【簡介：】摘要：針對傾轉(zhuǎn)旋翼機的不足，申請了專利《旋轉(zhuǎn)機翼及翼上雙旋翼》（申請?zhí)枺?31552331，032074417）。依據(jù)此專利及專利《葉尖彎曲的葉輪》（專利號：022042911）將設(shè)計和制造出旋轉(zhuǎn)機翼多旋

摘要：針對傾轉(zhuǎn)旋翼機的不足，申請了專利《旋轉(zhuǎn)機翼及翼上雙旋翼》（申請?zhí)枺?31552331，032074417）。依據(jù)此專利及專利《葉尖彎曲的葉輪》（專利號：022042911）將設(shè)計和制造出旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機，具有直升機和固定翼飛機二種飛行方式的優(yōu)點。與傾轉(zhuǎn)旋翼機相比，能源利用率提高30%以上。簡化了設(shè)計和控制，降低了生產(chǎn)、使用與維修成本（若對機艙底部采用密封設(shè)計，則可在水面上起降。在合適的空域與水上可以充分利用地面效應(yīng)，增加載重能力）。提出了單位動力效果這一指標對各種交通工具的評價方式。通過對各種交通工具性能的對比，能夠使人們充分認識到旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機將會是現(xiàn)有交通工具一種具有快速、方便、經(jīng)濟、能充分利用現(xiàn)有資源等優(yōu)點齊備的空中交通工具。是現(xiàn)在人們除追求小汽車之外的另一種值得推廣應(yīng)用的更好的交通工具。在我國現(xiàn)有的航空工業(yè)基礎(chǔ)上充分發(fā)揮我國制造業(yè)的生產(chǎn)能力。在我們擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的前提下，組成新型工業(yè)生產(chǎn)體系。避免現(xiàn)有汽車工業(yè)所走過的彎路和存在的不足。大規(guī)模的生產(chǎn)和使用旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機，將對人們生活水平的提高，各種資源的充分利用，國民經(jīng)濟的發(fā)展，生態(tài)資源的保護，國家主權(quán)的維護，軍事革命和國家安全的保證將具有極重要的作用與意義。

旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機將是依據(jù)專利《旋轉(zhuǎn)機翼及翼上雙旋翼》及專利《葉尖彎曲的葉輪》（專利號：022042911）進行設(shè)計制造成的動力航空器。具有直升機不需要機場，可以垂直起降、空中懸停等的飛行性能和固定翼飛機航速快、經(jīng)濟性能好的飛行性能。即二種飛行器優(yōu)點都具備的動力航空器。

專利《旋轉(zhuǎn)機翼及翼上雙旋翼》（申請?zhí)枺?3155231、0320774417）是針對傾轉(zhuǎn)旋翼機的不足而研究發(fā)明的。傾轉(zhuǎn)旋翼機是美國貝爾直升機公司從40年代末就開始研制。到今年美國軍方完成初步驗收，已經(jīng)歷時半個世紀。

傾轉(zhuǎn)旋翼機是在類似固定翼飛機機翼翼尖上各裝有一套可在水平位置和垂直位置轉(zhuǎn)換的發(fā)動機組件。當旋翼發(fā)動機組件處于垂直位置時，傾轉(zhuǎn)旋翼機就就相當于橫列式直升機，具有垂直起降、不需要機場和空中懸停直升機的優(yōu)良飛行性能。當旋翼發(fā)動機組件處于水平面位置時，傾轉(zhuǎn)旋翼機就相當于固定翼飛機。具有固定翼飛機高速、經(jīng)濟性能好的優(yōu)點。

由于傾轉(zhuǎn)旋翼機的發(fā)動機是連同旋翼安裝在翼尖上，旋翼工作時產(chǎn)生高速下降氣流因發(fā)動機的存在，而產(chǎn)生一定的阻力。并且使機翼和發(fā)動機的設(shè)計、控制復雜化。增加了制造、維修成本。當旋翼發(fā)動機處于垂直位置進入直升機飛行狀態(tài)時，旋翼工作產(chǎn)生的高速下降氣流受到固定機翼的阻攔，在機翼形成一定的阻力，降低了飛機的載重能力。傾轉(zhuǎn)旋翼機在翼尖上使用的是單旋翼，為達到垂直升降，必須使旋翼直徑大于機身高度，使得傾轉(zhuǎn)旋翼機不能充分利用短距起飛來增加載重能力，并形成安全隱患。

