CN110949662B - 一种双翼构型的新概念布局飞机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双翼构型的新概念布局飞机，包括机舱（9）、起落架（8）、外挂（10）、起降及飞行装置等，起落架（8）采用四点式单轮形式，机舱（9）采用小型汽车型面设计，外挂（10）通过挂架固定在主机翼上，起降及飞行装置通过采用旋翼与固定翼融合设计的新型布局结构，包括涵道风扇（1）、翼梢小翼（2）、旋翼（3）、垂尾（4）、涵道动力（5）、平尾（6）和固定翼（7）。本发明设计的双翼构型的新概念布局飞机，通过旋翼与固定翼融合、涵道风扇与飞行器融合设计，既有常规直升机垂直起降和空中悬停能力，又具有固定翼飞机高速巡航飞行能力。
Description
技术领域
本发明属于飞行器设计领域，具体为一种包含旋翼和固定翼双翼构型的新概念布局飞机。
背景技术
当前，常规直升机采用旋翼结构，具有垂直起降和空中悬停能力，但存在航时短、速度慢、作战半径小、载荷能力有限等局限；虽然固定翼飞机具有高速巡航飞行能力，但固定翼短距起降飞机在短距起降阶段燃油消耗量巨大，发动机系统复杂，使用寿命短，故障率高，使用灵活性差。
怎样结合两者优势，设计一种飞机使得其兼顾直升机的垂直起降、悬停与固定翼飞机的高速、远距等优势，实现飞机大速度、长航时、垂直起降能力，十分有意义。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种双翼构型的新概念布局飞机，可解决传统直升机和短距起降飞机飞行性能低、适应性差等问题。
为解决上述技术问题，本发明所设计的双翼构型的新概念布局飞机，主要包括机舱、起落架、外挂、起降及飞行装置等，起落架采用4点式单轮形式，机舱采用小型汽车型面设计，外挂通过挂架固定在主机翼上。
其起降及飞行装置通过采用旋翼与固定翼融合设计的新型布局结构，包括涵道风扇、翼梢小翼、旋翼、垂尾、涵道动力、平尾和固定翼；涵道风扇固定在翼梢小翼外侧，为飞机提供动力；翼梢小翼固定在固定翼上；旋翼通过转轴固定在固定翼上，可旋转，为飞机垂直/短距起降和悬停提供升力；垂尾固定在机舱上设计的尾撑上，为飞机提供横向安定性和操纵舵面；涵道动力固定在机舱上设计的尾撑之间；平尾固定在机舱上设计的尾撑上，提供俯仰操纵舵面。
涵道风扇起飞降落时呈水平状态，配合主旋翼进行垂直起降，前飞时通过设计的十字转轴控制涵道倾转90°，配合固定翼加大飞机推重比，进而提升载荷挂载能力。
进一步地，涵道风扇可通过翼梢的电气接口进行充电，补充能源。
进一步地，涵道风扇设计为可从母机上分离使用，执行任务。
旋翼亦可固定在翼梢小翼上，与固定翼形成双层翼布局，提高飞机升力与升阻比。
进一步地，旋翼翼梢通过锁钩与机翼翼梢小翼固定，与固定翼构成双翼，提升升力与升阻比。
固定翼为左右贯穿的小后掠角上单翼。
进一步地，固定翼后缘外侧设计副翼，控制飞机滚转。
进一步地，固定翼内侧后缘设计襟翼，减小短距起降滑跑距离。
平尾和垂尾后缘设计升降舵和方向舵，控制偏航与俯仰。
涵道动力设计为涵道形式，固定在尾撑后段中间，并可绕飞机横轴方向倾转，通过十字尾将发动机、风扇固定在涵道中央，并在十字尾后缘设计有舵面，在飞机垂直/短距起降阶段，主升降舵和方向舵效率不足时，辅助控制俯仰与偏航。
在上述技术方案中，所设计的双翼构型的新概念布局飞机，通过旋翼与固定翼融合、涵道风扇与飞行器融合设计，既有常规直升机垂直起降和空中悬停能力，又具有固定翼飞机高速巡航飞行能力。
附图说明
图1为本发明双翼构型的新概念布局飞机构型示意图。
图2为本发明涵道倾转垂直起降模式示意图。
图1-2中：1、涵道风扇，2、翼梢小翼，3、旋翼，4、垂尾，5、涵道动力，6、平尾，7、固定翼，8、起落架，9、机舱，10、外挂。
具体实施方式
下面将结合图1和图2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明某一种具体实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明为一种双翼构型的新概念布局飞机，如图1所示，主要包括涵道风扇1、翼梢小翼2、旋翼3、垂尾4、涵道动力5、平尾6、固定翼7、起落架8、机舱9、外挂10等组成。可实现双翼构型，提升巡航构型升力系数，减小推力需求。
固定翼7采用中等展弦比梯形上单翼，尾撑采取双垂尾4+水平尾翼6布局；选用四点式起落架8；在机翼上设有旋翼3，在垂直/短距起降/短距及悬停时，旋翼3启动，提供飞机升力，高速巡航时，旋翼3翼梢通过锁钩与机翼翼梢小翼2固定，与固定翼7构成双翼，提升升力与升阻比。固定翼7后缘外侧设计副翼，控制飞机滚转，平尾6和垂尾4后缘设计升降舵和方向舵，控制偏航与俯仰；固定翼7内侧后缘设计襟翼，减小短距起降滑跑距离。
