CN101774429A - 用于垂绳式回收的小型无人机气动布局 - Google Patents

用于垂绳式回收的小型无人机气动布局 Download PDF

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张渝
张雷
谭新
夏雄鹰
史文卿
杨水锋
李俊
袁泽建
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Abstract

本发明涉及用于狭小空间范围内动基座上垂绳式回收的小型无人机气动布局，包括机身、机翼、发动机尾翼，机翼为上单翼，安装角为3°，发动机安装在机身的尾部，其特征在于：机翼的展弦比为9，采用后掠式，后掠角为23°，在左右机翼中部下表面各设置有用于安装尾翼的水平撑杆，在水平撑杆的后端安装水平尾翼和倒置安装的垂尾，垂尾向内倾斜15°。与现有技术相比，其优点是减少了操作人员的数量、提高了飞机的有效载荷能力和抗风能力。

Description

用于垂绳式回收的小型无人机气动布局
所属技术领域
本发明涉及用于垂绳式回收的小型无人机气动布局，属于飞机气动布局设计领域。特别适合在狭小空间范围内的动基座上推广使用。
本发明是一种可在全地形狭小空间范围内实施高效、无损回收的中等展弦比、后掠机翼加双尾撑分离式倒V尾翼的无人机气动布局。
背景技术
早在20世纪60年代，人们就渴望在狭小空间范围内动基座上使用无人机，然而这并非一件易事。
首先，动基座上使用的无人机执行起降任务要比有人飞机困难和危险得多，需要训练有素的调度员和机务操作员之间的密切合作，增加了操作人员的配置。
其次，由于起降上的使用局限，飞机不得不加装或携带降落伞等减速装置，占用了飞机的装载空间，降低了飞机的有效载荷能力。
再次，动基座上使用的无人机，需考虑一定的抗风能力，特别在复杂气象条件下，扰流对于飞机进近回收将产生很大的影响。大多数小型无人机在4级风速的天气情况下已不能起飞和降落。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于垂绳式回收的小型无人机气动布局，其目的是减少操作人员的数量、提高飞机的有效载荷能力和抗风能力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种用于狭小空间范围内动基座上垂绳式回收的小型无人机气动布局，包括机身、机翼、发动机尾翼，机翼为上单翼，安装角为3°，发动机安装在机身的尾部，其特征在于：机翼的展弦比为9，采用后掠式，后掠角为23°，在左右机翼中部下表面各设置有用于安装尾翼的水平撑杆，在水平撑杆的后端安装水平尾翼和倒置垂尾，垂尾向内倾斜15°。
垂绳回收型无人机气动布局采用抗侧风布局，通过大量的CFD气动力计算和试验机试飞发现，内倾倒V垂尾设计能更好的适应复杂流场，兼顾狭小空间范围内动基座精确回收的控制要求；9的中等展弦比使飞机具有良好的升阻特性；翼尖安装自锁回收钩装置，能可靠的完成垂绳式无损安全回收；通过大量的试验发现，23°角后掠式机翼在兼顾飞机的具有较宽飞行速度范围的同时，能出色的适应垂绳式撞绳回收；分离式尾翼结构简单，重量轻，在提供良好的俯仰及航向操纵特性的同时，能有效的避免撞绳回收时冲击载荷可能带来的结构破坏。
根据该无人机特殊的飞行使用条件，选择并优化了飞机的总体参数，完成了气动特性估算，并通过风洞试验和缩比验证机的试飞进行验证，最终确定了气动外形。届时小型固定翼无人机将能更好地发挥作用，突出其方便操作使用的能力。
附图说明
图1为本发明所述的用于动基座上垂绳式回收的小型无人机气动布局的示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1所示，该种用于动基座上垂绳式回收的小型无人机气动布局，包括机身1、机翼2、发动机3和尾翼，机翼2为上单翼，安装角为3°，发动机3安装在机身1的尾部，其特征在于：机翼2的展弦比为9，采用后掠式，后掠角为23°，在机翼2中部下表面设置有用于安装尾翼的水平撑杆4，在水平撑杆4的后端安装水平尾翼5和倒置安装的垂尾6，垂尾6向内倾斜15°。
根据数值计算分析结果，对狭小空间范围内动基座上垂绳回收型无人机的气动布局进行了选择设计，并采用了缩比模型完成了大量弹射起飞、滑跑起飞和撞绳回收试验。飞行结果与数值计算结果较好地吻合，表明该无人机的升阻特性好，具有足够的三轴稳定性和抗侧风能力，能够满足狭小空间范围内动基座上使用需要。
采用本发明技术方案设计的一种小型无人机的总体参数如下：
全机尺寸
飞机长度                      1792            mm
飞机宽度(含翼尖钩)            3092            mm
飞机高度                      382             mm
机翼全面积                    1.0              m2
机翼
全面积                        1.0              m2
展长(不含翼尖钩)              3000             mm
理论根弦(BL0.0)               333              mm
理论尖弦(BL±2400)            333              mm
平均气动弦长(BL±1206)        333              mm
展弦比                        9
根梢比                        1
前缘后掠角                    23°
上反角                        0°
安装角(BL0.0)                 3°
副翼面积(两块)                0.05×2          m2
副翼偏度(垂直于转轴)          ±20°
副翼相对面积                  10.0％
焦点距理论根弦顶点            401              mm
静安定度                      5～8％           MAC
平尾
平尾面积(两块)                0.128            m2
平尾相对面积                  12.8％
平尾尾容量                    0.254
立尾
立尾面积(两块)                0.066            m2
立尾相对面积                  6.6％
内倾角                        15°
尾容量                        0.0134
与现有技术相比，本发明技术方案的优点是：
1.该布局小型无人机可直接应用于战术无人机***，作为无人机***的武器装备，其布局新颖，抗风能力强，使用维护方便、高效、安全，以独有的先进技术开拓固定翼无人机市场，其军事应用价值和社会经济效益巨大，效果和前景十分突出，对本领域的科技发展有重大推动作用；
2.垂绳回收型无人机可转化应用于多用户，适应平地、山地、汽车、轮船等多种地形，具有广泛的应用价值。

Claims (1)

1.用于垂绳式回收的小型无人机气动布局，包括机身(1)、机翼(2)、发动机(3)和尾翼，机翼(2)为上单翼，安装角为3°，发动机(3)安装在机身(1)的尾部，其特征在于：机翼(2)的展弦比为9，采用后掠式，后掠角为23°，在机翼(2)的中部的下表面左右各设置有用于安装尾翼的水平撑杆(4)，在水平撑杆(4)的后端安装水平尾翼(5)和倒置安装的垂尾(6)，垂尾(6)向内倾斜15°。
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