針對上述不足，專利《旋轉(zhuǎn)機翼及翼上雙旋翼》給予了改進措施。依據(jù)該專利及專利《葉尖彎曲 的葉輪》進行設(shè)計制造的旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機與傾轉(zhuǎn)旋翼機相比，能源利用率提高30%以上。簡化了設(shè)計和控制，降低了制造、維修和使用成本。并且能在合適的條件下，充分利用跑道短距起飛，增加載重能力。若對機艙底部采用密封設(shè)計，則可以在水面上起降。在合適的空域與水面上可以充分利用地面效應(yīng)。

在現(xiàn)代社會中，人們對交通工具的主要求是快速和經(jīng)濟性能好這二項主要指標。在單個的交通工具中，如船舶、飛機、汽車等。影響經(jīng)濟性能的主要指標是能源消耗及所得到的效果。體現(xiàn)能源消耗的指標是該 交通工具配用的動力大小。因此，每個交通工具的總體質(zhì)量（G）與所配用動力（N）的比值（G/N）是該交通工具的主要特性之一。比值（G/N）同該交通工具能達到的最大速度的乘積，則體現(xiàn)了此種交通工具的單位動力因能源消耗產(chǎn)生的最大的效果，可以簡稱為動效。

現(xiàn)將已知各種交通工具的動效舉例列表如下：

從上表中可以看出，固定翼飛機與直升機相比，動效高出很多。并且能達到快速的目的。但是，固定翼飛機的使用是離不開機場的。建一個機場是需要占用大片土地（上海浦東機場占地32平方公里。日本政府因土地緊張而靠填海修建了關(guān)西機場），并對機場周圍的空域與建筑實施控制和給予影響。需要巨額的投資才能建成并投入使用。據(jù)報道：日本的關(guān)西機場投資為150億美元，機場與陸地連接的棧橋投資為10億美元。廣州新機場總投資預計200億元。福建長樂機場耗資32億元。貴陽新機場投資13億元。因此，固定翼飛機的經(jīng)濟性能因機場的占用及服務(wù)而占有了一定的份額。同時，因飛機對機場的依賴性，使人們對飛機的應(yīng)用受到很大的局限性。

直升機是可以不受機場的約束，可以在空中任意往來，來滿足人們的需求。但是，因直升機的操縱、維修復雜，造價高昂，能耗高，經(jīng)濟性能低等原因不能大量推廣應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，到96年底，全世界民用直升機總量約25000多架。我國民用直升機的使用遠落后于發(fā)達國家。民用直升機的擁有量只有70余架，僅為美國的66%，俄羅斯的2%。到99年底，國家對直升機產(chǎn)業(yè)的投入不足20億元。民用直升機中國產(chǎn)的僅有8架。軍隊所用直升機70%從國外進口。

船舶的運輸量大，動效高。但是速度慢，費時。并且受水域的限制。必須依賴碼頭停靠（到2002年底，我國擁有碼頭泊位數(shù)量為：內(nèi)河29778個，沿海3822個。其中能夠?？咳f噸輪船以上的泊位：沿海700個，內(nèi)地135個），只能作為大宗貨物的公共交通工具使用。在中可以其他快速方便的交通工具的競爭下，人們使用客輪的乘坐率是逐年降低。提高船舶的速度是以降低動效為代價的，當速度達到30節(jié)上下時，則與空中及地面的交通工具的動效相當。

