CN220518557U - 一种客货两用大型地效飞行器 - Google Patents

Abstract

一种客货两用大型地效飞行器，包括地效飞行器本体，地效飞行器本体包括地效飞行器机头、地效飞行器机身、地效飞行器机尾，地效飞行器机头的前端设置有仿生破流尖嘴，地效飞行器机头的内部设置有雷达电波发射器，地效飞行器机头的上部设有驾驶舱，驾驶舱的斜后方对称设置有第二喷气式引擎，驾驶舱的后机舱顶部设有一对向斜后方对称伸出的斜向支撑梁，每个斜向支撑梁上均对称设置有两个第一喷气式引擎，在两根斜向支撑梁之间的机头顶部和机翼两端，各安装有一个雷达波接收器。利用本实用新型，可实现客货两用大型地效飞行器的小半径急速转弯、紧急升空以及预先避障。

Description

一种客货两用大型地效飞行器

技术领域

本实用新型涉及一种地效飞行器，具体涉及一种客货两用的大型地效飞行器。

背景技术

当带展翼的飞行器在贴近地面或水面飞行时，由于空气流动受到地面或水面的约束，导致升阻比增加，诱导阻力减小，即产生“空气动力地面效应(Ground Effect)”。且该效应越靠近地面，地面效应越强，飞行器获得的升力越大，则可以运载的重量越大。

地效飞行器即是利用该原理而发展起来的一种掠地或掠海飞行的运输工具。

但现有技术中公开的地效飞行器未能完全解决以下问题，如：一、距离地面或水面的高度较小，在掠地飞行时容易碰到树木、房屋，需具有较强的应急升空能力，否则会对其飞行安全性造成影响；二、在掠海飞行时如遇上海上风浪较大的天气，则风浪有可能对其飞行的稳定性造成一定影响，应急降落能力也不够完善；三、地效飞行器在规避船舶桥梁时因速度较快而导致规避困难(飞行员发现时已经太晚)。也因为这一系列的原因，目前地效飞行器还未能有效实现民用，仅有少量型号投入使用。

但可以预见的是，新的地效飞行器如果能够解决上述问题，在海上运输、海上救援、海上观光等领域将得到广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种紧急状态下可进行小半径急速转弯或紧急升空的客货两用大型地效飞行器。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种客货两用大型地效飞行器，包括地效飞行器本体，所述地效飞行器本体包括地效飞行器机头、地效飞行器机身、地效飞行器机尾三大部分，所述地效飞行器机头的前端设置有仿生破流尖嘴，所述地效飞行器机头的内部设置有雷达电波发射器，可向机头正前方的半球形方向发射经过特殊调制后的无线电波，所述地效飞行器机头的上部设有驾驶舱，驾驶舱采用一体化双层胶粘钢化玻璃外罩，驾驶舱内还设置有自带降落伞的飞行员紧急弹射座椅，所述驾驶舱的斜后方对称设置有椭圆形扁平状的第二喷气式引擎，第二喷气式引擎进气道的轴线呈竖向或与竖向存在小幅度夹角(斜后方)，启动后第二喷气式引擎从引擎上部吸纳气流并向下喷出，所述驾驶舱的后机舱顶部设有一对向斜后方对称伸出的斜向支撑梁，所述斜向支撑梁采用子弹头截面的流线型结构，每个斜向支撑梁上均对称设置有两个第一喷气式引擎，所述第一喷气式引擎的气道呈水平布置或与水平向有夹角，在两根斜向支撑梁之间的机头顶部，安装有至少一个雷达波接收器；

所述地效飞行器机身的两侧设置有流线型结构的弹性机翼，弹性机翼的端部设有漂浮用流线型舱体，所述漂浮用流线型舱体的中前部安装有第三喷气式引擎，其气道为竖向或与竖向呈小幅度夹角(向机尾斜后方布置)，气道与舱体外表面相接处采用倒圆角设计(可减少吸纳空气时的阻力)，启动时将从引擎上部吸纳气流并向下喷出，可为地效飞行器机身提供向上的升力(上升力通过机翼传递到机身)，与第二喷气式引擎提供的机头上升力共同维持地效飞行器的整体平稳上升或空中悬停，所述漂浮用流线型舱体的中后部设有气囊充气装置和叠放好的气囊(可采用优质橡胶制作)；

