CN101857087A - 双旋翼碟状飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明表述了一种能垂直升降的双旋翼碟状飞行器，该飞行器利用空气压力差进行飞行。本发明采用的技术方案是制造一个球形主仓体，在外围设置有环形承载体，在承载体的外部设置有环形保护罩体。在环形承载体和环形保护罩体之间设置有两组反向转动的旋翼。两组旋翼都是由若干紧密排列的翼片组成。若干柴油发动机均匀排列固定在环形承载体的下方，分成两组，分别给两组旋翼提供动力。快速旋转的翼片能吸入上方的空气并向下方排出，使下方的空气压力大于上方的空气压力，飞行器获得一个向上的推力而飞行，通过操纵保护罩叶片能灵活转向。本发明结构优秀，刚性强，能耗低，航速高，造价低，驾乘安全舒适，是新一代航空飞行器，无论军用民用，都有极高的推广价值。

Description

双旋翼碟状飞行器

二、所属技术领域

本发明涉及一种具有双旋翼，垂直起降，碟状外形的新型飞行器。

三、背景技术

目前，在航空领域的所有飞行器，基本以跑道滑行起飞和垂直起飞两种起飞方式为主。前者因需要极长的跑道，无论是起飞或者降落，对场地的要求都极高。甚至经常因为起落架的故障引发机毁人亡的惨剧。航空母舰修造大型的起飞甲板，因为大部分的战斗机都采用跑道滑行的方式来起飞或降落。美国的“鹞”式战斗机便使用垂直起降的方式，但造价非常高昂，不能普及至民用领域。以垂直方式起飞的直升飞机，存在航速低，升高有限，载重量不大，结构脆弱等各种缺陷。美国休斯直升机公司1975年研制的反坦克武装直升机——阿帕奇。最大平飞时速307千米，实用升限6250米，最大上升率16.2米/秒，航程578千米。最大起飞重量7890千克。米-26是前苏联米里设计局(现改名为米里莫斯科直升机厂股份公司)研制的双发多用途重型运输直升机，这种直升机是继米-6和米-10以后发展的重型运输直升机，也是当今世界上最重的直升机。旋翼直径32.00m，最大有效载荷(内部或外部)20000kg，正常起飞重量49600kg，最大起飞重量56000kg，最大桨盘载荷0.68kN/m2，最大功率载荷3.81kg/kw。

现有的各种航空器，机身多以长条型、十字型为主，结构脆弱。当发生坠机事故时，机体分解程度惨烈，乘坐者很少能幸免于难。传统飞机的发动机数量受限，战斗机一般安装一至两个发动机，大型民航客机也仅安装二至四个发动机，在发动机出现故障后大部分只能坐以待毙。现有的直升机翼片数量少，翼片裸露在外，刚性差。现有的直升机因结构原因，发动机输出扭矩小，功效转换率低。

传统的航空器在飞行过程时，除了要克服自身重力，还要克服大气对它的阻力。空气的阻力消耗了发动机大量的能量，也间接消耗了大多数的燃油。

四、发明目的

本发明的目的是要制造一种能垂直起降的新型飞行器，该飞行器能大大降低风阻，节省燃油，具有高航速。既能做成小机型，也能做成大机型。发动机数量多，故障率低。发动机功效转换率高。既具有战斗机的高速灵活的优点，又具有直升机能任意悬停的优点。驾乘舒适，结构合理，载重能力强。刚性强，翼片和主仓体不易损坏，坠机时不易解体，乘坐者安全系数高。该飞行器造价低，容易普及，军用民用均可。该飞行器利用一种全新的飞行原理进行飞行。

