新型太阳能无人旋翼机设计说明书

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1、 . . . 第七届职业技术学院机械创新设计大赛项目设计说明书作品名称:新型太阳能无人旋翼机设计系部:现代制造工程系参赛班级:数控校班设计者：王继华 毛鑫荐 周余 王琴玲 周玲林目 录一、 新型太阳能无人旋翼机设计简介2二、 新型太阳能无人旋翼机设计方案提出的背景与意义3211什么是旋翼机3212 旋翼机与直升机区别4213 旋翼机的优势4221什么是太阳能旋翼机5222 太阳能发展现状6223 太阳能斯特林发动机的设计与使用9三、新型太阳能无人旋翼机的主要功能与创新1031新型太阳能无人旋翼机的主要功能与特点103 2新型太阳能无人旋翼机的主要创新10四、新型太阳能无人旋翼机原理详细分析11

2、41太阳能无人旋翼机的基本结构1142 自转旋翼技术分析1243 太阳能斯特林发动机13五、结语15六、参考文献15新型太阳能无人旋翼机设计说明书一、 新型太阳能无人旋翼机设计简介该新型太阳能无人旋翼机是以太阳能为动力，依靠太阳辐射产生的热量直接推动新型太阳能斯特林发动机带动螺旋桨工作，从而依靠螺旋桨的推力实现无人旋翼机的飞行，打破现有各种有人或无人航空器需要借助化石燃料或蓄电池才能实现飞行的局面，利用取之不尽、用之不竭的太阳能实现长航时的留空自由飞翔。图1 新型太阳能旋翼机借助清洁无污染的太阳能资源，该新型无人旋翼机可以在广阔的天地里自由的飞翔，克服燃烧化石燃料带来的污染、温室效应等难题，对

3、于能耗危机日益严峻的今天，无益具有巨大的经济效益、环境效益，实现真正意义上的节能减排、低碳环保。该无人太阳能旋翼机具有广阔的运用空间：在民用航空领域，利用它长航时的优势，可以用于气象、遥感、测绘、拍照；在军事领域，可以长时间的执行侦察、预警等任务，克服现有航空器因燃料携带有限带来的一系列难题，完成一般航空器难以完成的任务。该太阳能无人旋翼机必将得到更大的发展。二、 新型太阳能无人旋翼机设计方案提出的背景与意义 211什么是旋翼机图2 旋翼机 旋翼机一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器。它的前进力由发动机带动螺旋桨直接提供。20世纪飞机升降时常因故障而失速，导致多人丧生。西

4、班牙工程师巴于是发明了自转旋翼机试图解决 图3 旋翼机这一问题。旋翼靠飞机运动时激起气流转动，产生升力，使飞机失速时不会下坠，当时，他的这个发明被新闻界称之为“风车飞机”，1925年，巴在汉普郡芳白露皇家空军基地首次正式试飞。三年后，1928年，巴亲自驾驶旋翼机用37分钟的时间成功横越英伦海峡。此后，英美一些公司开始制造旋翼机，用于搜索和测量。1936年12月，巴搭乘的民航机在伦敦的克罗依登机场起飞时失速坠毁，他在这次空难中丧生。旋翼机虽然和直升机一样，都是依靠旋翼产生升力，但它不是直升机。旋翼机与直升机的最大区别是，旋翼机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飞机提供升力，而是

5、在旋翼机飞行的过程中，由气流吹动旋翼旋转产生升力。212 旋翼机与直升机区别乍一看，旋翼机和直升机简直一模一样：它们头顶都有一副大直径的旋翼，在飞行中依靠旋翼的旋转产生升力。但是除去这些表面上的一致性，旋翼机和直升机却是两种完全不同的飞机。旋翼机实际上是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，它除去旋翼外，还带有一副水平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。旋翼机与直升机的最大区别是，旋翼机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，象一只风车；而直升机的旋翼与发动机传动系统相连，既能产

6、生升力，又能提供飞行的动力，象一台电风扇。由于旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨，但是一般装有尾翼，以控制飞行。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。需要说明的是，有的旋翼机在起飞时，旋翼也可通过“离合器”同发动机连系，靠发动机带动旋转而产生举力。这样可以缩短起飞滑跑距离，几乎以陡直地向上爬升，但还不能垂直上升，也不能在空中不动（即“悬停”）。等升空后再松开离合器随旋翼在空中自由旋转。旋翼机飞行时，升力主要由旋翼产生，固定机翼仅提供部分升力。有的旋翼机甚至没有固定机翼，全部升力都靠旋翼产生。213 旋

