CN107284641B - 一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机设计制造领域，特涉及一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形。本发明的中机身设置在前机身和后机身之间，中机身比前机身和后机身都宽，前机身与后机身呈梯形或三角形结构，前机身与后机身的最宽处与中机身接触，前机身侧面下部为凹圆弧，侧面上部为凸圆弧，前机身从前到后圆弧逐渐变大，后机身从前到后圆弧逐渐变小，进气道设置在前机身背部；机翼和V尾设置在后机身，V尾设置在后机身尾部，机翼设置在V尾之前，机翼为小展弦比机翼。本发明减少飞机在超音速飞行情况下的阻力，使机身提供部分升力，使之能够在超音速情况下能够长时间飞行。

Description

一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形
技术领域
本发明涉及飞机设计制造领域，特涉及一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形。
背景技术
现有小型飞机极少有能够实现超音(声)速飞行的气动外形，大多数飞机设计点主要在亚音速飞行，小型飞机一般机身为类圆形，机翼展弦比较大，阻力系数大，难以实现超音(声)速飞行，且多数飞机采用正常式、鸭式布局，有垂尾。例如当机身为类圆形，在超音速飞行时，机身基本无升力贡献，飞机升力面较多，阻力系数大，飞机难以实现超音速飞行。
中国发明专利《一种采用混合翼身的飞行器气动外形》(申请号201210143930.3)公开了，沿机体展向分别为中央机体、过渡段和外翼段，并且所述的过渡段位于中央机体与外翼段之间，并且中央机体、过渡段和外翼段的面积比为1∶0.350：0.554。中国发明专利《一种仿生飞翼无人机的气动外形》(申请号201310620514.2)公开的包括一体式的机体和设置于机体后端的螺旋桨，所述机体的外形为蝠鲼式外形，所述机体的后缘设置副翼，所述机体的两侧翼梢部设置有全动小翼。以上公开的气动外形适合于体积较大的飞行器，其气动外形并不适合于小型飞机的超音速飞行使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形。本发明通过优化设置前机身、中机身、后机身外形设计，使飞机适于1.2～1.6Ma超音速飞行。
本发明的技术方案是：一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形，包括前机身、中机身、后机身、进气道、机翼、V尾，其特征在于：所述的中机身设置在前机身和后机身之间，中机身比前机身和后机身都宽，前机身与后机身呈梯形或三角形结构，前机身与后机身的最宽处与中机身接触，所述的前机身侧面下部为凹圆弧，侧面上部为凸圆弧，前机身从前到后圆弧逐渐变大，后机身从前到后圆弧逐渐变小，进气道设置在前机身背部；所述的机翼和V尾设置在中机身或后机身，V尾设置在后机身尾部，机翼设置在V尾之前，机翼为小展弦比机翼，前机身上、下部分别为倾斜角不大于5°的楔平面，其中下部倾斜角大于上部倾斜角。
根据如上所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的前机身1长度与后机身3长度比例范围在0.8:1至1.2:1之间。
根据如上所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的前机身1长度与后机身3长度比例为1:1。
根据如上所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的中机身与后机身长度的比例范围在0.1:1至0.5:1之间。
根据如上所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：小型飞机重量不大于1000kg，翼展不大于5米。
根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述机翼的展弦比不大于3。
本发明的技术方案是：一是采用小展弦比机翼，减少飞机在超音速飞行情况下的阻力，使机身提供部分升力，使之能够在超音速情况下能够长时间飞行；二是全动V尾，减少了升力面，减少整机阻力；三是气动外形的总体布局紧凑，减少了升力面，确保了其能在超音速下飞行。
附图说明
图1为本发明的装置的主视图；
图2为本发明的装置的俯视图；
图3为本发明的装置的左视图。
附图标记说明：前机身1、中机身2、后机身3、进气道4、机翼6、V尾7。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，包括前机身1、中机身2、后机身3、进气道4、机翼6、V尾7，中机身2设置在前机身1和后机身3之间，中机身2比前机身1和后机身3都宽，前机身1与后机身3呈梯形或三角形结构，前机身1与后机身3的最宽处与中机身2接触。本发明中，前机身1长度与后机身3长度比例范围在0.8:1至1.2:1之间，优选1:1。中机身2与后机身3长度的比例范围在0.1:1至0.5:1之间。
如图3所示，本发明的前机身1侧面下部为凹圆弧，侧面上部为凸圆弧，前机身1从前到后圆弧逐渐变大，后机身3从前到后圆弧逐渐变小；进气道4设置在前机身1背部。这样，本发明的小型飞机飞行时，从进气道4高速吸入气体，在高速运动中整个飞机提供向上的升力，以克服小型飞机的重力，这样使本发明的机翼6向后设置，并可以采用小展弦比机翼，减少飞机在超音速飞行情况下的阻力，使机身提供部分升力，使之能够在超音速情况下能够长时间飞行。
如图1至图3所示，本发明的机翼6和V尾7设置在后机身3，V尾7设置在后机身3尾部，机翼6设置在V尾7之前，机翼6为小展弦比机翼，机翼6的展弦比不大于3。
本发明的气动外形总体布局紧凑，减少升力面，采用背部进气，机身与进气道一体化设计，前机身1上、下部分别为倾斜角不大于5°的楔平面，其中上部倾斜角小于下部倾斜角，使本发明的飞机适于1.2～1.6Ma超音速飞行。
本发明的工作原理是：采用小展弦比机翼，全动V尾，减少了升力面，减少整机阻力；机身前部采用两个不同的楔平面，侧面下部采用凹圆弧，侧面上部采用凸圆弧，使机身提供部分的升力；机身与进气道一体化设计，降低了进气道的附加阻力。本发明的技术方案适用于重量不大于1000kg，翼展不大于5米的小型飞机的气动外形设计，使其飞行速度可达1.2～1.6Ma超音速飞行。

Claims (6)

1.一种适于超音速飞行的小型飞机气动外形，包括前机身、中机身、后机身、进气道、机翼、V尾，其特征在于：所述的中机身设置在前机身和后机身之间，中机身比前机身和后机身都宽，前机身与后机身呈梯形或三角形结构，前机身与后机身的最宽处与中机身接触，所述的前机身侧面下部为凹圆弧，侧面上部为凸圆弧，前机身从前到后圆弧逐渐变大，后机身从前到后圆弧逐渐变小，进气道设置在前机身背部；所述的机翼和V尾设置在后机身，V尾设置在后机身尾部，机翼设置在V尾之前，机翼为小展弦比机翼，前机身上、下部分别为倾斜角不大于5°的楔平面，其中上部倾斜角小于下部倾斜角。
2.根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的前机身(1)长度与后机身(3)长度比例范围在0.8:1至1.2:1之间。
3.根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的前机身(1)长度与后机身(3)长度比例为1:1。
4.根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述的中机身与后机身长度的比例范围在0.1:1至0.5:1之间。
5.根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：小型飞机重量不大于1000kg，翼展不大于5米。
6.根据权利要求1所述的适于超音速飞行的小型飞机气动外形，其特征在于：所述机翼的展弦比不大于3。
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