所述地效飞行器机尾设有流线型垂直尾翼，流线型垂直尾翼上有水平布置的鲸鱼尾型平衡翼，可最大限度减少机身后方的紊流；

所述全机流线型设计指所有机身部件相交处及迎风面均采用合适半径的倒角设计，即圆弧形曲线之间采用相切连接。

进一步，所述第一喷气式引擎设有两组，一组位于两侧斜向支撑梁的端部，另一组位于在两侧斜向支撑梁中间位置的上方，斜向支撑梁内部设有为其提供燃料的输油管。

进一步，所述驾驶舱的下部设有中央控制系统，所述中央控制系统包括中央处理器(硬件)和飞行姿态控制程序、障碍物规避程序(软件)，所述雷达电波接收器设有3台，分别位于地效飞行器机头顶部(机身上部雷达接收器7-1，编号见附图1)和地效飞行器机翼两侧的流线型舱体内(机翼两端雷达接收器7-2、7-3，编号见附图1)，所述障碍物规避程序可根据3台雷达电波接收器接收到的无线电波信号时间差T₁、T₂、T₃(假定发出无线电波的时间为T＝0s)，以及3台雷达电波接收器在T＝0s的x、y坐标和飞行器的实时飞行速度、方位等数据自动计算出T_max(T_max为T₁、T₂、T₃时刻的最大值)时刻障碍物与飞行器机身雷达接收器7-1之间的方位角和距离，并向飞行员预警，由飞行员发布规避指令做规避飞行，当飞行员因故未能履行职责时，由中央控制系统在临界时间前一定时间自动接管后做规避飞行；其中，方位角为‘障碍物和飞行器机身上部雷达接收器1的连线’与‘飞行器飞行方向’的夹角θ_J。

进一步，所述规避飞行由飞行姿态控制程序进行控制，分为两种：(1)跳跃飞行时，程序将控制输油管向机身两侧的第二喷气式引擎和第三喷气式引擎等量给油，从而可使机身平稳提升飞行高度；(2)紧急小半径转弯飞行时，将控制输油管向机身两侧的第二喷气式引擎和第三喷气式引擎不等量给油，从而可令机身快速倾斜。

进一步，所述机翼的前翼沿厚，后翼沿薄，机翼后方略向下倾斜，当向前快速飞行时可以压缩机翼下方的气流，为地效飞行器提供更大的上浮力；机翼的内部设有为第三喷气式引擎供油的输油管及副储油箱。

进一步，所述机翼的材质为轻质合金(如钛铝合金)或高性能纤维(如C60碳纤维或高强玻璃纤维)，同时飞行器所有外表面均需涂刷防海水腐蚀的专用涂料，其中吃水线以下部位防腐涂料的涂层应加厚处理。

进一步，所述流线型舱体的前方安装有双面流线型结构的仿生破流尖嘴(仿旗鱼尖嘴的流线型结构)，用于破开飞行时流线型舱体前方的气流。

进一步，所述地效飞行器机身的上部设有可开启的飞行器舱盖，其开启方式采用电动对开式或电动平开式，并在驾驶舱和空乘值班室均设有紧急手动开启扳手。

进一步，所述地效飞行器机身的墙壁上设有机体平衡显示器，其可根据起飞前的货物及人员分布，(货物及人员的分布位置决定了地效飞行器前后舱体的吃水深度)，显示出地效飞行器载货后机身荷载(自身荷载+货物、人员荷载)是否平衡，即起飞后能否在空中处于飞行平衡状态。

进一步，所述地效飞行器机尾内部还对称安装有一对减速降落伞，当地效飞行器遇到紧急情况，需要快速迫降时，可由飞行员手动开启使用或由中央控制系统接管飞行后自动开启，该减速降落伞配合喷气式发动机的反推功能可以大幅度减少地效飞行器的降落距离，避免撞上船舶、岛礁或者其他障碍物。

本实用新型设置了三种不同安装位置的喷气式引擎，其中第一喷气式引擎布置在机头上方的斜向支撑梁上(一组对称布置在斜向支撑梁的端部，一组对称布置在斜向支撑梁中间位置的上方)，其进气道呈水平方向布置或与水平向略有倾斜；第二喷气式引擎则对称布置在驾驶舱的侧后方，呈椭圆形扁平状以减小风阻力，进气道呈竖向或与竖向存在小幅度夹角(斜后方)；第三喷气式引擎则对称布置在机身两侧机翼端部的流线型舱体中前部，进气道呈竖向或与竖向存在小幅度夹角(斜后方)，其进气道与流线型舱体外表面相交处采用圆弧倒角，以利于气流吸入。

