[发明专利]风轮式直升机

说明书

所属技术领域

一种新型的低空低速直升机，飞行器类。

背景技术

传统直升机技术复杂，造价昂贵，操作难度大，不易普及。

本发明意在设计一种结构简单，造价低廉，稳定易控的飞行器，使其有望成为大众的代步工具。

技术方案：

一 基本结构

本发明由组合升力体，和机体两部分组成。

【一】组合升力体

组合升力体由风轮和变流罩两部分组成。

1 风轮

图1是风轮的主视图

图2是风轮的侧视图

其中1为轮轴；f1、f为风板

说明：风板为平面板状结构，在轴转动平衡条件下，可根据需要设置两个或多个。

2 变流罩

图3是变流罩的立体示意图

其中2为罩体，3为轴套(与风轮结合时套在轮轴上)

说明：从图可知，变流罩为半封闭壳体结构。其大小应在使风轮被套入后二者无摩擦接触；其水平方向上的宽度等于或略大于风轮的半径。

图4是是风轮被套入限流罩后的透视图。

工作原理：

图5是风轮套入变流罩后的侧面剖视图

其中E表示风轮旋转方向。

从图可知：当风轮以顺时针方向旋转时，风板f推动空气向下运动，空气对风板作用一个向上的反作用力F。

于此同时，风板f1推动空气向上运动，空气对风板作用一个向下的反作用力F1；而向上运动的气流又给予变流罩一个向上的推力F2。因气流的质量，速度相等，故F1、F2大小相等，方向相反(平衡)。由此可见，当风轮以顺时针方向旋转时，组合升力体将产生一个单向的推力F，通过轮轴传递给与之连接的物体。升力大小与风板面积、风板与空气的相对速度(风轮的转速)、空气密度成正比。

注：该系统已经过空气动力实体模型实验。实验证明该系统能够产生有效的单向推力。

【二】机体

机体是搭载自身系统和荷载的平台。

因本发明属低空低速飞行器，故对机体的要求不高。在材料强度满足需要的情况下，可选择壳体，开放式平台等多种方式。

图6(整机结构示意图)所显示的是框架式开放平台方式。

二 整机结构

图6是整机结构的侧视图(示意图)

其中：1为轮轴，2为变流罩，4为机体，5为舵桨，6万向支架，7为操纵手柄，8为舱体(容纳发动机及自身系统的空间)，9为载荷舱。

说明：将两个组合升力体分别装在机体重心的两端，使风轮的旋转方向相对(目的是使轮轴的反向力矩相互平衡)，在风轮旋转时，随着转速的提高，当升力大于飞机自重时，飞机就能垂直上升。

由于为飞机提供升力的力的作用点在轮轴，机体的重心在轮轴的下方，在飞机留空状态下，相当于轮轴从上方将机体吊起。由于重力的自然性，客观性，所以本发明不会发生侧翻或翻转。这极大的增加了飞机的稳定性和安全性。简言之，本发明有极大的重力自稳定性和安全性。

三 操纵系统

操纵系统由舵桨和操纵手柄组成。

从整机结构说明可知，本发明具有极大的重力自稳定性，这给飞机的操纵带来极大的方便，使操纵变得非常简易。

由于飞机留空时呈静止状态(理论上)，像游艇浮在水面，所以可以相游艇一样用一个舵桨实现对飞机的进退、转向等动作的操控。

如图6所示，将舵桨(5)安装在飞机一端的能全方位旋转的万向支架(6)上，通过操纵手柄(7)改变其推力方向，就能实现对飞机进退转向的操控。如将多个舵桨(如4个)分别安装在机体四周，则飞机的机动能力和操控性能将有更大提高。

由于飞机的升力大小由风轮的转速决定，所以可以通过操纵变速系统(如油门杆，变速杆)实现对飞机升降的控制。

四 斜升式风板

对于起降环境较好的用户来说，采用斜升式风板的风轮直升机，能够提升飞机的飞行速度。

图7是斜升式风板的侧视图，其中：1为轮轴；f为风板；J为风板平面与轮轴轴线的夹角。

从图可知，当风轮向下方(FX方向)旋转的时候，空气对风板作用一个F方向的力。既有向上(FS方向)的分力，也有向前(FP方向)的分力。在风轮转速确定时，各力的大小与风板平面与轮轴轴线的夹角J相关。

图8是采用斜升式风板的风轮直升机后视示意图。

从图可知，将一对采用斜升式风板的风轮并列安装在机体上，使其旋转方向相反，在有足够动力的情况下，飞机就实现向上向前的飞行运动。

可行性研究