2012 年发明奖：简易直升机发动机

十年前，退休的营销主管詹姆斯·奥尼尔 (James O'Neill) 第一次了解到直升机动力系统的工作原理，便立即开始重新设计。大多数直升机都有一个巨大的传动装置，可以将发动机的高转速降低到更适合主螺旋桨的水平，并转动尾桨，以防止飞机失控。工程师们多年前就找到了一种摆脱尾桨的方法：在主螺旋桨上安装一个同轴螺旋桨，然后将其向相反方向旋转。但这样做仍然需要一个复杂的组装来达到适当的速度并产生相反方向的旋转。奥尼尔意识到凸轮发动机可以用一系列凸角凸轮取代曲轴，以适当的速度为两个螺旋桨提供动力，而无需笨重且维护繁重的变速箱。如果他能设计一个产生反向旋转力的凸轮系统，他就会拥有一种更简单、更轻便的新型直升机。

在奥尼尔的 NorEaster 发动机中，八个相对的活塞驱动一对四叶凸轮。（该系统也可以使用四个活塞。）一个活塞冲程周期产生四分之一的凸轮旋转。活塞发动机以 2,000 rpm 的转速高效运行；四叶凸轮将转子处的活塞速度降低到 500 rpm，非常适合小型（最多 2,000 磅）和无人驾驶直升机。两个凸轮之间是一个锥齿轮组件，其唯一功能是使凸轮及其驱动的转子以相反的方向转动。

尽管奥尼尔在当地一家机械车间用发电机和除草机零件制造了 NorEaster 原型机，但目前的 NorEaster 原型机的功率重量比与大多数传统直升机动力系统相当。但它还不够轻。为了使 NorEaster 成为可销售的替代品，奥尼尔将制造一个由重量更轻的定制机械零件制成的版本，目标是每磅产生一马力。

减轻重量而不损失动力是一项挑战，但奥尼尔并不是孤军奋战。马萨诸塞州伍斯特理工学院的一群学生最近分析并重新设计了 NorEaster 系统，作为他们的毕业设计。奥尼尔现在正在监督一支由志愿机械师、工程师和朋友组成的团队建造下一个原型。他们最早可能在明年在直升机上测试它。“这些是基本的活塞、气缸盖和凸轮，已经使用了 100 多年，”奥尼尔说。“这不是火箭科学。”

发明人：詹姆斯·奥尼尔
发明： NorEaster
开发成本： 10,000 美元
距离市场：短? ? ? ? ?长