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)原理相對簡單，利用旋翼實現(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、民用運輸、天氣監(jiān)測等領(lǐng)域，多旋翼直升飛機(jī)相對于固定翼無人機(jī)，可以在狹小的空間實現(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，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)動機(jī)帶動旋翼產(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；能在野外場地垂直起飛和著陸，不需要專門的機(jī)場和跑道；能貼近地面飛行和長時間懸停，超越障礙，或利用地形地物隱蔽活動，能吊運體積大的武器裝備，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值。本研究選擇多旋翼直升飛機(jī)的專利申請作為研究的切入點，通過對技術(shù)起源及原理、技術(shù)演進(jìn)路線、主要申請人的分析，洞察相關(guān)技術(shù)的研究熱點和趨勢，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（或幾個）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，“竹蜻蜓”就會旋轉(zhuǎn)著飛向空中。隨著慣性減弱、轉(zhuǎn)速降低，“竹蜻蜓”又會旋轉(zhuǎn)著穩(wěn)穩(wěn)地落回地面。大約到了明代的時候，中國的大約到了明代的時候，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，盡管并未實現(xiàn)垂直升空，之后盡管對旋翼直升飛機(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，專利的申請也是在逐年上漲。

1.2 工作原理

多旋翼直升飛機(jī)實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)最大的特點是，它的旋翼不與發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)相連，發(fā)動機(jī)不是以驅(qū)動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)僅在起動時由自身動力驅(qū)動，稱之為預(yù)旋，起飛之后靠空氣作用力驅(qū)動；而直升機(jī)的旋翼與發(fā)動機(jī)傳動系統(tǒng)相連，既能產(chǎn)生升力，又能提供飛行的動力。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?？梢灶A(yù)見，尤其在全社會，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 各國申請量統(tǒng)計與分析

多旋翼直升飛機(jī)的專利申請量以中國居首，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，目前中國在申請量上已處于處于絕對領(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)，對此通常都是保密的，因此申請量會不如預(yù)期的多；再者，我國近年來對航空的重視以及與各個高校和科研院所的合作的逐步開展，各個高校與科研院所對于多旋翼直升飛機(jī)領(lǐng)域的研究熱度日漸高漲，因此申請量比較多。

2.2 申請量發(fā)展趨勢

世界申請量發(fā)展趨勢。多旋翼直升飛機(jī)的專利申請量從1990年至今的三十年內(nèi)有了一個爆發(fā)性的增長，而在此之前，每10年的增長量都處于一個平穩(wěn)的水平。從2005年開始該分類號下的申請量處于穩(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。

2.3 專利主要申請人分析

從進(jìn)入中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利申請數(shù)量排名前十的申請人，可以發(fā)現(xiàn) 多旋翼直升飛機(jī)的申請人基本是國內(nèi)申請，其中國內(nèi)申請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)致申請量并不大；而中國在該方面的專利申請相對較晚，目前仍處于研究高峰期。本文對多旋翼直升飛機(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.