赵春雷

　　“和谐号"

　　“和谐号"垂直升力产生原理：

　　发动机系统，通过轴传动／变速系统，驱动气腔里上下风叶高速转动(顺时针)，由于上下气腔体积相同，风叶相同，同轴同向同步，所以跟吸尘器相似，很容易就获得上下

　　相同大小的低压区。上下翼面中心进气口相同的吸力导致圆盘周边空气要同时流到进气口，因为圆盘旋翼上表面比较弯、底部较平，导致气流的流速上快、下慢，从伯努利定理，我们得出了让“和谐号’’实现垂直起降、空中悬停等飞行姿态所需要的升力。

　　这时候，

　　该特性使圆盘气腔旋翼的弦线始终保持平衡、稳定，从而导致与气流之间的夹角(迎角)为最小。不仅消除了固定翼固有的“失速迎角”，同时也让圆盘气腔旋翼获得飞行器设计

　　者所追求的稳定性、安全性。

　　“和谐号"边转动边前进(旋进)升力产生原理：

　　圆盘气腔旋翼不能平动，即不能向飞机那样平飞，只能靠气腔转动产生的离心力，再人为搞出一个可操纵的方向惯性离心力，在该方向惯性离心力的作用下，在空中悬停的圆盘气腔旋翼边转动边前进，简称为“空中旋进”。

　　上面已经提到，发动机系统，通过套传动／变速系统，驱动圆盘气腔旋翼逆时针方向低速转动，目的是获得垂直起降，空中悬停所需要的稳定性。圆盘气腔旋翼的这种转动，不仅可以实现上述目标，也是圆盘气腔旋翼实现边转动边前进的源泉和动力。

　　“和谐号”利用可操纵的方向惯性离心力，便让圆盘气腔旋翼边转动边前进。这时，因为圆盘气腔旋翼自身上弧下平的翼型，导致气流的流速上快、下慢，从伯努利定理，我们再次得出了让“和谐号”实现边转动边前进等飞行姿态所需要的升力。

　　同样，转动轴线方向不易改变的特性，保证了圆盘气腔旋翼边转动边前进过程中的稳定性。不仅如此，该特性同时也让圆盘气腔旋翼的弦线与来流之间的夹角(迎角)始终为小，从根本上消除了固定翼翼型固有的“失速迎角”，获得良好的安全性、稳定性。同时，让圆盘气腔旋翼气流保持层流状态，减小旋翼的压差阻力。

　　最后，当上述两种升力原理支撑的两种不同的飞行姿态，相互配合，衔接起来，“和谐号”便可一鼓作气，完成垂直起降，空中悬停，空中悬停转换成空中旋进等各种飞行姿态。

　　既能保持传统固定翼翼型的优点(飞行速度)，又能克服掉传统固定翼翼型的缺点(失速迎角)，更能够具备直升机垂直起降，空中悬停功能的“和谐号’’圆盘气腔旋翼。

　　和谐1：众所周知，机翼气动力设计经常是一个在气动力、工艺、强度、气动弹性以及其它诸学科之间，而且常常是直接互相矛盾的要求之间，探索可接受折衷方案的复杂的多阶段过程。

　　复杂性不仅仅导致当代在研发上成本惊人，机翼本身在空气动力方面存在的先天不就宣示了在未来全球高湿、寒冷气候极端恶劣的条件下无法适应这一事实。更别提机翼支撑下的飞机无法做出垂直起降，空中悬停等飞行动作。

　　人类未来的航空飞行器不但要能够适应全球这种可能持续时间长达万年的恶劣气候条件，而且必须具备垂直起降、空中悬停，空中转换升力的功能。

　　两种升力维持两种不同的飞行姿态的“和谐号”，其气动原理一经采用，翼型便只有大、中、小之分，再也不用在“直接互相矛盾的要求之间”做出选择。

　　“和谐号’’气动原理的和谐性、不变性、适应性，不仅节省大量人力、物力、财力，更主要的是，可以腾出手来，把精力全都用在改进、完善、提高新材料性能，制造工艺水平，在耐高温、高强度、多性能的新材料方面寻求时时进步。

　　和谐2

　　反观“和谐号”在两种不同飞行姿态下的气流状态：

　　①利用气腔内风叶高速转动(顺时针)，获得低压区，使对流层中各种无序的紊流被动的变成了有序的流动。

　　②利用气腔的低速转动(逆时针)，便获得转动圆盘中心轴线方向不易改变这一特性。利用该特性不仅让圆盘旋翼获得两种升力产生时圆盘旋翼本身的稳定性，同时也在该特

　　性的作用下，翼型气流分离区很小，压差阻力保持最小状态。

　　和谐3：飞机阻力是由摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力构成。

　　“和谐号”机翼一体化设计，再加上圆盘的转动轴线方向不易改变这一特性，一步解决了上述问题。升阻比也可实现最大值。

　　和谐4：依靠转动圆盘轴线方向不易改变这一特性，再加上气腔内风叶高速转动，排出空气，形成低压区，对圆盘周围空气形成压差，主动吸收空气流，两者配合，保证了“和

　　谐号”不受风切变、微爆等恶劣气候影响。

　　和谐5：在转动产生的强大离心力的作用下，圆盘气腔旋翼表面不论在多冷、多湿的环境里都不会结冰，从而影响到飞行。

　　和谐6：如果发动机里燃烧的燃料是氢而不是油，那么“和谐号”排出的应是环保的水蒸汽。

　　不论是发热量，还是储量，特别是从人与技术和谐关系的角度看，拯救我们人类的燃料，非氢莫属。

　　和谐7：“和谐号”能像潜艇一样，潜入海水中。众所周知，潜艇有密封舱，周围是压舱箱。压舱箱装满水后，潜艇就会潜入海水中。

　　潜艇完全沉入水中时，控制阀能确保潜艇既不会浮上水面，也不会沉入海底。它利用压缩空气强行排出压舱箱中的水后就可以浮出水面。

　　同理，“和谐号”的上下气腔在这时候的功能相似潜艇的压舱箱，只需上下气腔装满水后，“和谐号”就会潜入海水中。

　　它利用转动的风叶离心力作用强行排出气腔内的水后，就可以浮出水面。

　　相关专题：中国创新杯第二届未来飞行器设计大赛