CN103231800A - 起落架与主机体分离的飞机 - Google Patents

Abstract

本发明提出起落架与主体机分离的方案设计，其概念就是将作战飞机的起落架与主体分离开来，两者在起飞前及及停放时组合在一起，在起飞后起落架体与主机体分离，可依靠上面安装的动力及机翼及无人驾驶技术自行返回降落，当主体机执行完任务返航时，可再次起飞再次起飞，在空中与主体机对接，然后再实施下滑降。在现在作战飞机造价越来越高、技术越来越复杂、性能提高越来越困难的情况下，采用这种起落架与主机体分离的方案就可以非常轻松地避开以上这几个方面的技术及经济因素，为大幅度提高作战飞机的性能创造了条件。战斗机取消飞行员后将可使重量减少50％以上，尺寸可以缩小60％，而起落架的重量及体积对战斗机的影响更甚，与没有采用这一概念的战斗机相比，采用了飞行起落架概念的战斗机将具有绝对的飞行性能优势。

Description

起落架与主机体分离的飞机

本发明涉及到战斗机的一种起落架设计方案，属于航空技术领域。

起落架是飞机必不可少的组成部分，到目前为止，几乎所有的有人飞行器都必须安装起落架，有些特种飞行器为节省机体的结构重量，采用的是可抛弃的起落架车，在早期的飞行航母设计中，曾经出现过将起落架拆除的情况。英国能够垂直起降的鹞式战斗机改进方案也曾经出现过将起落架拆除的方案，但考虑到会影响地面移动及带来后勤方面的问题，最后没有采用。由于取消起落架会产生种种不便，除了早期飞机有过这样的设计外，几乎再无人会采用取消起落架的方法来提高其战术技术性能，总体而言，起落架做为飞机的一种重要部件到目前为止是不可缺少的。

起落架在飞行过程中使用时间最短，但战斗机为其付出的代价却是最大的！起落架是飞行器机体强度最高的地方，起落架支柱载面承受最高集中应力可达到每平方厘米上千千克，这导致机体结构为起飞降落付出了沉重的代价！其结构重量竟然达到十分之一还多！而发动机的重量远低于起落架。除了能看得见的结构重量外，起落架的收起体积也相当大，占用的机内空间远超过飞行员座舱！早期的战斗机通常是让起落架收放在机体结构内，但就是这样做，也难免不会造成翼根处的迎风面积增加。第三代战斗机为了解决起落架安置与机体结构强度之间的矛盾，通常把主起落架设置在翼根结构的外面，用非承力整流结构包裹，这样造成翼根肥厚，对气动性能影响很大。安装起落架的部位通常都是机体设备和各种管道及发动机进气道集中所在位置，这给战斗机的设计带来挑战。

正是考虑到现有的作战飞机为起落架付出了巨大的代价，本发明提出起落架与主体机分离的方案设计，其概念就是将作战飞机的起落架与主体分离开来，两者在起飞前及及停放时组合在一起，在起飞后起落架体与主机体分离，可依靠上面安装的动力及机翼及无人驾驶技术自行返回降落，当主体机执行完任务返航时，可再次起飞再次起飞，在空中与主体机对接，然后再实施下滑降。在现在作战飞机造价越来越高、技术越来越复杂、性能提高越来越困难的情况下，采用这种起落架与主机体分离的方案可以非常轻松地减轻以上这几个方面的的负面影响，从根本上改战斗机设计的被动局面，为大幅度提高作战飞机的性能和降低造价创造了条件。

具体方案是这样实现的；飞行起落架总体结构采用鸭式布置，其机翼采用下单翼设计以使机翼能尽量后置和远离战斗机的主翼面，前翼也可以尽量前置，以减少组合飞行时对上面战斗机机翼的干扰。对接装置可以采用类似于空中加油的软管方式，也可以采用类似于硬管加油的方式。软管方式可以在主机体腹部安装对接用的联接接口和可抛拖索锚，这个锚由一个可产生矢量推力的微型喷气装置。在飞行起落架上安装有对接用叉式杆，当飞行在主机体的下方时，这个对接用叉式杆可用来捕获主机体抛出的拖索锚，当叉式杆将拖索锚上的拖索收拢到叉口处的收索口中后，其内部的的磨擦轮就可将拖索接进收索箱中，进而将主机体与飞行起落架两者拉近，在拉动的过程中，主机体保持平飞状态，飞行起落架上的翼面则适当产生负升力，以保持拖索始终被拉紧，这样就能避免不稳定气流影响上下机体间的距离，以减少对接时发生碰撞的概率，使对接的安全性提高。

有专家分析战斗机取消飞行员后将可使重量减少50％以上，尺寸可以缩小60％，而起落架的重量及体积对战斗机的影响更甚，飞行起落架把重量达到结构十分之一的起落架与主机体分离，其对战斗机战术技术性能的影响将远超过作战飞机无人化，与没有采用这一概念的战斗机相比，采用了飞行起落架概念的战斗机将具有绝对的飞行性能优势，有可能改写作战飞机的设计理念及引导作战飞机的设计方向。不光是在战术技术性能上，由于在设计上不必再考虑影响战斗机作战性能的因素，飞行起落架可以尽可能地采用大量提高起飞降落滑跑性能的设计，例如可采用大直径的中低压轮胎或多轮结构，可配置完善的起落架缓冲装置和可自动根据地面倾斜度度调整左右支柱高度的设计，可采用能产生滑跃起飞效果的弹跳式起落架设计，还可以根据需要迅速地更换机轮以适应不同场地需要，这也将极大影响作战飞机的总体效能。

