CN1098060A - 水推进水面效应带翼节能高速飞船 - Google Patents

Abstract

本发明具有滑行艇型船体，鸭式布局小展弦比前 后翼和双垂尾大平尾布局，后翼下有稳性浮筒，由水 推进器推进，利用水面效应掠水节能高速飞行。方向 舵与水舵联动，并装有襟翼，和升降舵同时操纵飞行； 用飞高指示仪显示理想稳定飞高和水推进器的理想 沉深；有油路电磁阀根据飞姿自动调节主机供油量， 并在水推进器离水时关闭油路保护主机。是耐波，浅 水通过性极好的高效节能新型飞行船。

Description

本发明是一种水推进器推进利用水面效应掠水飞行的节能高速带翼飞行船。

现有的滑行艇，水翼艇，侧壁气垫船等高速船均采用水推进器（包括水螺旋浆和喷水推进器）推进，推进效率较高，经济性较好，但船体都不能离水，水阻力较大，航速一般在30～50节。有一种表面效应飞行器（中国专利申请公开91112667.8）可以从水面起飞，利用水面效应离开水面一定高度掠水飞行，飞行中只有空气阻力而无水阻力，故航速较快可达80～150节。但其用航空发动机和空气螺旋浆推进，技术要求复杂，制造使用成本较高，一时难以普及。

能否设计一种制造成本和使用费用象常规高速艇一样经济，而航速又接近低速飞机（50～100节）的新型飞船呢？这正是本发明的目的。

本发明由小风阻上层建筑的高速滑行艇船体（1）（见附图1），带有翼梢小翼（4）、（9）及襟翼（5）、（15）的小展弦比前翼（3），后翼（7），和带方向舵（16）的双垂尾（10）及带升降舵（13）的大平尾（12）组成，其中后翼（7）下带有浮筒（8），采用水推进器（14）推进，其航行原理如下。

本飞船停于水面时，和普通船一样靠水浮力支撑;开始滑行后随着功率加大，航速增加，船体受水动升力作用吃水减少，水动阻力也减小，但气动阻力增大，翼升力也增大。当滑水航速增大到各翼升力总和等于船重时，一拉升降舵即可使船体离水飞行。如船体继续升高，水推进器沉深会减小直至出水，则其推力剧减，船体航速降低，翼升力减小，船体飞高下降，水推进器又加大沉深恢复推力，这样就客观限定了船体飞高，这一飞高此处称为理想飞高H，船舶水推进器不影响推力的沉深为理想沉深h。

本人通过实验测定船体理想飞高H为翼展的1/20～1/25时，机翼升阻比增大，水面效应显著，在此飞高飞行并同时保持水推进器的理想沉深h可获最佳经济性和动力性。低于理想飞高H飞行，水面易冲击船体，水阻力大，耐波性、平稳性差;超过理想飞高H飞行，水推进器易出水，产生海豚现象（水面跳跃）和烧毁主机。故水推进器（14）的安装位置要保证在船体离水高度为理想飞高H时水推进器沉深为理想沉深h。

为使飞船稳定地在水面效应区掠水飞行，气动布局上要使各翼翼面积总和满足设计航速下不放襟翼在理想飞高H时，各翼升力总和等于额定船重。由于表面效应区的升阻比为高空的三倍以上，故本飞船翼展为同重量飞机的三分之一以下便可达同样航速。由于船体航行时重心靠后，双垂尾（10）上的大平尾（12）产生的巨大升为，有利于重量平衡，同时可进一步减小前后翼翼展，便于飞船在窄小水域航行和入港。前后翼的鸭式布局可获良好飞行稳性，避免船头扎入水中。

为使飞船在理想飞高H时保持稳定的水推进器理想沉深h，需装设用汽车油量表改装的飞高指示仪，其结构与油量表完全一样，只是指示表盘（17）要标定飞高范围，传感器（21）和浮子（22）装在船尾封板中央下缘处（见附图2）。当飞船在水面滑行时，浮子（22）处于水平状态通过传感器（21）让指针（23）在表盘（17）上指示出滑水航态范围（18），此时水推进器沉深大于理想沉深h，推进效率更佳。当飞船加速离水进入理想飞高H后，浮子（22）处于水平与垂直的中间状态，指针（23）指示在理想航态范围（19），此时水推进器为理想沉深h。当船体超出理想飞高H，浮子（22）渐渐垂落，指针（23）指示到危险航态范围（20），水推进器沉深小于理想沉深h直至出水，易发生海豚现象和飞车烧毁主机。

