一種利用主動氣流產生升力的飛碟式直升的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用主動氣流產生升力的飛碟式直升機。眾所周知，機翼上下表面的不對稱氣流可以產生升力，但是無論是固定翼飛機還是螺旋槳飛機，都是機翼運動，空氣不動，被動地產生氣流。本發明反其道而行，使機翼固定不動，利用主動產生的氣流流過機翼上表面，在機翼上下表面制造氣壓差，產生升力，實現了一種安全、簡單的可以垂直起降、懸停、平飛、原地轉向的飛行器。該飛行器外形類似一個飛碟，通過調節飛行器上表面的氣流方向與徑向的夾角控制機身的自旋，通過調整前后左右四個方向的流速分布，來改變飛行器機身的傾斜方向，實現平飛和方向控制。這種新型飛行器不僅具有傳統直升機的所有優點，還具有簡單、小巧，安全、穩定等特點，是單人飛行器、偵查無人機的理想方案。
【專利說明】一種利用主動氣流產生升力的飛碟式直升機
【技術領域】
[0001]本發明屬于航空飛行器領域，尤其是具有垂直起降、懸停和平飛能力的直升機或者飛碟式飛行器。
【背景技術】
[0002]直升機相比其他交通工具，最大優勢在于它可以垂直起降和空中懸停，這一點使得它不需要特定的公路(相對汽車)、機場(相對固定翼飛機)、碼頭(相對輪船)、軌道(相對火車)等輔助設施，只需要一塊稍微大于機身尺寸的平地即可實現起飛和降落，也就是說，地理地形對直升機的使用基本不構成任何限制，因此不管是崇山峻嶺的偏遠山區、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，直升機都可以輕松應付。從這一點來講，直升機是最理想的交通工具。
[0003]然而，目前實際應用的直升機主要是機械驅動式的單旋翼直升機及雙旋翼直升機，其中又以單旋翼直升機數量最多。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，還是傾轉旋翼飛機，他們都有一個共同特點，那就是巨大的旋翼，暴露在外的高速旋轉的旋翼與任何物體的碰撞都是很不安全的，這種結構在很大程度上增加了現有直升機對空間開闊度的要求，限制了直升機在狹小空間的作業，增加了直升機的不安全性；其次，現有直升機的平飛主要是依靠周期變漿距技術實現的，這種機械式的操作原理，不僅結構復雜，也帶來了震動大、噪音大、易出故障等問題；第三，消除自旋方面，共軸反槳技術當然是很好的，但是目前主流直升機多數仍然采用尾槳的方式實現，這也限制了直升機的結構布局，增加了直升機的尺寸。正是由于它的復雜性和不安全性，目前直升機主要由具有專業技能的人員在搶險救災、軍事、警察、地質、海上等特殊領域使用，不可能像普通交通工具一樣普及。
[0004]如果直升機能設計得像飛碟一樣，沒有裸露的旋翼，沒有尾槳，沒有復雜的周期變矩結構，沒有振動、沒有噪音，隨起隨落，操控穩定，來去自由，將大大拓展直升機的適用范圍，提高直升機的安全性、舒適性，甚至有可能像汽車一樣作為普通交通工具進行普及。
【發明內容】
[0005]本發明是一種利用主動氣流技術產生升力的新型飛碟式直升機，它的外形像飛碟(扁平的圓餅)一樣，它沒有裸露的旋翼，沒有用于平衡自旋的尾槳，卻可以像普通旋翼直升機一樣垂直起降、空中懸停、任意方向平飛。
[0006]這種飛碟式直升機通過主動在飛碟機身上表面產生氣流的方式，利用飛碟機身上下表面空氣壓力差來制造升力。通過導流葉片調整機身上表面氣流的旋轉角度，來抵消飛碟的自旋或者控制飛碟沿著自身中心軸轉動。和普通旋翼直升機一樣，該飛碟式直升機通過傾斜機身來實現某個方向的水平飛行，飛碟機身向哪個方向傾斜則是由安裝在飛碟四周的四個舵片的角度來決定的，當飛碟機身傾斜時，升力也會相應地傾斜，這個傾斜升力的水平分力就提供了飛碟水平飛行的動力。【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明涉及的飛碟式直升機的外部立體結構示意圖，視角為斜向下45°。
[0008]圖2是本發明涉及的飛碟式直升機的外部結構俯視圖。
