直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)專利布局分析

徐京海，劉傳準(zhǔn)，魯 峰

(1.中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.北京航信知識(shí)產(chǎn)權(quán)咨詢有限責(zé)任公司，北京 100101;3.陸航駐景德鎮(zhèn)地區(qū)軍代室，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)專利布局分析

徐京海1，劉傳準(zhǔn)2，魯 峰3

(1.中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.北京航信知識(shí)產(chǎn)權(quán)咨詢有限責(zé)任公司，北京 100101;3.陸航駐景德鎮(zhèn)地區(qū)軍代室，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

對(duì)直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)中有關(guān)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)并分析，意圖勾勒出相關(guān)技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，為企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保駕護(hù)航。文章通過(guò)歷年專利申請(qǐng)分布分析以及專利權(quán)人分析等宏觀數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，判斷直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)、專利申請(qǐng)的整體狀況以及國(guó)內(nèi)外重要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的專利技術(shù)布局情況，并根據(jù)重要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在國(guó)內(nèi)外的專利布局情況了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局提供參考意見。

直升機(jī)；氣動(dòng)設(shè)計(jì)；知識(shí)產(chǎn)權(quán)

0 引言

按用途劃分，直升機(jī)可以分成軍用直升機(jī)和民用直升機(jī)。預(yù)計(jì)到2020年，世界直升機(jī)市場(chǎng)總產(chǎn)值將達(dá)到300億美元[1]。據(jù)《航空周刊》對(duì)世界航空航天工業(yè)2015-2019年的預(yù)測(cè)，在此期間民用直升機(jī)總產(chǎn)量將達(dá)4494架，總價(jià)值達(dá)262億美元。其中，阿古斯特-維斯特蘭公司產(chǎn)值占比達(dá)到40.4%，產(chǎn)值高達(dá)110億美元，幾乎等于貝爾和空客兩家公司的產(chǎn)值的總和；但在數(shù)量上，排名第一與第二的貝爾公司和空客公司的產(chǎn)量總和可達(dá)2700余架，占市場(chǎng)份額的60%以上。

目前，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)正積極構(gòu)建以天津、哈爾濱、景德鎮(zhèn)、保定四地優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展的全新直升機(jī)產(chǎn)業(yè)格局[2]。與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，直升機(jī)所在一些關(guān)鍵技術(shù)上還存在差距。在直升機(jī)總體布局、優(yōu)化設(shè)計(jì)、氣動(dòng)性能、可靠性、舒適性等方面有待進(jìn)一步提高，直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)、旋翼設(shè)計(jì)技術(shù)、航電設(shè)計(jì)、操縱飛控設(shè)計(jì)技術(shù)以及電氣設(shè)計(jì)技術(shù)等五大設(shè)計(jì)技術(shù)，是直升機(jī)研發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，在直升機(jī)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)中也占有非常高的比值。我國(guó)在這些技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)起步晚，布局薄弱。同時(shí)期，國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手已經(jīng)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)展開了廣泛的專利布局，需要引起高度重視。

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展、現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，企業(yè)擁有的專利數(shù)量越來(lái)越多，專利在企業(yè)運(yùn)營(yíng)中所占的比重日益提高，成為了企業(yè)搜集情報(bào)的主要途徑之一[3]。中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所的直升機(jī)市場(chǎng)份額占有量正不斷增大，為了企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益和發(fā)展，有必要運(yùn)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)制度保持企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中謀求最大經(jīng)濟(jì)利益。本文就直升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)中的氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行專利分析，從而勾勒出相關(guān)技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)，為企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局提供參考意見。下面就直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)宏觀數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行詳細(xì)論述。

1 歷年專利申請(qǐng)分布分析

通過(guò)對(duì)直升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)中的氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)在全球的專利申請(qǐng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，了解氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其在中國(guó)的專利布局狀況。直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括空氣動(dòng)力學(xué)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)、氣動(dòng)載荷技術(shù)以及氣動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)，本文利用德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)迭代檢索，共檢索到專利申請(qǐng)863項(xiàng)。

