翼环、四种翼环机构、两种翼环飞机暨翼环对拉风电机构

摘要

翼环、四种翼环机构、两种翼环飞机暨翼环对拉风电机构皆采用翼环机构。翼环舍弃普通风轮的轴心和低效段翼，整个翼片皆为高效翼段，使支撑翼片的力臂不但缩短数倍，而且从一支增至两支，从单侧支撑变两侧支撑。混合翼环组机构利用多翼环、多层次相互支撑获得足够大的机械强度和抗风力，使普通钢材、铝材适于建造直径达数百米乃至数千米的翼环飞行器。带固定翼的翼环机构和翼环式原地起降飞机由固定翼提供升力而让翼环正面迎风，从而达到最大飞行动力或发电效果，最大净承载量能够达到数千吨乃至数万吨。翼环对拉飞机、翼环对拉风电机构依靠平流层或信风区上下两层逆向平流风的反向拉力取得稳定升力，实现永久自悬浮、万向自主巡航和终年不断发电。

说明书

技术领域

翼环，涉及一种风轮或水轮，翼片围绕圆心旋转，各翼片顶端与圆心的距离相等，各翼片之间的距离相等。 

翼环机构，涉及翼环及一种风轮机构或水轮机构。 

翼环组机构，涉及一种由两个或两个以上的旋翼式风轮或水轮与同一支架或同一轴连接而形成的旋翼组合，尤其是这种旋翼组合里的翼环既有顺时针旋转的旋翼，也有逆时针旋转的旋翼，并且逆时针旋转的全部旋翼和顺时针旋转的全部旋翼在同一时间段内采集风能或水流能的总量相等。 

混合翼环组机构，由多个翼环组机构与同一支架连接组成。 

带固定翼的翼环机构，涉及一种旋翼机构和固定翼飞行器。 

翼环式原地起降飞机，涉及一种以螺旋桨为推进器的固定翼飞机和旋翼式直升飞机。 

一种能量自给、自由巡航的翼环对拉飞机，涉及一种通过牵引缆或连杆与地面或水底固定点连接在一起的置于风中或水中的浮力机构。 

翼环对拉风电机构，涉及一种通过牵引缆或连杆互相连接在一起置于风中或水中的浮力机构。 

背景技术

目前所有的旋翼机构或风轮、水轮机构都是有轴并与轴联动的，这使旋翼机构或风轮、水轮机构的直径和有效翼段的面积受到严重限制，很难进一步拓展，更无法实现数百米乃至数千米直径的旋翼机构或风轮、水轮机构。 

目前所有的大型飞机都不能利用自然能源尤其是不能利用最易于取得的风能作为飞行动力来源。 

目前所有的高空风电机构或高空工作站(包括气质气球)都不能摆脱牵引缆的束缚，或说是不得不依赖牵引缆提供的逆风分力，否则就会随风坠落或飞走。 

发明内容

一、创新目(旋翼)的 

目前的风轮(旋翼)发电机、水轮发电机和旋翼飞行器、船舶螺旋桨推进器的共同之处，是采用与轴联动的翼片，此种翼片有轴三个致命弱点： 

(一)每个翼片从轴心往外的大部分翼段集风或拔水能力不大，而且越靠近轴心的翼段采集风、拔水能效力越小，直至为零，真正高效集风拔水翼段只是越远离轴心的翼段，越远离轴心效力越高，因此高效翼段至轴心之间的翼段是应该省略的，但是却无法省略，因为高效翼段还得靠这低效翼段和无效翼段来维系其与轴心之间的联动，这就增加了重量，妨碍了机构形体进一步扩大，同时增加了有害阻力，使动力降低且机械振动频率和幅度提高。 

(二)高效翼段只能得到单侧的而且是处于远端的轴心支撑，所以风轮直径越大，其翼片的高效翼段就只能做得越尖细，因此集风效率低，无法推动更大型的发电机，虽然通过增加翼片数量的手段，在一定程度上可以增加有效翼段的面积，但增加翼片就必然同时增加低效、无效翼段，而这些翼段的增加必然相应地增加风轮的重量和风轮所承受的有害风负荷，其结果是使得风轮不但达不到“增效”之目的，还会成为累赘，反而使风轮“减效”； 

(三)只能由中轴带动内层铁芯和绕组(内转子)旋转，或只能由外轴带动外层铁芯和绕组(外转子)旋转，而不能让内、外铁芯绕组互为转子同时相对反向旋转。 

目前所有的大型飞机都不能利用自然能源尤其是不能利用最易于取得的风能作为飞行动力来源。 

目前所有的高空风电机构或高空工作站(包括气质气球)都不能摆脱牵引缆的束缚，或说是不得不依赖牵引缆提供的逆风分力，否则就会随风坠落或飞走。 

本系列发明就是要针对以上几个现有技术的弱点，解决如下几个技术难题： 

(一)只保留旋翼翼片的高效翼段而省去无效翼段、低效翼段和轴心，从而减少累赘、减轻重量、节省材料。 

(二)在不扩大旋翼直径的前提下，大大拓宽翼片高效翼段的尺寸，同时降低翼片的摇摆和振动幅度。 

(三)、提供一种体形巨大，直径可达数千米的飞行机构或风轮、水轮、旋翼机构。 

(四)提供一种体形巨大、载重量巨大而且动作敏捷、在机身纵轴线呈水平状态下快速飞行的原地起降飞机。 

(五)提供一种成本极低、能量自给且形体和载重量巨大、可向任何水平方向自由巡航的飞机或永久性高空工作站。 

(六)提供一种体形巨大、单套机构发电量可超过一座核电站的、无需牵引缆而自然永久悬浮的、高空风电机构。 

二、技术方案 

翼环技术方案： 

在环状支架上等距离设置翼片，各翼片与环状支架相连而与轴心不相连；各翼片翼面与环状支架的圆周面之间形成夹角，即迎风角；翼片或者向环外伸出，或者向环内伸出，或者同时向环的内外两侧伸出(分别如图1中的三个小图所示)；同一环状支架上的翼片或统一采用普通翼片，或统一采用切割空气会产生升力的翼片；同一环状支架上的翼片，或统一直接与环状支架相连从而形成固定不变的迎风角，或统一通过叶片偏转机构与环状支架相连从而形成可改变迎风角的翼片。 

