一種螺旋槳驅動的直升機及飛機的製作方法

2023-05-03 03:54:56

本發明涉及飛行器領域，特別涉及一種螺旋槳驅動的直升機及飛機。

背景技術：

螺旋槳伴隨飛行器的發展至今有一百多年，存在採用螺旋槳驅動的直升機產生的升力不大，或採用螺旋槳驅動的飛機產生的推動力不大的技術問題。

由於螺旋槳驅動直升機或飛機行駛，但螺旋槳特殊結構所產生的升力或推動力非常有限，因此旋翼飛行器的飛行速度不快且載重量也不大,雖採用各種辦法來改進，但實際效果並不好。

更為重要的是：螺旋槳在高速旋轉中產生的流體阻力是最大的能源消耗，而實際的能源利用率非常的低。

在專利號為201210015336.6、名稱為《飛機動力裝置》的中國發明專利；以及專利號為us9315264b2名稱為《飛機動力裝置》的美國發明專利中，均公開了一種升力和推動力來源。但仍未解決螺旋槳所產生的升力和推動力有限的技術問題。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明所要解決的技術問題是：把螺旋槳產生的流體阻力，分解為在迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，然後統一改變為迎風面上同一方向的流體壓力而與外界的壓力方向相反而相互抵消，因此從減少流體阻力中獲得更大的升力和推動力。

傳統螺旋槳在高速旋轉中，在漿葉的迎風面和背風面產生的流體阻力是最大的能源消耗，而實際的能源利用率很低，人們面對螺旋槳如此低的能源利用率，而束手無策。

本發明在漿葉殼體的迎風面和背風面通過通氣口來連通，把迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，改變為同一方向的流體壓力來產生升力和推動力；具體的，把背風面的低流速產生的高壓力通過多個通氣口，向迎風面上形成的高速流體層產生的低壓力轉移壓力差，其壓力方向、又與迎風面上的外界的壓力的方向相反、而相互抵消，相互抵消多少流體壓力，就減少多少流體阻力、就產生多少升力和推動力。

因此本發明把迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，統一改變為迎風面上同一方向的流體壓力而與外界的壓力方向相反而相互抵消，因此、本發明是從減少流體阻力中獲得更大的升力和推動力來源。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種螺旋槳驅動的直升機、包括由多個槳葉構成的螺旋槳，所述槳葉內部設有流體通道，所述槳葉迎風面的第一通氣口通過流體通道與的槳葉尾部的排氣口相通，所述槳葉背風面通過通氣管或/和第二通氣口與迎風面相通，使槳葉背風面的高壓力向迎風面的低壓力轉移壓力差而產生升力。

本發明的有益效果在於：

1、本發明把漿葉殼體的上下兩側面分別承受的不同方向的流體壓力，統一改變為在同一側面上、同一方向的流體壓力，其壓力的方向與該側面的外界的壓力方向相反而相互抵消，而相互抵消多少壓力、就獲得多少推動力，從而通過減少流體阻力來產生更大的升力和推動力。

2、螺旋槳殼體的一側面產生的高流速低氣壓流體，殼體的另一側面產生的低流速高壓力流體，因此，殼體的兩側面中因流速不同，一側面由低流速高壓力流體必然通過通氣口，向另一側面的高流速低氣壓流體轉移壓力差來產生升力和推動力來源。

3、沿螺旋槳的槳葉長度方向設置的至少兩個第一通氣口通過流體通道與槳葉長度方向最遠端的尾部的排氣口相通，使流體經過槳葉在殼體上下兩側面的一側面的長度方向經過，與另一側面從寬度方向經過之間，因漿葉殼體在長、寬方向的路徑顯著的不同、流速顯著的不同，而產生壓力差來產生升力和推動力來源。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的螺旋槳驅動的直升機的整體結構示意圖；

