一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构的制作方法

本发明属于航空飞行器水面迫降技术领域，具体涉及一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构。

背景技术：

随着飞机、直升机等航空器的跨水飞行活动越来越普遍，带来的水面迫降事故也越来越多。无论是飞机还是直升机，在水面迫降相对于静止的陆地迫降要复杂得多。飞机在陆地迫降时，机身与地面接触由开始的点面接触发展到面面接触，其冲击载荷主要集中在飞机腹部，由于机身结构布置采用蜂窝夹层、泡沫填充等吸能缓冲结构，吸能缓冲结构在与地面接触过程中逐渐压溃或破坏，最后由机身其他非吸能结构承受小部分冲击载荷，这样吸能缓冲结构能发挥最大缓冲效果；而水面迫降，飞机与水面接触直接就是面面接触，相比于地面撞击，冲击载荷相对较小，使得机身结构布置的吸能缓冲结构压溃较小，难以最大限度发挥吸能缓冲效果，而未被吸收的能量很有可能造成机体结构断裂，再加上水面起伏和水流的不可预测，机身与水面撞击所导致的损害不亚于与地面碰撞所产生的损害。随着对水面迫降技术的研究，人们逐渐将其发展成为对结构入水冲击问题的研究，并广泛应用到船舶、鱼雷入水等领域。从研究结果来看，航空飞行器水面迫降所产生的巨大冲击载荷直接影响到航空器结构或人员的安全，且在迫降过程中对飞机而言，两侧的发动机在迫降时成为障碍，会产生很大阻力，很有可能导致机翼断裂飞机解体，一旦飞机在水面解体，生还可能性会很低。国内外研究人员都普遍集中在研究水面迫降数值计算与模拟中，着重分析机体入水的冲击载荷，对能缓解或降低入水冲击载荷的结构或机理的提出少之甚少，为此很有必要提出一种水面迫降减速降阻的方案。该方案主要采用水下减阻中的空泡技术，一方面在未入水时气射流可充当减速的反作用物，削减航空飞行器下降的速度；另一方面当入水时可产生空泡包裹机身，缓慢入水，减少航空飞行器与水面过大的冲击载荷。

本发明在航空飞行器迫降过程中使用高能气射流喷射水面，机身在下降过程中与水面之间产生连续缓慢的阻力，从而使机身在接近水面时缓慢下降，机身与水面接触产生非阶跃性冲击载荷，迫降时大大减低了机身与水面间的冲击。接触水面后高能气射流撕开水面且在入水过程中形成气体空腔包裹机身，从而降低入水阻力，使航空飞行器平滑而又缓慢的入水迫降。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构。

为实现上述目的，一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构，其结构包括高能射流孔1、迫降机构固定块2、电机3、喷嘴4、转向机构5、软管6、机身7、管道固定块8、管道9、气体流量计10、气体调压阀11、空气压缩机12、机构密封盖13，所述的迫降机构固定块2固定于机身7的开口处，迫降机构固定块2的中央安装有转向机构5，转向机构5下方安装有机构密封盖13，转向机构5与电机3相连；所述的电机3放置在迫降机构固定块2上，转向机构5上安装高能射流孔1，高能射流孔1与喷嘴4连接，喷嘴4与软管6连接，软管6通过管道9与空气压缩机12连接；所述的空气压缩机12位于机身7上；所述的管道9安装有气体流量计10和气体调压阀11，气体调压阀11位于靠近空气压缩机12的一侧。

所述喷嘴4的方向随转向机构5的转动而改变。

所述机构密封盖13的大小与机身7的开口相同。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构，较传统的直接迫降方式而言，该装置不仅可以使机体减速，还能减少入水阻力，使机体缓慢平滑入水。该装置的气射流不仅能作为减速缓冲的反作用物，而且还能产生通气空泡，不需要额外的高压气体产生装置。对失去动力的航空飞行器而言，该装置能最大限度的降低其与水面的冲击载荷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的具体实施方式示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