7、翼机的优势由于旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得。万一发动机在空中停车螺旋桨不转了，此时旋翼机据惯性继续维持前飞，并逐渐减低速度和高度，就在这高度下降的同时，也就 有了自下而上的相对气流，旋翼就能可自转提供升力。这样，旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降路。即使在行员不能操纵，旋翼机失去控制的特殊情况下，也会像降落伞一样的降落，虽然也是粗暴着陆，但不会出现类似秤陀落地的情况。当然，直升机也是具备自转下沿安全着陆能力的。但它的旋冀需要从有动力状态过渡到自转状态，这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够，那么直升机就可能来不与过渡而触地。旋翼机本身就是在自转状态下飞行的，不需要进行过渡，所以

8、也就没行这种为安全转换所需的高度约束。由于旋翼机的旋翼是没有动力的，因此它没有由于动力驱动旋翼系统带来的较大的振动和噪音，也就不会因这种振动和噪音而使旋翼、机体等的使用落命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼机动力驱动螺旋桨所造成的影响，显然小得多。另外，旋翼机还有-个很可贵的特点，就是它的着陆滑跑距离大短于起飞沿跑距离，甚至操纵得好可以不滑跑就地着陆，只要-块比旋翼直径大一些的地方就可降落，即使不怎么平也不要紧，甚至可在旅游船顶篷或甲板上降落。美国的旋翼机飞行训练手册说：“旋翼机的稳定性在所有航空器中最高”。它可自动调节，使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯

9、性轮，且旋翼没有周期变距等变化。又由于旋翼视的旋翼安装角比直升机的要大些，所以具有较好的陀螺效应，稳定性较高。旋翼机的抗风能力较高，而且在起飞时，它还喜欢有风。对常规的旋翼机来说，风有利于旋翼的起动和加速旋转，可以缩短-它滑跑的跃离，当达到足够大的风速时，一般的旋翼机也可以垂直起飞。旋冀机可分为两类，一类是需要滑跑起飞的，这种比较简单，大量的是这一类。另-类是可垂直起飞的，其起飞方法有三种：一种是带动力驱动它的旋翼；第二种是用预转旋翼并使其达到正常飞行转速的-定倍数，然后突然脱开离合器，同时使旋翼奖叶变距而得到较大的升力跳跃起飞；第三种则是由旋翼翼尖小火箭驱动旋翼旋转而提供升力来实现垂直起非这

10、种垂直起飞的过程，一般都是由自动程序控制来完成的。旋翼机的性能价格比是很高的，它有许多宝贵性能，价格却比较便宜。由于旋翼机没有尾梁、没有尾传动系统与减速器自动倾斜器，绝大部分旋翼机也没有主旋翼传动系统、主减速器等，结构简单，所以不仅价格低，而且故障率也低。此外使用维护简单方便。所需费用也低。221什么是太阳能旋翼机太阳能旋翼机是利用取之不尽、用之不竭的太阳辐射能直接带动螺旋桨高速旋转，靠螺旋桨产生的推力使飞行器实现向前飞行，同时在前飞的过程中，又自动实现旋翼的自转，旋翼自转产生主要升力，实现长航时的留空飞行。新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和

11、永不衰竭的新能源。在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要容。选择太阳能作为飞行器的动力能源，不但避免了飞行器长航时飞行需要携带大量燃料的带来的飞行器自重增加，影响其有效载荷，也消除了因大量煅烧化石燃料带来的环境污染、碳排放、温室效应等难题，太阳能是取之不尽、用之不竭的新能源，实用它清洁、环保、经济，符合我们追求的“节能减排、低碳环保”要求。222 太阳能发展现状长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季

12、之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致温室效应和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。长期以来，人们就一直在努

13、力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致温室效应和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两

14、大危机的夹击下，我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。1974年至1997年，美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级：从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为，要使太阳能电站与传统电站（主要是火电站）相比具有经济竞争力，还有一段同样长的路要走其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池，为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的83面积（约8000平方千米）建成太阳池，为600

15、兆瓦的发电机组供热。今年6月，亚美尼亚无线电物理所的专家宣布，已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的，而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机，装机容量仅100千瓦，但发电成本仅05美分千瓦小时，效率高达4050。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合，给太阳池附设冰槽等设施，设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计，一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池，便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想，即利用热