圖1給出了相關(guān)技術(shù)的歷年專利申請(qǐng)分布趨勢(shì)，該圖清晰地反映出了該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量自1993年以來(lái)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。可以看出，全球范圍內(nèi)，直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展期是在21世紀(jì)之后。其中，在2005年前后略有降低，之后在2006-2012年，相關(guān)專利申請(qǐng)進(jìn)入了黃金時(shí)期，專利申請(qǐng)開始急劇增長(zhǎng)，世界范圍內(nèi)的專利權(quán)人開展了廣泛的專利布局。這一時(shí)期，歐直(包括歐直法國(guó)、歐直德國(guó)，現(xiàn)已經(jīng)并入空客直升機(jī))、貝爾、波音、空客直升機(jī)、聯(lián)合技術(shù)等國(guó)外大型直升機(jī)公司展開了廣泛的專利布局，涉及布局的國(guó)家或地區(qū)主要集中在美國(guó)、加拿大、中國(guó)、日本以及德法等歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。特別是貝爾、歐直等在中國(guó)開展專利布局，意圖制約我國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)。下面以貝爾直升機(jī)在空氣動(dòng)力學(xué)方面在中國(guó)布局的專利CN101541634B為例進(jìn)行詳細(xì)分析。

CN101541634B提供了一種高性能低噪音直升機(jī)槳葉的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，主要改進(jìn)點(diǎn)在于具有后部弧面橫截面的旋翼槳葉。圖2為直升機(jī)旋翼槳葉的示范性橫截面300的示意圖。其中，弦線350和中弧線360之間的差從槳葉前緣310起增大到槳葉后緣320和弦線350的中點(diǎn)370之間的最大值380，然后減小到槳葉后緣320，以生成后部弧面。所述后部弧面為槳葉的一體部分。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述后部弧面通過(guò)連接于所述槳葉的后緣襟翼延伸部來(lái)生成。所述槳葉后緣襟翼延伸部?jī)?yōu)選地連接于所述槳葉，以使所述槳葉后緣襟翼延伸部向下彎曲。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，所述后部弧面產(chǎn)生更高升力，具有更小阻力，并延遲高馬赫數(shù)下的失速。

該專利作為貝爾的核心專利，包含了39條權(quán)利要求，且通過(guò)多達(dá)18條的獨(dú)立權(quán)利要求對(duì)其技術(shù)方案(不同實(shí)施例)進(jìn)行保護(hù)。其獨(dú)立權(quán)利要求1所對(duì)應(yīng)的實(shí)施例如圖2所示。另一方面，該專利還具有包括美國(guó)、加拿大、中國(guó)等的25篇INPADOC同族專利，在一定程度上也反映了該技術(shù)的核心性。

由此可見，貝爾直升機(jī)在空氣動(dòng)力學(xué)方面具有豐富的力學(xué)理論知識(shí)和較強(qiáng)的科研能力，促使其布局了具有重要戰(zhàn)略意義的核心專利。其它公司如波音、歐直等同樣在世界范圍內(nèi)布局有相應(yīng)的若干氣動(dòng)布局方面的核心專利。在國(guó)外大型直升機(jī)公司對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行廣泛布局的同時(shí)，國(guó)內(nèi)也先后展開了一系列應(yīng)對(duì)措施。我國(guó)早期(2005-2010年期間)申請(qǐng)主體專利意識(shí)薄弱，專利申請(qǐng)以北航、南航等高校單位為主，面對(duì)強(qiáng)大的國(guó)外專利權(quán)人顯得單薄了些；后期隨著我國(guó)專利制度的不斷完善及國(guó)內(nèi)專利權(quán)人專利市場(chǎng)意識(shí)的增強(qiáng)，以直升機(jī)所等國(guó)有大型企業(yè)為主，開展了廣泛的專利布局。

中航工業(yè)直升機(jī)所的專利布局主要涉及氣動(dòng)面降噪、保護(hù)等方面，例如具有導(dǎo)熱性的耐磨蝕保護(hù)帶、直升機(jī)降噪隔音面板等專利。具有導(dǎo)熱性的耐磨蝕保護(hù)帶專利適用于相對(duì)速度較高的氣動(dòng)表面，它有利于在氣動(dòng)表面上鋪貼，能同時(shí)滿足氣動(dòng)表面防沙石磨蝕和快速傳遞熱量的需求。直升機(jī)降噪隔音面板專利主要針對(duì)現(xiàn)有降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)降低中高頻噪聲手段的急需，研制的降噪隔音面板結(jié)構(gòu)外形美觀，防油、防水、耐腐蝕，在63Hz～4000Hz的測(cè)試頻率范圍內(nèi)，平均法向入射傳聲損失不低于20dB。

