旋轉翼多旋翼飛機將是根據“旋轉翼和翼上雙旋翼”專利和“帶彎曲翼尖的葉輪”專利(專利號:022042911)設計制造的動力飛機。具有直升機無需機場即可垂直起降和空中懸停的飛行性能,固定翼飛機的飛行性能快速經濟。即兼具兩種飛機優點的動力飛機。
專利“旋轉翼和翼上雙旋翼”(申請號:03155231,032077417)是針對傾轉旋翼機的缺點發明的。傾轉旋翼機是美國貝爾直升機公司從20世紀40年代末開始研制的。今年美軍完成初步驗收,已經過去了半個世紀。
傾轉旋翼機是壹組發動機部件,可以在類似固定翼飛機的翼尖上的水平位置和垂直位置之間切換。當旋翼發動機組件處於垂直位置時,傾轉旋翼機相當於縱列式直升機,具有垂直起降的優良飛行性能,不需要機場或空中懸停的直升機。當旋翼發動機組件處於水平位置時,傾轉旋翼機相當於固定翼飛機。它具有固定翼飛機速度快、經濟性能好的優點。
由於傾轉旋翼機的發動機與旋翼壹起安裝在翼尖上,旋翼工作時產生高速下降氣流,由於發動機的存在存在壹定的阻力。這使得機翼和發動機的設計和控制變得復雜。並且制造和維護成本增加。當旋翼發動機處於垂直位置,進入直升機飛行狀態時,旋翼工作產生的高速下降氣流被固定翼阻擋,在機翼上形成壹定的阻力,降低了飛機的載重能力。傾轉旋翼機在翼尖使用單個旋翼。為了實現垂直升力,旋翼的直徑必須大於機身的高度,這使得傾轉旋翼機無法充分利用短距起飛來增加其載重能力,形成安全隱患。
針對以上缺點,專利“旋轉翼和翼上雙旋翼”給出了改進措施。根據該專利和“彎尖葉輪”專利設計制造的旋翼多旋翼飛機,與傾轉旋翼飛機相比,能量利用率可提高30%以上。簡化了設計和控制,降低了制造、維護和使用成本。並且在合適的條件下,可以充分利用跑道進行短距起飛,增加載重量。機艙底部密封的話,可以在水上起降。在合適的空域和水面可以充分利用地面效應。
在現代社會,人們主要要求交通工具的兩個主要指標:速度和良好的經濟性能。在單個交通工具中,例如船、飛機、汽車等。影響經濟效益的主要指標是能源消耗和取得的成果。能耗的指標是車輛的功率。因此,每輛車的總質量(G)與分配的功率(N)之比(G/N)是車輛的主要特性之壹。比值(G/N)與車輛所能達到的最大速度的乘積,反映了該車輛單位功率因能量消耗而產生的最大效果,可簡稱為動力效果。
各種車輛的已知動態效應示例如下:
從上表可以看出,固定翼飛機的動力效率遠高於直升機。並且可以達到快速的目的。但是,固定翼飛機的使用離不開機場。建壹個機場需要大量的土地(上海浦東機場占地32平方公裏。日本政府因為土地短缺,以填海造地的方式建設關西機場,並控制和影響機場周邊的空域和建築。它需要巨額投資才能建成並投入使用。據悉,日本關西機場投資為6543.8+05億美元,連接機場與陸地的棧橋投資為6543.8+00億美元。廣州新機場總投資預計200億元。福建長樂機場造價32億元。貴陽新機場投資654.38+0.3億元。因此,由於機場的占用和服務,固定翼飛機的經濟性能占有壹定的份額。同時,由於飛機對機場的依賴,人們對飛機的應用受到很大限制。
直升機可以不受機場的束縛,在空中自由穿行,滿足人們的需求。但由於直升機操作維護復雜,成本高,能耗大,經濟性能低,無法廣泛應用。據統計,到1996年底,世界民用直升機總數約為25000架。中國民用直升機的使用遠遠落後於發達國家。民用直升機只有70多架,只有美國的66%,俄羅斯的2%。到1999年底,國家對直升機產業的投資不到20億元。國產直升機只有八架。軍隊使用的直升機70%是從國外進口的。
