CN109250105A - 一种可变构型超音速飞翼布局飞机及其飞行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变构型超音速飞翼布局飞机，包括外翼、内翼，所述外翼向上折起，且所述外翼与内翼的折叠夹角为30°~60°；所述外翼的折叠展向长度占飞机的机翼展向长度的45%~70%。本发明通过外翼上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。本发明在超音速飞行时，通过外翼上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。本发明还公开了一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，飞机从超音速构型变为正常构型时，飞机在超音速构型进行倒飞，然后展开外翼直到外翼与内翼的角度为0°，然后在进行正飞。本发明飞行转换方法简单，具有较好的实用性。

Description

一种可变构型超音速飞翼布局飞机及其飞行方法

技术领域

本发明属于飞机的技术领域，具体涉及一种可变构型超音速飞翼布局飞机及其飞行方法。

背景技术

飞机设计常用的气动布局包括常规布局、飞翼布局、鸭式布局等。常规布局是指飞机由机翼、机身、平尾、垂尾构成的一种正常式气动布局。常规布局机翼在前，垂尾，平尾在机翼后面，垂尾为飞机提供航向静稳定性，垂尾上布置方向舵进行偏航控制。

飞翼布局是在常规布局的基础上取消了垂尾和平尾。取消垂尾后，飞翼布局航向静不稳定，一般由机翼上的阻力方向舵进行航向增稳和航向控制。

鸭式布局是在常规布局的基础上将平尾前移到机翼前面形成鸭翼。利用产生边条涡与机翼形成有利干扰，增大飞机可用攻角，同时鸭翼还可用于纵向控制。

航向静稳定是指飞机在航向受到扰动产生偏航角后，不偏转任何操纵面，飞机能够依靠自身空气动力特性回复零偏航角状态。阻力方向舵是指偏转单边机翼上的舵面，依靠舵面气动阻力产生偏航力矩的一种控制舵面。

飞翼布局由于取消了垂尾和平尾具有良好的隐身特性，同时气动效率也得到了大幅的提高，在国内外得到了广泛的影响，如B-2、X-45、X-47以及神经元等，但目前大多数飞翼布局飞机都为亚音速飞机，不能实现超音速飞行。飞翼布局飞机由于航向静不稳定的特性，需要偏转阻力方向舵进行航向增稳，而在进行超音速飞行时，偏转阻力方向舵会产生极大地激波阻力，使得飞机难以突破音速。同时飞翼布局飞机由于取消了平尾，从亚音速加速到超音速会导致气动焦点大幅后移，使得飞机俯仰控制变得困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变构型超音速飞翼布局飞机，本发明通过外翼上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。

本发明的另一目的在于提供一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，本发明可使得改变构型变得极为简单，不需要复杂的作动装置，具有较好的实用性。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种可变构型超音速飞翼布局飞机，包括外翼、内翼，所述外翼向上折起，且所述外翼与内翼的折叠夹角为30°~60°；所述外翼的折叠展向长度占飞机的机翼展向长度的45%~70%。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述飞机的机身后掠角为64.5°，机翼后掠角为37°。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述飞机的机长为11.7m，所述飞机的机翼展向长度为12m，所述外翼的折叠展向长度为7m。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述飞机后缘左右两侧分别依次设置有内侧舵面、升降副翼、方向副翼、方向舵；所述内侧舵面为升降舵，所述升降副翼为辅助升降舵，所述方向副翼为辅助副翼。

为了更好的实现本发明，进一步的，还包括机背、机腹，所述机背的底部连接有机腹，所述机背的两侧分别从内向外依次连接有内翼和外翼。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，使用上述的飞机进行飞行；主要包括以下步骤：

步骤S102：飞机从超音速构型变为正常构型时，飞机在超音速构型进行倒飞，然后展开外翼直到外翼与内翼的角度为0°，然后在进行正飞，从而变换为正常构型。

飞机从超音速飞行转变为亚音速飞行时,采用倒飞的方式，使气动力辅助折叠机翼变为水平，然后再重新正飞。倒飞是指机腹向上，机背向下进行飞行；正飞是指机背向上，机腹向下进行飞行。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S102中正飞是指飞机的机背向上且机腹向下的飞行状态；所述倒飞是指飞机的机腹向上且机背向下的飞行状态。

为了更好的实现本发明，进一步的，还包括步骤S101：在亚音速飞行时，采用正常构型飞行，飞机从正常构型变为超音速构型时，随着升力向上，飞机的外翼逐渐向上折起。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述正常构型为飞机的机背向上、机腹向下且外翼与内翼保持水平；所述超音速构型为飞机的机背向上、机腹向下且外翼向上折叠。

