[发明专利]一种具有圆盘翼的升力装置及使用该装置的飞行器

说明书

一种具有圆盘翼的升力装置及使用该装置的飞行器，将每支桨叶效率较低的近转轴段改形并在其上方加装圆盘翼，同时借助无惰轮或有惰轮的行星轮系使圆盘翼相对于飞行器本体作异于定轴转动的平面运动——由桨叶相对于飞行器本体的定轴转动(牵连运动)与圆盘翼相对于桨叶的定轴转动(相对运动)复合而成；在一定条件下，该平面运动成为平动；进而根除圆盘翼上相对于飞行器本体的绝对速度零点，有益于改变圆盘翼的气动性能和升力系数，提高升力，缩短桨叶长度。该装置既可替代常规直升机的桨叶，又可加装在普通固定翼飞行器上，或替代美国“高速圆盘旋翼”飞机中的单个圆盘旋翼系统。在飞行器失去动力靠惯性前行时，多个圆盘翼自身同样起“变形机翼”的作用，提供升力。

本申请是申请号为：201410566060X、发明创造名称为：一种具有圆盘翼的升力装置、申请日为：2014年10月22日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

一种具有圆盘翼的升力装置用于提高现有直升机升力或附加于常规固定翼飞行器使其具有垂直升空功能，属于飞行器机翼领域。

背景技术

人类渴望像鸟类一样以扑翼的方式在天空中自由飞翔，但屡受挫折后另辟蹊径地实现了飞行愿望——所有卓有成效的飞行器多是基于不断完善的机翼理论研制而成。成熟的机型主要有固定翼和旋转翼两大类：前者的设计理论已相当成熟，整机的大小、重量、速度和飞行高度均达到令人惊叹的水平，但其不足在于：需要优质的跑道滑行、加速；隶属后者的常规直升机虽已在尖端技术云集的军事领域大展身手，但一些不足也是明显的——相关文献已指明：由于多个桨叶以放射状与主轴相连，导致每个桨叶翼展方向上各点的速度呈以零为始点的线性分布，而翼型升力又与速度的平方成正比，近轴心部分产生的升力较小；另一方面，增加桨叶数量受桨毂结构和安装方法的限制；故桨叶设计得较长，给停泊、强度和振动等方面带来诸多的问题；致使常规直升机在速度、载重量等方面比固定翼飞机逊色很多。

藉此，飞行设计师们从未终止过对新型飞行器和机翼性状的探索——除了上述扑翼、固定翼、旋转翼之外又相继开发了滚翼机、扇翼机(FanWing)、圆盘旋翼机等。其中，关于圆盘旋翼机，成都市科协(www.chengdu.gov.cn，2012年6月28日)、中国国防报2010年11月9日第011版兵器专刊蔡金祖、中国航空报2009年6月16日第003版航空世界康辉等均分别以“美国‘高速圆盘旋翼’飞机”、“‘圆盘旋翼’：又一个‘变形金刚’？”和“波音研究‘高速圆盘旋翼’飞行器”为题报道了如下内容：“据美国《大众科学》报道，从2008年开始，美国国防部高级计划研究局与波音公司正在加紧联合研制这种被称为‘高速圆盘飞翼’飞机的飞行器。……这种直升机有一个碟形的旋转圆盘，飞机在起飞、悬停和着陆时，桨叶可以从圆盘内伸出，与普通直升机无异。但是在速度达到500千米/小时的高速飞行时，桨叶就收回盘内，圆盘继续旋转，就像一个旋转的圆形机翼，从而可以实现高效率的悬停、高速飞行和垂直起降等各种飞行模式的过渡……；与‘圆盘旋翼’直升机的圆盘一直保持旋转不同，‘高速圆盘旋翼’飞机在桨叶收回圆盘后，圆盘也将完全停止转动，成为一个圆盘机翼，与固定机翼共同提供升力，飞机也就演变成一个完全由涵道风扇发动机推进的固定翼飞机……。”藉此，“某高速直升机方案中盘翼参数及气动特性研究”(王焕瑾等南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室第二十二届(2006)全国直升机年会论文)一文针对某型高速直升机设计方案中的新型升力系统，对具有不同曲率的圆盘翼的气动特性进行了研究。

十分明显，上述圆盘旋翼的设计思想依旧是基于刚体的简单运动(定轴转动)，故也没有改变与常规直升机平直桨叶共存的缺欠——定轴转动仍相对机身本体，以致圆盘旋翼上径向各点的速度仍呈现以轴心速度为零的线性分布，存在升力效率问题。

发明内容