圖2為本發明實施例的螺旋槳驅動的直升機的螺旋槳的俯視圖；

圖3為圖2中a-a向的剖面視圖；

圖4為本發明實施例二的螺旋槳驅動的飛機的整體結構示意圖。

標號說明：

1、機身；2、螺旋槳；3、槳葉；301、迎風面；302、背風面；

303、高速流體層；304、壓力差轉移層；4、第一通氣口；5、第二通氣口；

6、流體通道；7、擾流裝置；8、排氣口；9、通氣管/通氣口。

具體實施方式

為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖予以說明。

本發明最關鍵的構思在於：把螺旋槳產生的流體阻力，即在漿葉殼體的迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，統統改變為在迎風面上的同一方向的流體壓力，其壓力方向與外界的流體壓力方向相反而相互抵消。

請參照圖1-3；一種螺旋槳驅動的直升機，包括由多個槳葉構成的螺旋槳，所述槳葉內部設有流體通道，所述槳葉迎風面的第一通氣口通過流體通道與的槳葉尾部的排氣口相通，所述槳葉背風面通過通氣管或/和第二通氣口與迎風面相通，使槳葉背風面的高壓力向迎風面的低壓力轉移壓力差而產生升力。

從上述描述可知，本發明的有益效果在於：

1、把迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，統一改變為迎風面上同一方向的流體壓力，而與外界的壓力方向相反而相互抵消；具體的、漿葉殼體的迎風面產生的高流速低氣壓流體，背風面產生的低流速高壓力流體，因此，背風面的低流速高壓力流體，必然通過第二通氣口5或/和通氣管9向迎風面上高流速低氣壓流體轉移壓力差，根據上述產生的壓力差，從而獲得可作為旋翼飛行器的更大的升力和推動力來源。可以在螺旋槳不增加額外能耗的狀態中，產生一種比傳統反作用力更大的升力或推動力來源。

2、流體沿迎風面長度方向設置的至少兩個第一通氣口通過流體通道與槳葉長度方向最遠端的尾部的排氣口相通，使流體從槳葉迎風面的長度方向經過，和流體從背風面的寬度方向經過之間，因直升機槳葉的迎風面和背風面在長、寬方向之間流速相差至少10多倍，從而產生10多倍的壓力差，從而獲得更大的升力和推動力來源。

3、因此螺旋槳在不增加額外能耗的狀態中，產生上述升力和推動力來源，與螺旋槳產生的傳統的升力和推動力一起疊加，共同使旋翼飛行器(例如螺旋槳驅動直升機或飛機)產生更大升力或推動力來源，為旋轉翼驅動的直升或飛機的未來的發展開闢全新的方向。

進一步地，所述在槳葉迎風面的長度方向均布的至少兩個第一通氣口與流體通道相通，所述背風面在長度方向均布的至少兩個第二通氣口與流體通道相通；所述槳葉背風面和迎風面之間通過至少兩個通氣管相連通。

進一步地，包括擾流裝置；所述流體通道內設有延長流體通過路徑的擾流裝置，所述擾流裝置為凹凸擾流面、螺旋擾流條。

進一步地，所述第一通氣口的通氣面積大於第二通氣口和通氣管的通氣面積；所述第一通氣口、第二通氣口及通氣管在槳葉長度方向的局部或整體設置。

進一步地，所述槳葉內的流體通道與槳葉長度方向最遠端的尾部排氣口相通；所述排氣口設在漿葉的旋轉方向的相反的一側；所述在槳葉迎風面長度方向的前部、中部、後部、或在漿葉迎風面寬度方向的旋轉方向的相同一側面的區域上，設有第一通氣口與流體通道相通而在該區域上形成高速流體層。

請參照圖2-4；一種螺旋槳驅動的飛機、包括由多個槳葉構成的螺旋槳，其特徵在於：所述槳葉內部設有流體通道，所述槳葉背風面的第一通氣口通過流體通道與槳葉尾部的排氣口相通，所述槳葉背風面通過通氣管或/和第二通氣口與迎風面相通，使槳葉迎風面的高壓力向背風面的低壓力轉移壓力差而產推動力。

進一步地，所述在槳葉背風面長度方向均布的至少兩個第一通氣口與流體通道相通，所述在槳葉在迎風面長度方向均布的至少兩個第二通氣口與流體通道相通；所述槳葉背風面和迎風面之間通過至少兩個通氣管相連通。

