專利名稱：高速直升飛機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種飛行器，特別是一種高速直升飛機。
背景技術：
機械驅動正常式直升機能垂直起降和懸停，但是迄今，現有正常式直升
機由于誘導阻力和廢阻大，飛行速度不超過370km/h,飛行速度低；現有的 固定翼飛機飛行速度最高已達3馬赫，飛行速度很高，但是起降均得滑跑較 長的距離，且不能懸停。有翼式直升^/L、復合式直升機、傾轉旋翼飛行器均 綜合了直升機和固定翼飛機的優點，但最高速度難以突破550 km/h,而且能 耗很大、有效載荷小。

發明內容
本發明公開一種高速直升飛機，旨在綜合現有機械驅動正常式直升機和 固定翼飛機的優點，飛行速度更高、航程長、經濟、安全。 本發明按下述技術方案實現。
在機身前部設置兩幅(同一直徑上的兩個槳葉為一副)共垂直軸線螺旋 槳，簡稱共垂直軸螺旋槳，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的
轉停和轉速可控；在機身尾部設置可收張的水平尾翼或兩副共垂直軸螺旋槳 及垂直尾翼，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的轉停和轉速可
控，垂直尾翼帶方向舵或不帶方向舵但左右有壓縮氣體噴口；在機身內或機 身外設置水平推進發動機，從水平推進發動機引壓縮氣體經控制閥門到所述 噴氣口。本發明發動機采用類似于永磁電機或超導電機的電機，而水平推進 發動機也可采用下列任一種渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、 槳扇發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機等。
所述高速直升飛機起飛時，對設置可收張的水平尾翼的這種飛機，先將 水平尾翼收回到與垂直尾翼平行相貼的位置，然后啟動共垂直軸螺旋槳，兩 幅螺旋槳的旋轉方向相反，空氣對旋轉的螺旋槳的反作用力造成的對機身的
轉矩相抵消，在空氣動力的作用下，飛機垂直上升；到需要的高度可懸停， 要前飛時，啟動水平推進發動機，當水平飛行速度達到一定時，張開水平尾 翼，同時逐漸停轉一幅螺旋槳，垂直尾翼的噴口噴出壓縮氣體以抵消另一副 保持旋轉的螺旋槳對機身造成的轉矩，當逐漸停轉的 一幅螺旋槳直徑與機身 長方向垂直時，轉動螺旋槳并被鎖定成"固定翼"，當該"固定翼"與水平尾 翼產生的總升力能托起整個飛機時，再使另一副旋轉的螺旋槳按前述的方法 也變為"固定翼"，此后，飛機成為雙固定翼飛機，它比正常式直升機的飛行
廢阻阻力小得多，所以飛行速度可能達到700km/h以上。
所述高速直升飛機還可在上升的同時沿水平方向加速，當上升到欲達的 高度和前飛到一定速度時，再按前述方法逐漸導入完全固定翼飛行模式。
所述高速直升飛機降落時，先減速，再釋放一幅"固定翼"(螺旋槳)使 其旋轉，接著收回水平尾翼，再釋放另一幅"固定翼"(螺旋槳)使其旋轉， 在此過程中，飛機俯沖降落，當水平速度減為零時，就可垂直降落；當然， 也可逐漸減小水平速度分量接近零時，再垂直降落。降落過程中，可利用上 升氣流驅動螺旋槳帶動所述發動機的電機再生發電，回收能量，此過程螺旋 槳起到降落傘的作用。
所述高速直升飛機飛行方向通過控制垂向直尾翼噴氣口噴出壓縮氣體來 控制，或者操縱方向舵控制。
本發明有益的效果是
1 、本發明吸取了正常式直升機和固定翼飛機的優點，克服了它們的缺點， 能垂直起降，飛行速度更高更穩定，乘載質量大；使用這種飛機，所需公共 機場的面積很小。
2、本發明的共軸雙螺旋槳，在飛機升降時作為升降螺旋槳，在飛機飛行 時作為固定翼，即在升降和飛行兩種工況下均起關鍵的升力功用，使用效率 高，工作效率比非共軸式高，產生的負面影響很小，且使飛機少了一個較大 的升力部件，從而減輕了飛機的重量，在升降和飛行兩種工況下的廢阻阻力
小而節能，這些優于有翼式直升機、復合式直升機、傾轉旋翼飛行器。
3、 所述高速直升飛機降落過程中，可再生發電，回收能量；
