CN101348168A - 浮升式飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种浮升式飞行器，采用艇－翼结合的方式，即艇身(1)为常规椭圆形飞艇艇身，并以艇身为中心，将左、右两段机翼(4)连接于艇身(1)中部、水平中心线两侧；在艇身尾部有尾翼，并通过舵机控制后缘副翼和操纵舵面。在机翼和尾翼之上牵拉张线，以传递机翼(4)和尾翼产生的力或力矩。吊舱(10)位于艇体下方，电动机安装在吊舱前端。前起落架(2)和后起落架(9)分别固定在吊舱(10)下部与下垂尾(7)的翼尖上。本发明采用艇/翼结合的布局形式，集飞艇和飞机的优点，获得了较常规飞机和飞艇更大的升阻比，具有抗风能力、有效载荷大、操纵灵活、可垂直/短距起降和耗油率低的特点，有着广阔的应用前景。

Description

浮升式飞行器

一、技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体是一种浮升式飞行器。

二、背景技术

随着航空科技的进步和各种新材料新工艺的发展，飞艇这种古老的飞行器又焕发了新的活力。由于飞艇具有可垂直起降、定点悬停、低噪音、低污染等优点，因此在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。但是，由于飞艇是完全靠轻于空气的气体的浮力来飞行，导致其体积过于庞大。同时由于飞艇的浮力大于空重，所以在飞行过程中燃油的消耗、载荷的卸载等都会导致失去平衡，常用的设置压舱物和设置水回收***等有会带来有效载荷的巨大损失。

飞机是一种重于空气、依靠升力面的动升力进行飞行的飞行器，与飞艇相比，飞机的操纵性比较好，但是其起飞距离较长，并且必须消耗一定的动升力来克服自身重量。

三、发明内容

为克服现有技术中存在的飞艇有效载荷小、控制能力差以及固定翼飞机短距起降差、自身重量会消耗一定的动升力的不足，本发明提出了一种结合飞艇与常规飞机优点的浮升式飞行器。

本发明包括囊体艇身、机翼、尾翼、设备舱、起落架和动力电机，采用艇一翼结合的方式，以艇身为中心，将左、右两段机翼连接于艇身中部、水平中心线两侧，与传统飞机中单翼布局类似。艇身采用常规椭圆形飞艇艇身，在艇身中充入氦气，以产生净浮力。机翼为平直翼，其后缘设有副翼，该副翼依靠舵机驱动。尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，位于艇身尾部，两片水平尾翼分别位于艇身1尾部、水平中心线两侧的囊体上，两片分别垂直尾翼位于艇身1的尾部、垂直中心线上下的囊体上，每片尾翼之间的夹角为90度；每片尾翼上均设有操纵舵面，舵面位于每片尾翼后缘70％处，通过舵机驱动。在机翼、尾翼之上牵拉张线，以传递机翼和尾翼产生的力或力矩。吊舱位于艇体下方，其外部形状为流线型，以利于减阻。电动机安装在吊舱前端。本发明的前起落架和后起落架分别固定在吊舱下部与下垂尾翼尖上。

在本发明中，用于控制机翼后缘副翼的舵机分别固定于机翼内部、用于控制尾翼操纵舵面的舵机分别位于尾翼中部主梁内，均通过金属连杆与后缘副翼或操纵舵面连接，并带动后缘副翼或操纵舵面偏转。机翼、尾翼、吊舱均与艇身连接采用传统的粘结方法。

本发明采用艇/翼结合的布局形式，综合了轻于空气的飞艇和重于空气的飞机的优点，同时利用艇身产生的静升力即浮力和机翼升力面产生的动升力进行升空飞行，在几何尺寸增加不多的情况下，获得了较常规飞机和飞艇更大的升阻比、更好的操纵特性、低空飞行特性和起降特性，并且抗风能力强、有效载荷大、操纵灵活方便、可垂直/短距起降和耗油率低，具有广阔应用前景。

四、附图说明

附图1是浮升式飞行器的结构示意图；

附图2是浮升式飞行器的主视图；

附图3浮升式飞行器的侧视图。其中：

1-艇身      2-前起落架    3-机翼张线    4-机翼      5-尾翼张线

6-水平尾翼  7-垂直尾翼    8-发动机      9-后起落架  10-吊舱

五、具体实施方式

本实施例包括艇身1、机翼4、尾翼、发动机和起落架，采用艇-翼结合的布局形式，以将浮力飞行器与空气动力飞行器的优点相结合。

本实施例的艇身1是长细比为4的椭球体，横向截面为正圆，艇身1长2.87m，最大截面圆直径0.71m。左、右两段机翼连接于艇身1中部、水平中心线两侧的囊体上，与传统飞机中的单翼布局类似。机翼4为平直翼，其面积采用常规设计方法确定；机翼4的展长为2.66m，弦长为0.4m；在机翼的后缘设有副翼，该副翼依靠舵机驱动。尾翼包括两片水平尾翼6和两片垂直尾翼7，位于艇身尾部：两片水平尾翼6位于艇身1尾部、水平中心线两侧的囊体上，两片垂直尾翼7位于艇身1的尾部、垂直中心线上下的囊体上，并且每片尾翼之间的夹角为90度；尾翼根弦前缘在艇身长轴方向上距机翼前缘1.5m处；每个单片尾翼展长0.55m，根弦0.44m，尖弦0.24m，后缘平直。