進一步地，包括擾流裝置；所述流體通道內設有延長流體通過路徑的擾流裝置，所述擾流裝置為凹凸擾流面、螺旋擾流條。

進一步地，所述第一通氣口的通氣面積大於第二通氣口和通氣管的通氣面積，所述第一通氣口、第一通氣口及通氣管在槳葉長度方向的局部或整體設置。

進一步地，所述槳葉內的流體通道與槳葉長度方向最遠端的尾部排氣口相通；所述排氣口設在漿葉的旋轉方向的相反的一側；所述在槳葉背風面長度方向的前部、中部、後部、或漿葉背風面在寬度方向的旋轉方向的相同一側面的區域上，設有第一通氣口與流體通道相通而在該區域上形成高速流體層。

請參照圖1-3，本發明的實施例一為：

一種螺旋槳驅動的直升機，在機身1的上方設有螺旋槳2，螺旋槳由多個槳葉3構成，在各槳葉3內部設有流體通道6，所述通氣口包括第一通氣口和第二通氣口及通氣管，所述流體通道與槳葉迎風面301均布的多個第一通氣口4相通，流體通道與槳葉殼體的最遠端，即槳葉殼體後部端面的尾部排氣口8相通，把從槳葉整個長度方向經過流體通道6的流體，從排氣口8向外部排出；在流體通道6內設有延長流體通過路徑的擾流裝置7；在槳葉3背風面302通過均布的多個通氣管9和迎風面301相通和/或背風面多個第二通氣口5與槳葉內部的流體通道6相通，進而第二通氣口通過流體通道與迎風面均布的多個第一通氣口4相通。

第一通氣口4的進氣面積大於第二通氣口5和通氣管9的進氣面積，甚至第一通氣口4的進氣面積大於第二通氣口5和通氣管9的進氣面積很多。

本發明的擾流裝置7為：凹凸於表面的擾流面、螺旋擾流面或螺旋擾流條，來延長流體從流體通道6通過的路徑。

進一步地，優選擾流裝置6為條形的、外表面為螺旋形的多個螺旋擾流條，均布在槳葉長度方向的流體通道內，使流體圍繞其周圍一圈又一圈的經過，至少可以延長比原來增加多倍流體通過的路徑，使流體通道6內流體的流速快於槳葉3的迎風面301上經過的流速，而更多的快於背風面302上經過的流速。

當直升機在螺旋槳驅動下飛行時，螺旋槳高速旋轉時把上方流體吸入後從下方排出產生的反作用推動力來驅動直升機行駛。

在本發明中的流體從螺旋槳的各槳葉3的上下表面經過，由於槳葉3的流體通道6內設有擾流裝置7來延長多倍流體通過的路徑，使流體通道內的流速加快，而螺旋槳高速轉動產生極大離心力、在離心力產生極強牽引力的作用下，使流體瞬間經過設有擾流裝置7的流體通道6從槳葉尾部的排氣口8，向外部把流體高速排出；從而使流體通道6內的流體經過更長的路徑而產生更高的流速，其流速快於螺旋槳迎風面上經過的流速，更遠快於背風面上經過的流速。

螺旋槳高速旋轉時產生很大的離心力，在此過程中離心力產生極強牽引力的作用下，把上表面301的多個第一通氣口4附近的流體高速的吸入流體通道內，使迎風面301的各第一通氣口4附近的流體、進而整個迎風面上和流體通道6內的流體形成兩層相通的、流速大致相同的高速流體層303。

高速流體層303產生的高流速與其背風面302的低流速之間，產生多倍的壓力差，而多倍的壓力差使背風面302低流速產生大部分的高壓力，必然通過在背風面302均布的多個第二通氣口5和/或通氣管9向迎風面的高速流體層303轉移壓力差，於是在槳葉的整個迎風面301瞬間形成多倍的壓力差轉移層304。

而壓力差轉移層304在迎風面301上產生的由下向上、由內向外的壓力方向，與螺旋槳迎風面上外界流體產生由上向下、由外向內的壓力方向正相反，因此在迎風面殼體上不同壓力方向的流體相遇而相互抵消，相互抵消多少流體壓力、就減少多少流體阻力、使螺旋槳瞬間向上整體位移多少距離，就使螺旋槳產生多少升力；而在從下向上的壓力差作用下，產生多倍壓力差的壓力差轉移層304，很容易抵消部分、大部分、甚至更多螺旋槳迎風面上外界流體產生向下方向的流體壓力而產生升力。