翼环实际上可以看作是双翼或单翼的固定翼飞行器首尾相接形成的闭合环。翼环的用处在于取代现有的风轮、水轮或旋翼而运用于风力发电机、水轮发电机、船舶推进器、飞行器引擎等领域。 

翼环实际上是一个特殊的旋翼风轮，与普通的旋翼风轮不同，它的翼片不与轴心联动， 把轴心完全省略，即使保留轴心，也不是为了让轴带动翼片或翼带动轴，而是为了是在翼环旋转速度过快、离心力过大的情况下，通过在环体与轴心之间架设辐条利用向心拉力达到加固环体的目的，这种情况下，如有必要，可将辐条设计为翼形，使其既有辐条的作用又有翼片的作用。 

翼环机构技术方案： 

由翼环、滑轮车轨道、滑轮车组成，其中滑轮车轨道与滑轮车偶合连接，而翼环的环状支架，或者与滑轮车轨道连接而各滑轮车车架与另一翼环的环形支架或另一翼环机构的滑轮车支架或其他具有固定形状的刚性物体连接，或者与滑轮车的车架连接而滑轮车轨道与另一翼环的环形支架或其他有固定形状的刚性物体连接；滑轮车轨道或滑轮车车架与翼环环形支架的连接部，位于翼环环状支架的两个侧面或内圈圆周侧边、外圈圆周侧边等四位置中的一处，并且连接部位形成环形轨迹或连接点成为环形轨迹上的等距离点(这个环形轨迹的圆心与翼环环形支架的圆心重叠或处于同一轴心线上)，这些部位与翼环环状支架或者直接相连或者通过连杆、支架相连；滑轮车轨道或者与环状支架有同一圆心或而与环形支架紧贴在一起，或者其圆心与环状支架的圆心处于同一轴心线上而与环形支架呈平行状态；一个翼环机构有不少于一条的滑轮车轨道，每条滑轮车轨道偶合的滑轮车不少于三个，同一滑轮车轨道上的滑轮车间距相等；滑轮车轨道为圆环形，其圆心与翼环支架重叠或处于同一轴心线上。 

翼环机构或者与另一翼环或翼环机构连接而构成翼环组机构，或者与翼环混合机构的支架或连杆相连接而成为翼环混合机构的一部份，或者与地台、塔架连接而成为地面风车或成为地面风电机构的动力部份，或者与飞行器机身连接而成为飞行器的特殊螺旋桨或旋翼。 

滑轮车与其轨道的偶合方式必须使滑轮车只能沿轨道伸展的环形方向运动，而不能沿轨道的横截面上的任何方向运动。如果滑轮车轨道的横截面为槽型，那么滑轮车轨道与滑轮车偶合的方式，或者如同图4里的滑轮车轨道与滑轮车偶合体3，滑轮车最少有3个滑轮从横截面为槽形的轨道里面往外顶住轨道的三个壁面，或者如同图6里的滑轮车轨道与滑轮车偶 合体3，滑轮车最少有5个滑轮从横截面为槽形的轨道里面往外顶住轨道的四个不同方向的壁面；如果滑轮车轨道的横截面为T形，那么滑轮车轨道与滑轮车偶合则应采用图2所示的两种方式，一种是三个滑轮从三个方向由外往里夹住T形轨道，一种是五个滑轮从四个方向由外往里夹住T形轨道。 

翼环机构是构成翼环组机构、混合翼环组机构的基本要件，也可以直接作为地面或高空风电机构的风轮，或直接作为飞行器或船舶引擎的螺旋桨。 

翼环机构与发电机或发动机的组合方式：在翼环的环形支架上等距离安装有动力轴的发电机或发动机，而在环形支架旁边相应设置与发电机或发电机动力轮偶合的环形轨道，该环形轨道与翼环环形支架有同一圆心或其圆心与翼环圆心处于同一轴心线上，轨道或者设置于同一翼环组机构中为该翼环提供支撑力的另一逆向旋转的相邻翼环，或者设置于支架、地台、塔架、飞行器机身之上，也可以反过来，将发电机设置于相邻翼环或支架、地台、塔架、船身、飞行器机身等之上，而将发电机、发动机的动力轮所偶合的轨道设置于翼环的支架之上。 

翼环机构如果用作地面风电机构，可以仅用单个翼环机构，如果用作飞行器螺旋桨或高空风电机构的旋翼，就必须用两个或两个以上的单个翼环机构，其中还必须同时设置有顺时针旋转和逆时针旋转的翼环机构，而且顺时针旋转的全部翼环与逆时针旋转的翼环的扭力必须相等。 

