一种利用主动气流产生升力的飞碟式直升的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用主动气流产生升力的飞碟式直升机。众所周知，机翼上下表面的不对称气流可以产生升力，但是无论是固定翼飞机还是螺旋桨飞机，都是机翼运动，空气不动，被动地产生气流。本发明反其道而行，使机翼固定不动，利用主动产生的气流流过机翼上表面，在机翼上下表面制造气压差，产生升力，实现了一种安全、简单的可以垂直起降、悬停、平飞、原地转向的飞行器。该飞行器外形类似一个飞碟，通过调节飞行器上表面的气流方向与径向的夹角控制机身的自旋，通过调整前后左右四个方向的流速分布，来改变飞行器机身的倾斜方向，实现平飞和方向控制。这种新型飞行器不仅具有传统直升机的所有优点，还具有简单、小巧，安全、稳定等特点，是单人飞行器、侦查无人机的理想方案。
【专利说明】一种利用主动气流产生升力的飞碟式直升机
【技术领域】
[0001]本发明属于航空飞行器领域，尤其是具有垂直起降、悬停和平飞能力的直升机或者飞碟式飞行器。
【背景技术】
[0002]直升机相比其他交通工具，最大优势在于它可以垂直起降和空中悬停，这一点使得它不需要特定的公路(相对汽车)、机场(相对固定翼飞机)、码头(相对轮船)、轨道(相对火车)等辅助设施，只需要一块稍微大于机身尺寸的平地即可实现起飞和降落，也就是说，地理地形对直升机的使用基本不构成任何限制，因此不管是崇山峻岭的偏远山区、人迹罕至的沙漠沼泽、只能行船的江河湖海、还是高楼林立的城市，直升机都可以轻松应付。从这一点来讲，直升机是最理想的交通工具。
[0003]然而，目前实际应用的直升机主要是机械驱动式的单旋翼直升机及双旋翼直升机，其中又以单旋翼直升机数量最多。首先，不管单旋翼，还是横列式、纵列式双旋翼，不管是共轴反桨直升机，还是倾转旋翼飞机，他们都有一个共同特点，那就是巨大的旋翼，暴露在外的高速旋转的旋翼与任何物体的碰撞都是很不安全的，这种结构在很大程度上增加了现有直升机对空间开阔度的要求，限制了直升机在狭小空间的作业，增加了直升机的不安全性；其次，现有直升机的平飞主要是依靠周期变浆距技术实现的，这种机械式的操作原理，不仅结构复杂，也带来了震动大、噪音大、易出故障等问题；第三，消除自旋方面，共轴反桨技术当然是很好的，但是目前主流直升机多数仍然采用尾桨的方式实现，这也限制了直升机的结构布局，增加了直升机的尺寸。正是由于它的复杂性和不安全性，目前直升机主要由具有专业技能的人员在抢险救灾、军事、警察、地质、海上等特殊领域使用，不可能像普通交通工具一样普及。
[0004]如果直升机能设计得像飞碟一样，没有裸露的旋翼，没有尾桨，没有复杂的周期变矩结构，没有振动、没有噪音，随起随落，操控稳定，来去自由，将大大拓展直升机的适用范围，提高直升机的安全性、舒适性，甚至有可能像汽车一样作为普通交通工具进行普及。
【发明内容】
[0005]本发明是一种利用主动气流技术产生升力的新型飞碟式直升机，它的外形像飞碟(扁平的圆饼)一样，它没有裸露的旋翼，没有用于平衡自旋的尾桨，却可以像普通旋翼直升机一样垂直起降、空中悬停、任意方向平飞。
[0006]这种飞碟式直升机通过主动在飞碟机身上表面产生气流的方式，利用飞碟机身上下表面空气压力差来制造升力。通过导流叶片调整机身上表面气流的旋转角度，来抵消飞碟的自旋或者控制飞碟沿着自身中心轴转动。和普通旋翼直升机一样，该飞碟式直升机通过倾斜机身来实现某个方向的水平飞行，飞碟机身向哪个方向倾斜则是由安装在飞碟四周的四个舵片的角度来决定的，当飞碟机身倾斜时，升力也会相应地倾斜，这个倾斜升力的水平分力就提供了飞碟水平飞行的动力。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明涉及的飞碟式直升机的外部立体结构示意图，视角为斜向下45°。
[0008]图2是本发明涉及的飞碟式直升机的外部结构俯视图。