4、 本發明發動機采用類似于永磁電機或超導電機的電機，有很多優點 能耗小，不產生有害氣體、振動小、噪音小、發熱較少、損耗小、效率高、 重量小、檢修保養簡便、升降飛行操縱性好；
5、 本發明采用共軸雙螺旋槳，其槳葉比單螺旋槳的短，減小了飛機尺寸， 減輕了槳葉重量(由于槳葉重量隨直徑尺寸呈三次方增大)，旋轉時振動小、 噪音小，旋轉時槳尖速度(切線速度)小，提高了螺旋槳的轉速，從而提高 升力；另外共軸雙螺旋槳懸停效率較高；
6、 本發明的飛機若在空中發生停車，高度開始下降，這時可立即先釋放 一幅螺旋槳成自由旋翼，隨著飛機下降，上升氣流沖刷自由旋翼使其旋轉， 對飛機產生上拉力，然后逐漸釋放另一幅螺旋槳成自由旋翼，兩副自由旋翼 使飛機緩慢降落；在緊急情況下，逐一釋放螺旋槳恢復到由可控發動機驅動 狀態，從而控制飛機平穩降落；另外，共軸雙螺旋槳飛機抗風能力強，所以， 本發明的飛機安全性很好。


圖1為本發明實施例一的結構示意圖2為圖1中螺旋槳矩形槳葉2或3的俯視圖3為本發明實施例一設置單水平發動機時圖1的左4見圖4為本發明實施例一設置雙水平發動機時圖1的左視圖5為本發明實施例二的結構示意圖6為圖1中螺旋槳馬刀形槳葉2或3的俯視圖7為圖1中螺旋槳鳥翅形槳葉2或3的俯視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
實施例一如圖1示。在機身1前部設置兩幅共垂直軸線螺旋槳，簡稱
共垂直軸螺旋槳，槳葉為2和3,其典型形狀是矩形的，如圖2所示；槳葉2 與空心轉子(相當于槳轂)5聯接組成一副螺旋槳，轉子5與定子6組成此 螺旋槳的發動機；槳葉3、轉軸4及轉子7聯接組成另一副螺旋槳，轉軸4 穿過空心轉子5的中孔，轉子7與定子8組成此螺旋槳的發動機；螺旋槳由 發動機驅轉，兩幅共垂直軸螺旋槳旋轉方向相反，這里的發動機采用轉停和 轉速可控的"永磁能機"或"超導發動機"或其它電機等；"永磁能機"和"超 導發動機"本人已提交發明專利申請，并收到初審合格通知書，"永磁能機" 的申請號為2007101069023，"超導發動機"的申請號為2007100050871，詳 見專利說明書；在機身1的尾部設置可收張的水平尾翼9及垂直尾翼10,垂 直尾翼帶方向舵；在機身外(或機身內)設置一臺水平推進發動機，如圖1 的左視圖3示，此發動機由可控制的"永磁能機"或"超導發動機"或其它 電機13和它們驅動的軸14、渦輪11及殼體12組成，發動機驅動渦輪11將 空氣吸入，并從發動機的尾噴口噴出，反作用力推飛機前進。
實施例二在實施例一所述高速直升飛機的機身l橫向并列設置兩臺或 多臺水平推進發動機，如圖1的左視圖4示，每一臺均與實施例一所述的水 平推進發動機相同；垂直尾翼可不設方向舵或者不設垂直尾翼，飛機轉向通 過控制水平推進發動機的轉速實現。
實施例三將實施例一和例二中所述水平推進發動機換為下列任一種 渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、槳扇發動機、脈沖式發動機、 電暈離子發動機等，并設置帶方向舵的垂直尾翼，其它同實施例一和例二所 述。
實施例四將實施例三所述垂直尾翼換作左右帶噴氣口的垂直尾翼，從 水平推進發動機引壓縮氣體經控制閥門到垂直尾翼噴氣口 ，飛機轉向通過控 制向噴氣口噴出壓縮氣體來實現，其它同實施例三所述。
實施例五將實施例一和例二中所述螺旋槳的發動機去掉，另外設計有 氣道的槳葉和槳轂、槳軸，氣道通到槳葉的槳尖噴口；將實施例一和例二中
所述水平推進發動機換為下列任一種渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳 發動機、槳扇發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機等；從水平推進發動 機引壓縮氣體經控制闊門到槳尖的噴口，壓縮氣體從槳尖噴口噴出，反作用 力驅轉螺旋槳；設置左右帶噴氣口的垂直尾翼，從水平推進發動機引壓縮氣 體經控制閥門到噴氣口 ，飛機轉向通過控制向噴氣口噴出壓縮氣體來實現； 其它同實施例一和例二所述。
