CN1390743A - 高效动力增升型地效飞行器 - Google Patents

Abstract

一种高效动力增升型地效飞行器，包括机身、机翼，机身及机翼下方设有可调节的增升气腔，机翼前缘设有发动机，发动机前方设有涵道螺旋桨，该涵道螺旋桨后部设可将涵道螺旋桨旋转产生的气流导入增升气腔内的导流片。本发明由于采用在机翼下方设置的增升气腔与发动机及带导流片的涵道螺旋桨组成的动力推进系统之间合理的配置，将涵道螺旋桨高速旋转所产生的高速气流通过导流片导入增升气腔，并将气流的动能转化为压力能，以产生较大的垫升力，此外，在机身尾部高置的T型尾翼及设于尾翼平尾上的升降舵，使飞行器的纵向平衡得以保证，确保了飞行器能在贴近水面的空中稳定的飞行。

Description

高效动力增升型地效飞行器

技术领域

本发明涉及到一种飞行器，特别是一种在地效区内飞行的具有高效动力增升的高效动力增升型地效飞行器。

背景技术

高效动力增升型地效飞行器(缩写WIG，亦称地效翼船)，是一种高速运输工具，高效动力增升型地效飞行器的原有技术涉及船舶和航空两大领域，与高效动力增升型地效飞行器相比较，用于航空领域的普通飞行器与用于航海领域的船舶与高效动力增升型地效飞行器相比较存在如下缺点。

一、普通飞行器

1、制造和使用成本高，包括研制、使用、维护、管理等均需要大量费用。

2、需建设面积很大、设施齐全、人员配制合理、造价高的地面机场。

3、安全性问题，高空飞行过程中一旦出现发动机停车或其它故障会造成灾难性事故。

4、超低空飞行能力差，其中水上飞机虽然可以在水面上滑行、起飞、降落，但它不能在近水面长时间稳定飞行，仅能在高空飞行，故同样存在安全问题。

5、难以大型化，主要受到动力装置、研制价格等方面的制约。

二、船舶

1、航行速度慢，不适应现代社会发展高速度、高节奏的市场要求。

2、在风浪中航行时，乘坐的舒适性差。

3、吃水深度大，需建造复杂而庞大的码头。

中国专利申请号为99122366.7及中国专利98119037.5中揭示了“兼有高飞功能的高效动力增升型地效飞行器及大型双体冲翼艇(地效运输机)两种该领域的发明，前者着重在地效区外飞行进行了设计，在机身上方、机头上方或机身外侧设置了双飞行翼，使地效飞行器也能象飞机一样升入高空且安全飞行。后者是在大型运输冲翼艇的基础上改单体为双体水翼结构，并使端板前端与水平面呈一定角度，在艇翼后端增设三块襟翼，以此增大艇翼的空气效应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能更充分的利用地效原理，通过设计合理气动配置，能使飞行升力增加、阻力降低的高效动力增升型地效飞行器，在此基础上的高效动力增升型地效飞行器还具有能在贴近水面的空中稳定飞行的特点。

一种高效动力增升型地效飞行器，包括机身、机翼，其中，机身及机翼下方设有可调节的增升气腔，机翼前缘设有发动机，发动机前方设有涵道螺旋桨，该涵道螺旋桨后部设有可将涵道螺旋桨旋转产生的气流导入增升气腔内的导流片。

为保证在贴近水面的空中稳定飞行，本发明进一步的技术方案是：上述机身尾部设有高置的T型尾翼，该T型尾翼包括平尾和垂尾，所述平尾展长稍长于机翼展长。上述平尾后端沿左右设有用于控制纵向飞行姿态实现纵向平衡的升降舵，舵面设有调整片。

本发明由于采用在机翼下方设计的增升气腔与发动机及带导流片的涵道螺旋桨组成的动力推进系统之间合理的配置，将涵道螺旋桨高速旋转所产生的高速气流通过导流片导入增升气腔，并将气流的动能转化为压力能，以产生较大的垫升力，此外，在机身尾部高置的T型尾翼及设于尾翼平尾上带有调整片的升降舵，既保证了攻角焦点与高度焦点之间合理的匹配，又保证了长时间飞行时升降舵杆力的配平，实现了在纵向平面内的平衡和机动，确保了飞行器能在贴近水面的空中稳定的飞行。