[0009]图3是本发明涉及的飞碟式直升机的内部结构剖面正视图。
【具体实施方式】
[0010]根据本发明的飞行器不限于某一个结构，这里为了方面描述，介绍一种典型的实施方式。
[0011]这种飞行器有一个蝶形的机身1，它的外沿是一个正八边形，机身I实际上是一个蒙皮骨架结构，它的内部由骨架2支撑，涵道3处于机身I上方，与骨架2固定连接，动力装置5安装在骨架2的中央，动力装置5驱动螺旋桨风扇4转动，在涵道3的辅助下，气流从涵道风扇上面进入，然后沿着机身I的上表面由中心向四周流出。在涵道3与机身I之间的气流出口处，安装有均匀分布的八个导流叶片6，导流叶片6可沿着竖直轴转动，调整这些叶片的角度，可以控制气流流出的方向，利用气流切向的反推力推动机身I原地转动，或者抵消螺旋桨风扇4带来的自旋力矩。在机身I的下方周边，四面分别安装有一个舵片7，它们用来控制飞碟的机身姿态以及水平飞行的方向。
[0012]当涵道风扇工作时，由于机身I上表面有高速气流流动，而下表面基本没有气流，机身I上表面的大气压强低于下表面的，机身下表面受到的大气压力将大于上表面的大气压力，这个压力差就是飞行器的升力的主要来源，其次，涵道的上唇口也会由于两表面气流速度差异，产生一定的升力，另外，由于Coanda效应，气流会一直沿着机身表面的曲面流动，最终以接近竖直向下的方向流出，气流的反冲力也会产生一定的升力。
[0013]当螺旋桨风扇4工作时，飞行器本身会受到一个与螺旋桨风扇转动方向相反的扭矩，而反向转动，称为自旋，这时候，如果调整导流叶片6的角度，使它们的旋向与螺旋桨旋转方向相反，机身上表面出射的气流就会有一定的切向速度，且切向速度方向与机身自旋方向相同，这样，气流的反推力就会产生一个与自旋力矩相反的反推力矩，阻止机身自旋，叶片6偏离径向的角度越大,这个反推力矩也越大，当控制叶片6的角度合适时,就可以刚好抵消机身自旋，当然，也可以实现原地转向。
[0014]飞行器四周的四个舵片可以沿着各自的水平轴转动，当某个方向的舵片向外向上偏转时，偏转角度越大，这个方向的气流受到的阻碍越大，流速越小，升力也越小。这样，通过调整这四个舵片的角度，控制对应方向上的升力大小，就可以控制飞行器机身的倾斜与否，一旦机身倾斜，机身上的大气压力差就会有一个指向倾斜方向的水平分力，从而实现水平飞行。改变机身倾斜方向，可以实现朝着不同的方向飞行。改变机身倾斜的程度，就可以改变水平分力的大小，从而调整水平飞行的速度。
【权利要求】
1.一种可以垂直起降的飞行器，它的一个典型实施例的结构如下:飞行器的机身外形类似一个飞碟，飞碟的上方有涵道风扇，涵道风扇在飞行器机身上表面产生沿着表面高速流动的气流，机身上下表面的气流速度的不同会造成气压的不同，这个气压差作为飞行器的主要升力来源，气流最后与机身分离，向下喷出的反冲作用力是另一个升力来源，它靠调节飞碟上表面沿着径向安装的导流叶片的角度，控制气流的旋转方向，来控制飞碟沿着自身中心轴的转动，靠机身边缘前后左右四个可以沿着水平轴转动的舵片，调整机身的倾斜方向，利用升力的水平分量提供飞碟水平飞行的动力。
2.根据权利要求1所述的飞行器，它最主要的特征在于:通过主动地在相对地面静止的机翼上表面制造气流的方式，使机翼上下两个表面气流速度不同，形成气压差，从而在飞行器机翼相对地面静止的情况下也能提供升力，实现垂直起降。
3.根据权利要求1所述的飞行器，它的特征在于:它可以用任何能产生气流的装置作为动力源，包括但不限于涵道风扇、螺旋桨、空气压缩机、压气机、压缩气体、喷气发动机。
4.根据权利要求1所述的飞行器，它的特征在于:控制机身转动的方式不限于导流叶片，也可以是共轴反桨技术。
5.根据权利要求1所述的飞行器，它的特征在于:使用机身周围的四个舵片控制飞行方向。
【文档编号】B64C27/20GK103803078SQ201210447085
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】余彦武, 刘志军 申请人:余彦武