槳葉在背風面產生從下向上的高壓力，必然通過通氣口向迎風面產生的低氣壓轉移壓力差，而形成壓力差轉移層與迎風面上外界產生由上向下的壓力方向相反而相互抵消，從而產生更大的升力來源。

而本發明迎風面的高速流體層與其背風面的低流速之間產生多倍的壓力差，於是背風面的高壓力，很容易通過均布在背風面第二通氣口5和/或通氣管9，必然向迎風面的高速流體層轉移壓力差，而轉移多少壓力就減少背風面多少流體阻力，顯而易見迎風面和背風面瞬間產生多倍的壓力差，必然把大部分背風面的流體阻力向迎風面轉移，從而顯著的減少了背風面上大部分的流體阻力。

在此過程中，把漿葉迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，統統改變為向迎風面上同一方向的流體壓力，而其壓力方向與迎風面的外界壓力方向相反而相互抵消，從而又顯著的減少了背風面上大部分的流體阻力；因此、本發明通過分別減少螺旋槳在迎風面和背風面的流體阻力來產生更大的升力。

進一步地，因為螺旋槳的槳葉很長而寬度較窄，通常槳葉的長寬方向之間的距離差至少有10多倍，由於傳統直升機在螺旋槳驅動下飛行時，流體從螺旋槳的各槳葉3的上下表面較窄的寬度方向經過，因此槳葉3在寬度方向使流體經過的路徑很短，所以產生的推動力和升力自然很小。

而本發明槳葉內的流體通道6與迎風面的整個長度方向均布的至少兩個第一通氣口5相通，而流體通道6與設在槳葉殼體在長度方向的最後部、即最遠端的尾部排氣口9相通，在整個迎風面301和流體通道6內共同形成高速流體層303；因此流體經過背風面時從寬度方向很短路徑經過、而經過迎風面301時從長度方向很長路徑經過，從而產生至少比傳統螺旋槳大10多倍的升力來源。

因此、「流體經過槳葉背風面寬度和迎風面長度方向因流速不同，而產生更大升力和推動力來源」。因為螺旋槳的槳葉在長寬方向之間距離差至少有10多倍，使流體經過迎風面長度方向的路徑比經過背風面寬度方向的路徑相差至少相差有10多倍，從而產生比傳統螺旋槳大10多倍的更大升力來源。

進一步地，因為直升機螺旋槳的槳葉在長寬方向之間的距離差至少有10多倍，所以流體通道內可以不設有延長流體通過路徑的擾流裝置，流體從槳葉的長寬不同方向經過也能產生至少10多倍的壓力差。

進一步地，在槳葉殼體上按需要局部或整體設置高速流體層303，從而在該局部或整體產生升力來源。

如，在槳葉迎風面殼體長度方向的前後部區域之間形成壓力差；即在槳葉迎風面的中部至槳葉尾部的距離之間設有高速流體層303，使槳葉前半部產生的低流速高壓力，向後半部高速流體層303產生的高流速低壓力轉移壓力差，多個槳葉從前向後轉移的壓力差，共同使螺旋槳更快的轉動。

如，槳葉迎風面在寬度方向的左右兩側面之間形成壓力差；即在槳葉迎風面的寬度旋轉方向同一側面，設有第一通氣口和流體通道與排氣口8相通而形成高速流體層303，使槳葉另一側面產生的高壓力，向高速流體層303轉移壓力差，從而在槳葉寬度方向的左右側面之間產生壓力差而形成推動力來源。

同理，在槳葉迎風面長度方向的前部、中部、後部區域上，或漿葉迎風面在旋轉方向相同一側面的寬度方向的區域上，形成的高速流體層303與漿葉迎風面的另外區域之間，因流速不同而產生壓力差，而在該需要的局部或整體產生升力和推動力。

