李春洋

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，飛行器更多的出現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪校貏e是多旋翼直升飛機(jī)。多旋翼直升飛機(jī)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，利用旋翼實(shí)現(xiàn)飛行，并且生產(chǎn)成本低，在復(fù)雜環(huán)境下，可以很好的完成工作，目前已廣泛應(yīng)用于軍事偵查、民用運(yùn)輸、天氣監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，多旋翼直升飛機(jī)相對(duì)于固定翼無人機(jī)，可以在狹小的空間實(shí)現(xiàn)垂直起降，以滿足在城市或者山林間起降的需求，成為了重要的研究課題。近年來，我國在多旋翼無人機(jī)的研究呈現(xiàn)出井噴式增長(zhǎng)，并產(chǎn)生了眾多的專利技術(shù)。

關(guān)鍵詞：飛行器；多旋翼直升飛機(jī)；多旋翼無人機(jī)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.175

多旋翼直升飛機(jī)是指依靠發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋翼產(chǎn)生升力和推進(jìn)力的航空器。直升機(jī)能垂直起落、空中懸停、原地轉(zhuǎn)彎，并能前飛、后飛、側(cè)飛；能在野外場(chǎng)地垂直起飛和著陸，不需要專門的機(jī)場(chǎng)和跑道；能貼近地面飛行和長(zhǎng)時(shí)間懸停，超越障礙，或利用地形地物隱蔽活動(dòng)，能吊運(yùn)體積大的武器裝備，不受本身容積的限制。隨著通航產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)乃至國際都被高度重視的環(huán)境下，多旋翼直升飛機(jī)具有巨大的軍事和民用價(jià)值。本研究選擇多旋翼直升飛機(jī)的專利申請(qǐng)作為研究的切入點(diǎn)，通過對(duì)技術(shù)起源及原理、技術(shù)演進(jìn)路線、主要申請(qǐng)人的分析，洞察相關(guān)技術(shù)的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)，為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)軍該領(lǐng)域提供技術(shù)研發(fā)思路的參考。

1 多旋翼直升飛機(jī)的的技術(shù)起源及演進(jìn)路線

1.1 技術(shù)起源

多旋翼直升飛機(jī)雖然是西方工業(yè)大國發(fā)明的，但其基本原理卻產(chǎn)生于古代的中國。早在4000 多年前，勤勞勇敢的中國人民就懂得了利用風(fēng)力，并相繼創(chuàng)造出了風(fēng)車和風(fēng)扇。在風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，人們又為孩子發(fā)明了一種玩具― “竹蜻蜓”[1]。它是由一根竹棒和一個(gè)（或幾個(gè)）竹片構(gòu)成的，竹片被削成了向同一方向的傾斜面。因此，當(dāng)用孩子們雙手夾住竹棒使勁一搓時(shí)，“竹蜻蜓”就會(huì)旋轉(zhuǎn)著飛向空中。隨著慣性減弱、轉(zhuǎn)速降低，“竹蜻蜓”又會(huì)旋轉(zhuǎn)著穩(wěn)穩(wěn)地落回地面。大約到了明代的時(shí)候，中國的大約到了明代的時(shí)候，中國的“竹蜻蜓”傳到了歐洲，被稱作“中國的飛行陀螺”。

提到旋翼直升飛機(jī)，不得不提到在 4000 多年前的中國，勤勞勇敢的中國人民就懂得利用風(fēng)力創(chuàng)造出了風(fēng)車和風(fēng)扇，并在風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，發(fā)明了玩具—“竹蜻蜓”，此后，到 15世紀(jì)，達(dá)芬奇開始繪制螺旋飛行器草圖，盡管并未實(shí)現(xiàn)垂直升空，之后盡管對(duì)旋翼直升飛機(jī)的探索從未停止，但缺乏技術(shù)支撐，并未有太大的發(fā)展。直到 19 世紀(jì)中葉，科學(xué)理論與機(jī)械制造有了突破性的進(jìn)展，旋翼直升飛機(jī)進(jìn)入了新的階段。20 世紀(jì)中葉，西科斯基設(shè)計(jì)的VS-300 研制了一種比較成功的旋翼直升飛機(jī)。近些年，我國在旋翼機(jī)領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展，特別是多旋翼無人機(jī)領(lǐng)域。盡管中國專利制度建立較晚，但是我國在多旋翼直升飛機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展速度是驚人的，特別是多旋翼無人直升飛機(jī)，在這方面涌現(xiàn)出了一批科技創(chuàng)新公司，以大疆科技為代表的，專利的申請(qǐng)也是在逐年上漲。