實施例六如圖5示。沿機身15的縱向設置兩組共垂直軸螺旋槳，每 一組與實施例一至實施例五的結構相同，不用設置水平尾翼。螺旋槳的發動 機采用轉停和轉速可控的"永磁能機"或"超導發動機"或其它電機等，如 實施例五所述，螺旋槳還可用壓縮氣體驅轉；在機身內或機身外可設置一臺 或多臺水平推進發動機，水平推進發動機為下列任一種"永磁能機"、"超導 發動機"、其它電機、渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、槳扇發動 機、脈沖式發動機、電暈離子發動機等；設置帶方向舵的垂直尾翼或不帶方 向舵的垂直尾翼，或者帶有噴氣口的垂直尾翼，或者不設垂直尾翼；飛機轉 向的實現同實施例 一至實施例五任一 實施例所述的。
實施例七對實施例六所述飛機，將前后兩組共軸螺旋槳下方的螺旋槳 用同步軸聯系或共氣道連通，上方的也同樣做，且使下方的螺旋槳旋轉方向 與上方的相反。這樣既能保證所聯系的兩螺旋槳旋轉同速，使螺旋槳到固定 翼過渡平穩，又能保證驅動螺旋槳的發動機有一臺發生故障時維持工作，保 證飛行安全。
實施例六和實施例七所述的飛機具有共軸式螺旋槳共有的優點，還有以 下顯著的優點
1、實施例六和實施例七所述飛機起飛、飛行、降落的實現同實施例一 至實施例五任一 實施例所述的，不同的是機身后部的螺旋槳轉變成固定翼后， 其功能充當水平尾翼，因此不需再設置水平尾翼，減輕了飛機重量，降低成 本；對實施例七所述飛機，可以使機身前部一組螺旋槳同方向旋轉，而機身
后部的 一組螺旋槳同方向旋轉但與前一組的旋轉方向反，這樣能使旋轉的螺 旋槳對機身產生的轉矩抵消，在螺旋槳到固定翼過渡中也不必操控垂直尾翼;
2、 作重型飛機用，有效載荷與總重量之比值大或者說單位運輸率高；
3、 重心變化范圍可以較大，飛行更平穩。
實施例八所述高速直升飛機的發動機均采用"永磁能機"或"超導發 動機"或其它電機，且采用密封傳動技術及相關技術，所述高速直升飛機就 能在水上起降。
實施例九對實施例一至八所述高速直升飛機，其槳葉2或3的形狀還 可做成如圖6所示的馬刀形或如圖7所示的鳥翅形或其它形狀，且設置控制 旋轉機構，使槳葉2或3任一副中的一葉，在旋轉和"固定翼"相互轉變過 程中沿槳葉長方向軸線旋轉180。并鎖定，對矩形槳葉也可以這樣作；對如 實施例六和實施例七所述的兩組共軸式螺旋槳，可以采用同一種的槳葉，或 釆用不同種的槳葉組合之，組合的方式有多種，但每一幅螺旋槳的槳葉的形 狀相同，如兩組共軸式螺旋槳靠近機身的兩幅螺旋槳的槳葉為同一種，而遠 離機身的另兩幅螺旋槳的槳葉同為另 一種。
權利要求
1. 一種高速直升飛機，其特征是:在機身前部設置兩幅共垂直軸線螺旋槳，簡稱共垂直軸螺旋槳，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的轉停和轉速可控；在機身尾部設置可收張的水平尾翼或兩副共垂直軸螺旋槳及垂直尾翼，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的轉停和轉速可控，垂直尾翼帶方向舵或不帶方向舵但左右有壓縮氣體噴口；在機身內或機身外設置水平推進發動機，從水平推進發動機引壓縮氣體經控制閥門到所述噴氣口；本發明發動機采用類似于永磁電機或超導電機的電機，而水平推進發動機也可采用下列任一種:渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、槳扇發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機。
2. 根據權利要求1所述的高速直升飛機，其特征是在機身(1)前部 設置兩幅共垂直軸線螺旋槳，槳葉為(2)和(3)，其典型形狀是矩形的；槳 葉(2 )與空心轉子(5 )聯接組成一副螺旋槳，轉子(5 )與定子(6 )組成 此螺旋槳的發動機；槳葉(3)、轉軸(4)及轉子(7)聯接組成另一副螺旋 槳，轉軸(4 )穿過空心轉子(5 )的中孔，轉子(7 )與定子(8 )組成此螺 旋槳的發動機；螺旋槳由發動機驅轉，兩幅共垂直軸螺旋槳旋轉方向相反； 在機身(1)的尾部設置可收張的水平尾翼(9 )及垂直尾翼(10 )，垂直尾翼 帶方向舵；在機身外或機身內設置一臺水平推進發動機，由電機(13)和它 們驅動的軸(14 )、渦輪(11)及殼體(12 )組成。