涵道动力5采用涵道形式，固定在尾撑后段中间，并可绕飞机横轴倾转，如图2所示。通过十字尾将发动机、涵道风扇固定在涵道中央，并在十字尾后缘设计有舵面。在飞机垂直/短距起降阶段，主升降舵和方向舵效率不足时，辅助控制俯仰与偏航。
涵道风扇1设置于翼梢小翼2外侧，起飞降落时呈水平状态，如图2所示，配合旋翼3进行垂直起降；前飞时通过十字转轴涵道倾转90°，配合固定翼7加大飞机推重比，进而提升载荷挂载能力，并可通过翼梢的电气接口进行充电，补充能源。
其特征一在于采用三涵道、上单翼+旋翼、双尾撑支撑双垂尾和平尾的布局形式，实现垂直起降、悬停高速飞行能力。
其特征二在于采用旋翼与固定翼融合设计，旋翼采用两桨叶设计，固定在固定翼上，在巡航阶段，与机翼翼梢小翼固定，实现双翼构型，提高飞机升力，实现快速飞行；垂直起降及悬停阶段，旋翼旋转，为飞机提供升力。
其特征三在于采用涵道风扇与飞行器融合设计，固定翼两侧翼尖各设置一个涵道风扇，同时在机舱后部尾翼之间设置一个涵道风扇，其中在巡航阶段，翼梢上的涵道风扇与尾部涵道风扇一起提供飞行动力，提高飞行速度；执行任务阶段，翼梢的两个涵道风扇可与飞机母体分离，前出执行任务。
其特征四在于，通过三个涵道偏转及旋翼的使用，可实现3种起降模式，一是旋翼固定，利用涵道风扇推力的机场跑道正常起降模式；二是旋翼固定，通过涵道风扇旋转实现前推和上推的短距起降模式；三是旋翼旋转和涵道风扇旋转构型下的垂直起降模式。
Claims (9)
1.一种双翼构型的新概念布局飞机，包括机舱（9）、起落架（8）、外挂（10）、起降及飞行装置等，起落架（8）采用四点式单轮形式，机舱（9）采用小型汽车型面设计，外挂（10）通过挂架固定在主机翼上，其特征是：所述的起降及飞行装置通过采用旋翼与固定翼融合设计的新型布局结构，包括涵道风扇（1）、翼梢小翼（2）、旋翼（3）、垂尾（4）、涵道动力（5）、平尾（6）和固定翼（7）；涵道风扇（1）固定在翼梢小翼（2）外侧，为飞机提供动力；翼梢小翼（2）固定在固定翼（7）上；旋翼（3）通过转轴固定在固定翼（7）上，可旋转，为飞机垂直/短距起降和悬停提供升力；垂尾（4）固定在机舱上设计的尾撑上，为飞机提供横向安定性和操纵舵面；涵道动力（5）固定在机舱上设计的尾撑之间；平尾（6）固定在机舱上设计的尾撑上，提供俯仰操纵舵面；
涵道风扇（1）起飞降落时呈水平状态，配合旋翼（3）进行垂直起降，前飞时通过设计的十字转轴控制涵道倾转90°，配合固定翼（7）加大飞机推重比，进而提升载荷挂载能力；
涵道风扇（1）设计为可从母机上分离使用，执行任务。
2.根据权利要求1所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的涵道风扇（1）可通过翼梢的电气接口进行充电，补充能源。
3.根据权利要求1所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的旋翼（3）亦可固定在翼梢小翼（2）上，与固定翼（7）形成双层翼布局，提高飞机升力与升阻比。
4.根据权利要求3所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的旋翼（3）通过锁钩与机翼翼梢小翼（2）固定。
5.根据权利要求1所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的固定翼（7）为左右贯穿的小后掠角上单翼。
6.根据权利要求5所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的固定翼（7）后缘外侧设计副翼，控制飞机滚转。
7.根据权利要求5所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的固定翼（7）内侧后缘设计襟翼，减小短距起降滑跑距离。
8.根据权利要求1所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的平尾（6）和垂尾（4）后缘设计升降舵和方向舵，控制偏航与俯仰。
9.根据权利要求1所述的双翼构型的新概念布局飞机，其特征在于：所述的涵道动力（5）设计为涵道形式，固定在尾撑后段中间，并可绕飞机横轴方向倾转，通过十字尾将发动机、风扇固定在涵道中央，并在十字尾后缘设计有舵面，在飞机垂直/短距起降阶段，主升降舵和方向舵效率不足时，辅助控制俯仰与偏航。
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