可以看出，直升機(jī)所的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面的專利布局較為外圍化。類似降噪、保護(hù)措施等方面的專利在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域具有普適性。在核心的空氣動(dòng)力學(xué)方面，直升機(jī)所布局的專利數(shù)量較少，僅檢索到一篇通過(guò)改進(jìn)粒子群算法得到氣動(dòng)布局參數(shù)的一個(gè)可行區(qū)域的專利，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)選擇和修改的氣動(dòng)布局參數(shù)組合，使得所得飛行性能不低于目標(biāo)。直升機(jī)所應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面的核心專利，借鑒相關(guān)技術(shù)，為科研生產(chǎn)保駕護(hù)航。圖1中2015年-1016年專利申請(qǐng)量較少，這與專利申請(qǐng)的公開具有滯后性有關(guān)。

2 專利分類分析

表1描述了直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的三個(gè)子技術(shù)在全球及在中國(guó)的專利申請(qǐng)量，一定程度上反映出了技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。從全球或中國(guó)的專利申請(qǐng)量來(lái)看，氣動(dòng)試驗(yàn)涉及的專利申請(qǐng)較少，而涉及空氣動(dòng)力學(xué)方面的氣動(dòng)設(shè)計(jì)(特指翼型設(shè)計(jì)、旋翼氣動(dòng)布局、尾槳?dú)鈩?dòng)布局、氣動(dòng)流場(chǎng)、氣動(dòng)噪聲等設(shè)計(jì)方面)以及氣動(dòng)載荷(特指槳葉或槳轂載荷計(jì)算、氣動(dòng)面載荷、系留載荷計(jì)算等方面)涉及的專利申請(qǐng)較多，技術(shù)上的可布局專利點(diǎn)較多。從中國(guó)的專利申請(qǐng)縱向比較來(lái)看，雖然仍是氣動(dòng)設(shè)計(jì)及氣動(dòng)載荷占比大，但與全球范圍內(nèi)的專利申請(qǐng)進(jìn)行橫向比較可見，中國(guó)在氣動(dòng)試驗(yàn)方面(例如風(fēng)洞試驗(yàn)、氣動(dòng)噪聲試驗(yàn)等)開展了廣泛的專利布局，一定程度上表明了國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)對(duì)氣動(dòng)試驗(yàn)的重視程度。下面以氣動(dòng)試驗(yàn)為例，闡述國(guó)內(nèi)外專利布局方向。

表1 相關(guān)子技術(shù)專利申請(qǐng)分布表

在氣動(dòng)試驗(yàn)方面，直升機(jī)所申請(qǐng)了若干相關(guān)專利，主要涉及風(fēng)洞試驗(yàn)、旋翼臺(tái)架試驗(yàn)等。例如，公開號(hào)為CN204495536U的專利中涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶炱竭B接機(jī)構(gòu)，公開號(hào)為CN202522397U的專利涉及一種可以調(diào)整旋翼模型試驗(yàn)臺(tái)固有頻率的裝置等。反觀國(guó)外在氣動(dòng)試驗(yàn)方面的專利，則主要布局在試驗(yàn)方法及使試驗(yàn)更加準(zhǔn)確的輔助型結(jié)構(gòu)方面，例如波音申請(qǐng)的公開號(hào)為US8972310B2的專利，是一種用于確定結(jié)構(gòu)的變形的方法，公開號(hào)為US5866813A的美國(guó)專利提供了可移動(dòng)的三維校準(zhǔn)風(fēng)洞系統(tǒng)等。

通過(guò)上述國(guó)內(nèi)外專利分析可以看出，在氣動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)更加偏向于試驗(yàn)加載裝置，國(guó)外專利申請(qǐng)更加傾向于通過(guò)增加試驗(yàn)道具等方式來(lái)得到預(yù)期的試驗(yàn)效果。

3 專利權(quán)人分析

表2給出了相關(guān)技術(shù)的三個(gè)子技術(shù)(空氣動(dòng)力學(xué)/氣動(dòng)設(shè)計(jì)、氣動(dòng)載荷、氣動(dòng)試驗(yàn))的重要專利權(quán)人在全球及在中國(guó)的專利布局情況。由表可見，貝爾直升機(jī)、歐直(現(xiàn)已經(jīng)并入空客直升機(jī))等不僅在全球其他國(guó)家和地區(qū)布局了眾多專利，還相應(yīng)地在中國(guó)進(jìn)行了專利布局。

