CN107380457A - 一种飞翼布局隐身无人机动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机技术领域，本发明的目的是克服现有无人机动力系统隐身效果差的不足，而提供一种有隐身效果良好、推力损失小的隐身无人机动力系统，包括从机头至机尾依次连接的进气道、涡轮喷气式发动机和尾喷管；上述进气道的进气口设置在机背上，其横截面为方形；上述进气口的下边缘与无人机前缘重合；上述进气口设置有由导电材料制成的雷达屏蔽网，上述雷达屏蔽网表面和隐身无人机表面保持曲率连续，并与隐身无人机表面电导通。

Description

一种飞翼布局隐身无人机动力系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种飞翼布局隐身无人机动力系统。
背景技术
对于一般的亚音速喷气式无人机，出于节省机身内部空间的目的，通常将发动机背负在机身之上或吊挂在两翼。但是，外置的发动机舱实现隐身效果差；且吊挂和背负布置形式的发动机迎风面积较大，会产生较大的阻力，从而产生较大的推力损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有无人机动力系统隐身效果差的不足，而提供一种有隐身效果良好的隐身无人机动力系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特别之处在于：包括从机头至机尾依次连接的进气道、涡轮喷气式发动机和尾喷管；上述进气道的进气口设置在机背上，其横截面为方形；上述进气口设置有由导电材料制成的雷达屏蔽网，上述雷达屏蔽网表面和隐身无人机表面保持曲率连续，并与隐身无人机表面电导通；上述进气口下边缘与无人机前缘重合。
进一步地，上述尾喷管为内喷管和外喷管构成的双层管结构；为了减小排气尾焰的红外特征，上述内喷管外口为椭圆形，上述椭圆形的长轴与水平面平行。
进一步地，为了减少了雷达波反射方向，提高了无人机的隐身性能；上述外喷管外口为矩形，由外喷管穿过右一机翼段后缘形成；上述外喷管外口的边缘与无人机右一机翼段后缘平行。
进一步地，为了减小由于进气口雷达屏蔽网过于细密带来的进气口动压损失，上述进气道的入口截面积/进气道的出口截面积≥1.5。
进一步地，为了减小了气流畸变，有效改善发动机进气条件，提高发动机工作稳定性；上述进气道从进气口到进气道末端逐渐由方形过渡到圆形。
进一步地，为了降低了无人机的红外特征，上述进气道末端直径/涡轮喷气式发动机直径≥1.05且不大于1.15。
进一步地，为了获得足够的引射效果，带走已经被加热的冷却气体；内喷管内口直径/涡轮喷气式发动机喷口直径≥1.2且不大于1.7。
进一步地，为了有效保证隔热效果，上述外喷管与内喷管之间的层间距离/内喷管高度≥0.25。
进一步地，上述内喷管外口截面为长宽比为2.5:1～3.5:1的椭圆形。
进一步地，上述内喷管采用不锈钢材料制成。
本发明的有益效果是：
为最大限度地维持无人机的雷达隐身外形，有效降低无人机的红外特征，提高无人机的隐身效果。本发明采用独特的布局及外形设计，如下所述：
1、本发明采用方形进气口211，进气口下边缘214与无人机前缘14重合。
由于雷达屏蔽网213和机身材料、电导率不同，表面电阻不连续可能产生垂直于材料界面的散射。通过平行设计，即进气口211为方形，进气口下边缘214与无人机前缘14重合，使得雷达屏蔽网213的边缘和机翼前缘14也平行。从而使雷达屏蔽网213与前缘14的反射方向一致，有效减少了雷达反射波的波瓣数目或减小波瓣宽度，最终减小了被截获概率，提高了隐身性能。
2、本发明采用的内喷管外口234设置为截面为长宽比为2.5:1～3.5:1的椭圆形。相比于同等面积的圆形截面，椭圆形截面更有利于排气与周围空气混合，减小排气尾焰的红外特征。
3、本发明采用的外喷管外口236设置为矩形，外喷管外口的边缘与无人机右一机翼段后缘15平行，减少了雷达波反射方向，提高了无人机的隐身性能。
4、本发明采用的进气道入口截面积/进气道出口截面积≥1.5；可以减小由于进气口雷达屏蔽网过于细密带来的进气口动压损失。
5、本发明采用的进气道21在进气口211后即从方形逐渐过渡到圆形，减小了气流畸变，有效改善发动机进气条件，提高发动机工作稳定性。
6、本发明采用的进气道末端直径/涡轮喷气式发动机直径≥1.05且不大于1.15。进气道末端212直径大于涡轮喷气式发动机22直径，以提供多于发动机进气量的空气，多出的部分不进入发动机进气口而绕过发动机，为发动机提供冷却，降低了无人机的红外特征。
7、本发明采用的内喷管内口直径/涡轮喷气式发动机喷口直径≥1.2且不大于1.7，可以获得足够的引射效果，带走已经被加热的冷却气体。
8、外喷管232与内喷管231之间的层间距离/内喷管231高度≥0.25，可以有效保证隔热效果。
附图说明
图1是动力系统结构示意图；
图2是采用动力系统的无人机剖视图；
图3是采用动力系统的无人机俯视图；
图4是尾喷管的主视图；
图5是图4尾喷管沿aa方向的截面示意图；
图6是图4尾喷管沿bb方向的截面示意图。
图中各标号的说明如下：
11—右一机翼段；
14—无人机前缘；
15—右一机翼段后缘；
21—进气道；211—进气口；212—进气道末端；213—雷达屏蔽网；214—进气口下边缘；
22—涡轮喷气式发动机；231—内喷管；232—外喷管；233—内喷管内口；234—内喷管外口；235—外喷管内口；236—外喷管外口。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用的动力系统用于飞翼布局隐身无人机，飞翼布局隐身无人机主要包括飞翼总体、动力系统、飞控系统和前缘载荷系统。飞翼总体包括左机翼段、与左机翼段相对称设置的右机翼段；左机翼段包括由内向外依次设置的左一机翼段、左二机翼段、左三机翼段；右机翼段包括由内向外依次设置的右一机翼段11、右二机翼段、右三机翼段。
如图1所示的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，包括从机头至机尾依次连接的进气道21、涡轮喷气式发动机22和尾喷管23。
进气道21的入口截面积是进气道21的出口截面积的1.5倍。进气道21的进气口211设置在机背上，其横截面为方形，进气道21从进气口211到进气道末端212逐渐由方形过渡到圆形；进气道末端212直径是涡轮喷气式发动机22直径的1.1倍。进气口211设置有采用不锈钢材料制成的雷达屏蔽网213，雷达屏蔽网213表面和隐身无人机表面保持曲率连续，并与隐身无人机表面电导通。如图3所示，进气口下边缘214与无人机前缘14重合。
如图1和图2所示，尾喷管23为内喷管231和外喷管232构成的双层管结构；内喷管231采用不锈钢材料制成，外喷管232采用碳纤维复合材料制成。
内喷管内口233与外喷管内口235均为圆形，内喷管外口234截面为长宽比为3：1的椭圆形，椭圆形的长轴与水平面平行；内喷管内口直径大于涡轮喷气式发动机喷口直径的1.2倍。
外喷管外口236为矩形，由外喷管穿过右一机翼段后缘15形成；如图3所示，外喷管外口236的边缘与无人机右一机翼段后缘15平行。
如图4至图6所示，尾喷管任意截面均需满足下面所述条件，即外喷管232与内喷管231之间的层间距离/内喷管231高度≥0.25。图5、图6中Z轴方向是指垂直于水平面的铅直方向。
内喷管231高度是指Z轴方向上的高度；内喷管曲面上任取一点作平行于Z轴的直线，与内喷管交于另一点，两点间的间距就是内喷管231高度。
具体而言，如图5中所示直线m与Z轴平行，直线m与内喷管231交于B、C两点，直线m与外喷管232交于A、D两点，B、C两点距离是A、B两点距离的4倍以上。
如图6中所示直线n与Z轴平行，直线n与内喷管231交于F、G两点，直线n与外喷管232交于E、H两点，F、G两点距离是E、F两点距离的4倍以上。