16、泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来，使太阳池发电的成本大大下降，在北高加索地区能与火电站竞争，并且一年四季都可用，夏天可用于空调，冬天可用于采暖。 对于淡水资源缺乏的国家来说，太阳池还有另一项不可多得的好处：据专家测算，在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深1.2米的太阳池，可为10吉瓦的发电机组供热，并可每年产淡水2立方千米。在欧美一些先进国家，目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”，这是一种将太阳能转换硅片密封在（尤如夹层玻璃）双层钢化玻璃中，安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以与我

17、国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家，各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年，政府已批出了首个太阳能计划，在澳洲政府“海外援助计划”的协助下，在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划，整个计划耗资4800万美元，是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期，受惠的除了民居外，还包括25个灌溉系统、97个净水与分配系统、68间学校和社区中心，与35间诊所。 由此看来，全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前，包括到太空去收集太阳能，把它传输到

18、地球，使之变为电力，以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步，这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国在集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年投入2.5亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示工程。但从整体上分析，国太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池

19、的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）为1000千瓦），工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速与完全转化为产业

20、优势图4 太阳能飞机在航空领域，太阳能的利用也受到了很高的重视，各种太阳能飞行器层出不穷。图5 太阳脉动号70年代末，人力飞机的发展积累了制造低速、低翼载、重量轻的飞机的经验。在这一基础上，美国在80年代初研制出“太阳挑战者”号单座太阳能飞机。飞机翼展14.3米，翼载荷为60帕(6公斤力/米2)，飞机空重90公斤，机翼和水平尾翼上表面共有16128 片硅太阳电池，在理想照射下能输出3000瓦以上的功率。这架飞机1981年7月成功地由巴黎飞到英国，平均时速54公里，航程290公里。太阳能飞机还处于试验研究阶段，它的有效载重和速度都很低。有人提出设计一种无人驾驶的高空、低速遥控太阳能飞机，白天飞行

21、时利用取得的太阳辐射能尽量爬高（或贮能于蓄电池），夜间利用高度作滑翔飞行（或由蓄电池取得能量）。这样依靠取之不尽的太阳能，可维持长时期的飞行。这样的飞机可首先用于气象观测和侦察任务。 2007年11月5日，在瑞士杜本多夫举行的新闻发布会上，展出了“脉动”太阳能飞机样机。科研人员历时4年制成了这架太阳能飞机。瑞士探险家贝特朗皮卡尔2003年提出太阳能飞机环球飞行构想，计划驾驶太阳能飞机，经过5次起降实现环球昼夜飞行，这一计划被命名为“太阳脉动”。环球飞行预计在2011年开始，这将是太阳能飞机历史上首次载人作昼夜、长距离飞行。223 太阳能斯特林发动机的设计与使用斯特林发动机是伦敦的牧师罗巴特 斯

22、特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。图6 斯特林发动机太阳能斯特林发动机是通过利用取之不尽的太阳辐射能代替矿石燃料燃烧，直接将太阳辐射能转化为发动机的热能使工质受热肿胀，实现斯特林发动机连续工作。借助清洁无污染的太阳能资源，该新型太阳能斯特林发

23、动机可以长时间做工，克服燃烧化石燃料带来的污染、温室效应等难题，对于能耗危机日益严峻的今天，无益具有巨大的经济效益、环境效益，实现真正意义上的节能减排、低碳环保。三、新型太阳能无人旋翼机的主要功能与创新31 新型太阳能无人旋翼机的主要功能与特点旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得。万一发动机在空中停车螺旋桨不转了，此时旋翼机据惯性继续维持前飞，并逐渐减低速度和高度，就在这高度下降的同时，也就 有了自下而上的相对气流，旋翼就能可自转提供升力。这样，旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降路。即使在行员不能操纵，旋翼机失去控制的特殊情况下，也会像降落伞一样的降落，虽然也是粗暴着陆，但不会出现类似秤

24、陀落地的情况。旋翼视具有较好的陀螺效应，稳定性较高。 旋翼机的抗风能力较高，而且在起飞时，它还喜欢有风。对常规的旋翼机来说，风有利于旋翼的起动和加速旋转，可以缩短滑跑的跃离，当达到足够大的风速时，一般的旋翼机也可以垂直起飞。旋翼机有-个很可贵的特点，就是它的着陆滑跑距离大短于起飞沿跑距离，甚至操纵得好可以不滑跑就地着陆，只要-块比旋翼直径大一些的地方就可降落，即使不怎么平也不要紧，甚至可在旅游船顶篷或甲板上降落。 美国的旋翼机飞行训练手册说：“旋翼机的稳定性在所有航空器中最高”。它可自动调节，使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯性轮，且旋翼没有周期变

