性設(shè)備和動(dòng)力。互為激力，效率還會(huì)提高。
[0024] 旋風(fēng)直升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程描述：
[0025] 如圖3所示，描畫和展現(xiàn)了旋風(fēng)直升機(jī)氣流運(yùn)行和升力產(chǎn)生的全過程。當(dāng)高速電 動(dòng)機(jī)（圖3中5)驅(qū)動(dòng)大型異形葉輪（圖3中4)，葉輪旋轉(zhuǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，葉輪周圍只有軸向 靜勢(shì)能的氣體，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)動(dòng)能流體形態(tài)，而且不斷加強(qiáng)到最大速度，它在升力園盤面 上一邊擴(kuò)散，一邊旋轉(zhuǎn)，對(duì)升力圓盤的軸向壓力減到最小。在離心運(yùn)動(dòng)中心，氣體散逸，壓 力會(huì)極度減小，類似于真空作用，對(duì)升力圓盤產(chǎn)生負(fù)壓作用。因?yàn)槿~輪有彎曲度，氣流運(yùn)動(dòng) 又受到升力圓盤（圖3中2)和筒體（圖3中1)的限制，渦旋氣流在沒有進(jìn)入排氣孔的時(shí) 間，和沒有進(jìn)入排氣孔的渦旋氣流，仍然保持著具有強(qiáng)大動(dòng)能的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這是渦旋流體特 有的封閉性和聚集性；旋轉(zhuǎn)并擴(kuò)散的氣流遇見排氣孔時(shí)，在導(dǎo)流板（圖3中3)的強(qiáng)制下急 轉(zhuǎn)直下，在阻力損失能量很小狀態(tài)下，反作用離開升力圓盤，進(jìn)入升力圓盤隔開的下部筒體 內(nèi)。筒體下部空間很大，氣流減速迅速膨脹，這種膨脹力會(huì)作用升力圓盤，直至和直升機(jī)的 重力接近平衡值殆盡。
[0026] 旋風(fēng)直升機(jī)，它的能量體現(xiàn)是大升力，而不是高速度。不僅它能大噸位高空吊裝， 如果改電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為機(jī)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，還能低速飛行。
[0027] 高速旋轉(zhuǎn)的氣流對(duì)升力圓盤所產(chǎn)生的低壓；旋轉(zhuǎn)氣流的中心對(duì)升力圓盤產(chǎn)生的中 空作用；旋轉(zhuǎn)氣流急轉(zhuǎn)直下，離開升力圓盤的反作用；在下部筒體內(nèi)流體減速迅速膨脹的 膨脹力；這四種形式釋放的能量都是作用于升力圓盤的上升能量。
[0028] 如果用空間座標(biāo)表示流體的流動(dòng)方向（圖4):
[0029] 升力圓盤上部：
[0030] f氣在筒體上方，沒有被上升接納時(shí)：穩(wěn)定狀態(tài)（圖4中11)穩(wěn)流層 f = +x+y+z =(-x) + (-y) + (_z) ^空氣進(jìn)入筒體上部，在離心葉輪作用下：旋轉(zhuǎn)狀態(tài)（圖4中12)旋流層和 (圖4中13)低壓區(qū) 4 =(±；xz) + (±x) + (土z) 土y=0
[0031] 升力圓盤下部：
[0032] 、流在升力圓盤下平面離開時(shí)：反作用狀態(tài)（圖4中14)反流區(qū) ±x=0 ±z=0±xz=0 f =-y 1氣流在升力圓盤下面筒體內(nèi)部時(shí).?膨脹狀態(tài)（圖4中15)膨脹區(qū) =( 土 x) +(土z) + (土y) f =-y
[0033] 就升力堅(jiān)向y而言，升力圓盤上平面氣流沒有_y方向受力，只有下平面_y方向受 力。
[0034] 上述都是流體運(yùn)動(dòng)的矢量分析，不是動(dòng)量計(jì)算。如果升力圓盤上，氣流速度和飛機(jī) 飛行速度相當(dāng)，流量也相當(dāng)，它所產(chǎn)生的每平方米升力不低于飛機(jī)平方米升力。
[0035] 特別提出：飛機(jī)是用高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼作用于靜止的氣流產(chǎn)生出相對(duì)高速的氣流和 升力。而旋風(fēng)直升機(jī)，是高速氣流運(yùn)動(dòng)，作用相對(duì)靜止的升力圓盤產(chǎn)生出圓盤上的升力。
