一种具有组合式联结翼结构的飞行器的制作方法

本发明属于一种新的飞机总体气动布局形式，属于飞机先进总体气动布局领域，尤其涉及一种具有组合式联结翼结构的飞行器。

背景技术：

对于大展弦比飞机，采用非常规布局形式的联结翼形式以提供对机翼的额外支撑在结构上更加合理，但大多的非常规联结翼布局形式都要让升力面参与飞机纵向姿态控制，这与飞机常规布局形式尾翼不参与升力贡献的特点是完全不同的。其带来效率提升的同时也带来一些其它的问题。

以“鲁坦飞行者号”为例：

1、采用非常规总体气动布局（如联结翼或鸭翼）的飞机一般静稳定性较差，小幅的气动扰动便可能导致飞机剧烈的俯仰姿态的变化，现代放宽静稳定性的飞机一般带有具有纵向阻尼增稳的主动控制系统，但这样的控制系统有极高的可靠性要求，相应带来较高的研发难度和昂贵的成本，“鲁坦飞行者号”主要是通过飞行员的人工干预来稳定姿态的，而这种方式无疑会大大加剧飞行员的工作负担。

2、大展弦比机翼一般具有很大的机翼展长，很多时候机翼展长甚至会远远超过其机身长度，这样会形成较短的航向操纵力臂，给航向安定和操作面的布置带来困难，这个问题无论是采用常规布局和非常规布局都会遇到，“鲁坦飞行者号”为了获得足够的航向稳定性，在两个尾桁上各安装了一套垂直尾翼，而且加长了尾桁的长度以加长航向操纵力臂，这导致了该机起降的可用迎角非常之小，以至于其满载起飞的时候险些冲出跑道而酿成事故。

3、常规布局和非常规布局的最大的区别在于常规布局其各部分的功能职能相对独立，而非常规布局存在一些升力面与操作面相互耦合的复杂情形。举例来说，常规布局飞机的水平尾翼一般不参与升力贡献，其初始安装角的大小对全机升力特性并不产生太大影响，这样当飞机由于装载情形的变化导致飞机重心位置发生变化时，可以通过调整飞机水平尾翼的初始安装角度来进行飞机的装载配平，这样的装载配平功能对于民航飞机是非常实用的。而非常规布局由于存在升力与姿态控制相互耦合的情况，很难通过这一方式来进行飞机的装载配平，这样必然导致其可用的重心位置范围将受到更加严格的限制。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，布局合理，有利于提高飞行器的升阻比、巡航性能、气动效率和稳定性的具有组合式联结翼结构的飞行器。

本发明的技术方案是：一种具有组合式联结翼结构的飞行器，该飞行器包括机身主体、前翼、推进系统和后翼，

所述推进系统为利用进气负压对主翼进行有利气动干扰，通过人工诱导层流流动技术，达到较小阻力的目的翼上短舱；

所述后翼为具有姿态安定面和操作面的功能的v尾翼和用于姿态稳定和姿态控制，主要参与飞机器的航向稳定和航向控制的m型升力翼组成m+v组合式联结翼。

进一步，2个所述前翼设置在所述机身主体的两侧，2个所述翼上短舱分别设置在所述机身主体后端的两侧，且所述翼上短舱的底部水平线高于所述前翼的水平线；所述翼上短舱的前缘通过短舱支架与所述前翼的后缘固结，所述m型升力翼设置在所述机身主体靠近尾部的位置，所述m型升力翼的两端的端部分别与所述翼上短舱的一侧固结，所述v型尾翼安装在与所述m型升力翼与所述翼上短舱固接的另一侧的所述翼上短舱的侧壁上。

进一步，所述前翼为单翼布局型式，所述单翼为层流翼型的超大展弦比机翼。

进一步，所述翼上短舱包括涵道短舱、发动机和推进螺旋桨/风扇；所述发动机和推进螺旋桨/风扇均设置在所述涵道短舱的内部。

进一步，所述翼上短舱的前缘与所述前翼的后缘的最短距离大于1倍短舱支架所在处的前翼的气动弦长。

进一步，所述m型升力翼包括第一升力翼、第二升力翼、第三升力翼和第四升力翼；

其中，所述第二升力翼和第三升力翼的一端分别与所述机身主体固结，且所述第二升力翼和第三升力翼之间的设有夹角α，所述第一升力翼的一端与所述第二升力翼另一端固接，所述第四升力翼的一端与所述第三升力翼的另一端固接；且所述第一升力翼与所述第二升力翼之间设有夹角β，所述第三升力翼与所述第四升力翼之间设有夹角γ，所述第一升力翼的另一端与同侧的所述翼上短舱的一侧的侧壁固接，所述第四升力翼的另一端与同侧的所述翼上短舱的一侧的侧壁固接。

进一步，所述夹角α的度数为120°≤α≤180°。

进一步，所述夹角β与所述夹角γ的相等，角度取值为30°≤β≤90°。

进一步，所述v型尾翼包括第一尾翼和第二尾翼，所述第一尾翼和第二尾翼以一定的倾角分别设置在所述机身主体两侧的所述翼上短舱上，所述第一尾翼和第二尾翼采用全动式方式连接，在使用时，现将所述第一尾翼和第二尾翼调整到预定角度，然后固定。

