CN110641679A - 带v尾翼身融合布局飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的带V尾翼身融合布局飞行器，涉及航空气动技术领域。该带V尾翼身融合布局飞行器采用翼身融合结构，包括机身、左机翼、右机翼、动力装置和尾翼。机身上开设有涵道，涵道包括进气口和出气口，动力装置埋设于涵道内，动力装置包括进口和出口，进口与进气口连通，出口与出气口连通。左机翼远离机身的一端设有第一翼尖，右机翼远离机身的一端设有第二翼尖；第一翼尖和第二翼尖为三角翼。尾翼设于机身的尾部，包括左尾翼和右尾翼，左尾翼和右尾翼关于机身轴线对称，左尾翼和右尾翼形成V形尾翼。该带V尾翼身融合布局飞行器采用翼身融合的气动布局方式，大大降低了飞行器整体结构重量。通过设计V形尾翼，提高了飞行器的稳定性。

Description

带V尾翼身融合布局飞行器

技术领域

本发明涉及航空气动技术领域，具体而言，涉及一种带V尾翼身融合布局飞行器。

背景技术

随着现代化进程的推进，无人机已经进入一个高速发展期，在军事和民用领域中具有广阔的应用发展前景，是世界各国高度重视的新技术、新方向。无人机有着自主程度高、非接触、零伤亡等优点，成为农业勘测、远程巡航、高空航拍、监测搜救等众多应用的重要工具。现如今，人们对无人机在气动性能方面的要求也越来越高。

普遍采用的常规布局飞行器的机翼载荷相对较低，但机翼诱导阻力系数高；机身部分表面形阻大，飞行器整体升力面有限；改变飞行迎角时减速快，盘旋半径小，稳定盘旋能力差。而传统增升方式多采用机械增升，如前缘缝翼、后缘襟翼，虽然实现了短距起降的目的，但是随之也产生了额外的表面阻力，还极大增加了飞机的重量，不便于制造和维修。

发明内容

本发明的目的包括提供一种带V尾翼身融合布局飞行器，动力装置通过埋入式的安装方法，能够更好地与机身融合，采用翼身融合结构，大大降低了飞行器整体结构重量，提高升阻比。通过设计V形尾翼，提高飞行器的稳定性。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提供的一种带V尾翼身融合布局飞行器，采用翼身融合结构，包括机身、左机翼、右机翼、动力装置和尾翼。

所述机身上开设有涵道，所述涵道包括进气口和出气口，所述动力装置埋设于所述涵道内，所述动力装置包括进口和出口，所述进口与所述进气口连通，所述出口与所述出气口连通。

所述左机翼远离所述机身的一端设有第一翼尖，所述右机翼远离所述机身的一端设有第二翼尖；所述第一翼尖和所述第二翼尖为三角翼。

所述尾翼设于所述机身的尾部，包括左尾翼和右尾翼，所述左尾翼和所述右尾翼关于所述机身轴线对称，所述左尾翼和所述右尾翼形成V形尾翼。

进一步地，所述进气口设于所述机身的前缘，所述出气口设于所述机身的后缘，所述出气口位于所述左尾翼和所述右尾翼之间。

进一步地，所述出气口的截面呈矩形。

进一步地，所述进气口设于所述机身的前缘中部。

进一步地，所述进气口和所述出气口均位于所述机身的轴线上。

进一步地，所述机身的后缘的两边向后延伸、凸出所述机身的后缘的中部，使所述机身的后缘形成缺口，且所述出气口设于所述缺口中。

进一步地，所述左机翼和所述右机翼上分别转动连接有襟翼和副翼，所述襟翼的转动轴线和所述副翼的转动轴线成角度设置。

进一步地，所述左尾翼和所述右尾翼均连接于所述机身的后缘的两侧，所述左尾翼和所述右尾翼上均设有舵面。

进一步地，所述舵面能相对所述左尾翼或所述右尾翼偏转，且偏转角度分别为-30度至30度。

进一步地，所述左尾翼的面积为0.02平方米至0.03平方米；所述左尾翼上舵面的面积为0.01平方米至0.018平方米；所述右尾翼的面积为0.02平方米至0.03平方米；所述右尾翼上舵面的面积为0.01平方米至0.018平方米。