[0036] 這相當(dāng)于把高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼變成了相對(duì)靜止的機(jī)翼。把原本相對(duì)靜止的氣流變成 了高速運(yùn)動(dòng)的氣流。
[0037] 另外，制造大圓面積比飛機(jī)高速飛行的固定翼面積容易的多。制造流體的線速度， 高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)更容易。被驅(qū)動(dòng)的大葉輪運(yùn)動(dòng)的可靠性、穩(wěn)固性比機(jī)翼更優(yōu)越、更容易、更 安全。
[0038] 下表列出，升力圓面積和電機(jī)轉(zhuǎn)速、旋渦流最大線速度之間關(guān)系。
[0039]
[0040] 上表說明，用低轉(zhuǎn)速和大直徑，獲取了高線速度和大升力圓面積，并且大升力圓面 積是相對(duì)靜止的，這正是我們需要的結(jié)果，這使旋風(fēng)直升機(jī)制造變得容易。
[0041] 有資料表明，1964年首飛的北美航空制造的"瓦爾基里神"升力面積達(dá)586m2,翼展 80m以上，升力410Kg/m 2,飛行重量240噸。可見升力面積對(duì)提高飛行重量非常重要。這一 點(diǎn)恰恰是旋風(fēng)直升機(jī)最容易做到、最優(yōu)越和最牢靠的。半徑為14米的圓，其面積也是586m 2。 而它是相對(duì)固定的，不需要龐大的機(jī)翼在空中高速運(yùn)行。旋風(fēng)直升機(jī)的異形葉輪雖在大直 徑上旋轉(zhuǎn)，但是，它可以有穩(wěn)固的滑輪和滑軌支撐，還有可能提供電軌動(dòng)力，和直升機(jī)相比， 比直升機(jī)葉漿運(yùn)轉(zhuǎn)安全、穩(wěn)固可靠、容易。
[0042] 超高度，超大噸位的旋風(fēng)直升機(jī)能夠突破目前全世界只能空吊20多噸的水平。如 果改電動(dòng)為機(jī)動(dòng)，它還能大重量低空飛行，開辟其它新的領(lǐng)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生旋風(fēng)直升的機(jī)器，是在一個(gè)圓筒中固定一個(gè)圓盤，圓盤中央堅(jiān) 向安裝動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的離心葉輪；筒體頂端安裝穩(wěn)流罩，圓盤周圍設(shè)有排氣孔，葉輪上部邊沿和 圓盤底部位置安裝支撐滑輪和滑軌；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)葉輪，在圓盤上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)氣流從圓盤 周圍和圓筒之間排出，在筒體下部膨脹離開。2. 根據(jù)1，圓筒是產(chǎn)生旋渦流的主要設(shè)備，它封閉和隔絕內(nèi)外氣流交換，促使生成強(qiáng)大 升力。3. 根據(jù)1，圓盤是產(chǎn)生升力的核心設(shè)備，氣流在圓盤上受離心葉輪作用，高速旋轉(zhuǎn)，并 轉(zhuǎn)向進(jìn)入排氣孔，反作用從圓盤下面離開，圓盤面積就是升力面積。4. 根據(jù)1，離心葉輪是直接作用生成旋渦氣流的設(shè)備，它的大小和性能，關(guān)系到產(chǎn)生升 力的大小。5. 根據(jù)1，支撐滑輪滑軌為大型葉輪旋轉(zhuǎn)提供了支撐點(diǎn)，改大力矩受力為多點(diǎn)受力，支 撐滑輪滑軌可設(shè)置1個(gè)，2個(gè)……η個(gè)。另外，此支撐滑輪滑軌必要時(shí)可進(jìn)行電磁加力。6. 根據(jù)1，穩(wěn)流罩使筒體上端氣流，不受筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流的干擾和影響，穩(wěn)定筒體，平緩 上升。7. 根據(jù)1，驅(qū)動(dòng)葉輪的動(dòng)力，葉輪小型時(shí)在一端安裝一臺(tái)動(dòng)力，大型葉輪，在葉輪兩端 各安裝一臺(tái)動(dòng)力，動(dòng)力可選擇電動(dòng)或者機(jī)動(dòng)。8. 旋風(fēng)直升機(jī)偶數(shù)捆綁，能成倍增加升力，它們是2個(gè)，4個(gè)……2η個(gè)。
【文檔編號(hào)】B64C27/04GK105882947SQ201410771513
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】王振禮
【申請(qǐng)人】王振禮