[发明专利]纵转旋变螺旋桨

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生流体动力的装置，特别是涉及一种利用螺旋桨的旋转与变形产生流体动力的装置。

背景技术

螺旋桨问世已有漫长的历史。船用螺旋桨问世已260年(1752年、瑞士伯努利)，空气螺旋桨问世也已近110年(1903年、美国莱特兄弟)。如果从“竹蜻蜒”计起，则空气螺旋桨问世至少已有1700多年(东晋葛洪(283-343)《抱朴子》中的“飞车”即公认为竹蜻蜒。且葛洪虽记述了“飞车”，但未必为该物的发明人，而发明时间必定早于记述时间。)。

在至少上百年的历史中，不论对于船用螺旋桨还是空气螺旋桨，都经历了无数的发展演变。但这些发展演变，基本上均不涉及螺旋桨的基本形态与运动方式。即螺旋桨的基本形态，始终是桨叶根部连接转动轴、桨叶尖部呈“悬臂”状悬空。至本发明之前，螺旋桨的基本形态均是如此；而螺旋桨的基本运动方式，始终是以桨叶依翼弦方向旋转构成轨迹圆平面。该圆平面垂直于发动机动力输出轴，进行连续圆周运动产生流体动力。此运动方式可通称为螺旋桨的“平转”。至本发明之前，螺旋桨的运动方式均为“平转”。

上世纪以来，对螺旋桨的改进主要集中在材料、动力装置、桨叶的形状等方面，并不涉及其基本形态与旋转方式。自上世纪40-50年代至今，对螺旋桨的改进更是集中在材料、动力装置、螺旋桨与动力装置的配合方面，如桨叶材料从木材至金属、再至合成材料；动力装置从内燃机至喷气机、甚至生物动力(如人体)；螺旋桨与动力装置的配合从直接与内燃机连接，至涡轮风扇式螺旋桨、涵道风扇式螺旋桨等等。

螺旋桨桨叶及其与动力装置的配合技术，还深刻的体现在喷气发动机(除火箭发动机、冲压发动机以外)本身的发展上，如涡轮式喷气发动机的涡轮扇叶等等。此外螺旋桨技术的内涵日益扩大，已广泛的进入航空、航海以外的领域，如各种透平机，包括压缩机，汽轮机、涡轮机、燃气轮机、膨胀机等等。上述趋势在可预见的未来，仍将是螺旋桨技术发展的主要趋势。

2010年7月19日，两年一届的英国范堡罗航空航天展开幕。该航展全面体现了螺旋桨技术的最新进展，被我国國防科技信息网誉作征兆着“旋翼机革命即將來臨”(见国防科技信息网2010-08-10.李昊)。但该航展上关于螺旋桨技术的改进内容，仍然如同上文所述，至少在螺旋桨的基本形态与旋转方式方面，并未见有任何“革命”。

由此可见：螺旋桨技术发展的趋势，从来都不是以螺旋桨的基本形态与运动方式为主流的，而且这一现实越近现代反而愈宜明显。但这并不表示螺旋桨的基本形态与运动方式不需要再发展、或者无法再发展。事实上，不需要或无法再发展的“终极技术”是不存在的，任何技术都需要而且可以再发展。“不需要或无法再发展”之说，在人们意识的主观方面，反映出认识在达到新突破之前的局限、停滞状态。而这一局限终究是会被突破的。

众所周知：越是基础性的技术，例如轴承、链条等，就越是难以发展。这表明改进基础性技术的难度之大。螺旋桨的基本形态与运动方式之所以会有“不需要或无法再发展”的意识与事实之所以存在，客观原因正在于相关技术具有高度的基础性、因而具有改进该技术的高度的困难性。故此出现了螺旋桨的基本形态与运动方式千百年来几乎不变的现象。

在绝大多数技术飞速发展的今天，这是罕见的、似乎是唯一停滞的技术现象，很难再找到第二个。即使是自行车也有很多发明，如取消链条、踏板改为伞状齿轮及杠杆等等。

现有螺旋桨的主要问题和缺点：

主要以气动螺旋桨、辅助以船用螺旋桨为例进行阐释。

(1).螺旋桨流体动力面的面积不能充分利用：

现有螺旋桨流体动力面的面积就是桨叶的面积，具体指从桨根至桨尖的桨叶表面积。

现有螺旋桨做功时，桨叶的旋转成一与发动机动力输出轴垂直的圆形平面。桨叶作圆形平面运动时，其线速率越近圆周处即桨尖处越大、越近圆心处即桨根处越小。

依伯努利定律：桨叶产生的流体动力F＝1/2CρV²S。其中V为桨叶运动的线速率。

很明显F与V正相关，即速度越大，所产生的流体动力也越大，反之则越小。注意速度V为该公式唯一的平方项，V的变化将以平方量级反映到F上，V的一点点增益都将成为F的巨大收益，反之，则是F的巨大减损。