一种变后掠短距起降固定翼飞行器的制作方法

本发明涉及航空飞行器设计领域，具体地说，涉及一种变后掠短距起降固定翼飞行器。

背景技术：

固定翼飞行器一直受限于需要很大的高质量起降场地，为了减弱对起降场地的依赖，世界发达国家研发出各种垂直起降无人机。

双发薄饼状飞行器可以在大迎角状态下仍保持较大的升力系数而不至于失速，所以飞行器可以大于20度的较大迎角姿态起飞，从而缩短起飞/着陆距离，飞行中可以在30度以上仍不失速并可控。甚至当飞行器推重比大于1时，飞行器可以实现垂直起降和空中悬停。双发薄饼状飞行器的两个发动机间距较大，大直径桨叶使得全机大部分浸润面积在螺旋桨滑流内，当机翼展开时，机翼的一部分也处在螺旋桨滑流中。以飞行器为参考时，左侧螺旋桨逆时针旋转，右侧螺旋桨顺时针旋转，正好与飞行器翼尖涡流旋转方向相反，大大减小了翼尖涡引起的诱导阻力。

在现有技术中，薄饼状飞行器具有较小的翼载荷，加上整个薄饼状的机身都包裹在螺旋桨产生的高速滑流中，飞行器可以以大迎角短距起降，飞行器也是翼身融合或者说飞翼布局，大大降低了飞行阻力。飞行器的垂尾和平尾上的气动操纵面都在发动机螺旋桨高速滑流中，拥有很高的舵效，保证飞行器的低速状态下仍具有很好的操控性。

美国x-173及其军用型f-5u公开了一种典型双发薄饼状飞行器设计方案，该双发薄饼状飞行器采用的技术方案是主体包括两台伸出的发动机驱动两组大直径四叶螺旋桨；近似梯形的薄饼状机身，机身后部向两侧伸出的短小固定机翼，双垂尾。其不足之处是飞机的升阻比较低，巡航经济性较差，飞机的飞行包线较窄。

技术实现要素：

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种变后掠短距起降固定翼飞行器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括二个螺旋桨、二台发动机、翼身连接转轴、机身、机翼、主起落架、升降副翼、垂尾，采用小展弦比的双发飞翼布局，两机翼位于机身外侧，且可绕翼身连接转轴同步向外侧向前展开，或向后向内机身侧折叠贴合，双垂尾位于机身上后部对称安装，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，螺旋桨与发动机连接，发动机对称安装在机身前部两侧端，两侧螺旋桨互为反向旋转，使机身表面与后侧的垂尾和升降副翼的操纵面处于螺旋桨滑流中，主起落架位于机身前部，机身尾部装有尾轮。

起落架为三点布置，在停放状态下主起落架使飞行器距地面间的迎角大于20度。

有益效果

本发明提出的变后掠短距起降固定翼飞行器，采用小展弦比的双发飞翼布局；在机身前部两侧各有一台发动机驱动相应的大直径螺旋桨，使整机大部分表面与后部的垂尾和升降副翼的操纵面处于高速螺旋桨滑流中，两侧机翼可同步向外向前展开，或向后向内机身侧折叠；当机翼向后折叠时，机翼与机身完全贴合，飞行器整体呈曲面流线型气动外形，升力面积大，减少飞行阻力。当机翼打开时飞行器翼展大大增加，使飞行器巡航经济性得到极大改善。利用螺旋桨、翼身升力体、可变后掠翼的合理配合，使飞行器拥有短距起降、高机动性和高巡航经济性能力。通过对翼身接合处优化，使机翼在展开和收起状态下飞行器都具有较小的飞行阻力。

变后掠短距起降固定翼飞行器采用薄饼状结构机身，实现大迎角状态起飞降落，各舵面处在螺旋桨高速滑流中，使飞行器在低速下仍具有良好的可操纵性，大大缩短起飞降落所用的跑道长度，降低对起降场地的要求，提高了飞行器飞行灵活性。

变后掠短距起降固定翼飞行器完成短距起飞后，可在高速飞行和高效巡航两种飞行状态下进行切换；当机翼展开后，飞行器的阻力增加很小值，但其升阻比大大提升，飞行器的巡航经济性得到提高，使飞行器同时拥有飞行速度、航程和续航能力,更加适用于实际任务需要。

变后掠短距起降固定翼飞行器在机翼展开前与机身完全贴合，保证飞行器整体的流线气动外形；机翼展开后，机身和机翼分裂断面仍保证机身是一个流线型升力体，即机翼展开和收起两种状态的阻力变化很小。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种变后掠短距起降固定翼飞行器作进一步详细说明。