地效飞行器从水面起飞的启动模式包括以下两种：

模式一(正常启动)：通过第一喷气式引擎提供水平推力推动地效飞行器向前在海面滑行，气流在弹性翼下快速向后方流动(一定程度上被弹性翼和海面压缩)，从而给地效飞行器提供较大的上浮力，随着地效飞行器的速度越来越快，上浮力越来越大，地效飞行器逐渐脱离海面，从而在低空快速飞行，由此进入巡航模式；

模式二(紧急启动)：可直接启动第二喷气式引擎和第三喷气式引擎(机身两侧等量给油)，从而让飞行器获得垂直上升力，直接垂直脱离水面并悬停空中，再开启第一喷气式引擎7-1，推动地效飞行器向前加速直至达到正常空中巡航速度(该速度下地效飞行器不再需要水的浮力或第二喷气式引擎和第三喷气式引擎的上升力)，再缓慢减少第二喷气式引擎和第三喷气式引擎的给油量直至关闭，让地效飞行器高度逐渐降低至巡航高度，由此进入正常巡航模式(非紧急情况下不建议采用该启动模式，对第二喷气式引擎和第三喷气式引擎可能有损害)。

正常巡航飞行时遇到突发事件(前方有海面障碍物如轮船、桥梁、岛礁)的处置模式包括以下两种：

模式一(提升飞行高度)：正常巡航时突发紧急事件需快速提升飞行高度时(障碍物规避程序根据雷达波反射时间差及其他已知数据进行计算后向飞行员预警)，可由飞行员手动启动第二喷气式引擎和第三喷气式引擎，由飞行姿态控制软件控制输油管向机身两侧第二和第三喷气式引擎等量给油，从而水平提升飞行器的飞升高度；

模式二(紧急小半径转弯)：如需紧急转弯，可由飞行员手动开启第二喷气式引擎和第三喷气式引擎并下达转弯角度、半径等指令，此时由飞行姿态控制软件控制输油管给机头及机翼两侧的第二喷气式引擎和第三喷气式引擎输送软件计算后的不等量的航空煤油，从而机身两侧第二和第三喷气式引擎将提供不同的上升力，可让地效飞行器快速倾斜进行小半径大倾角转弯。

紧急情况下，如飞行员因故未能给出指令，在临界时间前一定时间将由中央控制系统自动接管并下达处置命令(避免飞行器坠毁)。

本实用新型还在机翼两侧对称设置了流线型舱体，流线型舱体的中后部内安置气囊充气装置和叠放好的气囊，当地效飞行器因紧急情况迫降在远离陆地的海面上时，可以由飞行器驾驶员手动启动对内置气囊进行充气，气囊在漂浮用流线型舱体的下部充气膨胀，从而为地效飞行器提供更大的侧向支撑浮力，可以抵抗远海的较大风浪，避免大幅度侧倾导致沉没，从而为营救人员提供足够的反应时间。