本发明提供的带V尾翼身融合布局飞行器具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的带V尾翼身融合布局飞行器，动力装置埋设于所述涵道内，能够更好地与机身融合，翼身融合布局不仅大大降低了飞行器整体结构重量；同时，机身也能够充当升力面，产生更大的升力，且有效的减少了表面形阻。在机翼左右两端增设翼尖三角翼，增加翼展使机翼拥有更大后掠角，相同升力时使飞行器的速度更低，即阻力更小，有效减少诱导阻力，缩短飞机起飞的滑停距离，提高爬升性能并降低能耗。通过设置V形尾翼，不仅减小了飞控难度，同时起纵向俯仰和航向稳定作用，增加飞行稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明具体实施例提供的带V尾翼身融合布局飞行器的第一种视角的结构示意图；

图2为本发明具体实施例提供的带V尾翼身融合布局飞行器的第二种视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施例提供的带V尾翼身融合布局飞行器的尾翼的局部结构示意图；

图4为本发明具体实施例提供的带V尾翼身融合布局飞行器的整体结构示意图。

图标：100-带V尾翼身融合布局飞行器；110-机身；111-进气口；113-涵道；115-出气口；120-左机翼；130-右机翼；140-三角翼；141-副翼；143-襟翼；150-左尾翼；160-右尾翼；151-舵面；153-左部；155-右部；157-中部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统的增升技术包括机械增升，如前缘缝翼和后缘襟翼的设置，虽然实现了短距起降的目的，但是随之也产生了额外的阻力，极大增加了飞机的重量，不便于制造和维修。同时，常规布局的飞行器存在一些缺陷，如常规布局的飞行器虽有技术成熟、稳定性好的优势，但水平尾产生的负升力减小了整机的升力；而无尾飞翼布局飞行器，虽机翼承载重量更为合理，高速飞行时性能优异，但其低速性能差且无尾布局只能靠主翼控制飞行，因此稳定性能很不理想。

上述缺陷都严重影响了飞行器的飞行效率和性能。为了克服上述缺陷，本申请提出了一种带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器，优化了飞行器的气动布局，有利于提高飞行器的升阻比，改善了飞行器整体的气动性能。

请参照图1，本实施例提供的一种带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，采用翼身融合结构，包括机身110、左机翼120、右机翼130、动力装置和尾翼。机身110上开设有涵道113，涵道113包括进气口111和出气口115，动力装置优选采用涡轮风扇，涡轮风扇埋设于涵道113内，动力装置包括进口和出口，进口与进气口111连通，出口与出气口115连通。左机翼120远离机身110的一端设有第一翼尖，右机翼130远离机身110的一端设有第二翼尖。第一翼尖和第二翼尖均为三角翼140，三角翼140的设置能够有效减小翼尖涡，改善流场分布、提高整机的升阻比。

请参照图2和图3，机身110的后缘中部157设有出气口115，涡轮风扇的出口与出气口115连通。尾翼设于机身110的尾部，包括左尾翼150和右尾翼160，左尾翼150和右尾翼160关于机身110轴线对称，左尾翼150和右尾翼160形成V形尾翼。出气口115设于左尾翼150和右尾翼160之间。具体的，机身110的后缘分为三部分：左部153、右部155和中部157，其中，左部153和右部155对称分布于中部157的两侧，左尾翼150设于左部153上，右尾翼160设于右部155上，出气口115设于中部157。左部153和右部155向后端延伸，并凸出中部157，使得机身110后缘的两边凸出机身110后缘的中部157，使机身110后缘形成缺口，该出气口115设于缺口中。

