[發明專利]具有組合槳葉的直升裝置

無效

• 申請號: 201410132050.5
• 申請日: 2014-03-29
• 公開（公告）號: CN103863562A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 鄭全逸
• 申請（專利權）人: 鄭全逸
• 主分類號: B64C27/32
• 分類號: B64C27/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

具有組合槳葉的直升裝置是對現有直升機垂直起落原理和結構的補充和改進，屬于直升機旋轉翼和槳葉領域。

背景技術

目前的航空技術仍主要賴以經典的機翼理論，成熟的機型主要有固定翼和旋轉翼兩大類。前者的設計理論已相當成熟，整機的大小、重量、速度和飛行高度均達到令人驚嘆的水平，但隸屬后者的直升機雖已在尖端技術云集的軍事領域大展身手，但一些不足也是明顯的。

本發明關注的是直升機旋轉翼槳葉的效率較低。有資料介紹，一般直升機的槳葉少則2支，多則8支，甚至采用雙層，與空氣作用的總有效面積與固定機翼比相差甚遠，致使載重量差距也相當大(例如，安-225運輸機可以載重250噸，而米-26只有20多噸)；但繼續增加槳葉數量受槳轂結構和安裝方法的限制；而增加轉速至超音速，又會帶來強度、振動等方面的諸多問題。此外，由于直升機槳葉作定軸轉動，其軸心點速度為0；而升力與速度平方成正比，故近軸心部分產生的升力較小，物不盡其用。

事實上，依據流體力學理論，除常規機翼能產生升力外，早在1672年被初步認識到，1852年被上升到理論高度的馬格努斯效應(Magnus?effect)同樣可以產生“側向力”，并用于解釋足球運動中的所謂“香蕉球”和乒乓球運動中的“弧圈球”；也有人利用馬格努斯效應設計出了帶旋轉的飛艇，用以增加、調節飛艇的升力。

馬格努斯效應是指：在流體中邊旋轉邊前行的回轉體(如球或圓柱體)，當其旋轉角速度矢量與前行速度矢量不重合時，則在這兩個矢量作用面的法線方向上產生一個側向力，并使該回轉體前行軌跡發生偏轉的現象。其物理解釋是：回轉體旋轉時借助流體的粘性可以帶動其周邊流體旋轉，致使其一側的流體增速，而相對側的流體減速；于是，根據判定速度和壓力關系的伯努利原理，兩側會出現壓力差。

“馬格努斯效應的力學模型”(浙江體育科學，1995年(第17卷)第三期，潘慧炬，浙江師范大學321004)一文摘要：“從伯努里方程出發，運用數學、力學推導，建立了馬格努斯效應的力學模型。導出了馬格努斯力的數學表達式，并進一步探討了在此力作用下，旋轉球體在空中飛行時的橫向位移。”但此文壓根不涉及其它，特別是航空領域的應用問題。

“馬格納斯效應運用于飛行器之研究”(任臺軍，臺灣國立中興大學機械工程學系，網傳時間2012.09.11，貢獻者莊書豪)一文摘要：“本研究之目的，主要探討瑪格納斯效應運用於垂直起降飛行器之可行性。從文獻資料所得瑪格納斯效應升力係數介於7～9之間，惟未說明實驗方法。本研究擬以從事實驗並驗證之。實驗之轉筒直徑160mm，長180mm，當其切線速度為12.56m／s，氣流速範圍為3～15m／s時，經實驗所量得之轉筒升力可逹71～731g或0.394～4.06(每公尺轉筒長之升力)，亦即升力係數逹3.5～5.1。使轉筒週邊環流增強，則升力係數可逹4～6，還大於機翼1.0～1.5。故應用瑪格納斯效應於垂直起降飛行器，來逹到所需升力，為一可行的方法。”但遺憾的是，該文僅用實驗方法測得來流速度，轉筒速度和升力大小之間的關系，說明“瑪格納斯效應於垂直起降飛行器，來逹到所需升力，為一可行的方法。”至于用何種結構或裝置實施之，并未奉告。

有人提出“馬格努斯棒狀前襟翼”(百度發動機愛好者于2009.06.18編輯)的設想，即“用適當直徑和長度的馬格努斯棒取代前襟翼，在起飛、降落或機動飛行時使其轉動前沿向上可以產生極大的增升效果，且升力中心靠前，常規布局的飛機可減小尾翼的面積，也可用在三角翼或鴨式布局上。馬格努斯棒的剛性較前襟縫翼好，低速時增升效果明顯，且易控制，雖會消耗一定能量，好在只在起飛、降落或機動飛行時使用，影響不會太大。”但他并未給出旋轉“馬格努斯棒”的驅動機構；此外，該方案也僅是對固定機翼的改進。

有人將“扇翼機”(2005年06月27日中國航空信息網巴黎航展消息)列為馬格努斯效應的應用；也有人認為它仍是基于傳統機翼理論，只不過是掠過機翼的氣流來自于機翼前緣的“松鼠籠”風扇。“扇翼機”的結構和原理是：“當由發動機和帶狀傳動裝置驅動的風扇旋轉時，可從機翼前緣抽入空氣，經旋轉加速后射入后部機翼表面，從而用很小的功率產生強大的升力。與現有飛機或直升機最大不同的是，其固定翼上裝置有旋轉的扇籠，并產生氣流驅動飛機前進。……它是一種歷史上首次由水平旋轉而產生升力和推力來維持飛行的飛機。”但該設計中的機翼依然是固定的，且文中只概略提及“該機利用安裝在每側機翼前緣的襟翼進行操縱，俯仰和偏航分別由升降舵和方向舵控制，加速和爬升則由轉子轉速決定。”