附图说明

图1为本实用新型实施例1在飞行状态下的地效飞行器平面示意图及漂浮用流线舱体竖向剖面示意图。

图2为本实用新型实施例1降落在海面上时的平面布置示意图(气囊充满气)。

图3为本实用新型实施例1开启第二喷气式引擎和第三喷气式引擎时的侧立面示意图(图中仅示出第二喷气式引擎的喷射气流流向)。

图4为本实用新型实施例1开启第二喷气式引擎和第三喷气式引擎时的气流流向平面示意图。

图5为图1中的1-1处剖面示意图。

图6为图1中的2-2处剖面示意图。

图7为本实用新型实施例1处于紧急降落状态时的侧立面示意图(释放降落伞)。

图8为本实用新型实施例1在连续急速小半径大倾角拐弯状态飞行时的截面示意图。

图9为本实用新型实施例2所述的机头雷达接收器接收雷达波示意图(T＝0s发射雷达波，T₁时刻机身上部雷达接收器7-1接收到反射的雷达波)。

图10为本实用新型实施例2所述的机头雷达接收器接收雷达波示意图(T＝0s发射雷达波，T₂时刻右侧机翼端部雷达接收器7-2接受到反射的雷达波)。

图11为本实用新型实施例2的雷达探测+避障处置流程图。

图中：1-仿生破流尖嘴，2-雷达电波发射器，3-驾驶舱(含一体化挡双层胶粘钢化风玻璃和紧急弹射座椅)，4-第二喷气式引擎(为机头提供上升力)，5-流线型斜向支撑梁(截面形状为子弹头型)，6-第一喷气式引擎(提供向前推进动力)，7-雷达波接收器(其中7-1为机身上部雷达接收器1，7-2为右机翼端部雷达接收器2，7-3为左机翼端部雷达接收器3，8-机身客舱或货舱，9-机舱门，10-弹性机翼(轻质高强合金或高性能纤维)，11-飘浮用流线型舱体，12-第三喷气式引擎(为机身提供上升力)，13-气囊充气装置(安装在飘浮用流线型舱体内后部)，14-叠放好的气囊(安装在飘浮用流线型舱体内中后部)，15-可开启的飞行器舱盖(对开或平开)，16-流线型垂直尾翼，17-鲸鱼尾型平衡翼，18-减速降落伞，19-中央控制系统(含中央处理器、障碍物规避程序、飞行姿态控制程序)，20-机体平衡显示器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

参照附图1-8，客货两用中大型地效飞行器，包括地效飞行器本体，所述地效飞行器本体包括地效飞行器机头、地效飞行器机身、地效飞行器机尾三大部件。

地效飞行器机头的前端设置有仿生破流尖嘴1，仿生破流尖嘴1的外形仿照旗鱼尖嘴采取流线型设计，飞行时能够破开机头迎面扑来的气流，减少阻力。地效飞行器机头前端的内部设置有雷达电波发射器2，雷达电波发射器2每隔一定短暂的时间间隔向地效飞行器正前方半球形空间发射经特殊调制后的雷达电波。

地效飞行器机头的上部设有驾驶舱3，采用一体化双层胶粘钢化挡风玻璃，驾驶舱内安装有自带降落伞的飞行员紧急弹射座椅。驾驶舱3斜后方对称设置有一对第二喷气式引擎4，第二喷气式引擎4呈扁平状椭圆形，可以减小风阻力，第二喷气式引擎4的轴线呈竖向或与竖向存在较小的夹角(向后方倾斜)，第二喷气式引擎4启动后将从引擎上部吸纳气流并向下快速喷出，为地效飞行器机头提供向上的升力。

驾驶舱3的后机舱顶部设有一对向斜后方对称伸出的斜向支撑梁5，斜向支撑梁5采用子弹头截面的流线型结构，每个斜向支撑梁5上均设置有两个第一喷气式引擎6(最外侧的第一喷气式引擎6安装在斜向支撑梁5的端部，另一个第一喷气式引擎6则安放在斜向支撑梁5中部的上方)，第一喷气式引擎6的进气道呈水平方向或与水平向略有小幅度倾斜，可为地效飞行器的飞行提供向前的推力，该推力通过斜向支撑梁5传递到地效飞行器上，斜向支撑梁5内安装有为第一喷气式引擎提供燃料的输油管。

在两根斜向支撑梁5之间的机头顶部，安装有1台雷达波接收器7-1，同时在机翼端部的漂浮用流线型舱体11前部各设置有1台雷达波接收器(7-2、7-3)，用于接收前方轮船、岛屿、飞鸟等飞行障碍物反射回来的雷达波，并将信号传输给安装在地效飞行器机头的中央控制系统19(该设备安放在驾驶舱3下部，图7中示出)，中央控制系统19由中央处理器(硬件)及飞行姿态控制程序、障碍物规避程序(软件)等组成，在中央处理器上运行的障碍物规避程序可以根据3台雷达电波接收器(7-1、7-2、7-3)接收到的无线电波信号时间差T₁、T₂、T₃(假定发出无线电波的时间为T＝0s，3台雷达电波接收器接收到障碍物反射的雷达波的时间为T₁、T₂、T₃)，以及3台雷达电波接收器在T＝0s的x、y坐标和飞行器的实时飞行速度、飞行方向等参数自动计算出T_max(T_max为T₁、T₂、T₃时刻的最大值)时刻障碍物与飞行器之间的方位角(‘障碍物和飞行器机头雷达接收器7-1的连线’与‘飞行器飞行方向’的夹角)和距离，并向飞行员预警，由飞行员发布规避指令做规避飞行，或由飞行姿态控制程序(飞行员因故未能履行职责时)在临界时间前一定时间自动接管后做规避飞行。所述飞行姿态控制程序在接收到障碍物规避程序的计算结果或飞行员的规避指令后，将对各个喷气式引擎的给油量进行调节，如对左右侧的第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12等量给油，则可以平稳提高飞行高度，进行短距离跳跃飞行；如对左右侧的第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12不等量给油，则可以进行紧急小半径转弯。

