CN108945434B - 一种地效飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，提供了一种地效飞行器，包括机舱、动力装置、一对后掠翼和一对鸭翼，鸭翼和所述后掠翼对称连接在机舱的两侧，鸭翼和后掠翼对称连接在机舱的两侧，鸭翼连接于机舱的前端，动力装置用于提供飞行所需的动力。采用鸭翼与机舱直接结合，大幅增大结构强度，同时降低结构重量，鸭翼与后掠翼组合布局，确保了地效飞行器的固有平衡稳定性，从而提高气动效率，解决了现有的地效飞行器尾翼结构重量大、气动效率低、难以保证固有平衡稳定的问题。

Description

一种地效飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种地效飞行器。
背景技术
地效飞行器是一种利用地面效应的空气动力学原理紧贴地面或水面飞行的特种飞行器。其技术优势在于飞行速度可达200-500公里/小时(是现有快艇速度的4-8倍)，载重比同尺寸的飞机载重提高40％以上，航程可提高60％以上。与此同时，地效飞行器航速块、承载量大、隐形效果好、适航性优异，并具有规避航空雷达探测和鱼雷攻击的特性。在军事领域，地效飞行器除可用于攻击敌舰艇及实施登陆作战外，也可用于执行运送武器装备、快速布雷、扫雷等任务，还可为海军部队提供紧急医疗救护。在民用领域，地效飞行器不仅可用于客、货运输，还可用于资源勘探、搜索救援、旅游观光、远洋渔船和钻井平台换员运输、通信保障与邮递等，用于跨海洋运输有较好的经济性和安全性。
现有的地效飞行器主要基于60年代的设计理念，其主要特点是拥有巨大的尾翼、展弦比小的后掠翼、粗犷的机身与后掠翼结合方式等等，这些结构设计导致现有的地效飞行器存在尾翼结构重量大，后掠翼气动效率低以及难以保证固有平衡稳定的缺点。因此需要提供一种新的方案以解决上述现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种地效飞行器，以降低地效飞行器的结构重量，从而提升气动效率和保证固有平衡稳定性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
提供了一种地效飞行器，包括机舱、动力装置、一对后掠翼和一对鸭翼，所述鸭翼和所述后掠翼对称连接在所述机舱的两侧，所述鸭翼连接于所述机舱的前端，所述动力装置用于提供飞行所需的动力。
作为上述技术方案的改进，所述鸭翼包括鸭翼本体和能够相对所述鸭翼本体转动的升降舵，所述升降舵设置在所述鸭翼本体的后侧。
作为上述技术方案的进一步改进，所述升降舵之间相互独立运动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述后掠翼包括后掠翼内段和后掠翼外段，所述后掠翼内段与所述机舱连接，所述后掠翼外段与所述后掠翼内段的外沿连接，并沿所述后掠翼内段的延伸方向继续延伸。
作为上述技术方案的进一步改进，所述后掠翼内段为下反角结构。
作为上述技术方案的进一步改进，所述后掠翼外段为上反角结构。
作为上述技术方案的进一步改进，所述后掠翼外段上设置有可转动的副翼，所述副翼之间相互独立运动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述动力装置设置在所述机舱的后端，包括发动机和螺旋桨，所述发动机带动所述螺旋桨转动。
作为上述技术方案的进一步改进，所述动力装置还包括沿所述螺旋桨周向环绕的螺旋桨罩。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括连接于所述机舱后端的垂尾，所述垂尾上设置有可转动的方向舵。
本发明的有益效果是：
本发明提供了提供了一种地效飞行器，包括机舱、动力装置、一对后掠翼和一对鸭翼，鸭翼和所述后掠翼对称连接在机舱的两侧，鸭翼和后掠翼对称连接在机舱的两侧，鸭翼连接于机舱的前端，动力装置用于提供飞行所需的动力。采用鸭翼与机舱直接结合，大幅增大结构强度，同时降低结构重量，鸭翼与后掠翼组合布局，确保了地效飞行器的固有平衡稳定性，从而提高气动效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：
图1为本发明地效飞行器一个实施例的整体结构示意图；
图2为图1所示实施例的俯视图；
图3为图2的左视图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
图1为本发明地效飞行器一个实施例的整体结构示意图，图2为图1所示实施例的俯视图，图3为图2的左视图，同时参考图1～3，图上的坐标系用作参考，地效飞行器包括机舱1、动力装置2、一对后掠翼3和一对鸭翼4，还包括飞控系统(图未示出)，鸭翼4和后掠翼3对称连接在机舱1的两侧，鸭翼4连接于机舱1的前端，动力装置2用于提供飞行所需的动力，动力装置2由飞控系统控制。采用鸭翼4与机舱1直接结合，大幅增大结构强度，同时降低结构重量，前置的鸭翼4与后掠翼3组合布局，确保了地效飞行器的固有平衡稳定性，从而提高气动效率。