汽車是當今社會使用最廣泛的交通工具，基本上能滿足人們的需求。最大的不足是對道路的依賴性。道路的修建需要巨額的資金投入，占用了大量的土地資源，對生態(tài)環(huán)境給予了永久的影響（到2002年底我國建成了公路176萬多公里，其中高速公路25000多萬公里）。而道路的維護還需要大量的資金、資源和人力的投入。因此而增加了汽車的使用費用。道路的狀況限制了汽車動效的發(fā)揮（只有在高速公路上，大型客貨車才能充分發(fā)揮動效。而小汽車的最大動效則是根本沒有發(fā)揮的場地）。隨著車輛的日益增加（據(jù)統(tǒng)計，到2002年底我國汽車擁有量為2053萬輛，其中小汽車約500萬輛），交通堵塞的問題日益嚴重，在大型城市中已經(jīng)成為經(jīng)常性的問題。使得汽車的動效無法得到充分的發(fā)揮，形成了資源的巨大浪費。依靠道路的增加、道路的擴展來解決交通堵塞的問題，只能是暫時緩解。并且受到資金、土地資源等方面的制約，而不能作為解決交通問題的靈丹妙藥。對城市而言，另找合適的交通工具則成為追求的目標。從上表中可以看出，小汽車的動效僅比直升機強。在實際使用中，小汽車能充分發(fā)揮動效的時候是極少的。即使在高速公路上，也難得充分發(fā)揮（高速公路上的限速因時域的不同而有不同的等級）。對于大城市及廣大山區(qū)和我國西部而言，發(fā)展空中交通，則是解決人們交通需求的最有效的方式之一。

鐵路在我國的運輸體系中占有重要的地位。經(jīng)過數(shù)十年的努力，已建成7萬多公里，基本上形成了全國性的運行網(wǎng)絡(luò)?；疖嚺c汽車相比，動效高、占用的土地面積少。在客貨運輸中，相對汽車而言，經(jīng)濟性能好、快速。但由于運力有限，并且受線路的約束，不能滿足人們的需要

我國鐵路客運為了滿足客運的需要在客流劇增的時候，不得不以減少貨運為代價，使鐵路運輸和國民經(jīng)濟的運轉(zhuǎn)都承受相應(yīng)的損失。在鐵路長途客運中，火車的臥鋪票價已與飛機的打折票價不相上下。由于我國民航的運力有限，并且受機場布局的制約，空運不能為鐵路客運減輕更多的運輸壓力。

到2001年底，我國民用航空只有1031架飛機，其中還包括通用航空296架。民航啟用的機場只有143個。同我國人口眾多、土地遼闊的巨大市場需要是極不相稱的。民航總局認為：為發(fā)展我國的航空運輸業(yè)，需要購買2000―3000架飛機，耗資數(shù)千億美元，才能滿足市場需要。根據(jù)對40個發(fā)達國家的統(tǒng)計，每萬平方公里平均擁有2.08個機場，而我國目前僅有0.127個，遠低于其它國家的水平。因此，更需要巨額投資修建大批機場，才能使購置的數(shù)千架飛機充分發(fā)揮作用。

我國的航空工業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的努力，已經(jīng)建成具有一定規(guī)模的生產(chǎn)能力，能夠生產(chǎn)各種類的飛機27種60個型號。幾十年來，共生產(chǎn)了14000多架飛機，50000多臺發(fā)動機。產(chǎn)品主要為軍用產(chǎn)品。據(jù)外電報道，我國空軍的空運能力一次最多運送5000名軍人。

我國幅員遼闊，有三分之二的國土為山區(qū)、高原，還有大量的沙漠、草原。并且有18000多公里的海岸線，5000多個島嶼。臺灣就因為有100多公里的寬的臺灣海峽而與大陸隔海相望。陸地邊境線有2萬多公里。而西藏、新疆兩地區(qū)的邊界就有近萬公里。這些邊界和地域自然條件復雜。只有大量發(fā)展航空工業(yè)，生產(chǎn)出大批量即能垂直升降，又能快速運行、經(jīng)濟性能好的動力航空器，才能更好地促進我國的國民經(jīng)濟的發(fā)展。滿足人們生產(chǎn)和生活的需要及維護國土安全等各方面的需求。

從前面所述的動效的定義可以明白，對于動效相等的不同交通工具而言，即運輸同樣重量的物體同等距離所需要的能源消耗是一樣多，即能耗的成本相同。例如，一輛汽車和最大時速為100公里，單位動力負載的重量為20公斤/馬力，即G/N=20。一架運輸機的最大時速為500公里，G/N=4，二者的動效完全相等，都是2000。汽車的G/N雖然是飛機的5倍，但是，汽車跑完500公里則需要時速100公里的5倍能源消耗。即噸公里的能源消耗是同等的。顯然，汽車與飛機相比，完成同樣的運輸任務(wù)，飛機只需要汽車所用時間的五分之一?；蛘哒f，在同樣的時間內(nèi)，具有同等負載能力的汽車和飛機相比，一架飛機就能完成五輛汽車的工作。由于在實際生活中，汽車能充分發(fā)揮動效進行直線運輸?shù)臋C會很少。因此，若飛機無需機場的制約，則一架飛機就相當于5―10輛汽車的工作效果。