Claims (10)

1.一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：包括从机头至机尾依次连接的进气道(21)、涡轮喷气式发动机(22)和尾喷管(23)；
所述进气道(21)的进气口(211)设置在机背上，其横截面为方形；所述进气口(211)设置有由导电材料制成的雷达屏蔽网(213)，所述雷达屏蔽网(213)表面和隐身无人机表面保持曲率连续，并与隐身无人机表面电导通；
所述进气口下边缘(214)与无人机前缘(14)重合。
2.根据权利要求1所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述尾喷管(23)为内喷管(231)和外喷管(232)构成的双层管结构；
所述内喷管外口(234)为椭圆形，所述椭圆形的长轴与水平面平行。
3.根据权利要求2所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述外喷管外口(236)为矩形，由外喷管(232)穿过右一机翼段后缘(15)形成；所述外喷管外口(236)的边缘与无人机右一机翼段后缘(15)平行。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述进气道(21)的入口截面积/进气道(21)的出口截面积≥1.5。
5.根据权利要求4所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述进气道(21)从进气口(211)到进气道末端(212)逐渐由方形过渡到圆形。
6.根据权利要求5所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述进气道末端(212)直径/涡轮喷气式发动机(22)直径≥1.05且不大于1.15。
7.根据权利要求6所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：内喷管内口(233)直径/涡轮喷气式发动机(22)喷口直径≥1.2且不大于1.7。
8.根据权利要求7所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述外喷管(232)与内喷管(231)之间的层间距离/内喷管(231)高度≥0.25。
9.根据权利要求8所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述内喷管外口(234)截面为长宽比为2.5:1～3.5:1的椭圆形。
10.根据权利要求9所述的一种飞翼布局隐身无人机动力系统，其特征在于：所述内喷管(231)采用不锈钢材料制成。
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