本发明的有益效果：

（1）所述外翼与内翼的折叠夹角为30°~60°；所述外翼的折叠展向长度占飞机的机翼展向长度的45%~70%。本发明通过通过外翼上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。本发明在超音速飞行时，通过外翼上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。

（2）所述飞机的机身后掠角为64.5°，机翼后掠角为37°。由于飞机机翼具有较大后掠角，在超音速飞行时，外翼折叠，可大幅减缓气动焦点后移，使得飞机在超音速飞行时，焦点与重点匹配好。

（3）所述飞机的机长为11.7m，所述飞机的机翼展向长度为12m，所述外翼的折叠展向长度为7m；所述外翼的折叠展向长度与飞机的机翼展向长度的比值为58.3%。本发明使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。

（4）步骤S102：飞机从超音速构型变为正常构型时，飞机在超音速构型进行倒飞，然后展开外翼直到外翼与内翼的角度为0°，然后在进行正飞，从而变换为正常构型。从正常构型变为超音速构型时，升力向上，可以使得机翼折叠变简单。从超音速构型变为正常构型时，通过飞机倒飞，此时升力向下，升力可以辅助机翼回复正常构型。通过巧妙的策略，可使得改变构型变得极为简单，不需要复杂的作动装置，具有较好的实用性。

附图说明

图1为飞机的正常构型的结构示意图；

图2为飞机的超音速构型的结构示意图；

图3为飞机由正常构型转变为超音速构型过程的示意图；

图4为飞机由超音速构型转变为正常构型过程的示意图；

图5为飞机的结构示意图。

其中：1-外翼、2-机背、3-机腹、4-内翼、5-折叠展向长度、6-机翼展向长度、7-折叠夹角、8-机身后掠角、9-机翼后掠角、10-机长、11-内侧舵面、12-升降副翼、13-方向副翼、14-方向舵。

具体实施方式

实施例1：

一种可变构型超音速飞翼布局飞机，如图2所示，包括外翼1、内翼4，所述外翼1向上折起，且所述外翼1与内翼4的折叠夹角7为30°~60°；所述外翼1的折叠展向长度5占飞机的机翼展向长度6的45%~70%。

本发明通过通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。本发明在超音速飞行时，通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图5所示，所述飞机的机身后掠角8为64.5°，机翼后掠角9为37°。由于飞机机翼具有较大后掠角，在超音速飞行时，外翼1折叠，可大幅减缓气动焦点后移，使得飞机在超音速飞行时，焦点与重点匹配好。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，如图1所示，还包括机背2、机腹3，所述机背2的底部连接有机腹3，所述机背2的两侧分别从内向外依次连接有内翼4和外翼1。如图5所示，所述飞机的机长10为11.7m，所述飞机的机翼展向长度6为12m，所述外翼1的折叠展向长度5为7m。所述飞机后缘左右两侧分别依次设置有内侧舵面11、升降副翼12、方向副翼13、方向舵14；所述内侧舵面11为升降舵，所述升降副翼12为辅助升降舵，所述方向副翼13为辅助副翼。

所述外翼1的折叠展向长度5与飞机的机翼展向长度6的比值为58.3%。本发明使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。本发明通过通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。本发明在超音速飞行时，通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

一种可变构型超音速飞翼布局飞机，根据飞机的起飞重量、巡航速度、巡航高速、航时、航程等要求设计飞机平面形状，包括机长10，机翼展向长度6，机身后掠角8，机翼后掠角9。本实例的机长10为11.7m，机翼展向长度6为12m，机身后掠角8为64.5°，机翼后掠角9为37°。

在飞机后缘左右各设计四块舵面，内侧舵面11作为升降舵使用，主要用于飞机的俯仰控制，升降副翼12作为辅助升降舵使用，同时可作为副翼使用，用于飞机的滚转控制，方向副翼13作为辅助副翼控制滚转，在正常构型时，单侧的方向副翼13与方向舵14差动偏转用于飞机的偏航控制（差动偏转是指一个舵面上偏，另一个舵面下偏）。在超音速构型时，方向副翼13与方向舵14随外翼1一起向上折叠，两块舵面同向偏转（两块舵面同时上偏或下偏）用于飞机的偏航控制。

本实例的外翼1的折叠展向长度5为7m，机翼展向长度6为12m，所述外翼1的折叠展向长度5位于飞机的机翼展向长度6的58.3%。根据飞机在超音速构型时对航向为稳定性的要求及航向控制要求，本实例的折叠夹角7为30°。本发明通过通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制，具有较好的实用性。本发明在超音速飞行时，通过外翼1上折，使得飞机航向变为静稳定，利于飞翼布局飞机的控制。