巡航的固有平衡稳定性：固有稳定性是指飞行器在给定扰动和无主动控制的形况下，可以自动恢复到平衡状态。地效飞行器的平衡稳定性条件要求高度的气动中心位于俯仰的气动中心之前，同时重心位于高度的气动中心附近。本发明通过前置的鸭翼4与后掠翼3的组合布局，实现了高度的气动中心位于俯仰的气动中心之前，将重心位置调整到高度的气动中心附近，以此实现在巡航过程中的固有平衡稳定性。
机舱1、动力装置2、后掠翼3和鸭翼4为流线型设计，可提升飞行器的空气动力学效应。
鸭翼4包括鸭翼本体41和能够相对鸭翼本体41转动的升降舵42，升降舵42设置在鸭翼本体41的后侧，升降舵42由飞控系统控制，升降舵42之间相互独立运动，通过升降舵42的同向转动，实现地效飞行器沿Y轴的俯仰控制。
后掠翼3具有后掠角，包括后掠翼内段31和后掠翼外段32，后掠翼内段31与机舱1连接，后掠翼外段32与后掠翼内段31的外沿连接，并沿后掠翼内段31的延伸方向继续延伸，减少飞行阻力。
具体地，后掠翼内段31为下反角结构，可大幅提升地面效应，从而提高载重能力。后掠翼外段32为上反角结构，可大幅增大转弯时的滚转角，从而减小转弯半径，提高机动性能。
后掠翼外段32上设置有可转动的副翼33，副翼33之间相互独立运动，由飞控系统控制运动，通过副翼33的反向转动，实现地效飞行器沿X轴的滚转控制。
动力装置2设置在机舱1的后端，包括发动机(图未示出)、螺旋桨21和沿螺旋桨21周向环绕的螺旋桨罩22，发动机(图未示出)由飞控系统控制启停及正反转，发动机(图未示出)带动螺旋桨21转动，通过螺旋桨21旋转提供沿X方向的推力，以增加飞行速度，具体包括一对并排设置的螺旋桨21，螺旋桨21之间独立运动，互不干扰；螺旋桨罩22可增大起飞时螺旋桨21的推力，从而缩短起飞距离，同时可对螺旋桨21具有防护作用，提高螺旋桨21的安全性。
该地效飞行器还包括连接于机舱1后端的垂尾5，垂尾5上设置有可转动的方向舵51，方向舵51的转动由飞控系统控制，通过方向舵51的转动与螺旋桨21的推力差，实现飞行器沿Z轴的偏航控制。
本发明地效飞行器的工作原理过程如下(以水面起飞为例)：
水面静态过程：如图3所示，当本地效飞行器静止于水面时，机舱1与后掠翼3的底部均与水面接触。当发生绕X轴的扰动，机舱1左右两侧的后掠翼3在浮力的作用下，会使地效飞行器恢复到平衡位置。因此，本发明具有静态的固有稳定性。如图2所示，两个螺旋桨21的转速差可产生沿Z轴的力矩，以此实现本地效飞行器在水面静态下沿Z轴的转动。
起飞过程：如图1所示，通过螺旋桨21旋转提供沿X方向的推力来增加飞行速度，当速度逐渐增加，后掠翼3产生足够大的升力，整个飞行器将与水面脱离，从而实现起飞过程。两个螺旋桨21的转动方向相反，用于抵消整机在平衡状态下沿X轴的力矩和旋转，保证飞行器平稳起飞。
巡航过程：本地效飞行器在巡航过程离水面高度不超过其后掠翼3最大弦长的50％，通过升降舵42的同向转动，实现飞行器沿Y轴的俯仰控制，通过副翼33的同反转动，实现飞行器沿X轴的滚转控制。通过方向舵51的转动与螺旋桨21的推力差，实现飞行器沿Z轴的偏航控制。
降落过程：关闭螺旋桨21动力系统，通过升降舵42的控制，使机舱1底部先与水面接触，然后以滑翔的方式在水面降落。
上述仅为本发明的较佳实施例，但本发明并不限制于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种地效飞行器，其特征在于：包括机舱、动力装置、一对后掠翼、垂尾和一对鸭翼，所述鸭翼和所述后掠翼对称连接在所述机舱的两侧，所述鸭翼连接于所述机舱的前端，所述动力装置用于提供飞行所需的动力；其中，
所述动力装置设置在所述机舱的后端，所述动力装置包括发动机和一对并排设置的螺旋桨，所述螺旋桨之间独立运动，所述发动机带动所述螺旋桨转动；
所述后掠翼包括后掠翼内段和后掠翼外段，所述后掠翼内段与所述机舱连接，所述后掠翼外段与所述后掠翼内段的外沿连接，并沿所述后掠翼内段的延伸方向继续延伸，所述后掠翼内段为下反角结构，所述后掠翼外段为上反角结构；
所述垂尾连接于所述机舱的后端，所述垂尾上设置有可转动的方向舵，所述方向舵位于所述螺旋桨的后方。
2.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于：所述鸭翼包括鸭翼本体和能够相对所述鸭翼本体转动的升降舵，所述升降舵设置在所述鸭翼本体的后侧。
3.根据权利要求2所述的地效飞行器，其特征在于：所述升降舵之间相互独立运动。
4.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于：所述后掠翼外段上设置有可转动的副翼，所述副翼之间相互独立运动。
5.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于：所述动力装置还包括沿所述螺旋桨周向环绕的螺旋桨罩。
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