多旋翼直升飛機的專利技術綜述

李春洋

摘 要：隨著科技的進步，飛行器更多的出現在我們日常生活中，特別是多旋翼直升飛機。多旋翼直升飛機原理相對簡單，利用旋翼實現飛行，并且生產成本低，在復雜環境下，可以很好的完成工作，目前已廣泛應用于軍事偵查、民用運輸、天氣監測等領域，多旋翼直升飛機相對于固定翼無人機，可以在狹小的空間實現垂直起降，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的研究呈現出井噴式增長，并產生了眾多的專利技術。

關鍵詞：飛行器；多旋翼直升飛機；多旋翼無人機

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

多旋翼直升飛機是指依靠發動機帶動旋翼產生升力和推進力的航空器。直升機能垂直起落、空中懸停、原地轉彎，并能前飛、后飛、側飛；能在野外場地垂直起飛和著陸，不需要專門的機場和跑道；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。隨著通航產業在國內乃至國際都被高度重視的環境下，多旋翼直升飛機具有巨大的軍事和民用價值。本研究選擇多旋翼直升飛機的專利申請作為研究的切入點，通過對技術起源及原理、技術演進路線、主要申請人的分析，洞察相關技術的研究熱點和趨勢，為企業和科研機構進軍該領域提供技術研發思路的參考。

1 多旋翼直升飛機的的技術起源及演進路線

1.1 技術起源

多旋翼直升飛機雖然是西方工業大國發明的，但其基本原理卻產生于古代的中國。早在4000 多年前，勤勞勇敢的中國人民就懂得了利用風力，并相繼創造出了風車和風扇。在風扇的基礎上，人們又為孩子發明了一種玩具― “竹蜻蜓”[1]。它是由一根竹棒和一個（或幾個）竹片構成的，竹片被削成了向同一方向的傾斜面。因此，當用孩子們雙手夾住竹棒使勁一搓時，“竹蜻蜓”就會旋轉著飛向空中。隨著慣性減弱、轉速降低，“竹蜻蜓”又會旋轉著穩穩地落回地面。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，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力創造出了風車和風扇，并在風扇的基礎上，發明了玩具—“竹蜻蜓”，此后，到 15世紀，達芬奇開始繪制螺旋飛行器草圖，盡管并未實現垂直升空，之后盡管對旋翼直升飛機的探索從未停止，但缺乏技術支撐，并未有太大的發展。直到 19 世紀中葉，科學理論與機械制造有了突破性的進展，旋翼直升飛機進入了新的階段。20 世紀中葉，西科斯基設計的VS-300 研制了一種比較成功的旋翼直升飛機。近些年，我國在旋翼機領域取得了突破性的進展，特別是多旋翼無人機領域。盡管中國專利制度建立較晚，但是我國在多旋翼直升飛機領域的發展速度是驚人的，特別是多旋翼無人直升飛機，在這方面涌現出了一批科技創新公司，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的動力，一般也裝有較小的機翼在飛行中提供部分升力。旋翼直升飛機最大的特點是，它的旋翼不與發動機傳動系統相連，發動機不是以驅動旋翼為旋翼直升飛機提供升力，而是在旋翼機飛行的過程中，由前方氣流吹動旋翼旋轉產生升力，像一只風車，旋翼系統僅在起動時由自身動力驅動，稱之為預旋，起飛之后靠空氣作用力驅動；而直升機的旋翼與發動機傳動系統相連，既能產生升力，又能提供飛行的動力。在飛行中，旋翼機同直升機最明顯的分別為直升機的旋翼面向前傾斜，而旋翼機的旋翼則是向后傾斜的。

1.3 技術發展展望

隨著科技進步，對多旋翼直升飛機的需求的方面越來越多，未來多旋翼直升飛機將具有以下的突破：以新型復合材料為主的材料應用更新，以新型螺旋槳推進技術提高飛行速度，使用更加先進航電技術和信息傳遞技術，提高多旋翼直升飛機在各種不利環境中的適應能力。可以預見，尤其在全社會，全世界倡導生態文明的今天，有極大可塑空間的多旋翼直升飛機將會在民用、軍事中大放光彩。

2 多旋翼直升飛機專利基礎狀況分析

2.1 各國申請量統計與分析

多旋翼直升飛機的專利申請量以中國居首，美國、韓國和日本緊隨其后。在多旋翼直升飛機的研究歐美日韓等國家的發展比我國早，目前中國在申請量上已處于處于絕對領先的地位，在多旋翼無人直升飛機領域處于領先水平，但是在多旋翼載人直升飛機領域還處于中游水平，正在逐漸追趕歐美日韓。另外，多旋翼載人直升飛機涉及各國的軍事建設，對此通常都是保密的，因此申請量會不如預期的多；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領域的研究熱度日漸高漲，因此申請量比較多。

2.2 申請量發展趨勢

世界申請量發展趨勢。多旋翼直升飛機的專利申請量從1990年至今的三十年內有了一個爆發性的增長，而在此之前，每10年的增長量都處于一個平穩的水平。從2005年開始該分類號下的申請量處于穩定狀態，基本上每年在200件左右，但是從2011年開始呈現下降趨勢。

2.3 專利主要申請人分析

從進入中國國家知識產權局專利申請數量排名前十的申請人，可以發現 多旋翼直升飛機的申請人基本是國內申請，其中國內申請人主要集中科研院所和各大高校。

3 結語

多旋翼直升飛機的專利技術在歐美等大國的出現較早，發展也比較完善，但由于載人多旋翼直升飛機涉及軍事機密，需要保密導致申請量并不大；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的發展現狀進行了分析，為企業和科研機構進軍該領域提供技術研發思路的參考。

參考文獻：

[1]張德和，邱學軍.從竹蜻蜓到直升機[M].北京：中國科學技術出版社，2011.