25、距等变化。由于旋翼机没有尾梁、没有尾传动系统与减速器自动倾斜器，绝大部分旋翼机也没有主旋翼传动系统、主减速器等，结构简单，所以不仅价格低，而且故障率也低。此外使用维护简单方便。所需费用也低。太阳能无人旋翼机使用的是斯特林发动机，该发动机是一种外燃机，是由两个定容吸热过程和两个定温膨胀过程组成的可逆循环，热效率高，可达90%，远高于现有的汽车发动机等燃机的热转换效率，符合卡诺循环热效率。太阳能斯特林循环热空气发动机利用太阳辐射能，不排废气，是一种节能、清洁、低碳、环保、低排放的优质发动机。使用该发动机，可实现旋翼机的长航时留空飞行，具有巨大的实际利用价值和前景。32 新型太阳能无人旋翼机的主要创

26、新该太阳能无人旋翼机，是综合了固定翼飞机和直升机的优点，即具有直升飞机的轻巧灵活，可短距甚至垂直起飞的能力，又兼有固定翼飞机飞行平稳，操作控制稳定性高的优点。该太阳能旋翼机使用先进的自转旋翼技术，除保证肯有短距甚至垂直起飞，正常的空中飞行，还具备极高的自转下沿安全着陆能力。该旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得，万一发动机在空中停车螺旋桨不转了，此时旋翼机据惯性继续维持前飞，并逐渐减低速度和高度，就在这高度下降的同时，也就 有了自下而上的相对气流，旋翼就能可自转提供升力，无耍像直升机还耍从有动力状态过渡到自转状态，损失一定高度，具备极高的自转下沿安全着陆能力。该太阳能旋翼机使用先进节能、清

27、洁、低碳、环保、低排放的优质发动机太阳能斯特林发动机提供动力。即满足飞行器飞行所耍的动力要求，实现长航时的飞行，又经济、节能、低碳、环保。四、新型太阳能无人旋翼机原理详细分析41太阳能无人旋翼机的基本结构该新型太阳能无人旋翼机是以太阳辐射作为推进能源的飞行器。该飞行器的动力装置由太阳能电池组、太阳能斯特林发动机、减速器、螺旋桨和无线控制装置组成。图7 太阳能旋翼机结构借助清洁无污染的太阳能资源，该新型无人旋翼机可以在广阔的天地里自由的飞翔，克服燃烧化石燃料带来的污染、温室效应等难题，对于能耗危机日益严峻的今天，无益具有巨大的经济效益、环境效益，实现真正意义上的节能减排、低碳环保。42 自转旋翼

28、技术分析从外形看，该旋翼机和直升机有些相像：机身上方安装有大直径的旋翼，在飞行中靠旋翼的旋转产生升力。但是除去这些表面上的一致性，该旋翼机和直升机却是两种完全不同的飞行器。该旋翼机实际上是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，它除去旋翼外，还带有推进螺旋桨以提供前进的动力，同时也装有机翼在飞行中提供部分升力。旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连，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，是被动旋转；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，是主动旋转。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，而该旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。旋翼机旋翼绕转

29、轴旋转时，每个叶片的工作类同于一个机翼。旋翼的截面形状是一个翼型，如图8所示。翼型弦线与垂直于桨毂旋转轴平面(称为桨毂 旋转平面)之间的夹角称为桨叶的安装角，以j表示，有时简称安装角或桨距。各片桨叶的桨距的平均值称为旋翼的总距。图8 旋翼机的旋翼(a)(b)气流V与翼弦之间的夹角即为该剖面的迎角a。显然，沿半径方向每段叶片上产生的空气动力在桨轴方向上的分量将提供悬停时需要的升力；在旋转平面上的分量产生的阻力将由发动机所提供的功率来克服。由于旋翼机的旋翼为自转式，传递到机身上的扭矩很小，因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨，但是一般装有尾翼，以控制飞行。有的旋翼机在起飞时，旋翼也可通过“离合器”