五、技术方案

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是制造一个球形主仓体，在球形主仓体外围设置有环形承载体，在承载体的外部设置有环形保护罩体。所述环形承载体的内腔是和球形主仓体相配套的球形结构。环形承载体的外围有两道外凹槽。所述环形保护罩体上有两道内凹槽。所述环形承载体和环形保护罩体通过若干联结杆固定。所述球形主仓体通过若干圆环和环形承载体相对固定，球形主仓体能在环形承载体内做任何角度和方向的转动。所述环形保护罩体的直径大于环形承载体，两者之间有一个圆盘状的腔体。在这个腔体的上下两面设置有沿圆周排列的保护罩叶片。在这个腔体的里面设置两组旋翼。这两组旋翼的旋转方向相反。每组旋翼都是由很多紧密排列的翼片构成，它们的两头分别固定在一大一小的圆环上，该圆环通过轴承能在环形承载体的外凹槽和环形保护罩体的内凹槽里面转动。若干柴油发动机均匀排列固定在环形承载体的下方，分成两组，分别给两组旋翼提供动力。快速旋转的翼片能使上方和下方的空气产生一个压力差，压力大的一方空气推动飞行器飞行。通过开闭部分保护罩叶片来改变飞行方向。

六、发明的效果

本发明的设计思路，有多方面的优越性。翼片的两头都固定在圆环上，使之比普通直升机的旋翼能承受更大的推力(普通直升机的翼片只有一头固定)，内敛式结构使翼片更不易受损坏。发动机的位置设计使之具有比普通直升机更大的扭矩，功效转换率高。多点布置的方式使发动机的数量大大增加，带来更大的总功率。两层旋翼的设计方式一方面使空气的反作用扭矩相互抵消，另一方面又加大上下气压差，使气压差带来的动能更大。

以本发明为蓝本，结合我国现有的技术和材料就能生产出样机，并经过试用，逐步调整各种参数，针对不同用途可以再开发成多系列的机型。针对军用、民用不同的市场需求，可开发成小型海空多用途军用飞行器、大中小型民用航空飞行器、专业救援飞行器、深海潜水器、大型专业运输机、自飞留空式卫星等。

本发明所采用的柴油机动力设计理念，使用成熟廉价的柴油发动机作为动力来源，使国家不需再花费大量外汇采购外国昂贵的涡轮增压喷气式发动机，突破西方国家在这方面所设置的种种障碍，解决我国航空事业发展所面临的瓶颈问题。

本发明实施后，能对航天航空业带来一场无法估量的巨大变革，现有的航空器将被淘汰。取消机场跑道，节约土地。使飞机场可以和市区靠近一点，给人们乘坐飞机带来便利。

本发明实施后，因为节省燃油而减少废气排放，为国家的环保事业做出巨大的贡献。

本发明实施后，能大大提高航空安全，减少各种空难事件带来的巨额损失。

七、附图说明

图1是飞行器的正视图。图2是发动机分布示意图。图3是翼片所受反推力示意图。图4是保护罩叶片小组示意图。图5是飞行器转向过程示意图。

八、具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，1为球形的主仓体，外部有环状承载体3，环状承载体3的外部固定有环状保护罩体2。环状保护罩体2的内部设置有两道内凹槽。环状承载体3的外部制造有两道外凹槽。2和3通过若干联接杆互相固定，并在上下两面沿圆周排列有可开闭的保护罩叶片10。环状保护罩体2和环状承载体3之间形成了一个圆盘状的腔体，腔体内部安装有由4a、4b、5a(若干)、5b(若干)、6a、6b组成的两组旋翼。其中4a、5a(若干)、6a为一组旋翼，4b、5b(若干)、6b为另一组旋翼。4a、4b、6a、6b为圆环状的运动部件(6a、6b可添加自重块)。4a、4b通过轴承能在环形保护罩体2的两道凹槽里作圆周转动。6a、6b通过轴承能在环形承载体3的凹槽里作圆周转动。在6a、6b上分别固定圆环状传动内齿条7a、7b。整齐紧密有序排列的若干片5a通过连接件均匀固定在4a、6a上。整齐紧密有序排列的若干片5b通过连接件均匀固定在4b、6b上。在环状承载体3的下部安装有若干的柴油发动机及变速箱总成8a、8b，8a能带动齿条7a作圆周转动。8b利用过桥齿轮9带动齿条7b作和7a相反方向的圆周转动。两组柴油发动机分别给两组旋翼提供动力。。