地效飞行器机身主要为客舱或者货舱8，机身前部设有可自动及手动开启的机舱门9，机舱两侧设置有一对流线型设计的弹性机翼10，机翼10采用轻质高强合金或高性能纤维制作，如钛铝合金或C60碳纤维，其截面为前翼沿厚，后翼沿薄，机翼10后方略向下倾斜，以压缩飞行时迎面扑来的气流，为地效飞行器提供一个较大的上浮力，同时机翼10内部还设置有输油管和副储油箱。机翼10的两端设有一对飘浮用流线型舱体11，该舱体11用于地效飞行器在水面降落时，为飞机提供侧向支撑浮力，以增加地效飞行器漂浮在海面时的稳定性。

飘浮用流线型舱体11的前方安装有双面流线型结构设计的仿生破流尖嘴1，用于破开飞行时飘浮用流线型舱体11前方迎面扑来的气流。飘浮用流线型舱体11的中前部安装有第三喷气式引擎12，其气道呈竖向或与竖向存在小幅度夹角(斜后方)，启动时将从引擎上部吸纳气流并向下快速喷出，为地效飞行器机头提供向上的升力，第三喷气式引擎12与第二喷气式引擎4同时工作时(机身两侧等量给油)，能够让地效飞行器在空中悬停或缓慢前进。飘浮用流线型舱体11的中后部内安置了一台气囊充气装置13和一个叠放好的的气囊14，当地效飞行器因紧急情况迫降在远离陆地的海面上时，可以由飞行器驾驶员手动启动对气囊14进行充气，气囊14在漂浮用流线型舱体11的下部充气膨胀，从而为地效飞行器提供更大的侧向支撑浮力，可以抵抗远海的较大风浪，为救援力量的到来赢得宝贵的时间。

地效飞行器机身的上部设有一对可开启的飞行器舱盖15，飞行器舱盖15可由飞行器驾驶员手动开启，对开或平开。当地效飞行器做为客机使用时，主要在迫降后救援时为便利快速救援而开启，或者当机舱门因故障被锁死时提供第二逃生通道；当地效飞行器做为货机使用时，可以打开以方便集装箱或者其他货物的吊装。飞行器舱盖15上还设有大尺寸椭圆形密闭双层胶粘钢化玻璃窗。

地效飞行器机身的中部设有机体平衡显示器(详见图6)，其可根据起飞前的货物及人员荷载分布显示出地效飞行器载货后机身是否平衡，即起飞后能否处于飞行平衡状态(如机身荷载+货物及人员荷载的分布不均衡，则地效飞行器前后部件的吃水深度不同)。

地效飞行器机尾设有流线型垂直尾翼16，流线型垂直尾翼16上有一对水平向布置的鲸鱼尾型平衡翼17(仿照鲸鱼尾巴的形状设计)。流线型垂直尾翼16和鲸鱼尾型平衡翼17的设计，能够减少气体流经时在机身后产生的紊流强度，从而减少阻力和振动。

地效飞行器机尾内部还安装有一对减速降落伞18，当地效飞行器遇到紧急情况，需要快速迫降时，可由飞行员手动开启使用，该减速降落伞18配合第一喷气式引擎6的反推功能，可以大幅度减少地效飞行器的降落距离，避免撞上船舶或者其他障碍物。

本实施例的客货两用大型地效飞行器在使用时，操作步骤如下：

(1)地效飞行器停泊在专用港口处的水面上，如为客运，则可采用特制的登机车登机(可伸缩折叠的登机梯道)，或采用专用小船登机；如为货运，则可电动开启对开的飞行器舱盖15，采用吊车将货物安放在地效飞行器内部的货舱8里(机组成员应根据机体平衡显示器的数据调整货物位置至机体平衡)。