优选地，本实施例中，机身110的前缘中部157设有进气口111，进气口111与涡轮风扇的进口连通。气流从机身110的前端进入，经涡轮风扇高速旋转，气流从涡轮风扇的出口、出气口115排出。容易理解，涵道113可以从机身110的前缘一直往后延伸，直至贯穿机身110的后缘，涵道113的进气口111与涡轮风扇的进口连通，将气流引入涡轮风扇的进口，涵道113的出气口115与涡轮风扇的出口连通，经涡轮风扇后的气流从出气口115排出，为飞行器提供飞行所需的推动力。通过控制涡轮风扇的喷气量，能够有效控制飞行器所需的推动力。由于本实施例中，机身110和机翼采用翼身融合结构，即机身110机翼一体成型，既可以是涵道113设于机身110内，也可以是涵道113设于机翼内，这里不作具体限定。涡轮风扇通过内埋式的安装，有利于与机身110高度融合。涵道113内的涡轮风扇在前飞状态时，由于结构对称性，纵向平面内升力、俯仰力矩随前飞速度增加而增加。

本实施例提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，采用自主设计的气动外形，翼身高度融合，大大降低了飞行器整体结构的重量。同时，由于涡轮风扇内埋于机身110内的涵道113中，涵道113能对涡轮风扇起到遮蔽作用，减小横向来流对风扇的影响，同时阻挡了风扇气动噪声向外传播。

可选地，出气口115的截面呈矩形。进气口111和出气口115均位于机身110的轴线上。机身110、机翼和其他控制面形成平衡，显著缩短了起降滑跑距离。左机翼120和右机翼130上分别包括主机翼、襟翼143和副翼141，主机翼上转动连接有襟翼143和副翼141，襟翼143的转动轴线和副翼141的转动轴线成角度设置。

左尾翼150和右尾翼160均连接于机身110后缘的两侧，左尾翼150相对于水平面的偏角约为40度至50度，比如可以是45度，优选地，本实施例中，左尾翼150相对于水平面的倾角为45.73度。类似地，右尾翼160相对于水平面的偏角约为40度至50度，比如可以是45度，优选地，本实施例中，右尾翼160相对于水平面的倾角为45.73度。

左尾翼150和右尾翼160上均设有舵面151。舵面151能相对左尾翼150或右尾翼160偏转，且偏转角度分别为-30度至30度。容易理解，左侧的舵面151相对于左尾翼150转动，右侧的舵面151相对于右尾翼160转动。左尾翼150和右尾翼160两个翼面形成V形，V型尾翼兼具垂尾和平尾的功能，既保证了飞行器的强度，又提高了飞行器的便携性能。本实施例中的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，涡轮风扇作为动力系统，以内埋式安装于机身110的涵道113内，实现飞行器的起降及巡航。起飞状态下，V型尾翼同时起纵向和航向稳定作用，当左右两侧V形尾翼的舵面151向相同方向偏转时，起升降舵的作用；相反的，当左右两侧V形尾翼的舵面151向不同方向偏转时，则起方向舵作用。因此V形尾翼能够使无人机的可控性得到提升。在机翼内埋设小型涵道113式涡轮风扇作为动力装置，通过机身110后缘的出气口115出气获得推力。V形尾翼的设计减小了尾翼的尺寸，协调整体平衡，有助于实现短程起飞与着陆。同时V形尾翼起纵向俯仰和航向稳定作用，增加飞行稳定性减小了飞控难度。

本实施例中，该带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100的翼展总长1498.791mm，其主翼展长541.313mm，主翼弦长138.225mm，襟翼143展长110.353mm，单侧主机翼的上表面或下表面的面积为0.114m²，单侧襟翼143的上表面或下表面的面积0.02m²，单侧副翼141的上表面或下表面的面积0.041m²，进气口111面积0.017m²，出气口115面积0.006m²，后掠角35°。单侧左尾翼150的单侧面积为0.02平方米至0.03平方米，单侧左尾翼150上舵面151的一侧面积为0.01平方米至0.018平方米；类似地，单侧右尾翼160的一侧面积为0.02平方米至0.03平方米，单侧右尾翼160上舵面151的一侧面的面积为0.01平方米至0.018平方米。优选地，本实施例中，单侧V尾的一侧面的面积0.025m²，单侧V尾的舵面151的一侧面的面积为0.012m²。在0度至15度的迎角范围内升力系数呈线性上升趋势，最高升力系数为1.500，有效的提高了升阻比。相比于传统布局飞行器，本实施例提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100能够有效减轻结构重量，提高升阻比，提升气动效率，在使气动载荷分布达到最佳效果的同时增加了飞行器的稳定性。

