一种飞机的水上起降装置的制作方法

本发明属于一种飞机的水上起降装置，具体涉及一种使陆地起降的飞机，不需要过多改造，就能实现在水上起降的装置。

背景技术：

水上飞机，利用机腹下面的船身或者浮筒，实现在水面起飞、降落和停泊。其主要优点是可在水域辽阔的河、湖、江、海水面上使用，安全性好，地面辅助设施较经济，飞机吨位不受限制，因此可以广泛用于海上巡逻、反潜、救援。水上飞机主要缺点是：受船体形状或者外挂浮筒的影响，机身重量大，气动阻力大，所以在飞行速度，续航里程，燃油经济性方面，都无法和陆地起降的飞机相比。比如中国目前最先进的水上飞机ag600，最大平飞速度500千米/小时，最大航程4500千米，使用升限6000米，而中国最先进的陆地起降运输机运20，最大平飞速度920千米/小时，最大航程7800千米，使用升限13000米。

航空母舰，是使陆地起降的飞机实现在海面起降的有效途径。但是，航母也有不可克服的缺点：（1）航母的制造费用和运行费用都十分巨大，即使是超级大国，航母的数量也是有限的；（2）航母的目标大，战场上隐蔽性差，很容易受到攻击；（3）陆地起降的飞机要在航母上使用，改造量工作量很大，一般采用专门设计和开发；（4）受航母甲板长度和弹射器能力限制，大吨位的飞机，无法在航母上起降。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的难题，本发明提出了一种飞机的水上起降装置，能够克服现有水上飞机在航速、航程、飞行高度、燃油经济性方面的缺陷，同时克服航母在制造费用、隐蔽性、飞机改造工作量、飞机吨位方面的缺点。本发明提供了一种基本无需改造，使陆地起降的飞机，实现在水面起降，又不损失性能的方案，相当于提供了一种“迷你航母”的技术方案。

一种飞机的水上起降装置，包括如下内容：（1）包括一套水上浮力可以承载一架飞机重量的浮筒；（2）所述的浮筒顶部，有一相对平坦的甲板；（3）所述的甲板上，安装有一套用于锁定飞机轮子的锁定机构；（4）还包括一套推动浮筒在水中和空中行进的空气推进器；（5）还包括一对机翼，对称分布在所述甲板的两侧。

还包括一套用于改变空气推进器与所述甲板之间相对高度的升降装置。

所述的浮筒，包括两个并列布置的船型浮体，所述的甲板，将两个所述浮体连接为一体。

所述的升降装置，包括一套摆臂，摆臂的后端通过轴a与浮筒首部连接，并可以绕轴a做受控转动，摆臂的前端有一轴孔，内置轴b，轴b与所述推进器固定连接，所述推进器及轴b可以在所述轴孔内做受控转动。