30、同发动机连接，靠发动机带动旋转而产生升力，这样可以缩短起飞滑跑距离。等升空后再松开离合器随旋翼在空中自由旋转。旋翼机飞行时，升力主要由旋翼产生，固定机翼仅提供部分升力。有的旋翼机甚至没有固定机翼，全部升力都靠旋翼产生。旋翼机的飞行原理和构造特点决定了它的速度慢、升限低、机动性能较差，但它也有着一些优点：(1)安全性较好；(2)振动和噪音小；(3)抗风能力较强。由于旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞行器前进而获得，如果发动机在空中停车，旋翼机仍会靠惯性继续维持前飞，并逐渐减低速度和高度，高度下降的同时，自下而上的相对气流可以为维持旋翼的自转，从而提供升力。这样，旋翼机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降落。

31、即使在飞行员不能操纵，旋翼机失去控制的特殊情况下，也可以较慢速度降落，因而是比较安全性的。当然，直升机也是具备自转下降安全着陆能力的。但它的旋翼需要从有动力状态过渡到自转状态，这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够，那么直升机就可能来不与过渡而触地。旋翼机本身就是在自转状态下飞行的，不需要进行过渡，所以也就没有这种安全转换所需的高度约束。由于旋翼机的旋翼是没有动力的，因此它没有由于动力驱动旋翼系统带来的较大的振动和噪音，也就不会因这种振动和噪音而使旋翼、机体等的使用寿命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼机动力驱动螺旋桨对结构和乘员所造成的影响显然比直升机动力驱动旋翼要小得多。另外，旋翼机还有一个很可

32、贵的特点，就是它的着陆滑跑距离大大短于起飞滑跑距离，甚至可以不需滑跑，就地着陆。旋翼机的抗风能力较高，而且在起飞时，风有利于旋翼的起动和加速旋转，可以缩短起飞滑跑的距离，当达到足够大的风速时，一般的旋翼机也可以垂直起飞。一般来说，旋翼机的抗风能力强于同量级的固定翼飞机，而大体与直升机的抗风能力相当，甚至“在湍流和大风中的飞行能力超出直升机的使用极限”。旋翼机可分为两类，一类是需要滑跑起飞的，这种比较简单，大多数旋翼机属于这一类。另一类是可垂直起飞的，其起飞方法有三种：一种是带动力驱动它的旋翼；第二种是用预转旋翼并使其达到正常飞行转速的一定倍数，然后突然脱开离合器，同时使旋翼奖叶变距而得到较大的

33、升力跳跃起飞；第三种则是由旋翼翼尖小火箭驱动旋翼旋转而提供升力来实现垂直起飞，这种垂直起飞的过程，一般是由自动程序控制来完成的。43 太阳能斯特林发动机太阳能斯特林发动机是一种外部加热的、闭式循环往复活塞式热力发动机。是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这是一种新型外燃发动机，通过太阳能的光热转化，把太转化为热能，对气体加热，使汽缸中的氢气（或氦）膨胀，产生压强差作为动力使气体像冷却室移动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环。以活塞运动的方式实现连续转动。图9 斯特林发动机工作原理太阳能斯特林发动机可用氢、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。在斯特林发动机封闭的气缸充有一定容积

34、的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧。 按缸循环的组成形式分，斯特林发动机主要有配合气体活塞式和双作用式两类。在一个气缸有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。 热力循环可以分为定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程。 借助清洁无污染的太阳能资源，该新型太阳能斯特林发动机可以长时间做工，克服燃烧化石燃料带来的污染、温室效应等难题，对于能耗危机日益严峻的今天，无益具有巨大的经济

35、效益、环境效益，实现真正意义上的节能减排、低碳环保。五、结语该太阳能无人旋翼机是以太阳能为动力，依靠太阳辐射产生的热量直接推动太阳能斯特林发动机带动螺旋桨工作，从而依靠螺旋桨的推力实现无人旋翼机的飞行，打破现有各种有人或无人航空器需要借助化石燃料或蓄电池才能实现飞行的局面，利用取之不尽、用之不竭的太阳能实现长航时的留空自由飞翔。借助清洁无污染的太阳能资源，该新型无人旋翼机可以在广阔的天地里自由的飞翔，克服燃烧化石燃料带来的污染、温室效应等难题，对于能耗危机日益严峻的今天，无益具有巨大的经济效益、环境效益，实现真正意义上的节能减排、低碳环保。该无人太阳能旋翼机具有广阔的运用空间：在民用航空领域，利用它长航时的优势，可以用于气象、遥感、测绘、拍照；在军事领域，可以长时间的执行侦察、预警等任务，克服现有航空器因燃料携带有限带来的一系列难题，完成一般航空器难以完成的任务。该太阳能无人旋翼机必将得到更大的发展。15 / 16