(2)当人员登机完毕或者货物安放完毕后，采用小型牵引船舶牵引地效飞行器至港口水面开阔处的起飞区域。

(3)飞行员启动地效飞行器，第一喷气式引擎6开始全速向后喷发，带动地效飞行器在水面上向前航行，随着其速度越来愈快，地效飞行器开始渐渐脱离水面，并以正常速度向前在水面之上飞行。

(4)当地效飞行器进入正常飞行后，开启自动巡航模式，驾驶员进入观察飞行状态，雷达电波发射器2开始工作，每次间隔一个短时间连续向飞行前进方向发射经过特殊调制的无线电波和超声波(假定发出无线电波的时刻为T＝0s)，无线电波在遇到水面上的障碍物如船舶、礁石、桥梁等后被反射，安装在机翼两端漂浮用流线型舱体11前部和地效飞行器机头上部的3台雷达电波接收器(7-1、7-2、7-3)会接收到反射的无线电波，发射～接收的时间差信号(信号从发射到被3个雷达电波接收器(7-1、7-2、7-3)接收的时间差为T₁、T₂、T₃)与3台雷达电波接收器(7-1、7-2、7-3)在T＝0s的x、y坐标以及飞行器的实时飞行速度、飞行方向等数据一起由障碍物规避程序(在中央控制系统上运行)进行处理，从而计算出T_max(T_max为T₁、T₂、T₃时刻的最大值)时刻障碍物与飞行器之间的方位角和距离，并向飞行员预警，再由飞行员发布规避指令做规避飞行，当飞行员因故未能履行职责时，由中央控制系统在临界时间前10s自动接管做规避飞行(超声波的发射/接受和信号处理与无线电波相同，区别在于超声波用于近距离大雾天气下的紧急避障)，关于本实施例中通过三台雷达接收器7测出障碍物与飞行器机头的雷达电波发射器2之间的方位和距离的具体计算过程见实施例2。

(5)降落的正常模式为逐渐减小第一喷气式引擎6给油量，从而令地效飞行器高度逐渐降低，直至接触水面开始滑行，最后在水的阻力和发动机反推模式的反推力共同作用下逐渐停在水面上，最后由牵引船牵引至港口附近停泊。

(6)突发事件(前方有海面障碍物如轮船、桥梁、岛礁)的处置模式：如地效飞行器遇到恐怖分子追踪或者需要紧急避障时，飞行员可以手动开启跳跃飞行模式：启动第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12，并由飞行姿态控制软件控制输油管对机身两侧的第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12等量给油，使得地效飞行器的飞行高度迅速平稳提升，可以飞越海面、水面或地面的低矮障碍物；或者由飞行员手动开启紧急小半径转弯模式：此时飞行姿态控制软件会控制输油管对机身两侧的第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12不等量给油，可实现在飞行器两侧提供不同的上升力，让飞行器快速倾斜，通过拐弯实现对障碍物的紧急规避。

(7)紧急降落：如果地效飞行器因为油量告急或意外情况需要紧急降落，可以由飞行员发出指令，释放机体尾部的2个内置紧急减速降落伞18，以减少地效飞行器的飞行降落距离。

(8)海面救援：如果地效飞行器不得不迫降在海面上，可以由飞行员发出指令，释放漂浮用流线型舱体11内的气囊14，并由内置的气囊充气装置13进行充气，由此可以为机体两翼提供较大的浮力，有利于抵御海浪的冲击，避免地效飞行器的侧翻，从而为地效飞行器的救援争取更多的时间。

实施例2

参照附图9-11，客货两用大型地效飞行器的避障方法，由于地效飞行器的飞行高度较低(一般高度在100m以内)，可以近似认为与海平面或地面障碍物在同一平面上，假定地效飞行器飞行速度为v(为已知值)，且为匀速直线飞行。

本实施中的t₁、t₂、t₃即实施例1中的T₁、T₂、T₃。

假定在T＝0(s)时，地效飞行器机头的雷达电波发射器2的x,y坐标为(0.000,0.000)；则地效飞行器机头的雷达接收器7-1的x,y坐标为(0.000，-y₁)，其中y₁为已知值；机翼雷达接收器7-2的x,y坐标为(x₂，-y₂)，其中x₂和y₂均为已知值；而另一侧机翼雷达接收器7-3的x,y坐标为(-x₂，-y₂)，其中x₂和y₂均为已知值。以右前方有障碍物为例，右前方障碍物的x,y坐标值为(x₃，y₃)。

