具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船

本发明设计了一种具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，属于先进新概念气垫船。

背景技术：

1、气垫船，是指一种利用表面效应原理，依靠高于大气压的空气在船体与支撑面（水面或地面）间形成气垫，使船体全部或部分脱离支撑面航行的高速船舶。按产生气垫的方式,可分为全垫升气垫船和侧壁式气垫船两种。常见气垫船装以活塞发动机或燃气轮机为代表的发动机，用于产生气垫，并驱动气垫船前进。由活塞发动机或燃气轮机产生的高压空气，通过管道送入船底空腔的气室内，形成气垫托起船体，并由发动机驱动推进器（多为推进风扇），使气垫船贴近支撑面航行。气垫船航速高达60〜80km/h，其高速航行时的阻力是影响其进一步速度提高的限制。

2、纵观现役气垫船，其兼顾大载荷的贴近水面的高速航行能力是其受到关注的最重要优势，因此，气垫船常被用于需要将载荷快速送达的场景，如物资运输、抢滩登陆等。但是，气垫船的诸多劣势也成为限制其发展的因素。诸多劣势中，首当其冲的是其高速航行时姿态控制模糊。由于气垫船漂浮在支撑面上，支撑面对气垫船的作用很弱；再加上气垫船自重大、惯性大，常见使用推进器吹动舵面的方式难以实现其灵巧转向。其次，气垫船抢滩登陆后，难以在狭小的滩涂快速撤退。常见气垫船撤退的方式是通过推进器吹动舵面实现掉头，完成撤退；或是通过推进风扇变距，产生反向推力，从而实现撤退。但是，上述两种方式具有不同的缺点：调头难度大、时间久，而变距的方式固然可以产生反向推力，但是由于风扇变距后叶片处于非设计点工作，效率低，反向推力有限，撤退速度慢。当然，面向可能的实际应用，进一步提高负载能力并降低阻力，并考虑可能的军用场景，通过综合设计提高其隐身能力，也是气垫船未来设计、使用的迫切需求。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明所述一种具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，在传统气垫船的工作原理上，通过具有反推功能的推力矢量推进发动机，为气垫船产生航向控制能力和快速撤退的反推力功能；通过特殊设计的船身上表面增升型面，结合下游进气道和发动机的抽吸作用，实现气垫船高效低阻航行和载荷能力提高；通过在推力矢量推进发动机前设置s弯进气道、将部分升力风扇进气道埋入s弯进气道、倾斜的船身侧壁面，减少气垫船各个方向的雷达反射截面积，实现隐身功能。通过上述设计，全面地提高了气垫船的隐身性、机动性和运载能力，满足了未来军用场景对于新一代气垫船的需要。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，包括船体、船底气垫围裙以及推进系统；船底气垫围裙设置在船体的底面，船体内部设置有若干台升力风扇；所述船体的四侧均通过倾斜的船身侧壁面与船底气垫围裙连接，而船体的顶部两侧沿着船体的长度延伸方向对称设置有两个增升型面；船体处于两个增升型面之间的区域为甲板，甲板的前端布置有前跳板，甲板的后端布置有后跳板；

4、所述的推进系统有两套，一一对应地衔接在两个增升型面的尾端，包括s弯进气道以及推力矢量推进发动机；s弯进气道的进气口与外界环境连通，而s弯进气道的出气口则与推力矢量推进发动机的进气口连通；推力矢量推进发动机包括发动机本体以及与发动机本体的排气口连通的具有反推功能的推力矢量喷管。

5、优选地，s弯进气道的进气口下边缘在竖直方向上高于推力矢量推进发动机的上边缘，同时，s弯进气道的进气口上边缘在竖直方向上低于增升型面的最高点。

6、优选地，具有反推功能的推力矢量喷管为具有反推功能的二元机械推力矢量喷管或者为具有反推功能的气动推力矢量喷管。

7、优选地，发动机本体为涡扇发动机、涡喷发动机、燃气轮机驱动的风扇或者活塞发动机驱动的风扇。

8、优选地，增升型面采用附面层吸入技术设计而成。

9、优选地，单侧s弯进气道的中心线从气垫船中心附近向两侧偏斜，且s弯进气道的进气口、出气口在水平方向、竖直方向上均有偏距。

10、优选地，增升型面通过在典型非对称低速机翼翼型型面的基础上增加型面迎角而形成，所增加的型面迎角为2°-5°。

11、优选地，s弯进气道的进气口面积大于推力矢量推进发动机与单台升力风扇进口面积之和。

12、优选地，s弯进气道的进气口面积应为推力矢量推进发动机与单台升力风扇进口面积之和的130%-170%。

13、优选地，船体顶部的增升型面初始位置与水平方向夹角为α，前跳板与水平面夹角为β，α+β≤70°且β≤60°且α≤20°。

14、有益效果：相对于现有技术，具有以下优点：

15、（1）本发明用带有推力矢量功能的喷管代替传统气垫船推进风扇后的舵面，气动效率高，响应迅速，机动灵活；结合s弯进气道等一系列设计，使得气垫船外漏部件少，隐身性能大幅度提高；

