CN112644684A - 一种鸭翼前掠翼无人运输机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鸭翼前掠翼无人运输机，涉及飞行器设计领域，具体是一种鸭翼前掠翼无人运输机，其包括：机身单元、机翼单元、起落架单元以及动力单元。本发明运输机采用鸭翼布局，在具有与常规布局同等纵向配平能力的情况下，机身长度更短，故机身强度更高，重量更轻。机翼采用前掠翼设置，使机翼的平均气动弦位置前移，有利于无人机重心的配平，解决了一般鸭翼飞机发动机只能后置，通过发动机重量来配平飞机重心，使飞机重量分布不合理，飞机可用重心范围小的问题。

Description

一种鸭翼前掠翼无人运输机
技术领域
本发明涉及飞行器设计领域，具体是一种鸭翼前掠翼无人运输机。
背景技术
随着物流业的快速发展以及大众对物流时效性要求的提高，航空物流在现代物流业中的比重越来越高。目前航空物流主要实现的还是各地区大型机场之间的运输，当航空货物到达地区机场后，后继则采用公路物流等方法运输到其他社区或者农村地区。
同时，大型干线货运飞机常采用航空标准集装箱进行运输，目前国内外的无人运输机以轻小型为主，商载较小，且不具备装载航空标准集装箱的能力。这使得在地区大型机场与小型通用机场之间，存在着航空物流空白，并且航空标准集装箱的对接装载能力也不具备，航空物流效率较低。
发明内容
本发明提供了一种鸭翼前掠翼无人运输机，用于解决现有技术中在相同装载条件上飞机机身较长自身重量较大的问题，以及飞机可用重心范围小的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种鸭翼前掠翼无人运输机，包括：机身单元、机翼单元、起落架单元以及动力单元；
所述机身单元包括：机身本体以及后货舱门，所述后货舱门与所述机身本体活动连接；
所述机翼单元包括：主翼、襟翼、副翼、垂尾、方向舵、鸭翼以及鸭翼舵面；所述主翼固定连接在所述机身本体的后部，所述主翼前掠；所述襟翼以及所述副翼分别与所述主翼铰接，所述襟翼以及所述副翼均设置在所述主翼的后边缘一侧；所述鸭翼固定连接在所述机身本体的前部，所述鸭翼舵面与所述鸭翼铰接；
所述垂尾固定连接在所述机身本体后部，所述方向舵与所述垂尾铰接；
所述起落架单元包括：前起落架以及后起落架，所述前起落架与所述机身本体转动连接，所述后起落架与所述机身本体固定连接；
所述动力单元包括：发动机以及螺旋桨，所述发动机本体与所述主翼固定连接，所述螺旋桨与所述发动机输出轴固定连接。
进一步地，所述主翼设置在所述机身本体上表面。
进一步地，所述主翼前掠角为-10°～-20°。
进一步地，所述主翼展弦比为8～12。
进一步地，所述螺旋桨设置在所述主翼的前方。
进一步地，所述后货舱门包括：上左瓣尾舱门、上右瓣尾舱门以及下瓣尾舱门，所述上左瓣尾舱门设置在所述机身本体尾部的左上方，所述上右瓣尾舱门设置在所述机身本体尾部的右上方，所述下瓣尾舱门设置在所述机身本体尾部的下发，所述上左瓣尾舱门、所述上右瓣尾舱门以及所述下瓣尾舱门分别与所述机身本体铰接。
进一步地，所述动力单元至少为两套。
进一步地，还包括：前货舱门，所述前货舱门与所述机身本体活动连接，所述前货舱门设置在所述机身本体前部的侧面。
进一步地，所述垂尾以及所述方向舵均为两个，所述垂尾以及所述方向舵分别对称设置在所述机身本体纵轴线的两侧。
本发明的积极效果如下：
本发明运输机采用鸭翼布局，在具有与常规布局同等纵向配平能力的情况下，机身长度更短，故机身强度更高，重量更轻。机翼采用前掠翼设置，使机翼的平均气动弦位置前移，有利于无人机重心的配平，解决了一般鸭翼飞机发动机只能后置，通过发动机重量来配平飞机重心，使飞机重量分布不合理，飞机可用重心范围小的问题。
本发明运输机使用拉力螺旋桨，使螺旋桨的效率比一般使用推力螺旋桨的鸭翼飞机的桨效更高。
本发明运输机主翼设置在机身本体的上表面，主翼以及动力单元离地间隙较大，起降过程中不容易发生刮擦。
本发明运输机机身后端设置有三瓣式后货舱门，方便集装箱等大尺寸货物的装卸，也可进行大尺寸货物的空投作业。在空投作业中，当三瓣式后货舱门打开，上左瓣尾舱门和上左瓣尾舱门分别向两侧开启，结合机身后上部的两个垂尾，可形成一“H”形结构，可有效增加空投作业时的航向稳定性，同时，开启的上左瓣尾舱门和上左瓣尾舱门可对机身尾部的气流进行遮挡，方便货物能够平稳进行空投。在装卸货物过程中，三瓣式后货舱门开启，运输车辆或人员更容易接近飞机的尾仓，搬运距离更短。
本发明运输机动力单元至少为两套，动力单元与主翼连接点更多，各个连接点的受力更小，更利于机身平衡，多个动力单元提供动力时，采用的发动机尺寸更小，受力更平均，离地间隙更大。