实施例5：

一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，如图4所示，主要包括以下步骤：

步骤S102：飞机从超音速构型变为正常构型时，飞机在超音速构型进行倒飞，然后展开外翼1直到外翼1与内翼4的角度为0°，然后在进行正飞，从而变换为正常构型。

从正常构型变为超音速构型时，升力向上，可以使得机翼折叠变简单。从超音速构型变为正常构型时，通过飞机倒飞，此时升力向下，升力可以辅助机翼回复正常构型。通过巧妙的策略，可使得改变构型变得极为简单，不需要复杂的作动装置，具有较好的实用性。

实施例6：

本实施例是在实施例5的基础上进行优化，所述步骤S102中正飞是指飞机的机背2向上且机腹3向下的飞行状态；所述倒飞是指飞机的机腹3向上且机背2向下的飞行状态。所述正常构型为飞机的机背2向上、机腹3向下且外翼1与内翼4保持水平；所述超音速构型为飞机的机背2向上、机腹3向下且外翼1向上折叠。

从正常构型变为超音速构型时，升力向上，可以使得机翼折叠变简单。从超音速构型变为正常构型时，通过飞机倒飞，此时升力向下，升力可以辅助机翼回复正常构型。通过巧妙的策略，可使得改变构型变得极为简单，不需要复杂的作动装置，具有较好的实用性。

本实施例的其他部分与上述实施例5相同，故不再赘述。

实施例7：

本实施例是在实施例6的基础上进行优化，如图3所示，还包括步骤S101：在亚音速飞行时，采用正常构型飞行，飞机从正常构型变为超音速构型时，随着升力向上，飞机的外翼1逐渐向上折起。

从正常构型变为超音速构型时，升力向上，可以使得机翼折叠变简单。从超音速构型变为正常构型时，通过飞机倒飞，此时升力向下，升力可以辅助机翼回复正常构型。通过巧妙的策略，可使得改变构型变得极为简单，不需要复杂的作动装置，具有较好的实用性。

本实施例的其他部分与上述实施例6相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可变构型超音速飞翼布局飞机，其特征在于，包括外翼（1）、内翼（4），所述外翼（1）向上折起，且所述外翼（1）与内翼（4）的折叠夹角（7）为30°~60°；所述外翼（1）的折叠展向长度（5）占飞机的机翼展向长度（6）的45%~70%。

2.根据权利要求1所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机，其特征在于，所述飞机的机身后掠角（8）为64.5°，机翼后掠角（9）为37°。

3.根据权利要求2所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机，其特征在于，所述飞机的机长（10）为11.7m，所述飞机的机翼展向长度（6）为12m，所述外翼（1）的折叠展向长度（5）为7m。

4.根据权利要求1所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机，其特征在于，所述飞机后缘左右两侧分别依次设置有内侧舵面（11）、升降副翼（12）、方向副翼（13）、方向舵（14）；所述内侧舵面（11）为升降舵，所述升降副翼（12）为辅助升降舵，所述方向副翼（13）为辅助副翼。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机，其特征在于，还包括机背（2）、机腹（3），所述机背（2）的底部连接有机腹（3），所述机背（2）的两侧分别从内向外依次连接有内翼（4）和外翼（1）。

6.一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，其特征在于，使用权利要求1所述的飞机进行飞行；主要包括以下步骤：

步骤S102：飞机从超音速构型变为正常构型时，飞机在超音速构型进行倒飞，然后展开外翼（1）直到外翼（1）与内翼（4）的角度为0°，然后在进行正飞，从而变换为正常构型。

7.根据权利要求6所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，其特征在于，所述步骤S102中正飞是指飞机的机背（2）向上且机腹（3）向下的飞行状态；所述倒飞是指飞机的机腹（3）向上且机背（2）向下的飞行状态。

8.根据权利要求6所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，其特征在于，还包括步骤S101：在亚音速飞行时，采用正常构型飞行，飞机从正常构型变为超音速构型时，随着升力向上，飞机的外翼（1）逐渐向上折起。

9.根据权利要求6-8任一项所述的一种可变构型超音速飞翼布局飞机的飞行方法，其特征在于，所述正常构型为飞机的机背（2）向上、机腹（3）向下且外翼（1）与内翼（4）保持水平；所述超音速构型为飞机的机背（2）向上、机腹（3）向下且外翼（1）向上折叠。