CN109677604A - 一种超大型双t型尾翼地效飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种超大型双T型尾翼地效飞行器，涉及飞行器设计技术领域，能够实现较大量级的有效载重同时具有较好的空中机动性，在地效区内做高速稳定飞行。本发明包括：机身、机翼、双T型尾翼、垫升发动机和推进发动机，飞行器机身上部为普通机身，下部为船型机身；机翼由小展弦比的主翼与置于主翼端板外侧的大展弦比的外翼组合而成，机身中段下部、主翼下翼面、两端板以及主翼后缘下偏的襟翼与水面构成增升气腔；双T型尾翼分别固定于主翼两侧的端板末端；T型尾翼上设置有推进发动机，飞行器机身头部两侧设有可偏转的垫升发动机。

Description

一种超大型双T型尾翼地效飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器设计技术领域，尤其涉及一种超大型双T型尾翼地效飞行器。

背景技术

目前的主流运输工具中，常规的大型飞行器需建造大量大型的机场，并且通讯、导航、空勤保障等条件要求较高，因此总运营成本较高，并且装载量受到一定的限制；船舶类载具的航行速度慢，不利于提高海上运输效率。

基于地面效应设计的地效飞行器，就是一种利用地面效应进行低空掠海飞行的大型海上平台，是一种介于常规飞机和船舶之间的新型运载工具，兼具飞机的高速飞行能力和船舶的高承载能力。

地面效应是指飞行器由于地面或者水面干扰的存在，飞行器升力面(通常指机翼下表面)与地面/水面之间的流动阻塞使机翼下表面的压力增大了，从而升力增加。由翼尖涡流引起的下洗速度将会降低，从而减少了由翼尖涡流诱导速度引起的诱导阻力。地面效应导致了升力的增加和阻力的减少，地效飞行器的升阻比高、耗油率低，因此具有较高的巡航速度和较长的续航时间。

但是，地效飞行器在地效区内飞行时升阻比高，而超出地效区飞行效率非常低，地面效应区高度与地效飞行器的翼展成正比关系，现有的地效飞行器吨位及尺度小，起降和安全巡航受到海况限制，俄罗斯400吨级的“雌鹞”号起降海况为4级，巡航飞高1～4米，安全巡航海况为5级。一般来说，50吨以下的地效飞行器起降海况和安全巡航海况局限于3级以下。

并且，现有的地效飞行器主翼一般采用平直翼或前缘后掠角较小的梯形翼，航行速度对比飞机仍然较低；以及，在现有的公布的大型化地效飞行器的设计中，其尾翼采用单独的T型尾翼高置于机身末端，由于飞行器吨位增大，单垂尾很难承受转向时的巨大负担，空中机动性较差。

因此，依然需要进一步优化大型地效飞行器的设计，从而提高大型地效飞行器的性能和可用性。

发明内容

本发明的实施例提供一种超大型双T型尾翼地效飞行器，能够实现较大量级的有效载重同时具有较好的空中机动性，在地效区内做高速稳定飞行。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本实施例的方案中，地效飞行器包括了机身1、主翼3、双T型尾翼、垫升发动机2和推进发动机9；所述飞行器机身1上部为普通机身，下部为船型机身；所述机翼由小展弦比的主翼3与置于主翼端板外侧的大展弦比外翼4组合而成，所述主翼3和外翼4均为后掠翼。

所述机身1中段下部、主翼3下翼面、两端板10以及主翼3后缘下偏的襟翼8与水面构成增升气腔；所述双T型尾翼分别高置于所述主翼端板10末端，所述T型尾翼包括水平尾翼6和垂直尾翼；所述T型尾翼上设置有推进发动机9；所述飞行器机身1头部两侧设有垫升发动机2，所述垫升发动机2为涡轮发动机，发动机安装在一个动力舱内，采用可偏转安装。由于机身1为水机型机身，因而该地效飞行器可以实现水面起降及停放，相比于普通飞行器降低了对机场的要求。

