专利名称：可短距起降的轻型螺旋桨飞翼飞机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可短距起降的轻型飞翼飞机，属于航空飞行器中固定翼飞机设计技术领域。
背景技术：
飞翼布局飞机通常无尾，且机身和机翼融合为一体，没有明显的界限。一体化的设计一方面使得飞翼式布局具有高的气动效率，阻力小，巡航速度高，另一方面也使得载荷沿翼展方向达到最佳，有效的减轻了结构重量。此外，飞机布局还具有很好的隐身性能，对于军用飞机具有十分重要的意义。但是，由于无尾，飞机的操纵舵面均在机翼上，沿飞机对称面看，往往过于靠近重心，造成舵效低，飞机稳定性和操纵性变差，而且由于力矩配平能力差，限制了增升装置的使用，这就使得飞机的起降性能较差，通常需要较长的滑跑距离。虽然拥有诸多优点，但是克服其缺陷的成本往往较高，使常规飞翼布局无法在轻型飞机领域得到广泛应用。
发明内容
本发明针对常规飞翼布局的缺陷，设计一种新型可短距起降的飞翼飞机布局小飞机。该布局采用双活塞发动机螺旋桨推力装置，单机身，单机翼，前三点起落架和尾部腹鳍防擦尾轮。单机身为细长型并与机翼融合，机身最前方装有独立的升力风扇或电动螺旋桨，用于俯仰控制和力矩配平。机翼为中等展弦比机翼，内段平直，外段上反并后掠。平直段前缘安装发动机，后缘为上下开裂式襟翼。平直段全部处于螺旋桨的滑流中，配合简单襟翼，构成滑流偏转动力增升系统，使得飞机在低速情况下也可获得大升力系数。此外，采用边条翼进一步提升飞机在低速起降和大迎角时的升阻特性。尾部的腹鳍一方面增强了飞机航向稳定性，也另一方面其下的尾轮也能避免大迎角接地时飞机向后翻滚。为避免单发停车的危险情况，两个发动机采用连轴设计。本发明所采用的技术都较为成熟，在实现飞翼布局短距起降的同时，总体技术方案结构简单可靠，成本低廉，有利于飞翼布局在轻小型飞机领域的推广。根据本发明的一个方面，提供了一种轻型飞翼，其特征在于包括:机身，机翼，包括平直的机翼内段和后掠并上反的机翼外段，两个活塞式发动机，其分别被设置在位于两侧的机翼内段下方的发动机吊舱内，以避免对其上方气流的干扰，由所述两个活塞式发动机分别驱动的两个螺旋桨。
图1是根据本发明的一个实施例的轻型飞翼整体示图。
图2显示了可分为上下两半的襟翼。图3A示意显示了根据一个实施例的前发布置，其包括涵道风扇。图3B示意显示了根据另一实施例的前发布置，其包括螺旋桨。
具体实施例方式为实现短距起降，如图1所示，根据本发明的一个实施例的轻型飞翼整体方案兼顾高速巡航性能和短距起降性能，具体包括:动力装置活塞式发动机位于平直的机翼内段(6)，发动机吊舱(5)位于机翼内段(6)下方，避免对其上方气流的干扰。两个发动机通过横贯机身(11)后部和机翼内段(6)的传动轴
(10)连接，以避免在短距起降和巡航飞行时，单发停车造成的不可控偏航力矩。螺旋桨(4)本实施例采用三页大直径可变距螺旋桨(4)，保证了低速和高速时的动力匹配，且桨距差动可用于偏航控制。较大的螺旋桨尺寸可以产生更大的螺旋桨滑流，从而覆盖大部分的平直的机翼内段(6)的翼面，滑流偏转也就能提供更多的动力增升。机身(11)沿飞机对称面看，机身(11)较长，主要是为了使位于其头部的涵道风扇(I)远离飞机重心，增加涵道风扇(I)的作用力臂。机身(11)整体扁平，驾驶舱(2)位于前部，因此前部的横截面积较大，后部则迅速收缩与机翼内段(6)融为一体。整体上看，机身(11)具有良好的气动特性，且可使飞行员获得开阔的视野。前发(I)如图3所示，前发(I)位于驾驶舱(2)前方，采用电动机驱动，可靠性高。在短距起降或者低速平飞时，其产生的向上的矢量力一方面用于配平滑流偏转动力增升所带来的低头力矩，另一方面也直接提供了向上的升力。图3A示意显示了根据一个实施例的前发布置，其包括涵道风扇(18)。图3B示意显示了根据另一实施例的前发布置，其包括螺旋桨