1.2 工作原理

多旋翼直升飛機(jī)實(shí)際上是它除去旋翼外，還至少帶有一副垂直放置的螺旋槳以提供前進(jìn)的動(dòng)力，一般也裝有較小的機(jī)翼在飛行中提供部分升力。旋翼直升飛機(jī)最大的特點(diǎn)是，它的旋翼不與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)相連，發(fā)動(dòng)機(jī)不是以驅(qū)動(dòng)旋翼為旋翼直升飛機(jī)提供升力，而是在旋翼機(jī)飛行的過程中，由前方氣流吹動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，像一只風(fēng)車，旋翼系統(tǒng)僅在起動(dòng)時(shí)由自身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，稱之為預(yù)旋，起飛之后靠空氣作用力驅(qū)動(dòng)；而直升機(jī)的旋翼與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)相連，既能產(chǎn)生升力，又能提供飛行的動(dòng)力。在飛行中，旋翼機(jī)同直升機(jī)最明顯的分別為直升機(jī)的旋翼面向前傾斜，而旋翼機(jī)的旋翼則是向后傾斜的。

1.3 技術(shù)發(fā)展展望

隨著科技進(jìn)步，對(duì)多旋翼直升飛機(jī)的需求的方面越來越多，未來多旋翼直升飛機(jī)將具有以下的突破：以新型復(fù)合材料為主的材料應(yīng)用更新，以新型螺旋槳推進(jìn)技術(shù)提高飛行速度，使用更加先進(jìn)航電技術(shù)和信息傳遞技術(shù)，提高多旋翼直升飛機(jī)在各種不利環(huán)境中的適應(yīng)能力。可以預(yù)見，尤其在全社會(huì)，全世界倡導(dǎo)生態(tài)文明的今天，有極大可塑空間的多旋翼直升飛機(jī)將會(huì)在民用、軍事中大放光彩。

2 多旋翼直升飛機(jī)專利基礎(chǔ)狀況分析

2.1 各國申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)與分析

多旋翼直升飛機(jī)的專利申請(qǐng)量以中國居首，美國、韓國和日本緊隨其后。在多旋翼直升飛機(jī)的研究歐美日韓等國家的發(fā)展比我國早，目前中國在申請(qǐng)量上已處于處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位，在多旋翼無人直升飛機(jī)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平，但是在多旋翼載人直升飛機(jī)領(lǐng)域還處于中游水平，正在逐漸追趕歐美日韓。另外，多旋翼載人直升飛機(jī)涉及各國的軍事建設(shè)，對(duì)此通常都是保密的，因此申請(qǐng)量會(huì)不如預(yù)期的多；再者，我國近年來對(duì)航空的重視以及與各個(gè)高校和科研院所的合作的逐步開展，各個(gè)高校與科研院所對(duì)于多旋翼直升飛機(jī)領(lǐng)域的研究熱度日漸高漲，因此申請(qǐng)量比較多。

2.2 申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)

世界申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)。多旋翼直升飛機(jī)的專利申請(qǐng)量從1990年至今的三十年內(nèi)有了一個(gè)爆發(fā)性的增長(zhǎng)，而在此之前，每10年的增長(zhǎng)量都處于一個(gè)平穩(wěn)的水平。從2005年開始該分類號(hào)下的申請(qǐng)量處于穩(wěn)定狀態(tài)，基本上每年在200件左右，但是從2011年開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.3 專利主要申請(qǐng)人分析

從進(jìn)入中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利申請(qǐng)數(shù)量排名前十的申請(qǐng)人，可以發(fā)現(xiàn) 多旋翼直升飛機(jī)的申請(qǐng)人基本是國內(nèi)申請(qǐng)，其中國內(nèi)申請(qǐng)人主要集中科研院所和各大高校。

3 結(jié)語

多旋翼直升飛機(jī)的專利技術(shù)在歐美等大國的出現(xiàn)較早，發(fā)展也比較完善，但由于載人多旋翼直升飛機(jī)涉及軍事機(jī)密，需要保密導(dǎo)致申請(qǐng)量并不大；而中國在該方面的專利申請(qǐng)相對(duì)較晚，目前仍處于研究高峰期。本文對(duì)多旋翼直升飛機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)軍該領(lǐng)域提供技術(shù)研發(fā)思路的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張德和，邱學(xué)軍.從竹蜻蜓到直升機(jī)[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2011.