航态的控制可操纵前后翼上的襟翼和升降舵来实现。飞船低速时可放下襟翼，增大机翼升阻比;船体脱水飞行后，可在加速同时渐收襟翼，减小升阻比，有利高速航行。随着主机功率和航速的变化，对照飞高指示仪指针（23）指示的航态读数，调节襟翼的收放角度，可获稳定的飞高。需迅速改变航态可操纵升降舵实现。

为防止操纵失误致使水推进器飞离水面造成主机飞车烧坏，在主机油门前的进油管处装一电磁阀，该阀由飞高指示仪指针（23）通过传感器控制。当指针（23）在滑水和理想航态范围（18）、（19）时，传感器控制电磁阀全开;当指针（23）进入危险航态范围（20）时，电磁阀逐渐关小，直至水推进器离水时电磁阀全关。这样可在一进入危险航态即自动减小供油量控制主机功率，使飞船回到理想航态;并可在水推进器离水的瞬时关闭油路，以保护主机。同时飞船也可在高速时利用动能化为势能跃升一定高度避障而不担心主机烧毁。

平尾（12）两旁装有航行灯（11），便于夜航。前后翼和船体前端外围装有与其形状相似的不锈钢管防撞栏（2）和（6），以保护机翼和船体。

航向操纵器控制方向舵与水舵联动，可提高转向效率。后翼（7）下的浮筒（8）增加了浮力和稳性，飞船可在高速时做普通快船不能做的急转弯。前后翼上的翼梢小翼（4）和（9）能显著减小机翼阻力。如制成夹层船体，加上浮筒（8）的浮力，可容易地使船体在进水后仍有剩余浮力而不沉。

本飞船与同排水量的普通滑行艇装用同一水螺旋浆推进器进行试验比较，本飞船在同功率下可提高航速1/3以上，且因飞行时只有水推进器在水中，耐波性和浅水通过性显著提高，是具有高速艇成本，轻型飞机速度的新型快船。朝大型化发展后，更能体现耐波、节能、高速的特点，军用民用前景广阔。

Claims (4)

1、一种由船体、机翼、水推进器组成的水推进水面效应带翼节能高速飞船，其特征在于：(A)具有滑行艇型船体，鸭式布局的小展弦比前翼(3)、后翼(7)和双垂尾(10)支撑大平尾(12)的整体布局；(B)各翼面积总和满足最大航速下不放襟翼(5)和(15)在理想飞高H时的各翼升力总和等于额定船重；(C)由水推进器推进。

2、根据权力要求1所述的水推进水面效应带翼节能高速飞船，其特征在于：（A）驾驶台装有襟翼（5）、（15）操纵手柄和升降舵（13）操纵手柄，航向操纵手柄控制空气舵（16）和水舵同时联动;（B）飞高指示仪表盘（17）上标有滑水航态范围（18），理想航态范围（19）和危险航态范围（20），其浮子（22）和传感器（21）装在船尾封板中央下缘，（C）主机油门外进油管装有由飞高指示仪指针（23）通过传感器控制的电磁调，且其满足指针（23）在滑水和理想航态范围（18）和（19）时电磁阀开通，指针（23）进入危险航态范围（20）后电磁阀逐渐自动关小，直至水推进器离水时电磁阀关闭。

3、根据权利要求1所述的水推进水面效应带翼节能高速飞船，其特征在于：水推进器安装位置满足船体在1/20～1/25船宽的理想飞高H时，水推进器在水中有理想沉深h。

4、根据权利要求1所述的水推进水面效应带翼节能高速飞船，其特征在于：（A）前翼（3）后翼（7）均带有襟翼（5）、（15）和翼梢小翼（4）、（9），且后翼（7）下带有浮筒（8）;（B）前翼（3）后翼（7）和船头外侧装有不锈钢管防撞栏（2）和（6）。

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