3. 根據權利要求1或2所述的高速直升飛機，其特征是在所述高速直 升飛機的機身(1)橫向并列設置兩臺或多臺水平推進發動機，每一臺均與實 施例一所述的水平推進發動機相同；垂直尾翼可不設方向舵或者不設垂直尾 翼。
4. 根據權利要求1或2或3所述的高速直升飛機，其特征是將所述水 平推進發動機換為下列任一種渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、 槳扇發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機，并設置帶方向舵的垂直尾翼， 其它不變。
5. 根據權利要求1或4所述的高速直升飛機，其特征是將所述垂直尾 翼換作左右帶噴氣口的垂直尾翼，從水平推進發動機引壓縮氣體經控制閥門 到垂直尾翼噴氣口，其它不變。
6. 根據權利要求1或2或3所述的高速直升飛機，其特征是將所述螺 旋槳的發動機去掉，另外設計有氣道的槳葉和槳轂、槳軸，氣道通到槳葉的 槳尖噴口；將所述水平推進發動機換為下列任一種渦輪噴氣發動機、渦扇 發動機、渦槳發動機、槳扇發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機；從水 平推進發動機引壓縮氣體經控制閥門到槳尖的噴口，壓縮氣體從槳尖噴口噴 出，反作用力驅轉螺旋槳；設置左右帶噴氣口的垂直尾翼，從水平推進發動 機引壓縮氣體經控制閥門到噴氣口，其它不變。
7. 根據權利要求1所述的高速直升飛機，其特征是沿機身(15)的縱 向設置兩組共垂直軸螺旋槳，每一組與實施例一至實施例五的結構相同，不 用設置水平尾翼；螺旋槳的發動機轉停和轉速可控，螺旋槳還可用壓縮氣體 驅轉；在機身內或機身外可設置一臺或多臺水平推進發動機，水平推進發動 機為下列任一種電機、渦輪噴氣發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、槳扇 發動機、脈沖式發動機、電暈離子發動機；設置帶方向舵的垂直尾翼或不帶 方向舵的垂直尾翼，或者帶有噴氣口的垂直尾翼，或者不設垂直尾翼。
8. 根據權利要求1或7所述的高速直升飛機，其特征是將前后兩組共 軸螺旋槳下方的螺旋槳用同步軸聯系或共氣道連通，上方的也同樣做，且使 下方的螺旋槳旋轉方向與上方的相反。
9. 根據權利要求1-8中任一項所述的高速直升飛機，其特征是所述高 速直升飛機的發動機均采用密封傳動技術及相關技術，所述高速直升飛機就 能在水上起降。
10. 根據權利要求1或7或8所述的高速直升飛機，其特征是其槳葉 (2)或(3)的形狀還可做成馬刀形或鳥翅形或其它形狀，且設置控制旋轉機構，使槳葉(2)或(3)任一副中的一葉，在旋轉和"固定翼"相互轉變 過程中沿槳葉長方向軸線旋轉180。并鎖定，對矩形槳葉也可以這樣作；對所 述的兩組共軸式螺旋槳，可采用同一種的槳葉，或采用不同種的槳葉組合之， 組合的方式有多種，但每一幅螺旋槳的槳葉的形狀相同，如兩組共軸式螺旋 槳靠近機身的兩幅螺旋槳的槳葉為同 一種，而遠離機身的另兩幅螺旋槳的槳 葉同為另一種。
全文摘要
本發明在機身前部設置兩幅共垂直軸線螺旋槳，簡稱共垂直軸螺旋槳，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的轉停和轉速可控；在機身尾部設置可收張的水平尾翼或兩副共垂直軸螺旋槳及垂直尾翼，螺旋槳由可控發動機或壓縮氣體驅轉，螺旋槳的轉停和轉速可控，垂直尾翼帶方向舵或不帶方向舵但左右有壓縮氣體噴口；在機身內或機身外設置水平推進發動機。所述飛機用螺旋槳起降，飛行時將螺旋槳鎖定在與機身垂直位置，飛機轉向用垂直尾翼實現，飛行速度更高、航程長、節能、安全、噪音小。
文檔編號B64C27/00GK101381000SQ20071014600
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月4日 優先權日2007年9月4日
發明者劉新廣 申請人:劉新廣