附图1为飞行起落架总体布局图。附图2为飞行起落架与主机体对接过程原理及相应结构图。

参照附图1；飞行起落架1基本上就是一架小型的轻型飞机，只不过为了承载重达十多吨的主机体，机轮2的尺寸相对较大。由于要考虑尽量控制两机体之间的气动干扰，飞行起落架采用鸭式布局，这样飞行起落架的主机翼3可以正好位于主机体重心处，可与主机体形成双翼布局的组合式飞行体。飞行起落架两个轮舱上的垂直稳定面4中正好隐藏与主体体联接的机轮支柱5，前轮的支柱也通过鸭式机身6支撑主机体前面，在支柱上设置有与主机体联接用的接口，这个接口主要表现为主机体上的对接孔7，飞行起落架上的接口设计为插销8，在对接孔7和对接插销8之间设置有对接闭锁设计和降低对接精度要求的斜坡设计。为尽量控制主体机为起降付出结构重量，在飞行起落架与主机体联接的支柱上设置有分散支撑力的推开/缓冲托杆9，它依靠起落架主体上的液压装置和控制系统在垂直方向上可以浮动，用来帮助与主机体的对接和分离。在主机体前腹部设置有抛锚舱10，用来收放对接锚及牵引索。飞行起落架的机首为左右各一半的缝隙设计11，左右机首上安装呈叉型的两个杆12，可通过这两杆的收口形状来提高飞行起落架捕获主机体抛下锚索的效率。

参照附图2；飞行起落架与主机体的分离可采用目前业巳成熟的飞机外挂物抛放技术，前面所述的插口与插销的联接结构基本上能满足分离需要，可根据需要通过飞行起落架的三个支柱上的推开/缓冲托杆9来完全起落架与主机体的分离。对接是飞行起落架与主机体能否实用的关键，在对接飞行时，飞行起落架从下方进入与主体机对对接的范围，当两者相对速度稳定后，主机体既抛出抛锚舱内的矢量喷气锚13，在喷气矢量推力及牵引索14收放速度的共同控制下，矢量喷气锚就能迅速接近飞行起落架，机头上的叉型杆12就可以很快地将牵引索捕获，并将其收扰在分裂式机头11中间，在分裂式机头缝隙根部垂直线上左右安装有上下两对磨擦轮子15，牵引索最终会进入这两对磨擦轮之间，两对磨擦轮通过磨擦转动将上面的牵引索收进收索舱16中，将喷气矢量锚收进下面的收锚舱17中。在飞行起落架利用牵引索与主机体建立对接联系后，两机的靠近就由磨擦轮收紧控制索的进行，同时飞行起落架的翼面适当产生向下的升力，以始终让牵引索处于拉紧状态，这样能消除气流不稳定的因素，减少发生碰撞的概率，使对接更为平稳。飞行起落架上方与主机体接触的增加推开/缓冲杆12可以主动在两机体达到一定距离时就伸出，可提供缓冲力，进一步提高对接的安全。

除上述对接方法外，也可以采用硬管加油对接方式，在飞行起落架上设置上仰的杆式对接杆。在具体设计时飞行起落架与主机体之间的联接可以根据情况的不同采用不同的设计，为了简化后勤保障，也可以考虑将飞行起落架设计成通用型，在主机体的设计上也不分机型都采用同样的对接口及尺寸。为简单起见，对接用的锚也可以用气动舵面来提供操纵性。为提高对起降场地的适应性，还可以考虑采用运输机的多轮式结构，可根据需要增加或减少机轮的数量。为提高效费比，可以在飞行起落架上安装大推力的涡扇发动机或液氧/煤油火箭发动机，用来提高战机起飞时的推重比，还可以在飞行起落架上安装喷水加力燃料箱及输送管道，在主机体上安装接受加力燃料的管道和喷嘴，以提高主机体发动机的推力。在具体设计时可根据需要分别装备专门供起飞用的装置和专门供降落用的飞行起落架，可自动返回助推器就是这种设计思想的一种选择，其主要目的是为重载起飞的的飞机提供足够的推力。

Claims (9)

1.一种起落架与主机体可分离的作战飞机，其特征是起落架自己带有动力、机翼、操纵气动舵面及自动驾驶装置，起落架本身和主机体之间有配套的对接口。 

2.按照权利要求1规定的飞行起落架，其特征是与之配套的主机体之间设置有对接用的接口，其一方是插销形式，另一方则是插孔形式，两者之间设置有锁定装置。 

3.按照权利要求1规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架用来支撑主机体的支柱顶端设置有主机体托架。 

4.按照权利要求1规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架采用鸭式布局。 

5.按照权利要求1规定的飞行起落架，其特征是与之配套的主机体下部设置了一个对接用锚舱，其中配置了一个可抛弃放的用牵引索联接的可操纵对接锚，对接锚可采用气动或喷气实现操纵，牵引索系在主机体结构上。 

6.按照权利要求1规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架机首处设置捕获喷气锚索用的叉形杆。 

7.按照权利要求1和权利要求5规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架机首采用了带缝隙的分裂式结构。 

8.按照权利要求1和权利要求5规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架设置了收索舱和短量喷气锚的容纳舱。 

9.按照权利要求1和权利要求5规定的飞行起落架，其特征是飞行起落架内部采用了磨擦轮收放装置。 

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