翼环机构与飞机的连接方式，或者将机身套在翼环内，或者将翼环置于机身或两翼的上面或下面(使机身的纵轴线与翼环的中轴线垂直)，或者将翼环置于机头前面或两翼的前面(使机身的纵轴线与翼环的中轴线平行)，然后将翼环机构的滑轮车车架与机身连接，或通过连杆或支架使滑轮车与机身连接。翼环的有效翼片面积远大于相同直径的旋翼，其动力也远大于相同直径的旋翼，因此其扭力不可能通过尾舵抵消，因此必须用两个或两个以上扭力相抵消的翼环机构。(如图3就是支撑于塔架之上的翼环机构背面视图，图4、H则表示翼环组内的翼环机构间的连接方式)。 

普通风轮或水轮越靠近轴心的翼段集风、拔水能力越小，直至为零，而越远离轴心的翼段集风、拔水能力越大，前者是低效翼段和无效翼段，后者是高效翼段。实际上，普通风轮低效翼段的主要功能不是集风，而是支撑远端高效翼段，保证其与轴联动，称之为“联动杠杆”可能更为合适。这条“杠杆”由于仅得到单侧支撑而且支撑点远在轴心，如果有效翼段太宽、受风量过大，就必然会发生严重振动、摇晃甚至折断，其实际效果还比不上较尖细的翼，所以普通风轮的翼片的末段也就是高效翼段，不能拓宽，只能尖细。翼环的翼全是效率最高的翼段，它完全放弃了集风功能为零的和较差的翼段，并改而依靠近端的、两侧相邻的翼片提供支撑，相比原先远端的、单侧的轴心支撑，力臂不但缩短，还从一支增加到两支，而且两支力臂分置于两侧支撑，其结果是：仅从单个翼片而言，如果力臂缩短了10倍，那么支撑力就相应增长10倍，力臂从一支增加到两支，因此支撑力的增长倍数就从10倍变为20倍；单侧支撑变为两侧支撑，支撑力和稳定度又进一步得到提高；从翼环整体而言，高效翼片可以增加到数十片乃至数百片，每个翼片的面积又都可以大为拓宽，也就是说翼环的高效翼段的面积可以数倍、数十倍乃至数百倍于相同半径的普通风轮。因此可以得出结论：翼环风轮的抗风力和转化风能的效率应该是相同半径的普通风轮的数倍、数十倍以上，翼环式旋翼的升力(承载力)应该是相同半径的普通旋翼的数倍、数十倍以上。 

翼环组机构技术方案： 

涉及一种由两个或两个以上的旋翼式风轮或水轮与同一支架或同一轴连接而形成的旋翼组合，尤其是这种旋翼组合里的翼环既有顺时针旋转的旋翼，也有逆时针旋转的旋翼，并且逆时针旋转的全部旋翼和顺时针旋转的全部旋翼在同一时间段内采集风能或水流能的总量相等(即双方的扭矩绝对值相等而方向相反)，其特征是：由两个或两个以上翼环机构连接在一起组成，其中各个翼环或处于同一平面并有同一圆心但各自半径不同(如图4、G，其中请特别注意图5，其翼环1-1-2和翼环1-2-1通过辐条4-2连接为一体，所以它们既是分属于两个翼环机构的不同翼环，又是合二为一的同一个翼环，这个合二为一的翼环既是内翼环组的外 翼环，又是外翼环组的内翼环)，或不处于同一平面但各翼环各自所处的平面互为平行面且各翼环的圆心处于同一轴心线上(如图4、图6)；相邻的翼环机构旋转方向相反，且逆时针旋转的全部翼环机构的总扭矩和顺时针旋转的全部翼环机构的总扭矩相等要(也就是说在同一时间段内采集风能或水流能的总量相等)； 

翼环机构之间或翼环机构与翼环之间组成翼环组机构的连接方式：或者两个相邻的翼环机构(这里所说的相邻关系，既包括处于同一平面并有同一圆心的两翼环，较大翼环包围较小翼环的同层面相邻关系，也包括圆心处于同一轴心线上的两翼环分别处于不同层面的相邻关系)，滑轮车数量相等，并且一个翼环机构上的滑轮车与另一翼环机构上的滑轮车一对一地结对，结对的两个滑轮车车架直接相连接或通过连杆相连接，或者一个翼环机构的滑轮车轨道或滑轮车车架与相邻翼环的圆环状支架连接(实际上是两个相邻的翼环机构共用一付滑轮车轨道及其偶合的滑轮车)，或者各个翼环机构的滑轮车的车架皆与同一其他支架相连(这里所谓“其他支架”指不是翼环支架的其他支架)，并且与同一支架连接后它们有同一圆心或它们的圆心处于同一轴心线上；各对滑轮车的连杆之间或者互不相连，或者皆与同一圆环状支架或同一多边形支架垂直相交并在交点连接(，这样可有效防止各对滑轮车改变两两之间的等距离状态，并增加滑轮车运行的稳定性，而在翼环组机构中，通过滑轮车而实现偶合相连的两个翼环必然旋转方向相反，也就是说，同一翼环上所有翼片的迎风角度相同，但相邻翼环的翼片迎风角度是相反的)。 

须要注意的，一是同一单翼环机构上的滑轮车间距相等，二是在同一翼环组中，为了避免上风头翼环对下风头翼环产生遮挡和上下两翼环旋转时气流相互干扰，也可以将相邻翼环机构滑轮车之间的连杆加长，从而使两翼环机构的距离适当拉开 