本发明的有益效果是：由于采用上述是技术方案，本发明具有以下特点：

1.采用联结翼形式，为大展弦比机翼提供了额外支撑，相应带来结构和和重量上的优势（相比常规布局），有利于大弦比机翼的使用，从而有利于提高飞机的升阻比和巡航性能。

2.采用前翼上短舱支架和后翼与短舱连接的布局形式，得到了气动外形较为“干净”的飞机主翼，从而提高了飞机的气动效率。

3.采用非常规布局与非常规布局混合的控制面布局形式，增加了飞机的稳定性（相比普通联结翼等非常规布局）。

4.由于后翼采用了m+v的组合型式，使得整个后翼可参与航向稳定和航向控制，相当于同时有3组v型尾翼参与飞机的航向控制，大大提升了飞机尾容量，通过增加舵面数量的方式直接增大了飞机的航向稳定性和航向操纵力矩。解决了使用超大展弦比的大展长机翼带来的航向操纵力臂较短所导致的航向操稳（操纵性和稳定性）问题。

5.通过常规的v型尾翼的组合使用，使其继承了常规布局具有装载配平的功能特点，可在一定范围内通过调整v尾的初始安装角来配平载荷，而不会影响到飞机主要的升力特性。这一功能是其他的非常规飞机形式所不具备的。

附图说明

图1为本发明具有组合式联结翼结构的飞行器的结构示意图。

图2为本发明具有组合式联结翼结构的飞行器的正视示意图。

图中：

1.机身主体、2.前翼、3.推进系统、3-1.翼上短舱、3-2.短舱支架、4.后翼、4-1.m型升力翼、4-11.第一升力翼、4-12.第二升力翼、4-13.第三升力翼、4-14.第四升力翼、4-2.v型尾翼、4-21.第一尾翼、4-22.第二尾翼。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，本发明一种具有组合式联结翼结构的飞行器，该飞行器包括机身主体1、前翼2、推进系统3和后翼4；

所述推进系统为利用进气负压对主翼进行有利气动干扰，通过人工诱导层流流动技术，达到较小阻力的目的翼上短舱3-1；

所述后翼4为具有姿态安定面和操作面的功能的v尾翼4-2和用于姿态稳定和姿态控制，参与飞机器的航向稳定和航向控制的m型升力翼4-1组成m+v组合式联结翼。

其中，2个所述前翼2设置在所述机身主体1的两侧，2个所述翼上短舱3-1分别设置在所述机身主体1后端的两侧，且所述翼上短舱3-1的底部水平线高于所述前翼2的水平线；所述翼上短舱3-1的前缘通过短舱支架3-2与所述前翼2的后缘固结，所述m型升力翼设置在所述机身主体1靠近尾部的位置，所述m型升力翼的两端的端部分别与所述翼上短舱3-1的一侧固结，所述v型尾翼安装在与所述m型升力翼与所述翼上短舱3-1固接的另一侧的所述翼上短舱3-1的侧壁上。

所述前翼2为单翼布局型式，所述单翼为层流翼型的超大展弦比机翼。

所述翼上短舱3-1包括涵道短舱、发动机和推进螺旋桨/风扇；所述发动机和推进螺旋桨/风扇均设置在所述涵道短舱的内部。

所述翼上短舱3-1的前缘与所述前翼2的后缘的最短距离大于1倍短舱支架3-2所在处的前翼2的气动弦长。

所述m型升力翼4-1包括第一升力翼4-11、第二升力翼4-12、第三升力翼4-13和第四升力翼4-14；

其中，所述第二升力翼4-12和第三升力翼4-13的一端分别与所述机身主体1固结，且所述第二升力翼4-12和第三升力翼4-13之间的设有夹角α，所述第一升力翼4-11的一端与所述第二升力翼4-12另一端固接，所述第四升力翼4-14的一端与所述第三升力翼4-13的另一端固接；且所述第一升力翼4-11与所述第二升力翼4-12之间设有夹角β，所述第三升力翼4-13与所述第四升力翼4-14之间设有夹角γ，所述第一升力翼4-11的另一端与同侧的所述翼上短舱3-1的一侧的侧壁固接，所述第四升力翼4-14的另一端与同侧的所述翼上短舱3-1的一侧的侧壁固接。

所述夹角α的度数为120°≤α≤180°。

所述夹角β与所述夹角γ的相等，角度取值为30°≤β≤90°。

所述v型尾翼4-2包括第一尾翼4-21和第二尾翼4-22，所述第一尾翼4-21和第二尾翼4-22以一定的倾角分别设置在所述机身主体1两侧的所述翼上短舱3-1上，所述第一尾翼4-21和第二尾翼4-22

采用全动式方式连接。

本发明的飞行器的前翼为主翼，主翼使用了常规下单翼的型式，采用使用层流翼型的超大展弦比机翼。主翼翼根处与机身连接，主翼上方通过短舱支架连接动力短舱，动力短舱和后翼连接，短舱前缘与主翼后缘的最短距离大于1倍短舱支架所在处的主翼气动弦长，这样可以得到较为“干净”的主翼气动外形。

推进系统：

推进系统使用了翼上短舱的形式，将发动机和涵道短舱，发动机和推进螺旋桨/风扇置于涵道短舱内部，通过对短舱位置的合理安排，可以利用短舱进气负压对主翼进行有利气动干扰，通过人工诱导层流流动（artificiallaminarflow）技术，达到较小阻力的目的。

3、后翼（m+v组合式联结翼）

本方案的后翼使用了独创的m+v组合式联结翼，短舱通过后翼与机身连接，短舱外部的部分为常规的v型尾翼，v型尾翼具有姿态安定面和操作面的功能，但一般情况不参与升力贡献，本方案中短舱外侧的v尾部分与常规布局中的v型尾翼的功能较为一致。

后翼段短舱内侧联结机身的部分是m型升力翼部分，其为升力翼面，同时也参与姿态稳定和姿态控制，主要参与飞机的航向稳定和航向控制。