CN115783251A - 翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机方案 - Google Patents

Abstract

翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机方案，飞机为满足地面滑行及停放需要，都是采用左右主机轮设计，水上飞机也是如此，这种布局对有些飞机的阻力特性影响很大。本发明提出用动力平衡滑行起降过程中机体的左右稳定，同时再结合机身中线设置主起落架(缩小轮距)的设计，基本上可以克服目前常规起落架布局对越野飞机、水上飞机及运输机机体阻力特性影响很大的弊端，可以有效地改善这些飞机的阻力特性。所谓的动力平衡就是在两翼尖处设置可以向下产生推力的电动或发动机驱动螺桨、涵道、风扇或小型喷气发动机来实现机体的左右平衡，再结合“单轮支撑”起落装置来完成飞机的起飞降落，这种设计可以提高飞机的飞行速度，或者减轻降装置的结构重量，以及顺便提高起降落低速性能。

Description

翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机方案

本发明涉及到一种采用了新型起降装置的飞机设计方案。

到目前为止，绝大多数飞机通常是在机体左右两侧各安装一个主起落架，不管是前三点式还是后三点式都是这样。采用“自行车”式起落架的飞机通常是把主机轮安装在机身纵向的中心线上，但必须还要在两侧机翼上设置起稳定作用的辅助支撑轮。水上飞机也必须要采用左右浮筒设计，或者是在两侧机翼下再配置一套平衡用支撑浮筒。

对某些种类的飞机来说，起落架的布置对其气动性能影响很大，也对机身结构设计增加了不少的麻烦。运输机通常采用上置翼，起落架主机轮主要安装在机身两侧，为了满足必要的滑跑稳定需要，其轮距要大出机身宽度20％以上，不得已要配置能使总气动阻力增加至少15％以上的突凸机身两侧的机轮舱。一些低速飞机及越野飞机通常采用不可收放的大尺寸低压轮胎，以满足野外简陋机场甚至草地沙滩等地形上起飞需要，并配合强有力的减振缓冲装置，两个大尺寸的轮胎与外露的支架及减振装置暴露在机身下会产很大阻力。水上飞机在起落装置付出上更是巨大，严重影响了水上飞机的经济性及使用成本。

本发明的目的就是为了降低起落架装置对一些飞机的巨大影响。各种类型的飞机包括水上飞机在采用本发明后，可以在起落装置上采用中线单轮或双轮，或者缩小轮距以减少轮舱突凸，或采用单浮体完成从水面上的起降，进而减少了减少目前起落架结构产生的气动阻力。

本发明的目的是这样实现的，在两侧机翼尖处设置可向下产生推力的电动螺桨或电动涵道，也可以采用喷气矢量喷口或小功率喷气发动机，在起降滑行时打开，就可利用这两个翼尖动力产生平衡力矩，这样也就再没必要采用大间距的双机轮保持平衡了，或者说可以根据需要缩小双轮之间的轮距。在地面停放时飞机可以靠两个不承担起降滑行功能的可收放支撑单轮实现支撑作用，多轮起落架也可利用两对轮的张开实现停放时的左右平衡。水上飞机可以把单浮体沿纵向一分两半并打开一段距离或把后半部一分两半就能实现漂浮时平衡，进而取消两侧机翼上浮筒。

与常规的飞机相比，采用“单轮支撑”的飞机，其起落架结构重量可降低25％以上，飞机的飞行阻力也有可能降低15％还要多。“单轮支撑”的越野飞机如果采用收放结构，则更能优化整个飞机的气动性能，同时结构重量仍然会低于固定的双轮布局，水上飞机获益更大。另外动力平衡还可产生降低诱导阻力及帮助飞机增加低速时的安全迎角，因为左右平衡的稳定可以让偏航失速推迟，平衡动力装置在水平状态下也能起到推进作用，在翼尖处也可以顺便减少诱导阻力，因此在飞行时不是死重。

附图1为采用了翼尖动力平衡“单轮支撑”的越野飞机结构示意图。

如附图所示，翼尖螺桨平衡“单轮支撑”越野飞机的主起落架为单轮1，设置在机身靠前处，可采用固定结构的起落架，半个机轮及整个起落架支柱处于整流罩2中。两侧机翼尖处设置微型可旋转电动螺桨3，在滑行起降时两电动螺桨朝产生的拉力差就可使机体保持左右平衡，同时结合角度变化可提供方向操纵力矩。为提高平衡效率，翼尖上的螺桨最好采用可变距设计，这样在一侧螺桨失效时另一侧装置依靠推力变向仍然能实现平衡，还可让螺桨推力变化更具灵敏性。螺桨的偏转可以大于九十度，以便可利用两螺桨拉力差调整机体在地面与空中的指向。在垂直尾翼或水平尾翼上也可设置微型可转动电动螺桨4，它可以在起降时通过拉力变化来使机体低头或抬头，以提高机体在地面移动时的灵活性。如果采用可收放起落架，则呈收起状态的机轮5收起后可大半没入整流罩内。在机身两侧设置带万向轮6的支撑平衡杆7，它在地面停放时可保持机体平衡，由于只考虑地面移动用，因此重量较轻。

在具体实施时，翼尖电动平衡“单轮支撑”设计也可用于水上飞机和上单翼的运输机。采用此设计的船身式水上可取消翼尖浮筒，机身下的船身式水线部分的后半部可以一分为二，在水面漂浮打开就可形成左右两个浮箱体来提供稳定性，左右打开的浮箱中还可设置陆地停放时的平衡辅助机轮，小型的则可以干脆将单浮体一分两半，张开后就成双浮筒，而在起降过程中合为一体，这样既可控制结构重量，起飞水阻力及飞行中空气阻力也小一半。采用翼尖电动平衡“单轮支撑”的运输机的左右机轮的轮距可以缩小进机身的垂直投影内，这样也就缩小了左右轮舱的横侧尺寸，非常有利于降低轮舱的气动阻力。缩小的轮距以满足地面停放及慢速滑行稳定为标准确定，因此没必要再采用平衡轮，缩小轮距也意味着减少了安装机轮的横梁尺寸，有利于减轻结构重量。翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机的平衡动力可以是电动或发动机驱动的螺桨或风扇或涵道，也可以是小型的涡喷发动机或涡扇发动机，也可以像鹞式飞机那样从主发动机上引气形成喷气矢量来完成两翼尖上的动力平衡。

Claims (5)

1.一种翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机，其特征是主机轮安装在机身中线下，或者是主机轮的轮距相对于常规设计有较大程度的缩小，基本上在机身垂直投影内，，两侧翼尖上设置有动力装置，可以是电动的或发动机驱动的螺桨或涵道或风扇，也可以喷气发动机或从发动机引气的喷气矢量装置。

2.按权利要求1规定的翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机，其特征是翼尖处的动力平衡装置是可旋转的，旋转角度大于九十度。

3.按权利要求1及2规定的一种翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机，其特征是对应的水上飞机机身水线部分下采用可纵向一分为二或后部一分为二的设计。

4.按权利要求1及2规定的翼尖螺桨平衡单轮越野飞机，其特征是严格采用单轮支撑的机型则在机身两侧设置有向两侧下方伸出的支撑杆(轮)。

5.按权利要求1及2规定的一种翼尖动力平衡“单轮支撑”飞机，其特征是一些相对高级的飞机上安装的动力平衡装置有双保险设计，例如螺桨或风扇采用变距结构，矢量喷气喷口除了向下喷口外还有向上喷口。

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