实施例1

一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构，其结构包括高能射流孔1、迫降机构固定块2、电机3、喷嘴4、转向机构5、软管6、机身7、管道固定块8、管道9、气体流量计10、气体调压阀11、空气压缩机12、机构密封盖13，迫降机构固定块2固定于机身7的开口处，迫降机构固定块2的中央安装有转向机构5，转向机构5下方安装有机构密封盖13，转向机构5与电机3相连接，电机3放置在迫降机构固定块2上，转向机构5上安装高能射流孔1，高能射流孔1与喷嘴4连接，喷嘴4与软管6连接，软管6通过管道9与空气压缩机12连接，空气压缩机12位于机身7上，管道9安装有气体流量计10、气体调压阀11，气体调压阀11位于靠近空气压缩机12的一侧。

所述高能射流孔1和喷嘴4的方向随转向机构5的转动而改变。

所述机构密封盖13的大小与机身7的开口相同。

本发明的工作原理为空气压缩机12产生高能气体通过管道9，经过气体调压阀11和气体流量计10进入喷嘴4，经,高能射流孔1高速喷射水面，根据迫降要求由电机3控制转向机构5调整喷嘴4的方向，在喷射的反作用力下降低了航空飞行器的下降速度；此外，在航空飞行器下降过程中高能气射流高速喷出将水面撕开一道豁口，形成开口空泡包裹机身，减少了入水阻力。整个过程由气体流量计10和气体调压阀11反馈给计算机控制迫降所需要的气体流量及压力。

对飞机而言，根据研究及飞行经验，水面迫降时必须保证机身水平姿态为较小仰角，尾部先入水使飞机减速，保证飞机机身不被高速水流压迫导致解体，因此机身尾部可均匀布置该装置；直升机水面迫降多为垂直下降，可考虑将此装置均匀布置在机身底部。

该装置的具体工作过程如下：

当航空飞行器遇紧急情况需要迫降水面时，驾驶员选好迫降水域，将航空飞行器拉低到一定迫降高度；打开机构密封盖13，根据航空飞行器当前姿态确定入水角度并控制电机3调整转向机构5将喷嘴4调整至一定角度，在接近水面某高度时由置于航空飞行器内部的计算机启动该装置；计算机控制空气压缩机12由高能射流孔1喷射高能高压气体，并通过气体流量计10、气体调压阀11获取数据适当调整气射流，防止喷射过激导致航空飞行器失稳；气射流挤压水面撕开豁口，逐渐形成开口空泡，机身被空泡包裹，入水速度及冲击摩擦阻力大幅下降，航空飞行器迫降过程没有阶跃性冲击而顺利平滑的落入水中。

实施例2

一种反向喷气通气空泡航空飞行器水面迫降机构

本设计主要涉及航空飞行器水面迫降技术领域。航空飞行器在遇紧急情况迫降水面时，为提高人员生还的可能性且尽可能挽救机体，应尽量将航空飞行器在迫降过程中与水面接触时产生的冲击载荷减小。水面与机体过大的冲击载荷不仅对机身结构产生巨大的破坏，更是直接影响到机内人员的生存几率。为此，在航空飞行器迫降过程中使用高能气射流喷射水面，机身在下降过程中与水面之间产生连续缓慢的阻力，从而使机身在接近水面时缓慢下降，机身与水面接触产生非阶跃性冲击载荷，迫降时大大减低了机身与水面间的冲击。接触水面后高能气射流撕开水面且在入水过程中形成气体空腔包裹机身，从而降低入水阻力，使航空飞行器平滑而又缓慢的入水迫降。