(17)。具有涵道风扇(18)的实施例的机身长度较长，气动外形较为流畅。而具有螺旋桨式
(17)的实施例的机身长度短，机舱相对更靠前，驾驶员的视野更好，结构也较为简单。机翼为实现较高的巡航速度，本实施例采用高翼载，翼面积相对较小。由于采用滑流增升，选用中等展弦比，机翼内段(6)平直，机翼外段(7)后掠并上反。平直的机翼内段(6)的后缘为襟翼(8)，用于滑流偏转动力增升，高速滑流经过下偏襟翼(8)，一方面增加了机翼环量，使得机翼内段(6)产生更多的升力，另一方面下偏襟翼(8)直接偏转了发动机推力，产生向上的分量。此外，襟翼(8)同时将作为升降副翼，用于飞行时的俯仰和滚转控制。机翼外段(7)没有任何活动舵面，使得结构更为简单可靠，并减轻重量。机翼外段(7)后掠一方面能降低高速时的阻力，另一方面与机翼上反的效果相同，增加了飞机的横测稳定性。机翼外段(7)的上反还减弱了飞行中的诱导阻力。襟翼(8)襟翼(8)位于机翼内段(6)的后缘。如图2所示，襟翼(8)可分为上下两半(15、16)，二者合为一体时为简单襟翼用于滑流偏转动力增升；二者独立转动时，下半边(16)为开裂式襟翼，用于气动增升，上半边(15)可作为扰流板，用于滚转控制；上下同时偏转90°时，可作为降落滑跑时的阻力板。边条翼(3)边条翼(I)位于机身的两侧，用于产生脱体涡，脱体涡扫过其后的机身(11)后部和机翼内段(6)根部，可有效提高大迎角和低速飞行时的升力。腹鳍(13)和尾轮(14)腹鳍(13)位于机尾下部，可有效提高飞机的航向稳定性。腹鳍下后部装有尾轮
(14)，可避免大迎角接地或离地时飞机向后翻滚。起落架起落架为前三点式，并且可收放，以保证飞机的高速性能。前轮(12)向后收于驾驶舱(2)下部，后轮(9)向两侧收于发动机吊舱(5)内。本发明的优点和有益效果包括一采用翼身融合技术，继承飞翼式飞机优异的气动性能，保证了高速巡航性能。一通过综合使用滑流偏转动力增升技术和边条翼技术，实现了短距起降能力，大大降低了对地面场地的要求。一该布局结构简单，操纵面少，容易实现，维护容易，成本更加低廉。—发动机连轴和电动涵道风扇/螺旋桨都保证了飞机较高的可靠性，保证了飞行安全。
权利要求
1.一种轻型飞翼，其特征在于包括: 机身(11)， 机翼(6、7),包括平直的机翼内段(6)和后掠并上反的机翼外段(7), 两个活塞式发动机，其分别被设置在位于两侧的机翼内段(6)下方的发动机吊舱(5)内，以避免对其上方气流的干扰， 由所述两个活塞式发动机分别驱动的两个螺旋桨(4)。
2.根据权利要求1的轻型飞翼，其特征在于进一步包括前发(I)，且 机身(11)头部设有涵道风扇(18)式前发(I )，在短距起降或者低速平飞时，其产生的向上的矢量力一方面用于配平滑流偏转动力增升所带来的低头力矩，另一方面也直接提供了向上的升力，且 机身(11)沿飞机对称面看有较大的长度，以使涵道风扇(I)远离飞机重心，从而增加涵道风扇(I)的作用力臂， 机身(11)整体扁平，机身(11)的前部的横截面积较大，且驾驶舱(2 )位于机身(11)的前部， 机身(11)的后部迅速收缩并与机翼内段(6)融为一体。
3.根据权利要求1的轻型飞翼，其特征在于进一步包括前发(I)，且机身(11)头部设有螺旋桨(17)式前发(1)，在短距起降或者低速平飞时，其产生的向上的矢量力一方面用于配平滑流偏转动力增 升所带来的低头力矩，另一方面也直接提供了向上的升力。
4.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于: 所述两个发动机通过横贯机身(11)后部和机翼内段(6 )的传动轴(10 )连接，以避免在短距起降和巡航飞行时，单发停车造成的不可控偏航力矩。