下面结合附图详细说明本发明的结构及工作原理：

附图说明

图1为本发明的整体布局图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明的气流导入增升气腔的示意图；

图5为本发明机身水动布局示意图；

图6为本发明端板水动布局示意图。

具体实施方式

如图1图2图4所示的本发明包括机身1、机翼2、发动机4及其带动的螺旋桨，发动机4在机翼2前缘螺旋浆通过传动轴与发动机相连，所述机身1与机翼2下方设有增升气腔3，所述螺旋桨为涵道螺旋桨6，该涵道螺旋桨后部设有可将涵道螺旋桨6旋转产生的气流导入增升气腔3内的导流片。气流在腔内受到阻滞，动能转变为压力能，作用在机翼2下表面的附加压力产生附加的垫升升力，垫升升力可以将飞行器抬起，减少了飞行器与水接触的面积，从而降低了飞行器滑行阻力。上述增升气腔3为由机身1下部、机翼2下方、机翼2两端的端板7及机翼2后缘襟翼8组成的腔体，其中襟翼8设有可使其沿机翼2后缘向下偏转的驱动装置。上述导流片5由若干呈不等长度的活动翼面沿涵道螺旋桨6涵道后缘横向设置，各导流片5间设有可使其作协调偏转的机构。上述导流片5设有绕涵道螺旋桨6涵道后缘偏转的驱动装置。上述驱动装置为可对襟翼8及导流片5同步操纵的液压操纵系统，上述襟翼8和导流片5分别设有由液压操纵系统操纵的作动杆。所述液压操纵系统由电动液压泵、电磁换向阀、减压阀、液压缸组成，所述液压油缸分别设置于机翼2后缘及涵道螺旋桨6侧面，所述作动杆一端与液压缸内的活塞相连，另一端分别与襟翼8及导流片5相接。所述导流片5液压操纵系统和襟翼8液压操纵系统用同一个液压源，使导流片5和襟翼8可进行同步的操纵。飞行试验证实，起飞时襟翼8偏转5度、导流片5偏转20度，离水后15秒内同时收起，可以使高效动力增升型地效飞行器顺利地离水并过渡到巡航状态，整个过程操作简便、飞行姿态稳定。上述襟翼8为矩形，其摆角为0～30°可调。上述发动机与涵道螺旋桨之间设有传动轴14，传动轴14两端设有供与发动机和涵道螺旋桨6之间联接的弹性联轴器。

上述机翼2为单翼小展弦比机翼，其展弦比为0.5～2之间，优选值为1.6，机翼2的翼面可以是平直式或基本平直的矩形机翼，也可以是翼面平直或基本平直的呈小梯形比的梯形机翼。这样的平面形状和几何参数具有结构简单、地效作用强、匹配合理的特点。上述T型尾翼9包括平尾10和垂尾11，为减少机翼2对尾翼的洗流干扰，所述平尾9采用高置且面积较大，其展长稍长于机翼2的设置。上述平尾9后端沿左右设有一对用于控制纵向飞行姿态及实现纵向平衡的升降舵12，舵面设有调整片13。上述升降舵12主要提供纵向操纵力距，保证高效动力增升型地效飞行器纵向力矩平衡，实现高效动力增升型地效飞行器在纵向平面内的机动。与一般飞行器不同，高效动力增升型地效飞行器在地效区内飞行时，有两个焦点，即攻角焦点和高度焦点，按高效动力增升型地效飞行器纵向运动稳定性判断，只有当攻角焦点、高度焦点和地效飞行器的重心位置合理配置时，高效动力增升型地效飞行器的纵向运动才是稳定的。而采用高置的T型尾翼9与其它部件的合理配置，可在规定的速度范围内具有良好的稳定性，保证攻角焦点与高度焦点的合理匹配。

如图3图5所示上述机身1两侧下部为由底部向两端部斜向上的滑水体结构，所述机身1底部为多断阶布局。所述多断阶布局包括机身1前段的主断阶及设于主断阶之后的若干次断阶和艉断阶，主断阶与若干次断阶及艉断阶呈多断阶结构。所述机身1为大长宽比的船体结构，其长度L与宽度B之比L/B＞7。所述机翼2两端设有端板7，该端板7底部设有与机身1相类似的多断阶结构。机身1与端板7所采用的多断阶布局的断阶数量、形状、位置和高度对高效动力增升型地效飞行器的水动特性影响很大，合理的多断阶布局具有如下优点：a、增加了滑行面展弦比，提高了滑行效率，减少了“海豚运动”的发生；b、浸润面积得到减少，从而降低了磨擦阻力；c、断阶产生气泡效应，减少了水动阻力；d、由于多滑行面的支撑，使得高效动力增升型地效飞行器在滑行、起飞过程中具有良好的姿态角，能够顺利的通过第一和第二阻力峰，而顺利的离水起飞；e、保证高效动力增升型地效飞行器在整个过渡飞行过程，有较大的剩余拉力。