一、在t＝0(s)时，机头上部的雷达电波发射器2发出一个特殊调制的短雷达电波，在经过t₀(s)后，这个雷达电波被障碍物反射，再经过t₁-t₀(s)后，被反射的雷达电波被机头雷达接收器7-1接收到，其中t₁为已知值(可由仪器测得)。整个过程如下图(9)所示：

由图(9)可知如下公式：

S₁+S₂＝V₁t₁ (1)

其中V₁为雷达波速(已知)。

[(vt₁-y₁)cosθ]²+[S₁-(vt₁-y₁)sinθ]²＝S₂ ² (5)

将公式(1)、(2)、(3)、(4)代入公式(5)可得到下式：

化简得到：

此时得到公式(6)，其中有x₃和y₃两个未知数，还需要另一个方程来求解x₃和y₃的具体值。

二、在t＝0(s)时，机头的雷达电波发射器2发出一个短雷达电波，在经过t₀(s)后，这个雷达电波被障碍物反射，再经过t₂-t₀(s)后，被反射的雷达电波被右侧机翼雷达接收器7-2接收到。过程如图(10)所示：

由图(10)可知如下公式：

S₁+S₃＝V₁t₂ (7)

其中V₁为雷达波速(已知)。

对三角函数进行化简后得到：

将公式(2)、(3)、(4)、(9)、(10)代入公式(12)可得到下式：

联立公式(6a)和(13)即可解出x₃和y₃的准确值。

实际上，根据另一侧机翼雷达接收器7-3的坐标和接收时间t₃还可以得到第3个方程式，这第3个方程式可以用来校准障碍物的平面坐标。

由此即可得到t₁或t₂时刻障碍物与飞行器之间的距离和方位(取决于t₁和t₂哪个时间差更长，其与障碍物跟飞行器机头雷达接收器7-1的连线和飞行器飞行方向之间的夹角有关)，当t₁＞t₂时，t₁时刻障碍物与飞行器机头雷达接受器7-1之间的距离为：

‘障碍物和飞行器机头雷达接收器7-1的连线’与‘飞行器飞行方向’的夹角θ_J(也就是上文中所述的障碍物方位角)为：

当t₂＞t₁时，t₂时刻障碍物与飞行器机头雷达接受器7-1之间的距离为：

此时‘障碍物和飞行器机头雷达接收器7-1的连线’与‘飞行器飞行方向’的夹角θ_J(也就是上文中所述的障碍物方位角)为：

由此可以得知飞行器是否会相撞，如会相撞，则可根据飞行速度计算出碰撞时间，从而提前进行规避。

从发射雷达波到计算出障碍物位置，再到飞行器进行人工或自动规避的全过程流程如下所示：

1.T＝0s，机头的雷达电波发射器2发射特殊调制后的雷达波；

2.雷达波遇到障碍物发生反射；

3.间隔T₁、T₂、T₃S后，三台雷达接收器(7-1，7-2，7-3)接收到发射雷达波，假定T₁、T₂、T₃中的最大值为T_max；

4.障碍物规避程序根据0～T_max时间段内的飞行速度、方向等的实时记录与其他已知的数据，计算出T_max时刻障碍物与飞行器的距离与方位角(即障碍物与飞行器雷达接受器7-1的连线与飞行器飞行方向的夹角)；

5.障碍物规避程序判断是否在飞行航道上，不在则继续匀速直线飞行，是则计算碰撞时间，并向飞行员预警；

6.飞行员下达规避指令，紧急启动第二喷气式引擎4和第三喷气式引擎12，飞行姿态控制程序根据紧急升空高度和转弯角度计算每台引擎的给油量，飞行器根据两侧给油量的模式进行跳跃升空飞行或小半径转弯飞行；假如飞行员因故未在临界时间前下达规避指令，中央控制系统自动接管飞行器飞行，并根据飞行大数据下达规避指令。

