多旋翼直升飞机的专利技术综述

李春洋

摘 要：随着科技的进步，飞行器更多的出现在我们日常生活中，特别是多旋翼直升飞机。多旋翼直升飞机原理相对简单，利用旋翼实现飞行，并且生产成本低，在复杂环境下，可以很好的完成工作，目前已广泛应用于军事侦查、民用运输、天气监测等领域，多旋翼直升飞机相对于固定翼无人机，可以在狭小的空间实现垂直起降，以满足在城市或者山林间起降的需求，成为了重要的研究课题。近年来，我国在多旋翼无人机的研究呈现出井喷式增长，并产生了众多的专利技术。

关键词：飞行器；多旋翼直升飞机；多旋翼无人机

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

多旋翼直升飞机是指依靠发动机带动旋翼产生升力和推进力的航空器。直升机能垂直起落、空中悬停、原地转弯，并能前飞、后飞、侧飞；能在野外场地垂直起飞和着陆，不需要专门的机场和跑道；能贴近地面飞行和长时间悬停，超越障碍，或利用地形地物隐蔽活动，能吊运体积大的武器装备，不受本身容积的限制。随着通航产业在国内乃至国际都被高度重视的环境下，多旋翼直升飞机具有巨大的军事和民用价值。本研究选择多旋翼直升飞机的专利申请作为研究的切入点，通过对技术起源及原理、技术演进路线、主要申请人的分析，洞察相关技术的研究热点和趋势，为企业和科研机构进军该领域提供技术研发思路的参考。

1 多旋翼直升飞机的的技术起源及演进路线

1.1 技术起源

多旋翼直升飞机虽然是西方工业大国发明的，但其基本原理却产生于古代的中国。早在4000 多年前，勤劳勇敢的中国人民就懂得了利用风力，并相继创造出了风车和风扇。在风扇的基础上，人们又为孩子发明了一种玩具― “竹蜻蜓”[1]。它是由一根竹棒和一个（或几个）竹片构成的，竹片被削成了向同一方向的倾斜面。因此，当用孩子们双手夹住竹棒使劲一搓时，“竹蜻蜓”就会旋转着飞向空中。随着惯性减弱、转速降低，“竹蜻蜓”又会旋转着稳稳地落回地面。大约到了明代的时候，中国的大约到了明代的时候，中国的“竹蜻蜓”传到了欧洲，被称作“中国的飞行陀螺”。

提到旋翼直升飞机，不得不提到在 4000 多年前的中国，勤劳勇敢的中国人民就懂得利用风力创造出了风车和风扇，并在风扇的基础上，发明了玩具—“竹蜻蜓”，此后，到 15世纪，达芬奇开始绘制螺旋飞行器草图，尽管并未实现垂直升空，之后尽管对旋翼直升飞机的探索从未停止，但缺乏技术支撑，并未有太大的发展。直到 19 世纪中叶，科学理论与机械制造有了突破性的进展，旋翼直升飞机进入了新的阶段。20 世纪中叶，西科斯基设计的VS-300 研制了一种比较成功的旋翼直升飞机。近些年，我国在旋翼机领域取得了突破性的进展，特别是多旋翼无人机领域。尽管中国专利制度建立较晚，但是我国在多旋翼直升飞机领域的发展速度是惊人的，特别是多旋翼无人直升飞机，在这方面涌现出了一批科技创新公司，以大疆科技为代表的，专利的申请也是在逐年上涨。

1.2 工作原理

多旋翼直升飞机实际上是它除去旋翼外，还至少带有一副垂直放置的螺旋桨以提供前进的动力，一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。旋翼直升飞机最大的特点是，它的旋翼不与发动机传动系统相连，发动机不是以驱动旋翼为旋翼直升飞机提供升力，而是在旋翼机飞行的过程中，由前方气流吹动旋翼旋转产生升力，像一只风车，旋翼系统仅在起动时由自身动力驱动，称之为预旋，起飞之后靠空气作用力驱动；而直升机的旋翼与发动机传动系统相连，既能产生升力，又能提供飞行的动力。在飞行中，旋翼机同直升机最明显的分别为直升机的旋翼面向前倾斜，而旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。

1.3 技术发展展望

随着科技进步，对多旋翼直升飞机的需求的方面越来越多，未来多旋翼直升飞机将具有以下的突破：以新型复合材料为主的材料应用更新，以新型螺旋桨推进技术提高飞行速度，使用更加先进航电技术和信息传递技术，提高多旋翼直升飞机在各种不利环境中的适应能力。可以预见，尤其在全社会，全世界倡导生态文明的今天，有极大可塑空间的多旋翼直升飞机将会在民用、军事中大放光彩。

2 多旋翼直升飞机专利基础状况分析

2.1 各国申请量统计与分析

多旋翼直升飞机的专利申请量以中国居首，美国、韩国和日本紧随其后。在多旋翼直升飞机的研究欧美日韩等国家的发展比我国早，目前中国在申请量上已处于处于绝对领先的地位，在多旋翼无人直升飞机领域处于领先水平，但是在多旋翼载人直升飞机领域还处于中游水平，正在逐渐追赶欧美日韩。另外，多旋翼载人直升飞机涉及各国的军事建设，对此通常都是保密的，因此申请量会不如预期的多；再者，我国近年来对航空的重视以及与各个高校和科研院所的合作的逐步开展，各个高校与科研院所对于多旋翼直升飞机领域的研究热度日渐高涨，因此申请量比较多。

2.2 申请量发展趋势

世界申请量发展趋势。多旋翼直升飞机的专利申请量从1990年至今的三十年内有了一个爆发性的增长，而在此之前，每10年的增長量都处于一个平稳的水平。从2005年开始该分类号下的申请量处于稳定状态，基本上每年在200件左右，但是从2011年开始呈现下降趋势。

2.3 专利主要申请人分析

从进入中国国家知识产权局专利申请数量排名前十的申请人，可以发现 多旋翼直升飞机的申请人基本是国内申请，其中国内申请人主要集中科研院所和各大高校。

3 结语

多旋翼直升飞机的专利技术在欧美等大国的出现较早，发展也比较完善，但由于载人多旋翼直升飞机涉及军事机密，需要保密导致申请量并不大；而中国在该方面的专利申请相对较晚，目前仍处于研究高峰期。本文对多旋翼直升飞机的发展现状进行了分析，为企业和科研机构进军该领域提供技术研发思路的参考。

参考文献：

[1]张德和，邱学军.从竹蜻蜓到直升机[M].北京：中国科学技术出版社，2011.