CN103492265A

CN103492265A - 用于在水面、地面或雪地上起飞和降落的具有混合流体动力与空气动力结构的机动飞机

Info

Publication number: CN103492265A
Application number: CN201280015227.2A
Authority: CN
Inventors: E.赫兹伯格; L.波诺尔; B.塞内拉特; J-F.克拉夫鲁尔; S.雷蒙德; C.佩特里尼
Original assignee: Li Sha Airline Co
Current assignee: Li Sha Airline Co
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: WO2012101352A1; US9394047B2; FR2970699B1; US20130299632A1; EP2668098B1; FR2970699A1; CN103492265B; EP2668098A1

Abstract

该飞机（10）包括机身（11），该机身在其底部设置有成对的水翼（20），该水翼配置成以倒V的形式向下布置的提供水动升力与稳定性的副翼。根据本发明：每个水翼与机身之间的交界处（A）位于飞机的重心（G）之前，相对于飞机的重心（G），将每个水翼与机身之间的交界处（A）分开的距离（D）包括在飞机主翼（12）的平均空气动力弦的0与170％之间，优选的是在20％与135％之间，每个水翼（20、20’）在其后缘（24）的方向上从其前缘（22）向下倾斜，连接这两个边缘的直线（Ω）与穿过机身底部的水平切平面（PTQ）形成标称的俯仰角（c），其包括在2与12°之间，优选的是在6与8°之间，位于所述切平面（PTQ）下方的部分水翼（20、20’）位于重心（G）之前。

Description

用于在水面、地面或雪地上起飞和降落的具有混合流体动力与空气动力结构的机动飞机

技术领域

本发明涉及一种包括机身带有起落架的机动飞机，机身在其底部设置有成对的水翼，水翼配置成以倒V的形式向下布置的提供水动升力与稳定性的副翼。

背景技术

公知的水上飞机机身一般包括在前面的龙骨或船身的形状和在底部中间部分的凹部，底部浸在水中。在水面上起飞时的吸力效应由凹部的存在来补偿，但是，一旦起飞后在空气中，气动效应随着增加飞机阻力与燃料消耗的湍流的形成而发生。

两栖飞机已被提出，其包括以结合部分收起的起落架的突出盖的形式的突起。这些突起没有动升力功能，最多提供静态稳定性功能以形成漂浮。

还存在用于在水面上起飞和降落的带有水翼的飞机，但它们未设置有起落架。

此外，在被雪覆盖的地面上执行救援与搜索的公知的飞机具有不存放在机身内部的可伸缩滑雪装置。

申请人通过WO-A-2007/141425提出了一种飞机，机身在其底部设置有成对的水翼，水翼形成以倒V的形式向下布置的水动稳定副翼。此外，起落架的腿均围绕着布置在水翼上的旋转轴铰接。只要达到一定的速度，存在的水翼在水面上起飞时就产生水动升力的效果，从而飞机然后就可以迅速地离开水面。由于水翼的导向效用，所以轻轻地在水面上降落并且没有任何撞击。

文献GB760525描述了一种带有水翼装置的飞机，其具有使得不能获得固有稳定性的V形轮廓与俯仰角。

发明内容

如上所述，由WO-A-2007/141425所提出的多价飞机证明是全面令人满意的。然而，本发明的目的是进一步改善这种飞机的性能，尤其是在稳定性方面。

根据本发明的飞机的显著之处在于：

-每个水翼与机身的交界处位于飞机的重心之前，

-相对于飞机的重心，将每个水翼与机身的交界处分开的距离包括在飞机主翼的平均空气动力弦的0与170％之间，优选的是在20％与135％之间，

-每个水翼在其后缘的方向上从其前缘向下倾斜，连接这两个边缘的直线与穿过机身底部的水平切平面PTQ形成标称的俯仰角（c），其包括在2与12°之间，优选的是在6与8°之间，