如图2所示，若干8a和若干8b按圆周均匀排列，并都固定在3上。

主仓体1的外部有多个能任何角度转动的圆环(如1a)，1通过这些圆环和2、3相联结，这样2、3作角度调整时，1可以保持原有角度不变，提高了乘坐人员的舒适度。

保护罩叶片10，在2和3的上下联结处均匀紧密分布。当关闭保护罩叶片10时，由2和3构成的腔体形成了一个密封的空间，与外界隔绝，空气无法从此腔体流通。如图4所示，上方和下方的保护罩叶片各被分成8组，上方的每个小组和下方的每个对应位置的小组可以同步开闭。

开启上下保护罩叶片10(全部)，启动柴油发动机8b(视整体所需动力，可配备相应数量)，经变速箱变速，动力传送到齿条7b，7b带动6b、5b(对称有序紧密排列的翼片)、4b作高速旋转，翼片上方的空气被翼片快速吸入，并向翼片下方排出。启动柴油发动机8a(视整体所需动力，配备和8b相同数量)，经变速箱变速，动力传送到过桥齿轮9、齿条7a，7a带动6a、5a(对称有序紧密排列的翼片)、4a作与5b相反方向的高速旋转，翼片上方的空气被翼片快速吸入，并向翼片下方排出。因此，在两层翼片的上方，因为空气被高速吸入，气压就会减小。而在两层翼片的下方，因为空气急速增多，气压就会变大。在翼片的上下面，就会产生一个气压差。气压差会使飞行器受到一个向上的推力。同时，翼片在旋转的时候，也会受到一个反作用力(如图3所示，其中可分解出一个向上的推力和一个水平方向的推力)，此力作用到飞行器上产生一个反作用扭矩。两个反作用扭矩方向相反，相互抵消。两个向上的推力叠加在一起，使飞行器获得一个巨大的上升力：

压力差产生的推力F₁＝2p(πd²-πd₁ ²)kg

p是上下气压差(以一个标准大气压为单位，一个标准大气压为2kg/cm²)

翼片所受到的空气水平方向反推力：F水平＝Fa-Fb＝0

翼片所受到的空气垂直方向反推力：F₂＝Fa_上+Fb_上

飞行器受到的全部上升推力F＝F₁+F₂

(假设飞行器上下气压差为0.3个标准大气压，(如图1所示)d为1600cm，d₁为800cm。那么飞行器在正常工作状态下，单由压力差产生的推力F₁＝2pπ(d²-d₁ ²)kg＝2×0.3×3.14159×(1600×1600-800×800)＝3619111.68kg＝3619吨

由此可见，只要上下气压差能达到0.3个标准大气压，直径32米的飞行器能获得约3600吨的空气推力，大大出乎人们的想象。且尺寸越大，能获得的推力就越大。如米-26这种当今世界上最重的直升机，旋翼直径32m，最大起飞重量仅有56吨。)

如图5所示，在起飞时，飞行器在载重对称均匀的前提下，会作垂直上升飞行。当关闭保护罩叶片中的一个小组如10a，10a所罩住的位置即隔断了空气的流通。10a上方的空气因没有被双旋翼吸入，气压不会变小，反而成了一堵空气墙，产生一个阻力。此时，除10a以外的其他部位仍受空气的推动飞速上升。于是，飞行器即向10a的位置产生偏转，此时重新开启10a处的保护罩叶片，飞行器即维持即时的姿势飞行。在飞行的过程中，无论关闭哪个小组的保护罩叶片，飞行器都会产生向被关小组方向的偏转。所以飞行器转向非常方便灵活。当把飞行器调速回水平角度时，飞行器又立刻回到垂直飞行的状态。通过关闭对称的保护罩叶片，或减慢双旋翼的转速，飞行器可以悬停或下降。