進一步地，優選尾部的排氣口8設在漿葉殼體最遠端的旋轉方向相反的一側，使各槳葉尾部的排氣口8同時、同方向、把大量高速流體向外部高速排出，從而共同產生一定推動力。

請參照圖2-4，本發明的實施二為：

與實施例一不同的是，本實施例為一種螺旋槳驅動的飛機，在機身1的前方設有螺旋槳2，在槳葉背風面301均布的多個第一通氣口4與流體通道相通；在螺旋槳的槳葉3的迎風面通過多個通氣管9或/和第二通氣口5與背風面相通，螺旋槳的槳葉3在迎風面301產生的低流速、高壓力向背風面302產生的高速流體層303轉移壓力差。

當螺旋槳驅動飛機飛行時，把前方迎風面301的流體吸入後從背風面302向外排出，產生的反作用推動力來驅動飛機行駛。

此時螺旋槳高速旋轉時產生很大的離心力，在離心力產生極強牽引力的作用下，使流體瞬間從背風面302均布的多個第一通氣口經過流體通道6，從槳葉尾部的排氣口8把流體高速向外部排出。

由於槳葉3的流體通道6內設有擾流裝置7來延長多倍流體通過的路徑，此過程中因流體通道6通過背風面302均布的多個第一通氣口4，把流體高速的吸入流體通道6內再從尾部排氣口8排出，使背風面302均布的各第一通氣口4附近、以至整個背風面和流體通道6內形成高速流體層303產生的高流速低壓力，與其迎風面301產生的低流速高壓力之間形成多倍的壓力差，於是迎風面301低流速產生的高壓力，必然通過均布的多個第二通氣口5或/和通氣管9直接向背風面302形成的高速流體層303轉移壓力差，於是在槳葉的整個背風面302瞬間形成多倍的壓力差轉移區304，從而產生從迎風面向背風面方向的壓力差，而壓力差就是推動力，由此產生比傳統螺旋槳更大的推動力來源。

進一步地，因為螺旋槳的槳葉背風面和迎風面在長、寬方向之間距離差多倍，使流體從背風面長度方向經過的流速，比從迎風面寬度方向經過的流速大多倍，從而又產生比傳統螺旋槳更大的推動力來源。

本發明在傳統反作用推動力基礎上，並沒多少增加額外的動力，通過螺旋槳的各個漿葉3的迎風面301上的低流速產生的高壓力，向背風面302和流體通道6共同形成高速流體層303轉移壓力差，從而形成轉移區304，由此產生比傳統螺旋槳反作用推動力更大的推動力來源。

請參照圖1所示，本發明的實施例3，與實施例1-2不同的是，沒有流體通道，在螺旋槳的槳葉背風面和迎風面之間通過均布的多個通氣口9相連通；通過公知常識可知:螺旋槳上部的流速大於下部流速而產生壓力差和升力，而不會減少流體阻力；因此在壓力差的作用下使背風面產生的低流速高壓力，很容易通過多個均布的通氣口9向迎風面產生的高流速低壓力轉移壓力差；因此背風面和迎風面分別承受的不同方向的流體壓力，統統改變為迎風面上面在同一方向的壓力差轉移區304，而其壓力方向與迎風面的外界壓力方向相反而相互抵消，使螺旋槳的流體阻力顯著減少。同理，請參照圖4所示:對螺旋漿驅動的飛機，在槳葉迎風面和背風面之間通過多個均布的通氣口9相通來減少流體阻力。

進一步地，在螺旋槳背風面和迎風面之間的，前部、中部、後部、或所需的局部或整體通過多個通氣口9相連通。

綜上所述：本發明把螺旋槳高速轉動產生的流體阻力，即在漿葉殼體迎風面和背風面分別承受的不同方向的流體壓力，統統改變為同一方向的流體壓力，其壓力方向與外界的壓力方向相反而相互抵消，而相互抵消多少壓力、就獲得多少升力和推動力，本發明通過減少流體阻力來產生更大的升力和推動力。

本發明在不增加額外能耗的狀態中，產生上述升力和推動力來源，與螺旋槳產生的傳統的升力和推動力一起疊加，共同使旋翼飛行器(例如螺旋槳驅動直升機或飛機)產生更大升力和推動力來源，為旋翼飛行器的未來的發展開闢全新的方向。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。