-位于所述切平面（PTQ）下方的部分水翼位于飞机的重心之前。

所述水翼的俯仰角由形成在平行于飞机的对称平面的平面中的在一方面的切平面PTQ与另一方面的将水翼的前缘连接至后缘的线之间的角度形成。当飞机处于不对称直线轨迹并且平面PTQ平行于水的表面时，水翼的俯仰角须与水翼的最大细度俯仰角相同，在4°以内。如果扰动使飞机偏离其轨迹并且赋予其偏航角，则事实上，水翼通过将使得飞机的新升降平衡状态能够由水翼浸入的差异（诱导滚动）而被获得。结合空气动力稳定性，事实上，水翼楔入接近最大细度获取水翼上的阻力差，其将补偿由于重心的偏航不稳定矩。这对于飞机来说将导致稳定效果。

在重心前方的两个水翼的具体定位，结合尖锐的前缘，使得飞机具有最佳稳定性。这种尖锐轮廓的行为，特别是根据倾角更改其细度，实际上的确使得能够通过阻力差来处理偏航不稳定矩。

其他的技术特征可以单独使用或组合使用：

-在前视图中，在飞机的正常位置，相对于水平面，每个水翼的倾斜角度包括在10°与50°之间，优选的是在10与30°之间。

-所述飞机包括每个水翼的枢转装置，以便在包括在-10°与30°之间的值的范围内更改该倾斜角度，特别是对于其未在水中时的运行阶段来说。

-每个水翼设置有根据此水翼所受到的力使得其自由端在使用中能够运动的挠性中间部。

-在顶视图中，在飞机的正常位置，相对于横向轴线，朝向每个水翼后部的倾斜角度包括在0与60°之间，优选的是在20与40°之间。

-所述飞机包括在使用中调节该俯仰角在相对于其标称值的约10°的范围内变化的装置。

-每个水翼的外侧由副翼延伸，以向上且与机身相反的倾斜的方式延伸。

-设置有阻尼装置，其将每个水翼连接至机身。

-每个水翼至少部分地可伸缩到机身内部。

-至少一个水翼设置有执行脚踏板功能的平台。

-所述飞机包括至少一个附加的水翼，参照飞机的纵向轴线，以正中的方式置于重心的后方。

-每个水翼的后缘和/或前缘由相对于所述水翼的其余部分是可移动的副翼形成。

附图说明

从本发明特定实施例的下面描述中，其它的优点与特征将变得更加显而易见，给出的实施例仅用于非限制性示例的目的且示出在附图中，其中：

-图1是根据本发明的机动飞机的示意性透视图，

-图2和3分别是以放大的比例部分地示出图1飞机的底视图和前视图，

-图4是装备前面图中飞机机身的水翼的透视图，

-图5是沿着图4中可见的平面IV的横截面图，

-图6是前面图中飞机的侧视图，

-图7、8、9和10是类似于图5的示出了本发明三个替代实施例的横截面图，以及

-图11和12是与图2相类似的示出了本发明其它替代实施例的前视图。

具体实施方式

在不同的图中，机动飞机10，特别是小尺寸的休闲飞机，包括纵向机身11、具有可变升力的横向主翼12、由垂直稳定器31支撑的与尾部单元14相关联的螺旋桨发动机13以及驾驶舱15。

多价型的这种飞机10具有适于在水面、地面或雪地上起飞和降落的流体动力与空气动力结构。本发明还用于任何其它类型的飞机，其中螺旋桨发动机13可以替换为双发动机或涡轮螺旋桨发动机。

驾驶舱15置于对称中平面，在翼12之前。翼12可以是文献FR-A-2856655中所述的类型。与翼12相反的是，机身11的底部设置有成对的水翼20和20’，其将在下面更详细地描述。

对该飞机定义称作“正常”的位置，为此翼12是水平的且位于水翼20和20’上方。参照该正常位置，为每个水翼指定前沿或前缘22和22’、以及后沿或后缘24和24’。还指定每个水翼20和20’的顶表面26和26’与底表面28和28’。最后，它们邻近机身的内侧标记为30和30’，它们与该机身相反的外侧标记为32和32’。

每个水翼20或20’的内侧30或30’由执行连接至机身的各自连接部34或34’延伸。最后，每个水翼20或20’的外侧32或32’由各自的副翼36或36’终止。后者是以倾斜的方式突出的，即参照飞机的正常位置向上，并且也是与机身相反的。