小展弦比的主机翼与置于主翼端板外侧的大展弦比外翼组合在一起，大展弦比的外翼在巡航速度时提供良好的气动力性能，机身与主翼下表面构成半封闭的增升气腔；机身前段两侧设置有垫升发动机，起飞时为增升气腔提供压缩空气，以在极低速度下产生动力气垫改善起飞性能和耐波性；尾翼两侧设置有推进发动机，用于起飞、巡航飞行时提供附加推力；双T型尾翼分别与端板尾部固定连接，平尾设有升降舵，可保证攻角焦点与高度焦点之间的合理配合，实现飞行器的稳定性和机动性。

本发明提供的超大型双T型尾翼地效飞行器，其大型化使得飞行器的有效巡航飞高增大，能够提高安全飞行海况，其抗波浪的能力也得到增强，能够提高起降海况。同时，该超大型地效飞行器能够实现超大量级的载重，双垂尾布局保证了大吨位飞行器空中飞行的机动性。通过合理的气动配置，充分利用高效动力增升效应，有效提高升阻比，本发明地效飞行器可在较高海况下做高速稳定的飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的超大型双T型尾翼地效飞行器的主视图；

图2为本发明实施例提供的超大型双T型尾翼地效飞行器的侧视图；

图3为本发明实施例提供的超大型双T型尾翼地效飞行器的机身的侧视图；

图中的各标号分别表示：

1机身、1-1常规机身、1-2船型机身、2垫升发动机、3主翼、4外翼、5副翼、6水平尾翼、7升降舵、8襟翼、9推进发动机、10端板、11垂直尾翼、12第一断阶、13第二断阶。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供一种超大型双T型尾翼地效飞行器，如图1所示，包括：机身(1)、机翼、双T型尾翼、端板(10)和发动机组。

所述机翼固定安装在机身(1)的两侧。所述机翼由主翼(3)和外翼(4)组成，外翼(4)置于主翼(3)端板(10)外侧，主翼(3)的展弦比小于外翼(4)。所述机翼由小展弦比的主翼(3)与置于主翼(3)端板(10)外侧的大展弦比外翼(4)结合而成，总展长约为102米，保证机翼既有较大的固有升力，又能提供较大的地面效应附加升力。

所述双T型尾翼分别固定在所述机翼两侧端板(10)的尾部。所述T型尾翼由水平尾翼(6)和垂直尾翼(11)组成，垂直尾翼(11)与主翼(3)两端的端板(10)的尾部固定连接。

水平尾翼(6)固定在垂直尾翼(11)上，水平尾翼(6)与垂直尾翼(11)的纵向截面呈“T”形。本发明的地效飞行器选取双T型尾翼布局，大型化使得飞行器具有超大重量，双垂尾可以确保大吨位地效飞行器的空中机动性，提高了飞行器的空中生存能力。水平尾翼(6)包括水平安定面和升降舵(7)，其中，所述水平安定面固定在垂直尾翼(11)上。升降舵(7)与所述水平安定面轴连接，连接轴与垂直尾翼(11)所在平面相互垂直。升降舵(7)能相对于水平安定面上下偏转.

所述发动机组包括：垫升发动机(2)和推进发动机(9)，机身(1)的前段设有垫升发动机(2)，机身(1)的尾部设有推进发动机(9)。

具体的，垫升发动机(2)为涡轮发动机，垫升发动机(2)安装在机身(1)头部的发动机舱内。垫升发动机(2)的喷口位置设有使喷口上下偏转的驱动装置，所述喷口置于发动机喷管之后。使气流以适宜角度射向增升气腔，为产生动力气垫提供压缩空气。