該船運輸能力大,動力效率高。但是它既慢又費時。並且受到水的限制。必須依靠碼頭靠泊(截至2002年底,我國內河碼頭泊位數為29778個,沿海為3822個)。其中沿海可停泊萬噸級以上船舶的泊位700個,內地135個),只能作為大宗貨物的公共運輸。在其他快捷方便的交通工具的競爭下,使用客船的人的占用率在逐年下降。提高船速是以降低動力效率為代價的。當速度達到30節時,相當於空中和地面車輛的動力效率。
汽車是當今社會使用最廣泛的交通工具,基本可以滿足人們的需求。最大的不足是對道路的依賴。公路建設需要巨額資金投入,占用大量土地資源,對生態環境造成永久性影響(截至2002年底,我國已建成公路1.76萬公裏,其中高速公路2.5億多公裏)。道路的維護也需要大量的資金、資源和人力投入。因此增加了汽車的使用成本。道路的狀況限制了汽車的動力效率(只有在高速公路上,大型面包車才能充分發揮動力效率。車最大的動態效果就是根本沒玩過的場地。隨著汽車保有量的不斷增加(據統計,截至2002年底,我國汽車保有量為2053萬輛,其中汽車約500萬輛),交通擁堵問題日益嚴重,已成為大城市的通病。汽車的動力效率得不到充分發揮,造成了巨大的資源浪費。依靠增加和擴建道路來解決交通堵塞問題只能是治標不治本。而且受到資金和土地資源的制約,不能作為解決交通問題的靈丹妙藥。對於城市來說,尋找另壹種合適的交通工具成了追求的目標。從上表可以看出,汽車的動力效率只比直升機強。在實際使用中,很少有車能充分發揮動力效率。即使在高速公路上,也很難充分發揮(高速公路上的限速因時區不同而有不同的等級)。對於大城市、山區、西部來說,發展空中交通是解決人們交通需求最有效的途徑之壹。
鐵路在中國的運輸系統中起著重要的作用。經過幾十年的努力,已建成7萬多公裏,基本形成了覆蓋全國的運營網絡。與汽車相比,火車的動力效率更高,占地面積更少。在客貨運輸中,與汽車相比,經濟性能好,速度快。然而,由於運輸能力有限和線路的限制,它不能滿足人們的需求。
中國鐵路客運為了滿足客運需求,在客流劇增的情況下,不得不以降低運費為代價,承受相應的損失。在鐵路長途客運中,火車的臥鋪票價堪比飛機的打折票價。由於中國民航運力有限,機場布局的制約,航空運輸無法為鐵路客運緩解更多的運輸壓力。
截止到2001年底,中國民航只有1031架飛機,其中通用航空飛機296架。民航開放的機場只有143個。與人口眾多、地大物博的中國龐大的市場需求極不相稱。中國民航局認為,要發展中國的航空運輸業,需要花費數千億美元購買2000-3000架飛機才能滿足市場需求。根據40個發達國家的統計,平均每萬平方公裏擁有2.08個機場,而我國目前只有0.127個機場,遠低於其他國家的水平。所以更需要投入巨資建設大量的機場,才能讓購買的上千架飛機充分發揮作用。
經過幾十年的努力,中國航空工業已建成壹定規模的生產能力,可生產27個型號、60個型號的各種型號飛機。在過去的幾十年裏,* * *已經生產了超過14000架飛機和超過50000臺發動機。產品以軍品為主。據外電報道,我國空軍的空運能力壹次最多可運送5000名士兵。
中國幅員遼闊,三分之二的國土是山區和高原,還有大量的沙漠和草原。並且有18000多公裏的海岸線和5000多個島嶼。臺灣省與大陸隔海相望,因為臺灣省海峽寬100多公裏。陸地邊境線兩萬多公裏。西藏和新疆的邊界將近壹萬公裏。這些邊界和地理自然條件是復雜的。只有大量發展航空工業,生產出大量能垂直起降、跑得快、經濟性能好的有動力的飛機,才能更好地促進我國國民經濟的發展。滿足人民生產生活需要,維護國家安全等需要。