5.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于: 所述两个螺旋桨(4)为三页大直径可变距螺旋桨(4)，以保证低速和高速时的动力匹配，且桨距差动可用于偏航控制， 较大的螺旋桨尺寸可以产生更大的螺旋桨滑流，从而覆盖大部分的平直翼面(6)，滑流偏转也就能提供更多的动力增升。
6.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于: 所述前发(I)位于驾驶舱(2)前方，采用电动机驱动，可靠性高。
7.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于: 所述机翼(6、7)为高翼载，翼面积相对较小， 采用滑流增升，选用中等展弦比， 机翼内段(6)平直，机翼外段(7)后掠并上反， 机翼内段(6)后缘为襟翼(8)，用于滑流偏转动力增升，高速滑流经过下偏的襟翼(8)，一方面增加了机翼环量，使得机翼内段(6)产生更多的升力，另一方面下偏襟翼(8)直接偏转了发动机推力，产生向上的分量， 襟翼(8)同时将作为升降副翼，用于飞行时的俯仰和滚转控制， 机翼外段(7)没有活动舵面，使得结构更为简单可靠，并减轻重量， 机翼外段(7)后掠一方面能降低高速时的阻力，另一方面与机翼上反的效果相同，增加了飞机的横测稳定性，机翼外段(7)的上反还减弱了飞行中的诱导阻力。
8.根据权利要求7的轻型飞翼，其特征在于: 襟翼(8)分为上下两半(15、16)，上下两半(15、16)合为一体时为简单襟翼用于滑流偏转动力增升；上下两半(15、16)独立转动时，下半边(16)为开裂式襟翼，用于气动增升，上半边(15)作为扰流板，用于滚转控制；上下两半(15、16)同时向背地偏转90°时，用于作为降落滑跑时的阻力板。
9.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于进一步包括: 边条翼(3)，其位于机身(11)的两侧，用于产生脱体涡， 所述脱体涡扫过其后的机身(11)后部和机翼内段(6 )的根部，用于提高大迎角和低速飞行时的升力。
10.根据权利要求2或3的轻型飞翼，其特征在于进一步包括: 腹鳍(13)其设置于所述机身(11)的尾部的下方，用于提高飞机的航向稳定性， 设置在腹鳍下后部的尾轮(14)，用于避免大迎角接地或离地时飞机向后翻滚， 前三点式的可收放的起落架，所述起落架的前轮(12)向后收于驾驶舱(2)的下部，所述起落架的后轮(9)向两侧收 于发动机吊舱(5)内。
全文摘要
可短距起降的轻型螺旋桨飞翼飞机。本发明提供了一种轻型飞翼，其特征在于包括机身(11)；机翼(6、7)，包括平直的机翼内段(6)和后掠并上反的机翼外段(7)；两个活塞式发动机，其分别被设置在位于两侧的机翼内段(6)下方的发动机吊舱(5)内，以避免对其上方气流的干扰；由所述两个活塞式发动机分别驱动的两个螺旋桨(4)。本发明的优点包括采用翼身融合技术，继承飞翼式飞机优异的气动性能，保证了高速巡航性能；通过综合使用滑流偏转动力增升技术和边条翼技术，实现了短距起降能力，大大降低了对地面场地的要求；该布局结构简单，操纵面少，容易实现，维护容易，成本更加低廉；发动机连轴和电动涵道风扇/螺旋桨都保证了飞机较高的可靠性，保证了飞行安全。
文档编号B64C3/00GK103158856SQ20131012792
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者王维军, 刘江涛 申请人:北京航空航天大学