混合翼环组机构技术方案： 

两个或两个以上的翼环组机构通过支架或连杆连接在一起，或翼环组机构与翼环机构通过支架或连杆连接在一起(由于翼环组机构内顺时针旋转的翼环和逆时针旋转的翼环扭力相 互抵消，因此与翼环组机构连接为一体的单翼环机构必须在一个以上，而且这些单翼环机构的顺时针旋转的翼环和逆时针旋转的翼环扭力相互抵消)，各个翼环机构上的滑轮车或翼环组机构上各对滑轮车之间的连杆皆与该支架相连(连杆必然置于两个翼环机构或翼环组机构的滑轮车之间(如图7所示)，而支架则置于翼环机构或翼环组机构的环圈之内(如图9)或环圈外围(如图10)，或圈内、圈外形成同一支架将翼环机构、翼环组机构夹于其中(如图11)，安置支架的原则：一是连接固定各滑轮车，二是不防碍翼环的正常旋转；滑轮车的车架可以直接与支架相连，而成对的滑轮车之间可以先通过连杆相连在一起，再与支架相连，也可以分别直接与支架相连)；所有翼环机构或翼环组机构或者圆心重叠为同一点，或者轴心线重叠为同一条线，或者轴心线相互成为平行线；各翼环或翼环组的尺寸和结构方式或者相同、或者不同；逆时针旋转的全部翼环机构的总扭力与顺时针旋转的全部翼环机构的总扭力相等。(也就是说，同一混合翼环组机构里可以同时兼有各翼环处于同一平面并有同一圆心的翼环组机构和各翼环不处于同一平面但互为平行面且圆心处于同一轴心线上的翼环组机构，各翼环组的直径、厚度等也可以不同。) 

混合翼环组机构的好处是使直径在数百米、数千米的超大型翼环风电机构或翼环飞行器能够利用多翼环、多层次的相互支撑，而获得足够大的机械强度和足够大的抗风能力，从而达到使用普通钢材、铝材建造直径达数百米乃至数千米的翼环飞行器、翼环高空站和翼环高空风电场、翼环高空空气取水厂的目的。 

带固定翼的翼环机构技术方案： 

涉及一种旋翼机构和固定翼飞行器(指翼形飞行器、固定翼飞机、滑翔机、滑翔伞，其中翼形飞行器通体没有机身只有翼，或说翼和机身合二为一了，其翼的横截面与固定翼飞机的翼一样，形如水滴剖面，划过空气时翼面上下的空气从前端分开同时到达后端会合，而翼面上沿为弧线，翼面上的空气流动速度比翼面下的空气快，这就使得上面大气压变小，下面大气压变大，因此产生上升力)，其特征是：翼环机构、翼环组机构、混合翼环组合机构等三种 翼环机构中的一种或一种以上，每种机构皆不限于一个，与翼形飞行器、固定翼飞机、滑翔机、滑翔伞等四种固定翼飞行器中的一种或一种以上，每种固定翼飞行器亦不限于一个，连接为一体，连接方式：或者翼环机构的滑轮车的车架或滑轮车轨道直接与固定翼飞行器连接，或通过连杆或支架与固定翼飞行器连接；或者翼环组机构内相邻翼环机构的两个成对的滑轮车车架之间直接与固定翼飞行器连接，或通过其他连杆或支架与固定翼飞行器连接；或者翼环组机构的支架直接与固定翼飞行器连接，或通过连杆或其他支架与固定翼飞行器连接(连接点的数量和位置，以能够使两者牢固、稳定结合为准)；整体机构中顺时针旋转的翼环机构与逆时针旋转的翼环机构同时存在，而且所有顺时针旋转的翼环机构与所有逆时针旋转的翼环机构的扭力相互抵消(或说在同一时间段内收集的风能或水流能相等)。这里所说的翼环机构、翼环组机构或混合翼环组机构与支架或固定翼飞行器的连接，其方式：或者将飞行器套于翼环之内，飞行器的轴线与翼环轴线重叠或平行，或者飞行器置于翼环之外，飞行器的轴线或与翼环轴线平等，或与翼环轴线垂直，但飞行器轴线与翼环轴线垂直者，其与飞行器必须通过转向机构实现连接，该转向机构的作用是在整体机构升空之后使翼环机构、翼环组机构或混合翼环组机构实现转向，使翼环的轴线与飞行器的轴线变为平行或重叠，从而使各翼环机构的任务从提供升力转变为提供水平动力(升力改由固定翼提供)，如果担心先将翼环轴线转为水平会使整体机构瞬间失速下坠，可以先将飞行器的轴线转为垂直，然后操纵飞行器的升降舱，使整体机构在飞行中逐渐变为水平飞行。 

固定翼飞行器的纵向中轴线与翼环机构或各翼环的中轴线或者重叠、或者平行；当固定翼飞行器的数量大于1时，它们的排布方式或者是互不重叠地并列在同一平面，或者是它们的垂直投影相互重叠而它们本身分别处在互为平行面的不同层面上；各个固定翼飞行器之间也可以通过连杆或支架相互连接(从而起到互相加固的作用，同时，当固定翼飞行器在两个或两个以上时，可以不必每个固定翼飞行器都分别与翼环机构直接连接，而可以将全部固定翼飞行器连接组合于一个支架，再由该支架与翼环机构连接，或其他各个固定翼飞行器分别 与一个固定翼飞行器连接再由这个固定翼飞行器与翼环机构连接；当固定翼飞行器的数量大于1时，固定翼飞行器的组合可以由翼形飞行器、固定翼飞机、滑翔机、滑翔伞等四种中的一种组成，也可以由两种或两种以上混合组成固定翼飞行器)；固定翼飞行器设置有能够将整体机构飞行姿态从垂直改变为水平或从水平改变为垂直的升降舵，也可以设置或不设置能改变飞行方向的方向舵(在机构升空到达设定高度的平流风层后操纵升降舱使机构的轴线从垂直状态改变为水平状态，此时翼环正面迎风或基本上呈正面迎风状态，产生上升力不再是它的任务或不再是它的主要任务，它的全部任务或主要任务是集风发电或提供机构水平飞行的动力，而维持整体机构升力的任务改由固定翼飞行器担当，此时固定翼飞行器的纵向轴线已经和整个机构一样由垂直变为水平) 