上述机身滑行体17底部1及端板7底部横截面呈对称内凹双弧形，弧底端至弧项端形成横向斜升角α。机身1及端板7底部合理的底部横向斜升角，使得当高效动力增升型地效飞行器处于滑行状态时左右滑行面产生适当的扶正力矩，保证高效动力增升型地效飞行器具有良好的横向滑行稳定性；而横向斜升的底部由直线改为双弧形的横向弯曲，有效地减少了横向喷溅的形成，有利于保持底部动压力，因而比直线斜升型有更高的滑行效率；当高效动力增升型地效飞行器降落水面时，波浪对高效动力增升型地效飞行器的冲击力能够大到自身重量的数倍。横向斜升角和横向弯曲是对冲击力影响最大的因素，通过对横向斜升角与横向弯曲的合理选择与配合，使得波浪冲击力和流体动力得到了优化。为使水动性能与飞行器的其它综合性能有机的结合为一体，上述机翼2为单翼小展弦比、无下反的矩形机翼。为了保持停泊或低速航行时的横向稳定性和克服水的阻力，机翼2两端设有呈多断阶结构的端板7，所设端板7使机翼2的有效展弦比得以提高，与无端板的飞行器相比较，在地效区内的升力可增加50％，大大降低了能耗，提高了飞行效率。

本发明的过渡飞行操作过程是这样实现的，当发动机4开车时，如图4所示涵道螺旋桨6高速旋转所产生的高速气流通过导流片5偏转导入由机翼2、下偏的襟翼8、端板7和机身1组成的增升气腔内3，从而将高速气流的动能转化为压力能，以产生较大的垫升力将飞行器船体绝大部分垫离水面，飞行器在发动机拉力的作用下，逐渐加速，起飞离水，其进一步的操作是通过液压操纵系统对襟翼8和导流片5作同步的操纵，例如，起飞时同时将襟翼8偏转5度，导流片5偏转20度，离水后15秒内同时收起，便可使飞行器顺利地从起飞状态过渡到巡航飞行状态，整个过程操作简便、可靠。

Claims (10)

1、一种高效动力增升型地效飞行器，包括机身(1)、机翼(2)，其特征在于机身(1)及机翼(2)下方设有增升气腔(3)，机翼前缘设有发动机(4)，发动机(4)前方设有带导流片(5)的涵道螺旋桨(6)，该涵道螺旋桨后部设有可将涵道螺旋桨(6)旋转产生的气流导入增升气腔(3)内的导流片(5)。

2、根据权利要求1所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于上述增升气腔(4)为由机身(1)下部、机翼(2)下方、机翼(2)两端的端板(7)及机翼(2)后缘襟翼(8)组成的腔体，其中襟翼(8)设有可使其绕机翼(2)后缘偏转的驱动装置。

3、根据权利要求1或2所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于上述导流片(5)由若干呈不等长度的活动翼面沿涵道螺旋桨(6)涵道后缘横向设置，各导流片(5)间设有可使其作协调偏转的机构，上述导流片(5)设有绕涵道螺旋桨(6)涵道后缘偏转的驱动装置。

4、根据权利要求2或3所述具有的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于上述驱动装置为可对襟翼及导流片同步操纵的液压操纵系统，上述襟翼(8)和导流片(5)分别设有由液压操纵系统操纵的作动杆。

5、根据权利要求1所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于所述机翼(2)为单翼小展弦比机翼，其展弦比在0.5-2之间，优选值为1.6，上述机翼(2)为翼面平直或基本平直的矩形机翼。

6、根据权利要求1所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于所述机身(1)尾部设有高置的T型尾翼(9)，上述T型尾翼(9)包括平尾(10)和垂尾(11)，所述平尾(10)为大面积平尾，其展长稍长于机翼(2)展长。

7、根据权利要求6所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于上述平尾(10)后端沿左右设有一对用于控制纵向飞行姿态及实现纵向平衡的升降舵(12)，舵面设有调整片(13)。

8、根据权利要求1所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于所述机身(1)底部为多断阶布局，上述多断阶布局包括机身(1)前段的主断阶(15)及设于主断阶之后的若干次断阶和艉断阶(16)，主断阶(15)与若干次断阶及艉断阶(16)呈多断阶结构。

9、根据权利要求8所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于所述机翼(2)两端设有端板(7)，该端板(7)底部设有与机身(1)相类似的多断阶结构。

10、根据权利要求8或9所述的高效动力增升型地效飞行器，其特征在于所述机身(1)滑水体(17)底部及端板(7)底部横截面呈对称内凹双弧形，弧底端至弧项端形成横向斜升角α。

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