请参照图4，本发明提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，其工作原理如下：

本发明提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，动力装置采用了内埋式的涡轮风扇，将涡轮风扇安装在涵道113内作为动力装置，由于涡轮风扇的高速旋转，在机翼上表面对气流产生抽吸作用，来流流速增加、压力降低，在机翼下表面堵塞自由来流，产生阻滞效应，来流流速降低、压力升高，改变了机翼弦向压力分布。通过机身110的后缘V形尾翼的设计，能够减小飞控难度，同时起纵向俯仰和航向稳定作用，增加飞行稳定性。该带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100在大幅度提升升力的同时，平衡抬头力矩，缩短起降距离，使机身110在起降和巡航阶段平稳过渡。

综上所述，本发明提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100，涡轮风扇埋设于所述涵道113内，能够更好地与机身110融合，大大降低了飞行器整体结构重量。同时，涵道113能起到对涡轮风扇的遮蔽作用，减小横向来流对涡轮风扇的影响，同时阻挡了涡轮风扇气动声向外传播，噪音低。通过设计V形尾翼，减小了尾翼的尺寸，使飞行器达到理想的空气动力学形状，协调整体平衡，有助于实现短程起飞与着陆。同时兼具飞行阻力小、减重优势明显、隐身能力强等显著的优点。该带V尾飞翼的飞行器带V尾翼身融合布局飞行器100通过后缘出气口115出气获得推动力，出气的反作用力在垂直方向上的分力也使机翼升力大大增加，从而增加机翼面整体升力系数，实现飞行器的定点悬停和短距离起降，提高了续航能力。在改善了飞行器的低速环境下气动性能的同时，还兼具良好的机动性、安全性和短距离起降性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，采用翼身融合结构，包括机身、左机翼、右机翼、动力装置和尾翼；

所述机身上开设有涵道，所述涵道包括进气口和出气口，所述动力装置埋设于所述涵道内，所述动力装置包括进口和出口，所述进口与所述进气口连通，所述出口与所述出气口连通；

所述左机翼远离所述机身的一端设有第一翼尖，所述右机翼远离所述机身的一端设有第二翼尖；所述第一翼尖和所述第二翼尖为三角翼；

所述尾翼设于所述机身的尾部，包括左尾翼和右尾翼，所述左尾翼和所述右尾翼关于所述机身轴线对称，所述左尾翼和所述右尾翼形成V形尾翼。

2.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述进气口设于所述机身的前缘，所述出气口设于所述机身的后缘，所述出气口位于所述左尾翼和所述右尾翼之间。

3.根据权利要求2所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述进气口设于所述机身的前缘中部。

4.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述进气口和所述出气口均位于所述机身的轴线上。

5.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述出气口的截面呈矩形。

6.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述机身的后缘的两边向后延伸、凸出所述机身的后缘的中部，使所述机身的后缘形成缺口，且所述出气口设于所述缺口中。

7.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述左机翼和所述右机翼上分别转动连接有襟翼和副翼，所述襟翼的转动轴线和所述副翼的转动轴线成角度设置。

8.根据权利要求1所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述左尾翼和所述右尾翼均连接于所述机身的后缘的两侧，所述左尾翼和所述右尾翼上均设有舵面。

9.根据权利要求8所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述舵面能相对所述左尾翼或所述右尾翼偏转，且偏转角度分别为-30度至30度。

10.根据权利要求8所述的带V尾翼身融合布局飞行器，其特征在于，所述左尾翼的面积为0.02平方米至0.03平方米；所述左尾翼上舵面的面积为0.01平方米至0.018平方米；所述右尾翼的面积为0.02平方米至0.03平方米；所述右尾翼上舵面的面积为0.01平方米至0.018平方米。

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