所述空气推进器，是电力驱动的风扇，其能源来自于可充电电池或者超级电容，所述的可充电电池或者超级电容，放置在所述的飞机水面起降装置的内部。

所述的锁定机构，包括一v型的导向围栏，其夹角，与飞机后轮与前轮之间的两条连线之间的夹角相等。

所述的锁定机构，还包括一套限制飞机轮子在所述甲板上向前或者向上活动的固定靴，所述固定靴数量与飞机轮子数量对应，所述固定靴的固定位置与飞机轮子的空间位置相对应。

所述的固定靴，为横放的u字型，u字型的圆弧直径，比所述飞机的轮子直径略大，横放u字型下边，用螺栓固定在所述的甲板上。

所述的固定靴，在u型上端出口，有一向上的导向张角。

所述机翼的下游，还安装着襟翼，所述襟翼可以相对所述机翼上下翻转。

还包括一套方向舵，安装在浮筒的尾部。

还包括一个升降舵，安装在浮筒的尾部。

所述的升降舵，及所述的方向舵的外围，有一保险杠，所述保险杠与甲板固定连接。

还包括一条阻拦索，布置在所述水上起降装置的尾部。

所述阻拦索，布置在所述保险杠的尾部。

还包括一套遥控驾驶装置，包括一套无线电信号或者光信号的接收器，以及控制器，所述水面起降装置里的所有可控机构，都受所述执行器控制；

还包括1-3个摄像头，安装在所述的飞机上。

浮筒下面还安装有轮子。

一种飞机的水上起降装置，在飞机起飞前，通过所述的锁定机构，飞机与水上起降装置结合为一体，这样飞机就具备了水上起飞功能；起飞成功之后，飞机和水上起降装置脱离，起落架收起，这样就变回普通的飞机，其性能完全和普通飞机相同；降落之前，水上起降装置起飞，在空中与飞机交汇对接，并通过锁定机构与飞机再次结合为一体，这样飞机具备了水上降落能力。因此通过本发明设计，陆地起降飞机基本无需改造，就具备了水上起降的能力，而且完全不损失性能。

附图说明

图1水上起降装置的主视图；

图2水上起降装置的俯视图；

图3水上起降装置的左视图。

图中：1、飞机；2、浮筒；3、甲板；4、锁定机构；5、空气推进器；6、升降装置；7、机翼；8、方向舵；9、升降舵；10、保险杠；11、轮子；12、浮体；13、导向围栏；14、立柱；15、固定靴；16、导向张角17、保护罩；18、摆臂；19、轴b；20、阻拦索；21、风扇；22、轴a；23、襟翼；24、对立面；25、避让坑。

具体实施例

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1、图2、图3，是本发明方案的示意图。

包括一套浮筒2，具体包括两个并列布置的船型浮体12，浮体12在水中所能提供的最大浮力，要大于浮体12的自重和飞机的重量之和。两个浮体的对立面24（图2、3所示），为两个平行的平面，这样在水中行进时，可以减少浮体12之间的波浪。

浮体的上表面，连接着甲板3，甲板3上表面相对平整；

在甲板3上，安装有一套用于锁定飞机轮子11的锁定机构4，锁定机构4包括一v型的导向围栏13，导向围栏13由3个立柱14固定在甲板3上。导向围栏13的v字夹角，与飞机后轮与前轮之间的两条连线之间的夹角相等。图2所示在导向围栏13的出口处，还有一个更大的导向张角。还包括一套限制飞机轮子11在甲板3上向前或者向上活动的固定靴15，固定靴15数量与飞机轮子11数量对应，固定靴15的在甲板3上的固定位置与飞机轮子11的空间位置相对应。固定靴15外型为横放的u字型，其开口朝向水上起降装置的尾部，u字型的圆弧直径，与飞机1的轮子11的直径接近，横放u字型下边，用螺栓固定在甲板3上。作为进一步改进，在u型上端出口，有一向上的导向张角16，这样便于飞机轮子11进入固定靴15。

甲板3上，还包括一套推动浮筒2在水中和空中行进的空气推进器5。空气推进器5，包括电力驱动的风扇21，外部有一保护罩17，风扇21的能源来自于可充电电池或者超级电容，所述的可充电电池或者超级电容，放置在所述的飞机水面起降装置的内部（图中未表达）。

作为改进，还包括一套用于改变空气推进器5与所述甲板3之间相对高度的升降装置6。其功能是在起飞时，将空气推进器5抬高，避免与水面接触，在起飞成功之后，将空气推进器5放平，使推进力与甲板3基本平行，同时也可以避免在对接过程中，空气推进器5与飞机1碰撞。升降装置6，包括两条摆臂18，摆臂18的后端通过轴a22与浮体12首部连接，并可以绕轴a22的轴心做受控转动，摆臂18的前端有一轴孔，内置轴b19，轴b19与空气推进器5的保护罩17固定连接，空气推进器5及轴b19可以在所述轴孔内做受控转动。轴a22与一个电机执行器连接，该电机执行器安装在浮体12首部（图中未表达）。空气推进器5及轴b19在所述轴孔内做受控转动的驱动机构，采用常规的拉杆机构，拉杆受一个电机控制（图中未表达）。

