CN103171766A - 短距起降无人飞翼 - Google Patents
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Abstract
相比较常规布局，飞翼具有高升低阻、气动一体化等优点，但同时，其操纵舵面效率低下，起降性能差。本发明涉及一种小型飞翼无人机，在保持飞翼的良好的巡航能力的同时，具有短距起降能力。为了具有短距起降能力，在飞翼的机身前部重心之前利用涵道风扇产生直接力，通过力和力矩两方面提升起降性能。同时进行了前掠机翼，滑流舵面，机翼后缘襟翼和机身腹部开裂式襟翼等辅助设计，充分挖掘飞翼飞机的起降性能方面的潜力，能够进一步提升飞翼的起飞降落能力。
Description
技术领域：
本发明涉及一种可短距起降的飞翼无人机，属于航空飞行器中固定翼飞机设计技术领域
技术背景
作为一种非常规的气动布局，飞翼飞机采用翼身融合和无尾布局，具有其他布局无可替代的优越性，因而成为未来飞行器理想的气动布局之一。如：高升力低阻力；气动一体化设计等。
由于无尾，它的操纵舵面位于机翼后缘，尾力臂短，导致纵向操纵舵面效率低，为了能够配平，一方面，飞翼翼型不能选择升力系数大的正弯度翼型，因为这样的翼型低头力矩大；另一方面，不能使用增升装置。从而导致飞翼的起飞降落性能差，将大大限制了飞翼飞机的普及和应用。
发明内容
本发明着眼于具有短距起降(STOL)能力的飞翼布局的小型无人机的研制。为了具有短距起降能力，该无人机采用在机身前部，重心之前加装涵道风扇的设计布局，以产生直接的升力和抬头力矩，既能降低最小飞行速度，又能平衡较大迎角下高升力系数起飞、着陆时飞翼产生的低头力矩。同时为了提高起降性能，进行了一系列辅助设计，如前掠翼，滑流舵面和开裂式襟翼等。
附图说明
图1示意显示了根据本发明的一个实施例的短距起降无人飞翼。
具体实施方式
为了具有短距起降能力，充分挖掘飞翼的短距起降性能，根据本发明的一个实施例的短距起降无人飞翼包括以下一或几个特征：
-涵道风扇(3)
为了具有短距起降能力，根据本发明的一个实施例的短距起降无人飞翼采用在机身前部，飞翼的重心(4)之前布置涵道风扇(3)的设计布局，以产生直接的升力和抬头力矩，既能降低最小飞行速度，又能平衡较大迎角高升力系数起飞、着陆时飞翼产生的低头力矩。前面的涵道风扇(3)距离重心(4)的距离选择在50％气动弦处，在配平状态下，涵道风扇具有可观的推力和力矩，利用率较高。
-滑流舵面
根据本发明的一个实施例的短距起降无人飞翼创造性地将后推式动力***(10)装在机身(2)的中后部，翼身后缘升降舵(9)前面。这样流经动力***(10)的气流能比远前方来流更高速地流过升降舵(9)，在不改变纵向力臂的情况下有效改变升降舵(9)偏转产生的升力，进而改善飞翼操纵舵面效率低下的状况，有效提高起飞降落性能。
-开裂式襟翼(5)
根据本发明的一个实施例，在该机腹下部，根据机身(2)的外形及尺寸，设计了一个开裂式襟翼(5)。它能够在提高升力系数的同时带来极高的阻力，从而降低了进场速度，增大下滑角，能够对接地点做出良好的判断，极大地提高了该飞翼的着陆性能。
根据本发明的一个实施例的短距起降无人飞翼包括：飞翼布局，前掠梯形机翼(1)，具有诸如3°的上反角，距离重心前50％平均气动弦的位置安装有一个涵道风扇(3)，提供直接力。采用后推力。后推动力置于升降舵(9)前面，腹部布置开裂式襟翼(5)。
根据本发明的一个具体实施例的短距起降无人飞翼设计参数包括：
展弦比λ：展弦比选取，主要考虑其对升阻特性和机动性的影响。飞翼布局无人机，低速飞行，不强调机动性能，适合选取较大展弦比，能够减小涡诱导阻力，获得较大升阻比，提高巡航性能。在一个具体实施例中，选择展弦比为9。
前掠角χ：从平飞性能考虑，低速飞机适合选取平直机翼。从飞翼无尾布局的稳定性考虑，适合选取大后掠角，以增大升降副翼的稳定作用。
与常见的飞翼飞机不同，本机采用前掠机翼，能够有效减小低速时翼尖失速现象，利于短距降落的实现。同时，前掠翼有效提高机动性，弥补大展弦比机动性不足的弱点。在一个具体实施例中机翼1/4弦线前掠角取7°。
根梢比η：后掠机翼根梢比一般在2～6范围内，其影响升力的展向分布规律。平直机翼当η＝2.2时，可产生诱导阻力最小的椭圆形升力分布。前掠机翼使空气流向内侧，翼根载荷增大，为保持椭圆分布，应增大根梢比。在一个具体实施例中，考虑到前掠角不大，近似平直翼，故取η＝2.3。
上反角：前掠翼带来所需性能的同时，降低了横向的安定性，针对此，在一个具体实施例中，设计该机翼具有3°上反角。上反角能够提供横向的安定性性。当机体受到瞬时扰动，并发生滚转时，有上反角的机翼能有效抑制滚转，并产生较大的校正滚转力。
本发明的优点和有益效果包括：
-继承了飞翼固有的良好的巡航特性
-前掠翼能够在低速时防止翼尖失速，保证短距起降的实现，同时具有一定的机动性。它所带来的横航向稳定性不足则由机翼上反角来弥补。
-襟翼(7)、副翼(6)、立尾(8)等多翼面操纵解决了横航向不稳定且难以操纵的困难，操纵性和稳定性较好。
-通过前发涵道，开裂式襟翼和滑流舵面设计，显著地提高了飞翼的起飞降落性能。
综上所述，本发明设计的飞翼是一款综合性能优异的飞翼无人机，具有良好的起降性能，同时操纵性和稳定性较好。
Claims (6)
1.短距起降无人飞翼，其特征在于包括：
机身(2)，
机翼(1)，
在所述短距起降无人飞翼的重心(4)之前安装的一个涵道风扇(3)，用于提供直接力。
2.根据权利要求1的短距起降无人飞翼，其特征在于进一步包括：
翼身后缘升降舵(9)，
后推式动力***(10)，其被设置在机身(2)的中后部，翼身后缘升降舵(9)的前面。
3.根据权利要求1的短距起降无人飞翼，其特征在于
所述涵道风扇(3)在距离所述重心(4)之前50％平均气动弦的位置安装。
4.根据权利要求1的短距起降无人飞翼，其特征在于
在所述机身(2)的机腹下部设置有开裂式襟翼(5)。
5.根据权利要求1的短距起降无人飞翼，其特征在于
所述机翼为前掠梯形机翼。
6.根据权利要求5的短距起降无人飞翼，其特征在于
所述前掠梯形机翼具有3°上反角。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20130626 |