CN115042957B - 一种具有倾转变体尾翼的飞机 - Google Patents

Abstract

本申请属于飞机结构设计领域，特别涉及一种具有倾转变体尾翼的飞机。包括：倾转变体尾翼，所述倾转变体尾翼包括倾转机构、第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面，所述倾转机构安装在机身尾部，所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在所述倾转机构上，其中，在亚音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在水平位置；在超音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在垂直位置。本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，通过两种布局相互转换，整合了三翼面布局和鸭式布局飞机的优势，能够适应亚音速机动性和超音速飞行的需求。

Description

一种具有倾转变体尾翼的飞机

技术领域

本申请属于飞机结构设计领域，特别涉及一种具有倾转变体尾翼的飞机。

背景技术

随着作业任务需求的发展和作业性能指标的提高，高性能作业飞机在不断地追求更高的敏捷机动、高空高速、隐身特性等典型特征，但这些性能需求会给气动布局设计带来矛盾。表现为高机动性能要求飞机机翼面积大，翼载低，升力特性好，以及纵向操纵能力强。而飞机高空高速飞行要求机翼面积小、阻力小，同时，超音速飞行时航向稳定性会急剧恶化，因此要求飞机具有效率较高的航向安定面，一般为垂尾或者腹鳍，保证飞机超音速飞行时航向稳定性。另外，为了降低散射特性要求飞机表面光滑、部件之间没有锐角，飞机的垂尾和平尾等都能成为较强的散射源，降低性能。

这些对气动布局的矛盾要求使设计难度增大，无法实现兼顾。因此，面向未来新一代飞机，开发出一种同时适应高敏捷机动和高空高速性能需求的飞机构型是很有必要的。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种具有倾转变体尾翼的飞机，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种具有倾转变体尾翼的飞机，包括：

倾转变体尾翼，所述倾转变体尾翼包括倾转机构、第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面，所述倾转机构安装在机身尾部，所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在所述倾转机构上，其中，

在亚音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在水平位置；

在超音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在垂直位置。

在本申请的至少一个实施例中，

所述第一尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为30°；

所述第二尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为30°。

在本申请的至少一个实施例中，

所述第一尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为45°；

所述第二尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为45°。

在本申请的至少一个实施例中，

机身尾部具有第一连接部；

所述倾转机构包括第二连接部以及驱动器，其中，

所述第二连接部与所述第一连接部通过轴承连接，所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在所述第二连接部的外侧；

所述驱动器包括固定在所述第一连接部内侧的第一固定部，固定在所述第二连接部内侧的第二固定部，以及将第一固定部与第二固定部相连的驱动轴，通过驱动轴的旋转实现所述倾转机构的转动。

在本申请的至少一个实施例中，所述第一固定部与所述第一连接部通过焊接固定，所述第二固定部与所述第二连接部通过焊接固定。

在本申请的至少一个实施例中，所述驱动轴配置有锁止元件，所述锁止元件用于在所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在水平位置或垂直位置时，对所述驱动轴进行锁止。

在本申请的至少一个实施例中，还包括安装在机身前部的鸭翼。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，通过在机身尾部对称安装可旋转变体的尾翼舵面，在亚音速飞行追求敏捷机动性时，尾翼保持在水平位置，此时飞机变为一种没有垂尾的三翼面布局；在超音速飞行强调低零升阻力和航向稳定时，尾翼旋转至垂直位置，变为方向舵，从而增大航向稳定性。

附图说明

图1是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至水平位置的具有倾转变体尾翼的飞机示意图；

图2是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至水平位置的具有倾转变体尾翼的飞机俯视图；

图3是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至水平位置的具有倾转变体尾翼的飞机侧视图；

图4是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至水平位置的具有倾转变体尾翼的飞机主视图；

图5是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至垂直位置的具有倾转变体尾翼的飞机示意图；

图6是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至垂直位置的具有倾转变体尾翼的飞机俯视图；

图7是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至垂直位置的具有倾转变体尾翼的飞机侧视图；

图8是本申请一个实施方式的尾翼舵面旋转至垂直位置的具有倾转变体尾翼的飞机主视图；

图9是本申请一个实施方式的倾转机构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图9对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种具有倾转变体尾翼的飞机，包括：倾转变体尾翼。

该倾转变体尾翼包括倾转机构以及两个尾翼舵面，第一尾翼舵面和第二尾翼舵面，倾转机构安装在机身尾部，第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在倾转机构上，其中，

在亚音速飞行时，追求敏捷机动性，通过控制倾转机构使得第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面保持在水平位置，此时飞机为一种没有垂尾的三翼面布局，能够提高飞机的机动性。

在超音速飞行时，追求调低零升阻力和航向稳定，通过控制倾转机构使得第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面保持在垂直位置，此时倾转变体尾翼变为方向舵，从而增大航向稳定性。

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，两个尾翼舵面的前后缘均有较大的后掠角。在本申请的一个实施方式中，第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面的前缘后掠角均设置为45°，后缘后掠角均设置为30°。在本申请的另一个实施方式中，第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面的前缘后掠角均设置为45°，后缘后掠角同样均设置为45°，两舵面的前后缘后掠角可满足平行原则。