[0009]圖3是本發明涉及的飛碟式直升機的內部結構剖面正視圖。
【具體實施方式】
[0010]根據本發明的飛行器不限于某一個結構，這里為了方面描述，介紹一種典型的實施方式。
[0011]這種飛行器有一個蝶形的機身1，它的外沿是一個正八邊形，機身I實際上是一個蒙皮骨架結構，它的內部由骨架2支撐，涵道3處于機身I上方，與骨架2固定連接，動力裝置5安裝在骨架2的中央，動力裝置5驅動螺旋槳風扇4轉動，在涵道3的輔助下，氣流從涵道風扇上面進入，然后沿著機身I的上表面由中心向四周流出。在涵道3與機身I之間的氣流出口處，安裝有均勻分布的八個導流葉片6，導流葉片6可沿著豎直軸轉動，調整這些葉片的角度，可以控制氣流流出的方向，利用氣流切向的反推力推動機身I原地轉動，或者抵消螺旋槳風扇4帶來的自旋力矩。在機身I的下方周邊，四面分別安裝有一個舵片7，它們用來控制飛碟的機身姿態以及水平飛行的方向。
[0012]當涵道風扇工作時，由于機身I上表面有高速氣流流動，而下表面基本沒有氣流，機身I上表面的大氣壓強低于下表面的，機身下表面受到的大氣壓力將大于上表面的大氣壓力，這個壓力差就是飛行器的升力的主要來源，其次，涵道的上唇口也會由于兩表面氣流速度差異，產生一定的升力，另外，由于Coanda效應，氣流會一直沿著機身表面的曲面流動，最終以接近豎直向下的方向流出，氣流的反沖力也會產生一定的升力。
[0013]當螺旋槳風扇4工作時，飛行器本身會受到一個與螺旋槳風扇轉動方向相反的扭矩，而反向轉動，稱為自旋，這時候，如果調整導流葉片6的角度，使它們的旋向與螺旋槳旋轉方向相反，機身上表面出射的氣流就會有一定的切向速度，且切向速度方向與機身自旋方向相同，這樣，氣流的反推力就會產生一個與自旋力矩相反的反推力矩，阻止機身自旋，葉片6偏離徑向的角度越大,這個反推力矩也越大，當控制葉片6的角度合適時,就可以剛好抵消機身自旋，當然，也可以實現原地轉向。
[0014]飛行器四周的四個舵片可以沿著各自的水平軸轉動，當某個方向的舵片向外向上偏轉時，偏轉角度越大，這個方向的氣流受到的阻礙越大，流速越小，升力也越小。這樣，通過調整這四個舵片的角度，控制對應方向上的升力大小，就可以控制飛行器機身的傾斜與否，一旦機身傾斜，機身上的大氣壓力差就會有一個指向傾斜方向的水平分力，從而實現水平飛行。改變機身傾斜方向，可以實現朝著不同的方向飛行。改變機身傾斜的程度，就可以改變水平分力的大小，從而調整水平飛行的速度。
【權利要求】
1.一種可以垂直起降的飛行器，它的一個典型實施例的結構如下:飛行器的機身外形類似一個飛碟，飛碟的上方有涵道風扇，涵道風扇在飛行器機身上表面產生沿著表面高速流動的氣流，機身上下表面的氣流速度的不同會造成氣壓的不同，這個氣壓差作為飛行器的主要升力來源，氣流最后與機身分離，向下噴出的反沖作用力是另一個升力來源，它靠調節飛碟上表面沿著徑向安裝的導流葉片的角度，控制氣流的旋轉方向，來控制飛碟沿著自身中心軸的轉動，靠機身邊緣前后左右四個可以沿著水平軸轉動的舵片，調整機身的傾斜方向，利用升力的水平分量提供飛碟水平飛行的動力。
2.根據權利要求1所述的飛行器，它最主要的特征在于:通過主動地在相對地面靜止的機翼上表面制造氣流的方式，使機翼上下兩個表面氣流速度不同，形成氣壓差，從而在飛行器機翼相對地面靜止的情況下也能提供升力，實現垂直起降。
3.根據權利要求1所述的飛行器，它的特征在于:它可以用任何能產生氣流的裝置作為動力源，包括但不限于涵道風扇、螺旋槳、空氣壓縮機、壓氣機、壓縮氣體、噴氣發動機。
4.根據權利要求1所述的飛行器，它的特征在于:控制機身轉動的方式不限于導流葉片，也可以是共軸反槳技術。
5.根據權利要求1所述的飛行器，它的特征在于:使用機身周圍的四個舵片控制飛行方向。
【文檔編號】B64C27/20GK103803078SQ201210447085
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優先權日:2012年11月12日
【發明者】余彥武, 劉志軍 申請人:余彥武