例如图1所示，所述飞行器机身1头部两侧设有垫升发动机2，所述垫升发动机2为涡轮发动机，设有使发动机喷口上下偏转的驱动装置，在峰值速度、起飞、和降落前向下旋转适宜的角度以向主翼3下方提供压缩空气，同时襟翼8偏转，机身1中段下部、主翼3下翼面、两端板10以及主翼3后缘下偏的襟翼8与水面构成半封闭的高压气腔，产生足以支撑地面上静垫升和海上起飞的气垫，为该飞行器的起飞和巡航飞行提供推力。起飞后再旋转到水平，以在巡航速度下为获得最高运输效率而增加有效推力和推力回收系数。所述T型尾翼上设置有推进发动机9，用于起飞、巡航飞行时提供附加推力。其中，“水面”即指湖面、海面等水体的表面。

本实施例中提供的地效飞行器比传统飞机可以实现更大的载货量。同时大型化使得该地效飞行器相比于现有地效飞行器能够适应更加复杂恶劣的海面情况。以地效飞行器机翼的有效翼展达102米为例，地面效应区的高度与地效飞行器的翼展成正比关系，即本发明的地效飞行器有效巡航飞高可达50米，基本可适应各级海况，其抗波浪的能力得到有效增强，能够提高起降海况。由于进行超低空掠海飞行，雷达的可探测距离缩短，隐蔽性好，在军事上也有巨大的应用潜力。

在本实施例总，机身(1)中段两侧翼下设有增升气腔。由所述机身(1)的中段下部、主翼(3)的下翼面、主翼(3)两端的端板(10)，和主翼(3)的后缘下偏的襟翼(8)与水面构成的腔体作为所述增升气腔。使高动能的气流流动受到阻滞，变成静压高的气流，从而产生大的附加垫升升力。

在本实施例的优选方案中，主翼(3)为梯形翼，主翼(3)为S型的翼型，主翼(3)的面积占所述机翼总面积的75％。主翼(3)的前缘后掠角为35°，安装角为6°。

外翼(4)为梯形翼，外翼(4)的面积占所述机翼总面积的25％。外翼(4)的前缘后掠角为35°，上反角为10°。

机身(1)总为120米，所述机翼总展长为102米。

例如图1所示，所述机翼由小展弦比的主翼3与置于主翼3端板10外侧的大展弦比外翼4组合而成，总展长为102.57米。主翼采用S型翼型，这可通过主翼3相对于攻角的变化直接提高气动稳定性，展弦比为2，前缘后掠角为35°，翼展为56.17米，主翼3面积占机翼总面积的75％，主翼3后缘设有襟翼8，襟翼8与主翼3轴连接，能相对所述主翼3上下偏转，用作气垫封闭装置并调整升力中心，以及调整飞行中飞行器的纵向静稳定性。

外翼4展弦比为4.09，大展弦比的外翼4在巡航速度时提供较好的气动力性能，外翼4前缘后掠角为35°，上反角为10°，外翼4后缘设有副翼5，操纵左右副翼差动偏转所产生的滚转力矩可以使飞机做横滚机动。

主翼3翼尖端板10宽度为1.17米，前缘宽度超出20％主翼3弦长，约为5.62米。所述机身1中段下部、主翼3下翼面、两端板10以及主翼3后缘下偏的襟翼8与水面构成半封闭的增升气腔。为了利用地面效应，增大增升气腔压强，机翼安装角一般取为6°左右。通过合理的气动布局设计，选择具有较大后掠角的机翼，本发明可实现约800公里每小时的航速，民用客货运输上，都比传统地效飞行器和船舶类具有更高的运输效率。

具体的，机身(1)由常规机身(1-1)和船型机身(1-2)组成，机身(1)的上半部分为常规机身(1-1)，下半部分为船型机身(1-2)。机身(1)底部为断阶式布局。其中，船型机身(1-2)底部设置有第一断阶(12)和第二断阶(13)，且第一断阶(12)和第二断阶(13)的尾缘分布在与所述水平基准面呈预设倾角的直线上。第一断阶(12)和第二断阶(13)的高度均为0.36米。第一断阶(12)和第二断阶(13)的尾缘分布在与所述水平基准面呈7°倾角的一条直线上。通过船型化机身底部的设计，本实施例的地效飞行器可直接停靠在海面，与传统飞行器相比，降低了对机场环境的要求。