前面介绍过翼环机构与发电机组合的方式，其实翼环组机构、混合翼环组机构和带固定翼的翼环机构也可以轻而易举地成为高空平流层或信风平流风层里的风力发电机构，方法是：或者以各翼环的支架为支架分别设置定子铁芯、绕组或转子铁芯、绕组使各个翼环组分别成为不依靠轴带动转子的大发电机，或者在翼环的支架上等距离安装有动力轴的发电机，在翼环上设置环形轨道，环形轨道绕翼环而设并与翼环连为一体，让发电机动力轴上的轮与相邻的任一翼环上的环形轨道相偶合。这些高空风电机构的发电部位与通向地面的电缆的连接方法，可参照本人发明的“高空翼环风电机构”(见于申请号为201120077850.3和201110072980.2的专利说明书) 

本机构的有益之处： 

一是建造可垂直起降的、在设定高度的平流风层能使翼环正面迎风的大型高空风力发电机构。本机构从地面升空或从高空回降地面的过程，翼环机构轴线垂直于水平线，依靠翼环组的旋转提供升力，实现原地直升、直降；在升到设定高度后通过操控水平舵使翼环机构的轴线从垂直变为水平，改由固定翼提供升力，而让翼环正面迎风，发挥最大集风效力，从而达到最大发电效果。 

二是建造垂直起降、水平快速飞行、净承载量达到千吨级甚至万吨级的翼环直升飞机。普通螺旋桨飞机和普通直升机的旋翼，越靠近轴心的翼段其实际产生升力越小，直至为零，而越远离轴心的翼段产生的升力越大，前者是低效翼段和无效翼段，后者是高效翼段。实际上，普通旋翼低效翼段的主要功能是支撑远端高效翼段，保证其与轴联动，称之为“联动杠杆”可能更为合适。这条“杠杆”由于仅得到单侧支撑而且支撑点远在轴心，如果有效翼段太长、太宽、受风量过大，都必然发生严重振动、摇晃甚至折断，因此目前螺旋桨飞机和直升机的旋翼翼片尺寸受到了限制，提供的升力和前进的动力也无法有大的拓展。 

而翼环的翼全是效率最高的翼段，它完全放弃了产生升力功能为零的和较差的翼段，并改而依靠近端的、两侧相邻的翼片提供支撑，相比原先远端的、单侧的轴心支撑，力臂不但缩短，还从一支增加到两支，而且两支力臂分置于两侧支撑，其结果是：仅从单个翼片而言，如果力臂缩短了10倍，那么支撑力就相应增加10倍，力臂从一支增加到两支，因此支撑力的增长倍数就从10倍变为20倍；单侧支撑变为两侧支撑，支撑力和稳定度又进一步得到提高；从翼环整体而言，高效翼片可以增加到数十片乃至数百片，每个翼片的面积又都可以大为拓宽，也就是说翼环的高效翼段的面积可以数倍、数十倍乃至数百倍于相同半径的普通风轮。因此可以得出结论：翼环式旋翼的升力(承载力)和推动力应该是相同直径的普通旋翼的数倍、数十倍以上。而翼环的直径，尤其是翼环组合机构中的翼环的直径可以轻而易举地扩展至数百米乃至超过千米，因此可以推断：如果翼环机构的轴承有足够的强度，本发明的最大净承载量完全能够达到数千吨乃至数万吨。 

那么翼环机构需要怎样强大的轴才足以承担如此重负呢？普通直升机，除了受到旋翼有效翼段面积小、只能获得单侧支撑且力臂过长的限制之外，轴的承受力也限制了它的体形和净承载量，因为它的全部动能都要通过一根轴传递，全部的重量又都要这同一根轴承担，所以它的制作要求极高，而且目前世界上最大型的直升机净承载量也达不到30吨。而翼环机构的科学、巧妙之处，不但在于极大地增加了高效翼段的面积、减少其运行的振动、杜绝折断 的可能，还在于将普通旋翼必须由一根轴承担的重担分摊到数十根、数百根乃至数千根轴上去，因此翼环机构不但对翼片材料和制作水平的要求相对较低，而且对轴材料和轴制作水平的要求也可以大为降低，因此采用本发明建造的超大型直升机，与普通直升机相比，制造难度并不会有大的提高，而单位成本会降低很多，整体机构受力均衡程度、运行稳定程度会提高很多，运行寿命也会高得多。 

翼环式原地起降飞机技术方案： 

以带固定翼的翼环机构为基础，或者设置电动引擎，或者设置喷气引擎； 

电动引擎，或者以各翼环组机构中各翼环的支架为支架分别设置定子铁芯、绕组或转子铁芯、绕组使各个翼环组分别成为不依靠轴带动转子的大马达，或者在翼环的环状支架的上侧面、下侧面、内圈圆周、外圈圆周中的一处或一处以上沿同一半径的圆周等距离安装有动力轮(即与马达动力轴作动力连接的轮)的马达，同时在另一翼环环状支架的相应部份设置环形的马达轮轨道；马达轮轨道与环状支架直接相连或通过连杆相连，从而与这些部位紧贴在一起或呈平行状态；让一个翼环机构的马达动力轮与相邻的另一翼环机构的马达轮轨道相偶合；在机构上设置燃油发电机或核能发电机，将马达的电路与发电机电路相连，或在马达和发电机之间设置蓄电池，马达和发电机通过蓄电池作电路连接； 