随着飞机、直升机等航空器的跨水飞行活动越来越普遍，带来的水面迫降事故也越来越多。无论是飞机还是直升机，在水面迫降相对于静止的陆地迫降要复杂得多。飞机在陆地迫降时，机身与地面接触由开始的点面接触发展到面面接触，其冲击载荷主要集中在飞机腹部，由于机身结构布置采用蜂窝夹层、泡沫填充等吸能缓冲结构，吸能缓冲结构在与地面接触过程中逐渐压溃或破坏，最后由机身其他非吸能结构承受小部分冲击载荷，这样吸能缓冲结构能发挥最大缓冲效果；而水面迫降，飞机与水面接触直接就是面面接触，相比于地面撞击，冲击载荷相对较小，使得机身结构布置的吸能缓冲结构压溃较小，难以最大限度发挥吸能缓冲效果，而未被吸收的能量很有可能造成机体结构断裂，再加上水面起伏和水流的不可预测，机身与水面撞击所导致的损害不亚于与地面碰撞所产生的损害。随着对水面迫降技术的研究，人们逐渐将其发展成为对结构入水冲击问题的研究，并广泛应用到船舶、鱼雷入水等领域。从研究结果来看，航空飞行器水面迫降所产生的巨大冲击载荷直接影响到航空器结构或人员的安全，且在迫降过程中对飞机而言，两侧的发动机在迫降时成为障碍，会产生很大阻力，很有可能导致机翼断裂飞机解体，一旦飞机在水面解体，生还可能性会很低。国内外研究人员都普遍集中在研究水面迫降数值计算与模拟中，着重分析机体入水的冲击载荷，对能缓解或降低入水冲击载荷的结构或机理的提出少之甚少，为此很有必要提出一种水面迫降减速降阻的方案。该方案主要采用水下减阻中的空泡技术，一方面在未入水时气射流可充当减速的反作用物，削减航空飞行器下降的速度；另一方面当入水时可产生空泡包裹机身，缓慢入水，减少航空飞行器与水面过大的冲击载荷。

本设计发明了一种水面迫降减速降阻的装置。具体结构图见图1，其主要结构：1-高能射流孔，2-迫降机构固定块，3-电机，4-喷嘴，5-转向机构，6-软管，7-机身，8-管道固定块，9-管道，10-气体流量计，11-气体调压阀，12-空气压缩机。该装置具体布局是置于航空飞行器内部的空气压缩机产生高能气体通过9-管道，经过11-气体调压阀和10-气体流量计进入4-喷嘴经1-高能射流孔高速喷射水面，根据迫降要求适当由3-电机控制5-转向机构调整喷嘴方向，在喷射的反作用力下降低了航空飞行器的下降速度；此外，在航空飞行器下降过程中高能气射流高速喷出将水面撕开一道豁口，形成开口空泡包裹机身，减少了入水阻力。整个过程由10-气体流量计和11-气体调压阀反馈给计算机控制迫降所需要的气体流量及压力。

该装置运用于水面迫降有如下优势：

较传统的直接迫降方式而言，该装置不仅可以使机体减速，还能减少入水阻力，使机体缓慢平滑入水。该装置的气射流不仅能作为减速缓冲的反作用物，而且还能产生通气空泡，不需要额外的高压气体产生装置。对失去动力的航空飞行器而言，该装置能最大限度的降低其与水面的冲击载荷。

对飞机而言，根据研究及飞行经验，水面迫降时必须保证机身水平姿态为较小仰角，尾部先入水使飞机减速，保证飞机机身不被高速水流压迫导致解体，因此机身尾部可均匀布置该装置；直升机水面迫降多为垂直下降，可考虑将此装置均匀布置在机身底部。图中画一代三演示，其结构简图2所示。该装置的具体工作过程如下：

(1)当航空飞行器遇紧急情况需要迫降水面时，驾驶员选好迫降水域，将航空飞行器拉低到一定迫降高度。

(2)打开机构密封盖，根据航空飞行器当前姿态确定入水角度并控制电机调整转向机构将喷嘴调整至一定角度，在接近水面某高度时由置于航空飞行器内部的计算机启动该装置。

(3)计算机控制空气压缩机由高能射流孔喷射高能高压气体，并通过气体流量计、气体调压阀获取数据适当调整气射流，防止喷射过激导致航空飞行器失稳。

(4)气射流挤压水面撕开豁口，逐渐形成开口空泡，机身被空泡包裹，入水速度及冲击摩擦阻力大幅下降，航空飞行器迫降过程没有阶跃性冲击而顺利平滑的落入水中。