16、（2）本发明用具有反推功能的推力矢量喷管，代替传统气垫船变距反桨或者原地差动掉头的倒车方式，撤退迅速，且可进一步通过对于喷管的控制精准控制倒车方向，使用安全性高；

17、（3）综合使用倾斜壁面、s弯进气道等方式，大幅度提高了气垫船的隐身性，降低了被发现的概率，提高了战场生存性。

18、因此，本发明所提供的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，在传统气垫船的工作原理上，通过具有反推功能的推力矢量推进发动机，为气垫船产生航向控制能力和快速撤退的反推力功能；通过特殊设计的船身上表面增升型面，结合下游进气道和发动机的抽吸作用，实现气垫船高效低阻航行和载荷能力提高；通过在推力矢量推进发动机前设置s弯进气道、将部分升力风扇进气道埋入s弯进气道、倾斜的船身侧壁面，减少气垫船各个方向的雷达反射截面积，实现隐身功能。通过上述设计，全面地提高了气垫船的隐身性、机动性和运载能力，满足了未来军用场景对于新一代气垫船的需要。

技术特征：

1.一种具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，包括船体、船底气垫围裙以及推进系统；船底气垫围裙设置在船体的底面，船体内部设置有若干台升力风扇；其特征在于，所述船体的四侧均通过倾斜的船身侧壁面与船底气垫围裙连接，而船体的顶部两侧沿着船体的长度延伸方向对称设置有两个增升型面；船体处于两个增升型面之间的区域为甲板，甲板的前端布置有前跳板，甲板的后端布置有后跳板；

2.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于， s弯进气道的进气口下边缘在竖直方向上高于推力矢量推进发动机的上边缘，同时，s弯进气道的进气口上边缘在竖直方向上低于增升型面的最高点。

3.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，具有反推功能的推力矢量喷管为具有反推功能的二元机械推力矢量喷管或者为具有反推功能的气动推力矢量喷管。

4.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，发动机本体为涡扇发动机、涡喷发动机、燃气轮机驱动的风扇或者活塞发动机驱动的风扇。

5.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，增升型面采用附面层吸入技术设计而成。

6.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，单侧s弯进气道的中心线从气垫船中心附近向两侧偏斜，且s弯进气道的进气口、出气口在水平方向、竖直方向上均有偏距。

7.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，增升型面通过在典型非对称低速机翼翼型型面的基础上增加型面迎角而形成，所增加的型面迎角为2°-5°。

8.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，s弯进气道所在的位置布置有一台升力风扇的入口；s弯进气道的进气口面积大于推力矢量推进发动机与单台升力风扇进口面积之和。

9.根据权利要求7所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，s弯进气道的进气口面积应为推力矢量推进发动机与单台升力风扇进口面积之和的130%-170%。

10.根据权利要求1所述的具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，其特征在于，船体顶部的增升型面初始位置与水平方向夹角为α，前跳板与水平面夹角为β，α+β≤70°且β≤60°且α≤20°。

技术总结
本发明公开了一种具有反推功能的新型推力矢量隐身气垫船，包括船体、船底气垫围裙以及推进系统；船体的四侧均通过倾斜的船身侧壁面与船底气垫围裙连接，而船体的顶部两侧沿着船体的长度延伸方向对称设置有两个增升型面；船体处于两个增升型面之间的区域为甲板；推进系统有两套，一一对应地衔接在两个增升型面的尾端，包括S弯进气道以及推力矢量推进发动机；S弯进气道的进气口与外界环境连通，而S弯进气道的出气口则与推力矢量推进发动机的进气口连通；推力矢量推进发动机包括发动机本体以及具有反推功能的推力矢量喷管。由此可见，本发明全面地提高了气垫船的隐身性、机动性和运载能力，满足了未来军用场景对于新一代气垫船的需要。

技术研发人员：黄帅,徐惊雷,张玉顶,兰炳松,董晗,潘睿丰,张玉琪,兰佳哲
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25