参照图1和2，通过机身底部的切平面可标记为PTQ。参照图3和图6，在平面PTQ中延伸的飞机的正中纵向轴线标记为L。最后，重心标记为G，并且连接内侧30和30’中间的垂直于L的轴线标记为A。

相对于轴线L对称布置的水翼20和20’置于重心G前方，在这个意义上，上述轴A置于G前方。为了非限制性示例的目的，沿着轴线L将A与G分开的距离D包括在主翼12的平均空气动力弦的0与170％之间，优选的是在20％与135％之间。在常规的方式中，该平均空气动力弦CMA被定义为翼12的合升力表面与翼展之间的比例，即其两个侧端之间的距离。

参照图3，即在底视图中，水翼朝后倾斜。通过两侧30和32或30’和32’中间的每个水翼的正中主轴线标记为B和B’。在A与B或A与B’之间的称为后掠角的角度标记为a和a’。在这些条件下，a和a’分别包括在0与60°之间，优选的是在20与40°之间。

然后参照图2，即前视图，水翼20和20’向下倾斜，形成倒V。在正中主轴线B与水平线之间或在正中主轴线B’与水平线之间的称为反角的角度标记为b和b’。在这些条件下，b和b’分别包括在10与50°之间，优选的是在10和30°之间。

图5示出了在垂直于主轴线B的平面IV中的水翼的横截面。可以看出前缘22和后缘24，同样可以看出顶表面26和底表面28。可以观察到的是，该水翼在后缘的方向上向下倾斜，即在正常位置，后者置于前缘下方。如果连接这两条边缘的直线标记为Ω，则其与纵向轴线L形成称为标称俯仰角的角度c，其角度包括在2与12°之间，优选的是在6与8°之间。

作为未示出的替代实施例，可以提供一种装置，其使得该俯仰角能够在运行中相对于上面定义的其标称值在约10°的范围内发生变化。该装置可以由致动器控制，机械地控制，或根据力而简单地致动。

图9和图10示出了与图5相类似的横截面图，该布置形成所述俯仰角的此变化的替代。事实上，可以设置成在前缘上和/或在后缘上只有可动的水翼轮廓的一部分，在图9的横截面上标记为90的副翼以及在图10的横截面上标记为91的副翼。例如，相对于水翼的其余部分，每个副翼运动的可能性通过围绕着图9和图10中从后向前延伸的轴线旋转而得到允许。

再参照该图5，可以注意到，这两个表面，分别是顶表面26和底表面28，具有朝上的凹面。因此，它们向上弯曲，也就是换句话说，它们的所有点置于其切线之下。这给出了水翼两个边缘尖锐的轮廓。

作为一种替代实施例，对于底表面28来说，可以设置成在两边缘22与24之间是直的，如图7所示。对于该表面28来说，还可以设置成仅在前缘附近表现为如上所述的直轮廓或凹形轮廓，但是另一方面，不在后缘附近或在中央区域（参见图8）。根据最后的可能性，未示出，对于该表面28来说，最后可以设置成在前缘与后缘附近表现为如上所述的直轮廓或凹形轮廓，但是另一方面，不在中央区域。“在附近”是指图5中标记为d20的两条边缘之间总距离的至少15％的轴向尺寸。

再次参照图5，定义了在横截面中所看到的水翼的最大厚度。在有利的方式中，该厚度很小，即在该厚度与水翼的总距离之间的比例（e/d20）包括在0.02与0.15之间。

根据本发明的飞机还可以配备有不同图中未表示的附加功能。

因此，为了在地面上或在雪地上起飞和降落，飞机可以配备有包括轮子与滑雪装置的混合起落架，其可以通过任何合适的办法收回到机身中。飞机还可以包括位于机身前部的也是可伸缩类型的附加着陆轮，其可以与滑雪装置相关联。

不同的图对应于飞行的配置，并且为了在水面上起飞和降落，其中起落架收放在平滑的机身11中。当在水面上起飞时，只要达到一定的速度，两个水翼20就产生水动升力的效果。飞机10然后可以迅速地离开水的表面。由于平滑的机身11以及由于水翼20的导向效用，所以轻轻且精准地在水面上降落。