例如图1和图3所示，本发明中的机身1总长为120米，最大宽度为12米。所述机身1为水机型机身，机身1上部为普通机身，下部为船型机身，其主要特点是机身1滑行系数小，能够使得机身1在大载荷系数下具有很高的流体动力性能，同时船型底部可实现水面起降及停靠。所述机身1底部为断阶式布局，所述断阶布局包括机身1中前段的第一断阶12以及中后段的第二断阶13，两处断阶高度均为0.36米且两处断阶尾缘分布在与水平基准面呈7°倾角的一条直线上。采用多断阶，将水动力对结构的冲击分散，改善了结构受力状态，同时确保飞行器以断阶尾缘连线倾角相同的俯仰角离水，为地效飞行器从起飞到巡航状态过渡飞行提供了有利条件。

在本实施例的优选方案中，所述双T型尾翼，高置于所述端板(10)的尾部。通过将双T型尾翼，高置于所述端板(10)尾部，远离其自身的地效区，保证了高的气动效率，双垂尾布局，增加了飞行器的稳定性和机动性。

外翼(4)的后缘设置有副翼(5)。副翼(5)与外翼(4)的转轴连接，其中，所述转轴用于副翼(5)相对所述外翼(4)进行上或下的偏转，其中，副翼(5)与外翼(4)的转轴连接方式，可以采用常规飞机副翼与机翼连接方式。

例如图1和图2所示，所述的T型尾翼包括水平尾翼6和垂直尾翼11。所述垂直尾翼11与所述主翼3两端的端板10尾部固定连接，所述水平尾翼6固定在所述垂直尾翼11上，所述水平尾翼6与所述垂直尾翼11的纵向截面为“T”形。所述垂尾后缘设有可偏转的方向舵，用于航向稳定性和机动性。所述水平尾翼包括水平安定面和升降舵7，所述水平安定面固定在所述垂直尾翼11上，所述升降舵7与所述水平安定面轴连接，连接轴与所述垂直尾翼11所在平面相互垂直，所述升降舵7能相对于所述水平安定面上下偏转，可用于控制纵向飞行姿态，实现纵向稳定。双垂尾布局保证了所述超大型地效飞行器空中飞行的机动性。采用高置的T型尾翼与其它部件配合，可在一定速度范围内，保证飞高焦点和迎角焦点的合理位置，同时平尾高置，远离其自身的地效区，保证了高的气动效率，满足了全机纵向稳定性的要求。

所述机身1中段下部、主翼3下翼面、两端板10以及主翼3后缘下偏的襟翼8与水面构成增升气腔；所述双T型尾翼分别高置于所述主翼端板10末端，所述T型尾翼包括水平尾翼6和垂直尾翼；所述T型尾翼上设置有推进发动机9；所述飞行器机身1头部两侧设有垫升发动机2，所述垫升发动机2为涡轮发动机，发动机安装在一个动力舱内，采用可偏转安装。由于机身1为水机型机身，因而该地效飞行器可以实现水面起降及停放，相比于普通飞行器降低了对机场的要求。

小展弦比的主机翼与置于主翼端板外侧的大展弦比外翼组合在一起，大展弦比的外翼在巡航速度时提供良好的气动力性能，机身与主翼下表面构成半封闭的增升气腔；机身前段两侧设置有垫升发动机，起飞时为增升气腔提供压缩空气，以在极低速度下产生动力气垫改善起飞性能和耐波性；尾翼两侧设置有推进发动机，用于起飞、巡航飞行时提供附加推力；双T型尾翼分别与端板尾部固定连接，平尾设有升降舵，可保证攻角焦点与高度焦点之间的合理配合，实现飞行器的稳定性和机动性。