还包括一对机翼7，对称分布在所述甲板3的两侧。在机翼7的下游，还连安装着一对襟翼23，襟翼23可以相对机翼7上下翻转，襟翼23的主要作用是控制水上起降装置的滚转运动。

在水上起降装置的尾部，还有两个方向舵8，对称布置在浮体12的尾端，用于控制水上起降装置的行进方向。在水上起降装置的尾部，还安装着升降舵9，升降舵9安装位置朝下，这样可以减少与飞机1相撞机会。这两个舵，分别受两个变速电机轴控制（图中未表达）。

为了保护上述的方向舵8，和升降舵9，避免在与飞机1的交会对接过程中，受到意外撞击而损伤，在方向舵8的外围，有一保险杠10，保险杠10固定连接在甲板3的尾部。

作为进一步改进，在保险杠10尾端，布置着阻拦索20，呈张紧状态，阻拦索20由高强度纤维制成，比如凯夫拉。在保险杠10的中间，有一v字型的避让坑25，用于避让阻拦索20的变形。阻拦索20有两个作用：与普通飞机交会对接时，可以用于缓冲飞机1的撞击能量，保护水上起降装置；与带尾钩的飞机交汇对接时，用于被尾钩勾连，这样更容易实现水上起降装置与飞机的速度同步，加快交会对接过程。

还包括一套遥控驾驶装置，包括一套无线电信号或者光信号的接收器，以及控制器，所述水面起降装置里的所有可控机构，都受该控制器控制，本装置图中未表达。这样在交汇对接过程中，水上起降装置的起飞与对接，完全受飞机或地面人员的遥控。为了便于实现交汇对接过程，还包括1-3个摄像头，安装在所述的飞机1上，在交汇对接过程中，飞行员全程监测，根据检测结果给水面起降装置发送修正指令。上述过程也可以借助图像处理技术，通过电脑计算得出修正量，自动发送给水面起降装置，这样交汇对接过程无需人工干预。

参考现有的水上飞机方案，在浮体12下面还可以安装有轮子，这样可以将水上起降装置开上岸保存，图中未表达。

工作过程描述：

起飞过程。如图1-3所示，飞机轮子11被锁定机构4固定在甲板3上，飞机1与水上起降装置连接为一体。在起飞过程中，空气推进器5可以开机助推，也可以不工作，推进力完全由飞机1提供。当两者的结合体在水面达到一定速度之后，复合体获得的上升力可以克服两者的重力而升空。在空中继续加速，当两者速度达到一定值之后，空气推进器5发力，飞机暂时减速，这样空气推进器5相对飞机有一个向前的趋势，固定靴15的设计特点，允许其向前抽离飞机轮子11，这样水上起降装置就与飞机1分离，最后滑翔降落到水面。而飞机则可以收起起落架，正常飞行。当然，如果将固定靴15设计成可自动开锁，则只需一个遥控指令就能实现水上起降装置与飞机的分离，这也可以是本发明的具体实施例之一。

降落过程。在飞机到达降落水域前，水上起降装置收到飞机或地面人员的遥控指令，预先升空待命。飞机靠近之后，开始交汇对接过程：飞机放下起落架，从水上起降装置的后上方，慢慢接近水上起降装置，借助摄像头，或自动驾驶装置的帮助，在导向围栏13的引导下，轮子11进入固定靴15，整个过程类似飞机的空中加油。然后空气推进器5可以关机，接下来两者的复合体滑行减速，最终在水面降落，停止之后，水上起降装置提供的静态浮力，可以使飞机漂浮在水面，降落过程结束。在滑翔减速过程中，空气推进器5可以切换为风力发电模式，这样可以在降落过程中为电池或超级电容充电，为下一次起降储存电能。