從上面提到的動力效率的定義可以理解為,對於動力效率相等的不同車輛,即在相同的距離上運輸相同重量的物體所需的能耗是相同的,即能耗的成本是相同的。例如,壹輛汽車的最高時速為100公裏,單位動力負荷重量為20公斤/馬力,即G/N=20。運輸機的最大速度是每小時500公裏,G/N=4。兩者的動力效率完全相等,都是2000。雖然汽車的G/N是飛機的5倍,但以100公裏的時速跑500公裏,消耗的能量是飛機的5倍。也就是每噸公裏的能耗是壹樣的。顯然,與飛機相比,汽車完成同樣的運輸任務只需要五分之壹的時間。換句話說,在同樣的時間內,壹架飛機可以完成五輛汽車的工作,而壹架飛機的載重量是相同的。因為在現實生活中,對於線性運輸,汽車很少有機會充分發揮其動力效率。所以如果飛機不受機場限制,壹架飛機相當於5-10輛車的工作效果。
由前述可知,旋翼多旋翼飛機的能量利用率提高了30%以上,即動力效率提高了30%以上。也就是接近汽車的動態效果。因為汽車在實際應用中的動力效率遠低於最大動力效率。但如果旋翼多旋翼飛機在空中飛行,則可以充分發揮動力效率。也就是說,在實際應用中,它們的動態效果是相同的。因為它不需要機場,可以垂直降落,所以可以充分利用城市建築物的屋頂,滿足城市生活各方面的需求,給人們帶來更大的經濟效益和社會效益。機艙底部密封的話,可以在水上起降。在合適的空域和水面可以充分利用地面效應。根據俄羅斯科研部門對地效飛行器的實驗研究,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。在運輸同樣距離的貨物時,以500公裏時速飛行的地效飛行器需要的運輸成本與以40公裏時速航行的輪船相同。現有運輸機的載重量約為20%,而地效飛行器的最大載重量可達50%。因此,旋翼多旋翼飛機的飛行特性能夠滿足我國國民經濟各方面的需求。比如中國的熱帶水果,比如新鮮的荔枝、龍眼,空運成本高,海運速度慢,無法長時間保鮮,只能望歐美出口市場興嘆。果農只能看到勞動成果的低價保底銷售,得不到更多的利益。每年春運高峰鐵路客運都是大問題,大量新飛機可以從容滿足春運高峰的社會需求。將中國在公路建設上的巨額投資轉移到民航上,大量應用這種交通工具,可以盡快滿足中國西部和廣大山區的交通需求,是發展經濟、改變西部落後狀態、保護生態環境、有效利用旅遊資源的切實舉措。對於隔海相望的臺灣省省來說,用旋翼多旋翼飛機穿越100公裏寬的臺灣省海峽,不過是坐壹趟大巴。在軍事裝備中大量應用,可以盡快提高軍隊的現代化水平和戰鬥力。中國漫長的邊境線,以及對廣大海域和島嶼主權的捍衛,是旋翼多旋翼機發揮作用的最佳場地。
2000年6月6日,在國新辦新聞發布會上,國防科工委副主任在《面向21世紀的中國航天》報告中指出;中國政府將繼續支持和鼓勵航天事業,堅持獨立自主、自力更生、自主創新的基本原則,統籌規劃、協調發展,積極推動航天事業的新發展在中國現有航空工業的基礎上,改革內部機制,充分利用中國的工業制造能力。給予積極的政策支持和巨大的資金投入。在擁有自主知識產權的前提下,集中科技力量形成新的工業生產體系,避免汽車工業的彎路和短板,發展這壹對我國國民經濟增加巨大效益(萬億)的適用科技項目。在很短的時間內,旋翼多旋翼飛機將大規模生產和使用,質優價廉、應用廣泛的新型工業化產品將提高人們的生活水平,滿足人們生產生活的需要。給人民新的就業機會,給國民經濟發展中國家增添新的活力。加強國防力量,為新軍事革命提供合適的裝備。它將在維護國家主權、確保國土安全和社會各方面的健康發展方面發揮極其重要的作用和意義。(