喷气引擎则设置于翼环翼片的顶端，同一翼环的引擎喷气口朝向一致，同一翼环组内相邻两翼环的引擎喷气口朝向相反。 

这种“巨无霸”直升机，承袭了带固定翼的翼环机构的一切优势，可以有小城镇般巨大的体形和万吨级的净承载量，因此可以运输或起吊超大、超重货物(如返港维修的船舶、潜艇、石油钻井平台等)，还可以直接作为超大型近地低空间站或军事攻防的空中堡垒、巡空母舰。在无需航行的时候，这个空中堡垒可以依靠一条缆绳维持自然悬浮并同时发电储存于蓄电池以备航行时用。由于电力充足，因此可以设置大型空气取水机，解决机构上人员的生活用水。 

如果将两台这种“巨无霸”飞机分别置于上下两个流向相反的风层里，通过缆绳或连杆连接成为对拉飞机，就可以成为能源自给的、无需地面牵引缆的、永不降落的近地空间站或巡空母舰。 

一种能量自给、自由巡航的翼环对拉飞机技术方案： 

选用翼环式原地起降飞机、带固定翼的翼环机构、混合翼环组机构、的翼环组机构中的一种或一种以上作为单向飞行机构；两个单向飞行机构或两组单向飞行机构(这里所谓组，即两个或两个以上个体相互连接成任何一种形式的阵列)分置于同一区域的上下两层流向相反的气流或水流中并且机构迎风朝向相反(两机构皆迎风或迎水飞行，两机构飞行方向相反)，两者或者通过缆绳连接，两者通过硬质连杆或支架连接；连接它们的缆绳、连杆或支架上的某一点可设置或不设置吊舱(如果单向飞行机构选用混合翼环组机构或翼环组机构，那么就必须设置吊舱，吊舱的功能不仅仅是额外提供一个工作空间或承载舱，更重要的是提供一个下坠力，使翼环的轴线倾斜向下，从而保证翼环斜向迎风，旋转时产生两个分力，一个是逆风牵引力，一个是向上的升力，因此运用于翼环对拉飞机的翼环，其翼片的横截面必须与飞机固定翼的横截面一样形如半边水滴状，也就是说翼环旋转时能产生升力；如果单向飞行机构选用翼环式原地起降飞机或带固定翼的翼环机构，那么吊舱就可有可无，因为此两者皆有能产生升力的固定翼，翼环机构和翼环组机构可以正面迎风以发挥最大的发电供能效果)，吊舱或者悬吊于缆绳或连杆、支架的下方，或者直接与缆绳或连杆、支架连为一体；吊舱或者处于两者的下方，或者处于两者之间，上下两个或两组翼环式原地起降飞机、吊舱和缆绳或连杆、支架的总重量与两个或两组翼环式原地起降飞机产生的浮力必须达到平衡，使两者能保持适当高度，不至于过度上浮或下沉而离开两股气流或水流的均衡对拉作用力；在考虑两单向飞行机构的对拉力时，必须考虑吊舱受到的风或水流的力，并将这个力归入与之受力方向相同的那个单向飞行机构的对拉力中，最终使两个方向相反的对拉力相等；单向飞行机构或吊舱上皆可设置或者不设置移动机构(两个单向飞行机构应该对称设置，如一方设置而另 一方不设置，整体机构就容易失去平衡)，移动机构或者是可以改变正面抵抗风或水流的面积的挡板、幕布或辅助风筝(面积变大的一方会受到更大的力，从而打破对拉力量的平衡，从而造成与对拉力方向相同的纵向移动)，或者是可向任意方向偏转的螺旋桨引擎、翼环引擎、蒸汽喷射引擎、电离喷射引擎或方向舵；(比如，分别处于相反流向的风层或水层里的两个单向飞行机构皆设置了方向舵或辅助风筝，当这两个方向舵或筝体向同一侧同步偏转，风或水流就会对整个机构产生与对拉力垂直的横向动力(如图所示)；又比如，分别置于相反流向风层或水层且可以同步向任意一侧偏转的两台螺旋桨引擎、翼环引擎、蒸汽喷射引擎或电离喷射引擎，它们可以推动两个机构作横向(与风向垂直)移动；又比如，置于吊舱并可向两侧偏转的螺旋桨引擎、翼环引擎、蒸汽喷射引擎、电离喷射引擎或方向舵、可改变筝面与风或水流夹角的辅助风筝，它们也可以推动整个机构作横向移动；这里提到“蒸汽引擎”，是指以电热锅炉将水加热为蒸汽并以喷出的蒸汽作为动力，对拉飞悬机可以很方便地安装风力发电机构，从而提供充足而强大的电力，供给超大型空气取水机和电热蒸汽锅炉使用，空气取水机取得的水不但足够供给电热蒸汽锅炉，还可以供给对拉机构上的长驻人员生活之用。)或者是翼片与轴或翼环环形支架之间通过偏转机构相连并且偏转机构可改变翼片迎风角度的自旋翼机构或翼环机构(只要偏转机构改变翼片的迎风角度，就会使两方的对拉力失去平衡，从而使机构发生整体纵向移动)； 