貝爾直升機(jī)以翼型設(shè)計(jì)(槳葉、翼型的空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域)在中國(guó)布局專利，如公開號(hào)CN103661937B提到的翼型構(gòu)件專利，公開號(hào)CN101541634B提到的旋翼槳葉專利等。歐直在中國(guó)布局的專利主要為轉(zhuǎn)子葉片材料、整機(jī)構(gòu)型、氣動(dòng)噪聲優(yōu)化等方面，如公開號(hào)CN101801785A提到的混合式直升機(jī)專利，公開號(hào)CN102452477B提到的纖維加固復(fù)合設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子葉片專利等。直升機(jī)所的相關(guān)技術(shù)專利布局也涉及到了翼型設(shè)計(jì)，如公開號(hào)CN104657529A提到的從飛行性能角度進(jìn)行直升機(jī)氣動(dòng)布局參數(shù)設(shè)計(jì)的方法的專利。除此之外，直升機(jī)所的專利還涉及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)等方面，2016年的專利申請(qǐng)中還包括動(dòng)力艙通風(fēng)方面的專利，如直升機(jī)用冷凝器散熱風(fēng)道。

國(guó)內(nèi)外專利權(quán)人在氣動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域布局的專利主要在翼型設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇上，而在進(jìn)氣道流場(chǎng)分析、氣動(dòng)噪聲分析、全機(jī)干擾流場(chǎng)分析、動(dòng)力艙通風(fēng)等方面均較為薄弱。北航、南航就此申請(qǐng)了少量專利。直升機(jī)所可以適當(dāng)考慮加大該技術(shù)領(lǐng)域的專利布局，以形成核心專利，進(jìn)而圍繞該核心專利逐步布局外圍專利，以形成完整的專利體系。

4 結(jié)論

近年來(lái)，中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所在各種型號(hào)直升機(jī)產(chǎn)品上市之前都布局了大量專利，如氣動(dòng)噪聲、防除冰設(shè)計(jì)等，即便如此，仍會(huì)面對(duì)來(lái)自行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的巨大威脅。在國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手廣泛布局專利的前提下，如果只盯緊科研項(xiàng)目去進(jìn)行技術(shù)挖掘，技術(shù)面往往會(huì)越來(lái)越窄。鑒于上述專利分析，在氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，空氣動(dòng)力學(xué)中的全機(jī)干擾流場(chǎng)優(yōu)化、氣動(dòng)載荷設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面應(yīng)盡快展開專利布局?，F(xiàn)階段，中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所在研發(fā)工作中應(yīng)借鑒已有專利技術(shù)文獻(xiàn)，大力優(yōu)化自身專利管理，提升專利申請(qǐng)的質(zhì)量，規(guī)劃專利布局，提升專利核心競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] 李漢清，等. 直升機(jī)制造產(chǎn)業(yè)及其技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].情報(bào)探索，2013(03):58-62.

[2] 凌莊懷.中航直升機(jī)公司民用直升機(jī)發(fā)展的策略思考[D].廈門：廈門大學(xué)，2014.

[3] 馬天旗，等.專利分析--方法、圖表解讀與情報(bào)挖掘[M]. 北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2015.

PatentAnalysisonPneumaticDesignTechnologyofHelicopter

XU Jinghai1, LIU Chuanzhun2，LU Feng3

(1.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333001, China；2.Beijing HangXin Intellectual Property Advisory CO.LTD , Beijing 100101, China；3.Army Aviation Department of the PLA General Staff Military Representative Office in Jingdezhen Rejion, Jingdezhen 333000,China)

The search analysis based on the helicopter design technology on the aerodynamic design technology patent data for mathematical statistics and analysis, intended to outline the relevant technology development context, for enterprise intellectual property escort. This paper analyzed the development status of helicopter aerodynamic design technology, the overall situation of patent application and the layout of the patented technology of important competitors both at home and abroad through the analysis of the distribution of patent applications over the years, as well as the analysis of patent managers' macro mathematical statistics, and according to the important competition opponents at home and abroad the layout of the patent to understand the development trend of related technologies，for the independent intellectual property rights of enterprises to provide reference for the layout。

helicopter; aerodynamics; intellectual property

2017-03-08

徐京海(1965-)，男，江蘇濱海人，本科，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，專利代理人，主要研究方向：知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理。

1673-1220(2017)04-069-04

G306；V211.52

A