在本申请的一个实施方式中，机身尾部具有第一连接部，倾转机构包括第二连接部以及驱动器，其中，第二连接部与第一连接部通过轴承连接，第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在第二连接部的外侧。驱动器包括固定在第一连接部内侧的第一固定部，固定在第二连接部内侧的第二固定部，以及将第一固定部与第二固定部相连的驱动轴，通过驱动轴的旋转实现倾转机构的转动。在本申请的优选实施例中，第一固定部与第一连接部通过焊接固定，第二固定部与第二连接部也通过焊接固定。可以理解的是，本实施例中，驱动轴还配置有锁止元件，锁止元件用于在第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面保持在水平位置或垂直位置时，对驱动轴进行锁止，从而实现倾转机构的旋转以及锁止，使得倾转变体尾翼的两个舵面能够在水平位置以及垂直位置进行转换以及锁止。

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，在具有倾转变体尾翼的构型基础上，还可以在机身前部布置鸭翼，进一步提高飞机的机动性。

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，给出了某一高敏捷机动高速变体尾翼布局的变体飞机，该变体飞机布局从前到后，翼面分别为鸭翼、机翼和尾翼，尾翼整体为可绕机身纵轴倾转并锁定到水平、垂直两个角度。该变体飞机在上述布局飞行亚音速飞行时，可倾转尾翼旋转锁定至水平位置，如图1至图4所示，此时尾翼作为平尾进行纵向操纵，飞机变为没有垂尾的三翼面布局，航向操纵可应用机翼扰流板、阻力舵等，飞机的鸭翼和平尾组合进行直接力控制，提高升力特性，机动性高。该变体飞机在飞机进行超音速飞行时，可倾转尾翼旋转并锁定至垂直位置，如图5至图8所示，此时尾翼作为垂尾进行航向操纵，飞机变为具有较大航向安定面的鸭式布局，提高航向安定性，同时，由于减少了一组水平翼面，飞机的升力面减小，翼载变大，从而减小飞行阻力，提高飞机超音速性能。

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，在不同速域实现了三翼面布局和鸭式布局的转换。三翼面布局是在正常式布局的基础上增加一个水平翼面构型，综合了鸭式布局和正常布局的特点，前翼可以与水平尾翼结合进行直接升力控制，改善大迎角气动特性，但由于多一组水平舵面，零升阻力较大，综合看，三翼面布局在亚音速时机动性好，但超音速阻力大。鸭式布局中鸭翼产生的脱落涡能对机翼表面流动输入能量，抑制气流分离，从而提高大迎角性能，提高机动性，相比常规布局具有一定优势，鸭式布局相比三翼面布局，减少一组平尾，零升阻力小，同时，垂尾能够保证超音速航向稳定性。本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，通过两种布局相互转换，整合了三翼面布局和鸭式布局飞机的优势，能够适应亚音速机动性和超音速飞行的需求。

本申请的具有倾转变体尾翼的飞机，实际应用场景广泛，且具有良好的使用价值，可以适用于各类飞行器气动布局设计，尤其适用于隐身、机动性和宽速域飞行的飞行器。飞机采用可倾转尾翼，能够使气动布局在亚音速和超音速适应不同的气动特性变化，满足亚音速机动性和超音速减阻、提高航向安定性需求，同时相比常规三翼面飞机，减少一组舵面，全机重量增加不大。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种具有倾转变体尾翼的飞机，其特征在于，包括：

倾转变体尾翼，所述倾转变体尾翼包括倾转机构、第一尾翼舵面以及第二尾翼舵面，所述倾转机构安装在机身尾部，所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在所述倾转机构上，其中，

在亚音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在水平位置；此时飞机为一种没有垂尾的三翼面布局，能够提高飞机的机动性；

在超音速飞行时，通过控制所述倾转机构使得所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在垂直位置；此时倾转变体尾翼变为方向舵，从而增大航向稳定性；

所述第一尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为30°；

所述第二尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为30°；或

所述第一尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为45°；

所述第二尾翼舵面的前缘后掠角为45°，后缘后掠角为45°；

机身尾部具有第一连接部；

所述倾转机构包括第二连接部以及驱动器，其中，

所述第二连接部与所述第一连接部通过轴承连接，所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面沿机身纵轴对称安装在所述第二连接部的外侧；

所述驱动器包括固定在所述第一连接部内侧的第一固定部，固定在所述第二连接部内侧的第二固定部，以及将第一固定部与第二固定部相连的驱动轴，通过驱动轴的旋转实现所述倾转机构的转动。

2.根据权利要求1所述的具有倾转变体尾翼的飞机，其特征在于，所述第一固定部与所述第一连接部通过焊接固定，所述第二固定部与所述第二连接部通过焊接固定。

3.根据权利要求1所述的具有倾转变体尾翼的飞机，其特征在于，所述驱动轴配置有锁止元件，所述锁止元件用于在所述第一尾翼舵面以及所述第二尾翼舵面保持在水平位置或垂直位置时，对所述驱动轴进行锁止。

4.根据权利要求1所述的具有倾转变体尾翼的飞机，其特征在于，还包括安装在机身前部的鸭翼。

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