具体实施中，艇身1采用聚醚薄膜制作，该材料具有厚度小、重量轻、韧性好、耐高温与抗氧化能力强等特点，且焊接方便，气密性好，可以多次使用。在艇体前后尖端曲率较大处的接缝上另外焊接直径为100mm的补丁；艇体充气孔在加工制作方便的情况下可以位于艇体任意位置，本实施例将充气孔开于艇体下部吊舱前部，孔边用同种薄膜材料补强，防止破坏。在艇身1中部、水平中心线两侧的囊体上与左、右机翼连接处，有尼龙搭扣的连接片；在艇身1尾部、水平中心线两侧和垂直中心线上下的囊体上与每片尾翼连接处，亦有尼龙搭扣的连接片。

机翼4为木制框架结构，其外形为矩形。机翼4主梁为松木材料，翼肋为轻木，主梁腹板与翼肋上均开有减轻孔；前缘蒙板选用桐木材料，用于保证机翼扭转刚度，并使得机翼前缘形状保持较好，较小气动效率损失；用高强度胶将机翼主梁、翼肋、梁腹板和前缘蒙板粘接在一起。机翼4的蒙皮采用单位面积密度为50g/m²航模专用的高强度、轻质热缩蒙皮。机翼4的后缘设有副翼，该副翼依靠轻型舵机驱动。舵机固定于机翼内部，通过金属连杆与舵面连接，并带动舵面偏转。在两侧机翼4的中段分别装有2个张线连接点，该连接点是将金属钩穿过蒙皮粘接在机翼内部木制翼梁和后樯上，以露出机翼表面的钩头作为连接点。在左、右机翼翼根处，亦有与机身粘结的尼龙搭扣连接片。

尾翼选用木制材料制作，由四片几何外形相同的翼片组成。尾翼包括用桐木制做的主梁、轻木制做的翼肋和主梁腹板，各部分之间用高强度胶粘接在一起；主梁腹板与翼肋上均开有减轻孔。尾翼蒙皮采用高强度、轻质热缩蒙皮，面密度50g/m²。在四片尾翼上均设有操纵舵面，舵面位于每片尾翼后缘70％处，通过微型舵机驱动。舵机位于尾翼中部主梁后的木制框架内，通过金属连杆与舵面连接，并带动舵面偏转。在每片尾翼翼尖的前梁与后樯处处留有张线连接点，在尾翼内部木制梁、樯上固接金属钩，钩头露出尾翼表面作为连接点。每片尾翼的翼根处，有与机身粘结的尼龙搭扣连接片。

吊舱10位于艇体下方，其外部形状为流线型，以利于减阻。顶部长度0.39m，底部长度0.24m，高0.2m，后缘前掠45°，最大厚度0.16m。吊舱10的内部结构为上下两块盖板，盖板间用四根松木条连接，类似于机翼翼梁；外部先用轻木包缚，再使用热缩蒙皮。吊舱10前端安装无刷电动机，锂离子电池与调速器放置与吊舱内部，其他任务载荷也放置于此。吊舱10上部通过尼龙搭扣与艇身1粘接。

本实施例采用三点式起落架，其中前起落架2为空心铝管，固定于吊舱10下部；后起落架9位于艇身的中轴线的后部，固定在的下垂尾翼尖处主梁上。装配时，首先用尼龙搭扣将吊舱10、机翼4、尾翼5、6分别与艇身1粘接，搭扣分别粘接于吊舱上盖板、机翼翼根、尾翼翼根以及艇身的对应位置上。要求确保两侧机翼安装高度一致，安装角一致，前后位置一致。再将两机翼4用上张线连好，防止机翼因自身重力下垂时撕破艇身膜结构。尾翼粘接时要求保证垂尾与平尾垂直，并连接张线。机翼4下部张线连接较为复杂，要求左右张线预紧力相等，且大小合适，过大的预紧力会使上张线对艇身施加过大的集中压载。最后，将机载设备和动力***装入吊舱内。

Claims (3)

1.一种浮升式飞行器，以囊体作为艇身，有设备舱、起落架和发动机，其特征在于

a.还包括有机翼和尾翼，并且左、右两段机翼连接于艇身中部、水平中心线两侧；尾翼位于艇身尾部，由两片水平尾翼和两片垂直尾翼组成，所述水平尾翼分别位于艇身1尾部、水平中心线两侧的囊体上，所述垂直尾翼分别位于艇身1的尾部、垂直中心线上下的囊体上；每片尾翼之间的夹角为90度；

b.机翼为平直翼，其后缘设有副翼，通过舵机控制；

c.每片尾翼上均设有操纵舵面，通过舵机驱动；

d.前起落架和后起落架分别固定在吊舱下部与下垂尾翼尖上。

2.如权利要求1所述浮升式飞行器，其特征在于尾翼舵面位于每片尾翼后缘70％处。

3.如权利要求1所述浮升式飞行器，其特征在于用于控制机翼后缘副翼的舵机分别固定于各机翼内部，用于控制尾翼操纵舵面的舵机位于尾翼中部主梁内；舵机均通过金属连杆与后缘副翼或操纵舵面连接。

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