本发明运输机在机身前部设置有大开口的前货舱门，便于散货的装卸，以及可以使用叉车进行装卸。
本发明运输机垂尾为两个，相比单垂尾设计双垂尾设计垂尾高度更低，垂尾与机身本体连接点的应力更小，机尾受力更均衡。
附图说明
图1为本发明实施方式无人运输机左侧轴测视图；
图2为本发明实施方式无人运输机右侧轴测视图；
图3为本发明实施方式无人运输机后舱门打开示意图；
图4为本发明实施方式无人运输机俯视图。
图中：
1机身本体；
2鸭翼；
3鸭翼舵面；
4主翼；
5襟翼；
6副翼；
7垂尾；
8方向舵；
9前起落架；
10主起落架；
11前货舱门；
12后货舱门；
13发动机舱；
14螺旋桨；
15发动机；
16上左瓣尾舱门；
17上右瓣尾舱门；
18下瓣尾舱门；
19 LD3航空标准集装箱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-4所示，一种鸭翼前掠翼无人运输机，包括：机身单元、机翼单元、起落架单元以及动力单元；
所述机身单元包括：机身本体1以及后货舱门12，所述后货舱门12与所述机身本体1活动连接；
所述机翼单元包括：主翼4、襟翼5、副翼6、垂尾7、方向舵8、鸭翼2以及鸭翼舵面3；所述主翼4固定连接在所述机身本体1的后部，所述主翼4前掠；所述襟翼5以及所述副翼6分别与所述主翼4铰接，所述襟翼5以及所述副翼6均设置在所述主翼4的后边缘一侧；所述鸭翼2固定连接在所述机身本体1的前部，所述鸭翼舵面3与所述鸭翼2铰接；
所述垂尾7固定连接在所述机身本体1后部，所述方向舵8与所述垂尾7铰接；
所述起落架单元包括：前起落架9以及后起落架，所述前起落架9与所述机身本体1转动连接，所述后起落架与所述机身本体1固定连接；
所述动力单元包括：发动机15以及螺旋桨14，所述发动机15本体与所述主翼4固定连接，所述螺旋桨14与所述发动机15输出轴固定连接。
进一步地，所述主翼4前掠角为-10°～-20°。
进一步地，所述主翼4展弦比为8～12。
更为具体地，本发明运输机在机身本体1前部布置有鸭翼2，鸭翼2后缘位置设置有鸭翼2可动舵面，鸭翼2可动舵面的上下偏转，可对无人运输机的纵向俯仰姿态进行控制。
在机身后部布置有机翼，机翼采用大展弦比具有小前掠角-10°～20°前掠翼布局。本领域技术人员容易理解的是，机翼采用具有小前掠角的前掠翼设置，使机翼的平均气动弦位置前移，有利于无人机重心的配平，故采用的机身长度相对与后掠翼的飞机更短，飞机机身本体1的强度更高，重量更轻。解决了一般后掠翼的鸭翼2飞机发动机15只能后置，通过发动机15重量来配平飞机重心，使飞机重量分布不合理，不能够进行大质量货物装载的问题。
在机翼翼展方向的后缘位置，依次布置有襟翼5和副翼6。
在机身的后上部布置有垂尾7，垂尾7可起到提高无人运输机航向安定性的作用，其后缘位置设置的方向舵8，可提供无人运输机所需的偏航力矩。
在机身下部的前起落架9和主起落架10，采用不可收放的前三点布置，主起落架10，采用板簧式结构，结构简单，维护方便。
进一步地，所述主翼4设置在所述机身本体1上表面。
更为具体地，主翼4设置在机身本体1的上表面，主翼4以及动力单元离地间隙较大，起降过程中不容易发生刮擦。
进一步地，所述螺旋桨14设置在所述主翼4的前方。
更为具体地，在机翼前缘位置，吊装有发动机15舱13，每个发动机15舱13与机翼大梁连接，发动机15舱13中安装有发动机15，发动机15前部安装螺旋桨14。本领域技术人员容易理解的是，安装于机翼前缘位置的螺旋桨14前部无任何遮挡，其效率比一般鸭翼2布局的螺旋桨14飞机使用的推力桨即发动机15安装于机身后部或者机翼后缘位置效率更高。同时，螺旋桨14所产生的螺旋桨14滑流可起到一定的有益作用，提高机翼的升力系数。发动机15置于机翼前缘，使用拉力螺旋桨14，使螺旋桨14的效率比一般使用推力螺旋桨14的鸭翼2飞机的桨效更高。
进一步地，所述后货舱门12包括：上左瓣尾舱门16、上右瓣尾舱门17以及下瓣尾舱门18，所述上左瓣尾舱门16设置在所述机身本体1尾部的左上方，所述上右瓣尾舱门17设置在所述机身本体1尾部的右上方，所述下瓣尾舱门18设置在所述机身本体1尾部的下发，所述上左瓣尾舱门16、所述上右瓣尾舱门17以及所述下瓣尾舱门18分别与所述机身本体1铰接。