從前面所述得知，由于旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機比傾轉(zhuǎn)旋翼機的能源利用率提高30%以上，即動效提高30%以上。即接近小汽車的動效。因小汽車在實際應(yīng)用中的動效是遠低于最大動效。而旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機在空中飛行，則動效可以充分發(fā)揮。就是說在實際應(yīng)用上它們的動效是同等的。由于不需要機場，可進行垂直降落，因此，可以充分利用城市建筑的屋頂，并能滿足城市生活各個方面的需求，給人們帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。若對機艙底部進行密封設(shè)計，則能在水面上起降。在合適的空域及水面上能充分利用地面效應(yīng)。據(jù)俄羅斯科研部門對地效飛行器的試驗研究，地效飛行器的升阻比，可以提高到22以上，而目前大型運輸機的升阻比不超過16―17。對貨物運送同樣的距離時，用500公里的時速飛行的地效飛行器與用40公里時速的船舶航行所需的運輸費用相當?，F(xiàn)有的運輸機負載能力約為20%，而地效飛行器最大可達到50%。因此，旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機所具有的飛行特性是能夠滿足我們國民經(jīng)濟的各個方面的需求的。例如，我國的熱帶水果，如鮮荔枝、桂圓等，因現(xiàn)在的空運費用太高，而海運則速度太慢，無法長時保鮮，只有對歐美出口市場望洋興嘆。果農(nóng)只能眼看勞動成果低價保本銷售，無法得到更大地效益。每年的春運對鐵路的客運都是一大難題，大量使用這種新型飛行器就可從容地應(yīng)對社會對春運的需求。將我國對道路修建的巨額投資轉(zhuǎn)移到民用航空事業(yè)中來，大量應(yīng)用此種交通工具，就能盡快地滿足我國西部及廣大山區(qū)對交通工具的需要，是為發(fā)展經(jīng)濟，改變西部的落后狀態(tài)，保護生態(tài)環(huán)境，有效地使用旅游資源提供切實可行的一種措施。對于隔海相望的臺灣省而言使用旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機跨越100多公里寬的臺灣海峽只不過是坐趟公共汽車而已。在軍事裝備上大量使用，能盡快地提高軍隊的現(xiàn)代化和戰(zhàn)斗力。我國漫長的邊境線和遼闊的海疆與島嶼的主權(quán)的捍衛(wèi)更是旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機發(fā)揮作用的最好場地。

2000年11月6日，國務(wù)院新聞發(fā)布會上國防科工委副主任在《面向21世紀中國的航空航天》的報告中指出；“中國政府將繼續(xù)支持和鼓勵航空航天事業(yè)，堅持獨立自主、自力更生、自主創(chuàng)新的基本原則，統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)發(fā)展，積極推進航空航天工業(yè)的新發(fā)展?！痹谖覈F(xiàn)有的航空工業(yè)的基礎(chǔ)上，改革內(nèi)部機制，充分利用我國工業(yè)的制造能力。給予積極的政策支持和巨額資金的投入。在我們擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的前提下，集中我們的科技力量，組成新型的工業(yè)生產(chǎn)體系，避免汽車工業(yè)所走過的彎路和存在的不足，開發(fā)這個將對我國的國民經(jīng)濟增加巨大效益（以萬億計）的適用科技項目。在不太長的時間內(nèi)，將旋轉(zhuǎn)機翼多旋翼機大規(guī)模地生產(chǎn)和使用，以物美價廉、用途廣泛的新型工業(yè)化產(chǎn)品，來提高人們的生活水平，滿足人們生產(chǎn)與生活的需要。給人們增加新的就業(yè)機會，為國民經(jīng)濟的發(fā)展中國家增加新的活力。增強國防力量，為新的軍事革命提供適用的裝備。對國家主權(quán)的維護、國土安全的保證及社會各方面的健康發(fā)展都將具有極其重要的作用與意義。(