天上有上下逆向平流的风层吗？ 

有！一种是平流层底层和平流层中、上层的逆向流动的风，一种是信风区下层的信风和上层的反信风。这两组逆向平流风是老天爷送给人类的巨大能源宝库，这个宝库取之不尽用之不竭，而且就大规模开发而言，其难度和成本都会低于其他能源(包括石油)。 

那么怎样才能使两个“巨无霸”式的带固定翼的翼环机构或翼环式原地起降飞机在高空对拉、发电呢？ 

除翼环式原地起降飞机外，必须将翼环机构或翼环组机构设置为翼环风电机构，并且用 对拉缆绳或连杆、支架的两端分别连接两个“巨无霸”的头部或分别连接两个“巨无霸”的尾部(如果采用缆绳，最好是连接尾部，以免弧形坠吊的缆绳防碍翼环旋转)；准备就绪后，通过电缆向这两个“巨无霸”输电使它们起飞，并且其中一台先起飞，另一台在拉开适当高度后再起飞，一同飞到设定高度后操控升降舵但翼环式原地起降飞机从垂直姿态变为水平姿态，然后让电缆脱勾，或者保留电缆。由于变为水平姿态后飞机的固定翼开始产生升力，因此整体机构会在逆向平流风的作用下形成平衡对拉状态。 

本人在CN201120077850.3和CN201110072980.2中曾提出了翼环飞行器，该飞行器也可以能量自给，但必须依靠地面牵引缆提供的拉力方可悬浮于空中作风力发电，该飞行器也可以自由巡航，但巡航时就必须收回牵引缆、中断发电。而本发明根本无需地面牵引缆，因此可以随时向任何方向自主运动，并且运动过程也不必中断发电。 

因此本发明应该是人类史上第一台可以能量自给、自由巡航的巨型飞行器。翼环对拉风电机构，在翼环对拉飞机的单向飞行机构、吊舱和缆绳或连杆、支架上皆可设置或不设置空气取水机(供给对拉机构上的单向飞行机构、吊舱和缆绳或连杆、支架上皆可设置或不设置发电机构，发电机构是包括普通风轮发电机构、自旋翼发电机构、翼环发电机构、风筝或水筝发电机构(由往复运动的风筝或水筝推动发电机的发电机构)、太阳能发电机构在内的一切发电机构。 

其中最为可行的是，将翼环对拉飞机的翼环机构、翼环组机构或混合翼环组机构与发电机对接，使之成为一个利用翼环机构或翼环组机构作为动力机构和发电部位载体的大型发电机构，这种发电机构可以设置百上千台中小型发电机，这些发电机并联或串连为一体，其整体发电量可以超过一座核电站或中型或中型以上的水电站。 

翼环对拉风电机构的技术方案： 

在翼环对拉飞机的单向飞行机构、吊舱和缆绳或连杆、支架上设置发电机构，发电机构是包括普通风轮发电机构、自旋翼发电机构、翼环发电机构、风筝或水筝发电机构、太阳能 发电机构在内的一切发电机构。 

在翼环组机构中，或者以各翼环组机构中各翼环的支架为支架分别设置对应的定子铁芯绕组或转子铁芯绕组使各个翼环组分别成为不依靠轴带动转子的巨型发电机，或者在翼环机构的圆环状支架的上侧面、下侧面、内圈圆周、外圈圆周中的一处或一处以上沿同一半径的圆周等距离安装有动力轮(即与发电机动力轴作动力连接的轮)的发电机(即现有发电机)，同时在另一翼环圆环状支架的相应部份设置圆环形的发电机动力轮轨道，发电机动力轮轨道与翼环圆环状支架直接相连或通过连杆相连，从而与这些部位紧贴在一起或呈平行状态； 

在单个翼环机构，让一个翼环机构上的发电机动力轮与翼环对拉飞机支架上的发电机动力轮轨道相偶合，或反过来将发电机设置于翼环对拉飞机的支架上，而将发电机的动力轮所偶合的轨道设置于本翼环的支架之上。 

那么旋转中的发电部的电路与固定不动的支架上的电路怎样连接呢？其实很简单，无论发电机设置有多少个电极，先把能并联或串连的并联或串连到同一个接头，然后将每个接头与对应的电刷轨道连接，电刷轨道附着于翼环槽型轨道的外沿(电刷轨道与翼环轨道之间要设置绝缘隔离层)，电刷轨道与各自的电刷触碰连通，外接电路与电刷相连，而电刷则固定在滑轮车车架的外接连杆上，这样旋转的电刷轨道与电刷就形成了不间断的电路连接。 

至于整机电路与地面用电设施的连接连接方法，可以直接从机上垂下电缆，电缆的两端分别与发电机电路和用电设施电路连接即可。 

翼环对拉风电机构所发电能，小部份供给翼环对拉飞机上的各种设备使用，大部份可以通过一根普通电缆将输送到地面电网或直接由大型船舶拖带并直接向船舶电驱动系统供电。与普通的高空发电机构相比，翼环对拉风电机构摆脱了对牵引缆的依赖，这根高空垂下的电缆无需承担牵引缆的任务，因此只需使用普通电缆即可。以风筝、旋翼或翼环为升空机构的高空风电机构必须有牵引缆拉着，否则就会如断线的风筝般飘落，而牵引缆的直径小则数十毫米，大则数百毫米，其牵引缆的用材之多、重量之大是十分惊人的。翼环对拉风电机构牵 引缆的省略或大大缩小，使用材和重量大减，提高了经济性能并使更多更大的发电机能安装到机构上，加大了机构发电容量。 

将来以微波或激光直接传输电能的技术可供实用后，也可以用微波或激光将电能直接传输给厂房、大厦、车船、飞机或其他用电设施。目前微波输送电技术已在进行实用性运行试验，不久的将来必定能在翼环对拉风电机构的电能输送上大显身手。 