更为具体地，机身后端设置有三瓣式后货舱门12，后货舱门12由上左瓣尾舱门16、上左瓣尾舱门16，下瓣尾舱门18组成，当后货舱门12开启后，可用于LD3航空标准集装箱19等大尺寸的货物的装卸。本领域技术人员容易理解的是，在空投作业中，当三瓣式后货舱门12打开，上左瓣尾舱门16和上左瓣尾舱门16分别向两侧开启，结合机身后上部的两个垂尾7，可形成一“H”形结构，可有效增加空投作业时的航向稳定性，同时，开启的上左瓣尾舱门16和上左瓣尾舱门16可对机身尾部的气流进行遮挡，方便货物能够平稳进行空投。在装卸货物过程中，三瓣式后货舱门12开启，运输车辆或人员更容易接近飞机的尾仓，搬运距离更短。
进一步地，所述动力单元至少为两套。
发动机15通常为为航空煤油活塞发动机15、航空汽油活塞发动机15或涡桨发动机15。动力单元至少为两套，动力单元与主翼4连接点更多，各个连接点的受力更小，更利于机身平衡，多个动力单元提供动力时，采用的发动机15尺寸更小，受力更平均，离地间隙更大。
进一步地，还包括：前货舱门11，所述前货舱门11与所述机身本体1活动连接，所述前货舱门11设置在所述机身本体1前部的侧面。
更为具体地，在机身前部设置有大开口的前货舱门11，便于散货的装卸，以及可以使用叉车进行装卸。
进一步地，所述垂尾7以及所述方向舵8均为两个，所述垂尾7以及所述方向舵8分别对称设置在所述机身本体1纵轴线的两侧。
更为具体地，垂尾7为两个，相比单垂尾7设计双垂尾7设计垂尾7高度更低，垂尾7与机身本体1连接点的应力更小，机尾受力更均衡。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，包括：机身单元、机翼单元、起落架单元以及动力单元；
所述机身单元包括：机身本体（1）以及后货舱门（12），所述后货舱门（12）与所述机身本体（1）活动连接；
所述机翼单元包括：主翼（4）、襟翼（5）、副翼（6）、垂尾（7）、方向舵（8）、鸭翼（2）以及鸭翼舵面（3）；所述主翼（4）固定连接在所述机身本体（1）的后部，所述主翼（4）前掠；所述襟翼（5）以及所述副翼（6）分别与所述主翼（4）铰接，所述襟翼（5）以及所述副翼（6）均设置在所述主翼（4）的后边缘一侧；所述鸭翼（2）固定连接在所述机身本体（1）的前部，所述鸭翼舵面（3）与所述鸭翼（2）铰接；
所述垂尾（7）固定连接在所述机身本体（1）后部，所述方向舵（8）与所述垂尾（7）铰接；
所述起落架单元包括：前起落架（9）以及后起落架，所述前起落架（9）与所述机身本体（1）转动连接，所述后起落架与所述机身本体（1）固定连接；
所述动力单元包括：发动机（15）以及螺旋桨（14），所述发动机（15）本体与所述主翼（4）固定连接，所述螺旋桨（14）与所述发动机（15）输出轴固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述主翼（4）前掠角为-10°～-20°。
3.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述主翼（4）展弦比为8～12。
4.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述主翼（4）设置在所述机身本体（1）上表面。
5.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述螺旋桨（14）设置在所述主翼（4）的前方。
6.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述后货舱门（12）包括：上左瓣尾舱门（16）、上右瓣尾舱门（17）以及下瓣尾舱门（18），所述上左瓣尾舱门（16）设置在所述机身本体（1）尾部的左上方，所述上右瓣尾舱门（17）设置在所述机身本体（1）尾部的右上方，所述下瓣尾舱门（18）设置在所述机身本体（1）尾部的下发，所述上左瓣尾舱门（16）、所述上右瓣尾舱门（17）以及所述下瓣尾舱门（18）分别与所述机身本体（1）铰接。
7.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述动力单元至少为两套。
8.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，还包括：前货舱门（11），所述前货舱门（11）与所述机身本体（1）活动连接，所述前货舱门（11）设置在所述机身本体（1）前部的侧面。
9.根据权利要求1所述的一种鸭翼前掠翼无人运输机，其特征在于，所述垂尾（7）以及所述方向舵（8）均为两个，所述垂尾（7）以及所述方向舵（8）分别对称设置在所述机身本体（1）纵轴线的两侧。
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