图1为本发明变后掠短距起降固定翼飞行器机翼全收起后轴测图。

图2a为本发明变后掠短距起降固定翼飞行器机翼全收起后主视图。

图2b为本发明变后掠短距起降固定翼飞行器机翼全收起后侧视图。

图2c为本发明变后掠短距起降固定翼飞行器机翼全收起后俯视图。

图2d为图2c机身a-a横向截面示意图。

图3为本发明变后掠短距起降固定翼飞行器机翼展开时示意图。

图4a为本发明飞行器机翼展开时主视图。

图4b为本发明飞行器机翼展开时侧视图。

图4c为为本发明飞行器机翼展开时俯视图。

图4d为图4c机身b-b横向截面示意图。

图中

1.螺旋桨2.发动机3.翼身连接转轴4.机翼5.主起落架6.机身7.升降副翼8.垂尾

具体实施方式

本实施例是一种变后掠短距起降固定翼飞行器。飞行器机身部分为薄饼状结构，也是升力体，纵向截面为常规翼型，相对厚度可达到30％，所以机身内部有足够的空间安装变翼机构和任务载荷。相对厚度较大也可增加绕流环量，在不发生气流分离情况下提高升力。当机翼折叠时，机翼后段埋入机身中并与机身融合，整架飞行器呈薄饼状，飞行器翼载荷很小，加之整机包括操纵面都处在螺旋桨高速滑流中，飞行器低速和短距起降性能优越。此外,螺旋桨桨叶旋转方向与翼尖涡旋转方向相反，可使飞行器在机翼折叠收起状态下的诱导阻力大大降低。当机翼展开时，飞行器成为带翼无平尾飞行器，展弦比增大，巡航经济性提高，通过对机翼和机身分裂断面的优化设计，使飞行器机身在机翼展开和收起两种状态下均拥有良好的气动外形，不会使飞行器阻力有明显增加。使飞行器既拥有薄饼式飞行器短距起降能力，又拥有很好的巡航经济性。

参阅图1～图4d，本实施例变后掠短距起降固定翼飞行器，由二台发动机2、二个螺旋桨1、翼身连接转轴3、机身6、机翼4、主起落架5、升降副翼7、垂尾8组成，采用小展弦比的双发飞翼布局；其中两台发动机2与大直径螺旋桨1连接位于机身6前部两侧，发动机2间距较大，保证螺旋桨1产生的滑流尽可能多覆盖飞行器机身表面，使飞行器在低速状态下通过螺旋桨高速滑流产生足够升力，减小起降滑跑距离。机身6前部两侧的螺旋桨1分别同步逆时针旋转和顺时针旋转，两侧的螺旋桨尾流与机翼翼尖涡气流方向相反，大大减小飞行时的诱导阻力。机身6和机翼4通过翼身连接转轴3连接，机翼4通过液压作动器带动绕翼身连接轴转3旋转。机翼4具有完全展开和收起两种状态，展开后飞行器的升力中心仍在重心的后方范围内，保证飞行器机翼展开前后飞行器稳定可控。机翼4向后折叠后，机翼4上表面与机身6两侧的下表面贴合，折叠后飞行器上下曲面流线型过渡，保证机翼4展开和收起状态下飞行器均具有很小的飞行阻力。双垂尾8位于机身6上后部对称安装，升降副翼7安装在机身6上垂尾后侧部，后部的垂尾8和升降副翼7的操纵面处于螺旋桨1高速滑流中，使飞行器在低速状态下仍具有良好的操纵性。升降副翼7位于两垂尾8后部，当飞行器起飞或者需仰起时，两舵面同时向上偏转，成为升降舵；当飞行器需要左滚时，左侧舵面上偏，右侧舵面下偏，起副翼作用，两舵面均处在螺旋桨高速滑流中，使飞行器在低速状态下仍俯仰和横滚姿态可控。

地面停放阶段:飞行器起落架采用三点式，主起落架5较高，尾轮较小，在停放状态下使飞行器距地面的迎角大于20度。

短距起飞阶段：飞行器的两侧机翼4折叠收于机身6两侧，机身大部分浸润面积在两个大直径螺旋桨2产生的高速滑流中，并且位于飞行器后部的升降副翼7、垂尾8也处在螺旋桨2滑流中，保证飞行器在低速下仍具有良好的操纵性。飞行器机翼4折叠后进入机身6横向截面，机翼4弦向的后段埋入机身6下侧，飞行器上下表面曲面均滑顺过渡，飞行器在机翼4折叠后拥有较小的飞行阻力。

巡航阶段:飞行器的两侧机翼4通过液压作动器驱动，绕翼身连接转轴3同时向前展开到最大角度，飞行器的翼展大大增加，展弦比增加使得全机升阻比增大；同时大面积桨盘产生的滑流覆盖机翼4的一部分，气动效率因此得到提升，故巡航经济性大大提高。飞行器机翼4在展开和收起状态下，飞行器机身6仍保持流线型气动外形，所以机翼4展开状态下飞行阻力很小。飞行器机身6前部两侧的螺旋桨分别同步逆时针旋转和顺时针旋转，两侧的螺旋桨尾流与机翼翼尖涡气流方向相反，减少了诱导阻力和因翼尖涡气流导致的升力损失。

短距降落阶段:飞行器的两侧机翼4绕翼身连接转轴3同时向后折叠，机翼4后段内埋在机身6下侧，与机身6贴合，贴合后翼身组成的升力体上下表面曲面平滑过渡，成为薄饼状飞行器。飞行器以大迎角姿态降落，并且飞行器大部分浸润面积被螺旋桨1高速滑流覆盖，飞行器在低速状态下仍具有很大升力和很好的操控能力，故起飞降落距离很短。