即使是目前技术条件下，也可以考虑将电转化为激光或微波，定点照射、加热地面上的锅炉，以锅炉的蒸汽推动发电机发电，或追踪照射使用蒸汽发动机的轮船、火车的锅炉，直接为这些车船供能。这种转换方式虽然在目前技术条件下能量损耗很大，但考虑到翼环式对拉风电机构的体形和发电量都极其巨大(一个大型翼环对拉风电机构的发电量可以达到或超过一座核电站)，又可以长年累月、风力风向恒定而不间断地发电，也不消耗石化能源，因此即使传输过程中损耗大部份，也还是十分具备实用价值和经济效益的，如果利用翼环对拉风电机和激光送电法的优势，重新发展以蒸汽机为动力的轮船和火车，那么世界石化能源消耗量可以减少大部份！ 

附图说明

一、标记说明 

1：翼环 

1-1：外层翼环 

1-1-1：外翼环组中的外翼环 

1-1-2：外翼环组中的内翼环 

1-2：内层翼环 

1-2-1：内翼环组中的外翼环 

1-2-2：内翼环组中的内翼环 

1-3：上层翼环 

1-4：下层翼环 

2：翼片 

2-1：向外伸的单侧翼片 

2-2：向内伸的单侧翼片 

2-3：向两侧伸出的双翼片 

3：滑轮车轨道与滑轮车偶合后之整体组合 

3-1：槽型轨道 

3-2：滑轮车的车架 

3-3：滑轮车与滑轮车之间的连杆 

3-4：滑轮 

3-5：滑轮车 

3-8：T形轨道 

3-9：滑轮车与支架之间的连杆 

3-10：T形轨道与翼环或其他具有固定形状的刚性物体的连接端 

4：通过翼环中轴线的连杆 

4-2：翼片式辐条或连杆 

5：牵引缆(或牵引缆、电缆二合一) 

6：轴式发电机 

7：发电机动力轮 

8：轴式发电机轮的轨道 

11-1：组成塔架的垂直支撑杆 

11-2：组成塔架的垂直支撑杆 

11-3：组成塔架的垂直支撑杆 

11-4：组成塔架的斜向支撑杆 

11-5：组成塔架的斜向支撑杆 

11-6：组成塔架的斜向支撑杆 

11-7：组成塔架的斜向支撑杆 

27：将翼环机构或翼环组机构组合为混合翼环组机构的连杆 

27-1：将翼环机构或翼环组机构组合为混合翼环组机构的支架 

28：翼环对拉飞机的单向飞行机构 

29：两个或两组对拉的单向飞行机构或对拉风电机构之间的牵引缆或连杆或支架 

30：翼环对拉飞机的方向舵 

31：翼环对拉飞机的吊舱 

32：翼环机构或翼环组机构 

33：能产生升力的固定翼 

34：升降舵 

35：方向舵 

36：机身 

37：驾驶舱 

38：翼环转向机构 

39：翼环机构或翼环组机构与翼环转向机构间的连杆 

40：翼环对拉风电机构 

41：用电设施 

二、图面说明 

图1是三种翼环的正视图(三个小图分别是翼片向环外伸出的翼环、翼片向环内伸出的翼环和翼片同时向环的内外两侧伸出的翼环的正视图) 

图2是T形滑轮车轨道与两种滑轮车偶合的横截面图(左图表示三个滑轮从三个不同方向由外向里夹住T形滑轮车轨道的偶合方式，右图表示五个滑轮车从四个不同方向由外向里夹住T形轨道的偶合方式) 

图3是一种翼环机构与塔架组成的风车背面视图 

图4是一种翼环组机构示意图(上图是侧剖面视图，下图是正视图) 

图5是一种翼环组机构正视图 

图6是一种翼环组机构示意图(上图是侧剖面视图，下图是正视图) 

图7是一种混合翼环组机构示意图(上图是各层次翼环组的正视图对称的两半中的一半，下图是对应位置的侧剖面图) 

图8是一种混合翼环组机构示意图(处于左上方的是侧剖面视图、处于右下方的是正视图) 

图9是一种混合翼环组机构示意图(左图是正视图，右上图是正视图对称的两半中的一半，右下图是对应位置的侧剖面图) 

图10是一种混合翼环组机构示意图(左图是正视图，右上图是正视图对称的两半中的一半，右下图是对应位置的侧剖面图) 

图11是一种混合翼环组机构示意图(左上图是正视图，左下图是其对应位置的侧剖面图；右上图是整机的支架的正视图，右下图是其对应位置的侧剖面图) 

图12是一种带固定翼的翼环机构示意图(上图是正视图，下图是对应位置的侧剖面图) 

图13是一种带固定翼的翼环机构示意图(左图是正视图，右图是对应位置的侧剖面图) 

图14是一种翼环式垂直起降飞机示意图(左图是正视图，右图是侧视图) 

图15是一种翼环式垂直起降飞机示意图(左图是垂直起降时的正视图——翼环的轴线与机翼垂直，右图是水平飞行时的正视图——翼环的轴线与机翼平行或处于同一平面) 

图16是带吊舱的翼环对拉飞机侧视图 

图17是一种不带吊舱的翼环对拉飞机侧视图 

图18是翼环对拉风电机构侧视图 

图19是一种上下翼环组及其发电机构组合示意图 

图20是一种内外翼环组及其发电机构组合示意图 

图21是另一种上下翼环组及其发电机构组合示意图。