为了在地面上或在雪地上起飞和降落，根据本发明的飞机自然可以采用其他配置。为此，该飞机可以具有与在WO-A-2007/141425中所描述的相同或相似的机械特性。

对于所述两个水翼中至少一个的顶表面来说，还可以配置成以在这样的方式形成，也就是其使得用户能够进入驾驶舱，使用水翼作为脚踏板。

此外，每个水翼与机身之间的连接可以装配有阻尼装置。每个水翼还可以全部或部分地伸缩到机身内部中。

图11示出了另外的替代实施例，其中水翼可以围绕着大致纵向的轴线旋转，从而更改如上所定义的反角b。因此，特别是在离开水面的运行中，未示出的任何合适类型的致动器使得每个水翼旋转至图11中标记为110的位置。这样，使得该反角下降为低值或负值，例如包括在-10°与30°之间。

图12示出了另一替代的实施例，其中水翼的中间部分120具有设计为允许一定挠性的内部结构。这样，相对于水翼的主体，水翼的自由端具有一定的运动的可能性，从而其可以例如采用标号121的位置。因此，反角b与俯仰角c相对于水翼的该端部以自然的方式调整至由后者所经受的力。

最后，可以提供附加的水翼，置于重心G的后方。这可以提供一种辅助手段，通过创建流体动力的平衡支撑并且通过使得能够控制改进的方向。该后水翼可连接至可动的方向尾部单元，或至少具有执行飞机在水中的方向功能的可动部分。

Claims

1.一种包括机身（11）带有起落架的机动飞机，所述机身在其底部设置有成对的水翼（20、20’），所述水翼配置成以倒V的形式向下布置的提供水动升力与稳定性的副翼，其特征在于，

-每个水翼与机身之间的交界处（A）位于飞机的重心（G）之前，

-相对于飞机的重心（G），将每个水翼与机身之间的交界处（A）分开的距离（D）包括在飞机主翼（12）的平均空气动力弦的0与170％之间，优选的是在20％与135％之间，

-每个水翼（20、20’）在其后缘（24）的方向上从其前缘（22）向下倾斜，连接这两个边缘的直线（Ω）与穿过机身底部的水平切平面（PTQ）形成标称的俯仰角（c），其包括在2与12°之间，优选的是在6与8°之间，

-位于所述切平面（PTQ）下方的部分水翼（20、20’）位于重心（G）之前。

2.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，在横截面中所看到的，每个水翼（20、20’）包括具有在飞机的正常位置处的向上导向的凹面的顶表面（26），和直的或具有至少在其前缘（22）区域也向上导向的凹面的底表面（28），从而至少此前缘表现为尖锐的形状。

3.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，每个水翼（20、20’）的底表面（28）是直的或具有也在其后缘（24）区域向上导向的凹面。

4.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，在前视图中，在飞机的正常位置，相对于水平面（PTQ），每个水翼（20、20’）的倾斜角度（b、b’）包括在10与50°之间，优选的是在10与30°之间。

5.根据权利要求4所述的飞机，其特征在于，其包括每个水翼（20、20’）的旋转装置，以便在包括在-10°与30°之间的值的范围内更改所述的倾斜角度（b、b’），特别是对于离开水面的运行阶段来说。

6.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，每个水翼（20、20’）设置有根据此水翼所受到的力使得其自由端（121）在使用中能够运动的挠性中间部。

7.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，从上方所观察到的，在飞机的正常位置，相对于横向轴线（A），朝向每个水翼（20）后部的倾斜角度（a、a’）包括在0与60°之间，优选的是在20与40°之间。

8.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，其包括用于调节俯仰角（c）在相对于其标称值的约10°的范围内变化的装置。

9.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，每个水翼的外侧（32，32’）由副翼（36、36’）延伸，以向上且与机身相反的倾斜的方式延伸。

10.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，设置有阻尼装置，其将每个水翼连接至机身。

11.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，每个水翼至少部分地可伸缩到机身内部。

12.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，至少一个水翼设置有执行脚踏板功能的平台。

13.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，其包括至少一个附加的水翼，参照飞机的纵向轴线，以正中的方式置于重心的后方。

14.根据前述权利要求任一项所述的飞机，其特征在于，每个水翼的后缘（90）和/或前缘（91）由相对于所述水翼的其余部分是可移动的副翼（90、91）形成。