当通过开闭某小组保护罩叶片后把飞行器调整成倾斜姿势，飞行器即获得一个倾斜的推力，此力一方面克服飞行器的重量使之向上飞，另一方面又使之向前飞。如角度合适，飞行器可以仅向前飞行而不上升。主仓体1因为不和外部结构完全固定，而是通过若干圆环和2、3作转动联结，所以可以永远保持垂直于地平面的角度，使乘坐者感觉良好。

依靠上下气压差产生的空气推力，推动飞行器飞行的全新飞行原理，是本发明的主要亮点。

本发明采用柴油机作为动力。国内柴油机技术成熟，功率大，能量转换率高。柴油燃点高，不易爆炸，安全性好。且此飞行器与已有的任一航天航空器不同，受到的空气阻力极小，这方面又能降低能耗。

在飞行器的前方，空气被快速吸入并从后方排出，因此，空气对飞行器的阻力几乎可忽略不计。所以该飞行器的飞行速度会比以往任何飞行器的速度都要大大提高。

如果在飞行过程中，个别发动机出现故障，因为有多点布置的备用发动机，不会导致飞行器无法飞行而迫降。

飞行时，如有某小组的保护罩叶片操纵失灵，可把对称位置的保护罩叶片调整为相同状态。这样一来，除了空气推力变小，飞行速度下降，并不会有其他严重后果，可继续飞行到目的地。

在低空飞行时，如碰到地面物体，双旋翼因内敛式结构受到良好保护。飞行器可以正常飞行到安全区域。当然，在保护罩叶片的下面，还要安装保护网，以防小型物体进入双旋翼位置。

主仓体1的球形构造，能使里面的乘坐人员得到更好的保护。球形构造能承受极大的撞击力而不解体，使乘坐该飞行器的人员，在万一坠机的情况下，都有比以往传统的飞行器有更高的生还率。

因该飞行器与众不同的圆碟形结构，使其可以在360度方向装挂武器，并能让这些武器同时向360度方向发动攻击。所能装挂的武器数量也比传统的战斗机多得多。如自身配备多个激光器，各对任意方向来犯的导弹进行拦截摧毁。还有一个极其重要的优点，它没有前后左右之分，可以同时锁定四面八方的目标发动攻击。而传统的战斗机，必须在敌机身后才能瞄准锁定再攻击。此飞行器在战斗时能节省更多的准备时间，也就掌握了主动权。

以本发明为蓝本生产战斗机服役，能使我国空军的战斗力得到飞跃式的提高，超越国际现有4代战机的水平，使我国一举成为世界空军强国，为中华民族的伟大复兴提供实实在在的有力筹码。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有双旋翼，能垂直起降的飞行器。其特征在于飞行器的球形主仓体的外围设置有环形承载体，在承载体的外部设置有环形保护罩体。所述环形承载体的内腔是和球形主仓体相配套的球形结构。环形承载体的外围有两道外凹槽。所述环形保护罩体上有两道内凹槽。所述环形承载体和环形保护罩体通过若干联结杆固定。所述球形主仓体通过若干圆环和环形承载体相对固定。所述环形保护罩体的直径大于环形承载体，两者之间有一个圆盘状的腔体。在这个腔体的上下两面设置有沿圆周排列的保护罩叶片。在这个腔体的里面设置两组旋翼。每组旋翼都是由很多紧密排列的翼片构成，它们的两头分别固定在一大一小的圆环上，该圆环通过轴承能在环形承载体的外凹槽和环形保护罩体的内凹槽里面转动。若干柴油发动机均匀排列固定在环形承载体的下方，分成两组，分别给两组旋翼提供动力。快速旋转的翼片能吸入上方的空气并把它向下方排出。

2.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于所述的两组旋翼转动方向相反。

3.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于球形主仓体可以在圆环形承载体里面转动。

4.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于可以安装多个柴油发动机作为动力来源，并以圆周方向排列。

5.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于可以通过开启或关闭部分保护罩叶片达到改变飞行方向的目的。

6.根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于利用空气压力差进行飞行。

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