本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本实用新型专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种客货两用大型地效飞行器，包括地效飞行器本体，所述地效飞行器本体包括地效飞行器机头、地效飞行器机身、地效飞行器机尾三大部分，其特征在于：所述地效飞行器机头的前端设置有仿生破流尖嘴，所述地效飞行器机头的内部设置有雷达电波发射器，所述地效飞行器机头的上部设有驾驶舱，驾驶舱内安装有自带降落伞的飞行员紧急弹射座椅，所述驾驶舱的斜后方对称设置有第二喷气式引擎，第二喷气式引擎进气道的轴线呈竖向或与竖向存在小幅度夹角，启动后第二喷气式引擎从引擎上部吸纳气流并向下喷出，所述驾驶舱的后机舱顶部设有一对向斜后方对称伸出的斜向支撑梁，所述的每个斜向支撑梁上均对称设置有两个第一喷气式引擎，所述第一喷气式引擎的气道呈水平布置或与水平向之间有夹角，在两根斜向支撑梁之间的机头顶部，安装有至少一个雷达波接收器；

所述地效飞行器机身的两侧设置有流线型结构的弹性机翼，弹性机翼的端部设有漂浮用流线型舱体，所述漂浮用流线型舱体的中前部安装有第三喷气式引擎，其气道为竖向或与竖向呈小幅度夹角，启动时将从引擎上部吸纳气流并向下喷出，可为地效飞行器机身提供向上的升力，与第二喷气式引擎提供的机头上升力共同维持地效飞行器整体的平稳上升或空中悬停，所述漂浮用流线型舱体的内部设有气囊和气囊充气装置；

所述地效飞行器机尾设有流线型垂直尾翼，流线型垂直尾翼上有水平向鲸鱼尾型平衡翼。

2.根据权利要求1所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述第一喷气式引擎设有两组，一组位于两侧斜向支撑梁的端部，另一组位于两侧斜向支撑梁中间位置的上方，斜向支撑梁内部设有为其提供燃料的输油管。

3.根据权利要求1所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述驾驶舱的下部设有中央控制系统，所述中央控制系统包括中央处理器和飞行姿态控制程序、障碍物规避程序，所述雷达电波接收器设有3台，分别位于地效飞行器机头顶部的斜向支撑梁中间和地效飞行器机翼两端的流线型舱体中前部；

假定发出无线电波的时间为T=0s，则所述障碍物规避程序可根据3台雷达电波接收器接收到的无线电波信号时间差T ₁、T ₂、T ₃，以及3台雷达电波接收器在T=0s的x、y坐标和飞行器的实时飞行速度、方位、飞行方向的角度自动计算出T _max时刻障碍物与飞行器之间的方位和距离，T _max为T ₁、T ₂、T ₃三个时间差的最大值，并向飞行员预警，由飞行员发布规避指令做规避飞行，当飞行员因故未能履行职责时，由中央控制系统在临界时间前一定时间自动接管后做规避飞行。

4.根据权利要求3所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述规避飞行由飞行姿态控制程序进行控制，分为两种：（1）跳跃飞行时，将控制输油管向机身两侧的第二喷气式引擎和第三喷气式引擎等量给油，从而可使机身平稳提升飞行高度；（2）紧急小半径转弯飞行时，将控制输油管向机身两侧的第二喷气式引擎和第三喷气式引擎不等量给油，从而可令机身快速倾斜。

5.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述弹性机翼的前翼沿厚，后翼沿薄，机翼后方向下倾斜，当向前快速飞行时可以压缩机翼下方的气流，为地效飞行器提供更大的上浮力；机翼的内部设有为第三喷气式引擎供油的输油管及副储油箱。

6.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述弹性机翼的材质为轻质高强合金或高性能纤维，同时飞行器所有外表面均涂刷防海水腐蚀的专用涂料，其中吃水线以下部位防腐涂料的涂层加厚处理。

7.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述流线型舱体的前方安装有双面流线型结构的仿生破流尖嘴，用于破开飞行时流线型舱体前方的气流。

8.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述地效飞行器机身的上部设有可开启的飞行器舱盖，其开启方式采用电动对开式或电动平开式，并设有紧急手动开启扳手。

9.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述地效飞行器机身的墙壁上设有机体平衡显示器，其可根据起飞前机舱中的货物及人员分布情况，显示出地效飞行器载货后机身是否平衡，即起飞后能否在空中处于飞行平衡状态。

10.根据权利要求1-4任一所述的客货两用大型地效飞行器，其特征在于：所述地效飞行器机尾内部还对称安装有一对减速降落伞，当地效飞行器遇到紧急情况，需要快速迫降时，可由飞行员手动开启使用或由中央控制系统接管飞行后自动开启，该减速降落伞配合喷气式发动机的反推功能可以减少地效飞行器的降落距离，避免撞上船舶、岛礁或者桥梁。