在地效区内飞行，升阻比优于飞机，超大型地效飞行器可实现超大量级装载，本发明预计可实现约500吨的有效载重，比传统客货机具有更高的运输量；该地效飞行器可完全脱离水面飞行，航速可达常规船舶的10～15倍，运输效率高；由于该地效飞行器尺寸及吨位较大，有效展长较大，地面效区的高度与地效飞行器的翼展成正比，因而地效区内的有效飞行高度较大，能提高安全飞行海况，其抗波浪的能力也增强，能提高起降海况。

本发明提供的超大型双T型尾翼地效飞行器，其大型化使得飞行器的有效巡航飞高增大，能够提高安全飞行海况，其抗波浪的能力也得到增强，能够提高起降海况。同时，该超大型地效飞行器能够实现超大量级的载重，双垂尾布局保证了大吨位飞行器空中飞行的机动性。通过合理的气动配置，充分利用高效动力增升效应，有效提高升阻比，本发明地效飞行器可在较高海况下做高速稳定的飞行。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，包括：机身(1)、机翼、双T型尾翼、端板(10)和发动机组；

所述机翼固定安装在机身(1)的两侧；

所述发动机组包括：垫升发动机(2)和推进发动机(9)，机身(1)的前段设有垫升发动机(2)，机身(1)的尾部设有推进发动机(9)；

所述机翼由主翼(3)和外翼(4)组成，外翼(4)置于主翼(3)端板(10)外侧，主翼(3)的展弦比小于外翼(4)；

所述双T型尾翼分别固定在所述机翼两侧端板(10)的尾部；

所述T型尾翼由水平尾翼(6)和垂直尾翼(11)组成，垂直尾翼(11)与主翼(3)两端的端板(10)的尾部固定连接；

水平尾翼(6)固定在垂直尾翼(11)上，水平尾翼(6)与垂直尾翼(11)的纵向截面呈“T”形；

水平尾翼(6)包括水平安定面和升降舵(7)，其中，所述水平安定面固定在垂直尾翼(11)上；升降舵(7)与所述水平安定面轴连接，连接轴与垂直尾翼(11)所在平面相互垂直。

2.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，机身(1)中段两侧翼下设有增升气腔；

由所述机身(1)的中段下部、主翼(3)的下翼面、主翼(3)两端的端板(10)，和主翼(3)的后缘下偏的襟翼(8)与水面构成的腔体作为所述增升气腔。

3.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，机身(1)由常规机身(1-1)和船型机身(1-2)组成，机身(1)的上半部分为常规机身(1-1)，下半部分为船型机身(1-2)；

机身(1)底部为断阶式布局。

4.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，

船型机身(1-2)底部设置有第一断阶(12)和第二断阶(13)，且第一断阶(12)和第二断阶(13)的尾缘分布在与所述水平基准面呈预设倾角的直线上；

第一断阶(12)和第二断阶(13)的高度均为0.36米；

第一断阶(12)和第二断阶(13)的尾缘分布在与所述水平基准面呈7°倾角的一条直线上。

5.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，所述双T型尾翼，高置于所述端板(10)的尾部。

6.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，副翼(5)安装在所述外翼(4)后缘接近翼尖的部分，偏角为25°～30°。

7.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，垫升发动机(2)为涡轮发动机，垫升发动机(2)安装在机身(1)头部的发动机舱内；

垫升发动机(2)的喷口位置设有使喷口上下偏转的驱动装置，所述喷口置于发动机喷管之后。

8.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，主翼(3)为梯形翼，主翼(3)为S型的翼型，主翼(3)的面积占所述机翼总面积的75％；

主翼(3)的前缘后掠角为35°，安装角为6°。

9.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，外翼(4)为梯形翼，外翼(4)的面积占所述机翼总面积的25％；

外翼(4)的前缘后掠角为35°，上反角为10°。

10.根据权利要求1所述的超大型双T型尾翼地效飞行器，其特征在于，机身(1)总为120米，所述机翼总展长为102米。