CN104943850A - 主机翼伸缩式固定翼飞机 - Google Patents

Abstract

本发明主机翼伸缩式固定翼飞机是一种空中飞行的交通运输工具，为解决现有飞机不能够经济节能的飞行与起降的问题，进行了该设计，结构特点是：由特别设计的挑梁盒与机身大梁紧固连接平直伸出机翼两侧，悬臂承挑起滑动翼段各种方向的作用力，由动作油缸控制与限位使两侧滑动翼在梁盒表面外套翼里面自如伸缩滑动，可因飞行速度改变翼展与翼型，半动式垂尾也设计为可上下伸缩调整控制面积，使整个飞机飞行阻力减小，适配推力减小，经济，环保，安全，适航性都能得到改善，为适应飞机因速度变化发生的重心变化，设计了安装在导轨上的重心调节车，控制配平动力车前后运动以调节重心，部件构造详见说明书附图，飞机设计制造企业都能按该设计生产出适用的产品。

Description

主机翼伸缩式固定翼飞机

技术领域：

一种空中飞行的交通运输工具。

2014年、2013年、2012年、2011年《中国知识产权局专利申请公开(公告)索引》中未见相类似的产品，国内外发表的资料杂志未见相类似的产品，现在国内外使用的空中飞行交通工具中未见同类使用效果的产品。

背景技术：

(主机翼伸缩式固定翼飞机)是为解决国内外现有固定翼飞机不能够实现经济节能的高速飞行与低速起降这一矛盾性问题而设计的。

国内外现有飞机机翼为兼顾在高速飞行时为减少飞行阻力，而低速飞行时飞机机翼有足够的升力只能采取折中的方案，将机翼面积设计成在高速飞行时不至于产生太多余的升力，在低速起降飞行时又能基本安全起降，而高速飞行时多余的升力就产生了多余的阻力，也就需要增加多余的飞行经济成本，而在低速起降时机翼的升力又显不足，所以对机场条件又有很高的要求，所以其适航性受到很大限制。

(主机翼伸缩式固定翼飞机)为解决上述问题，将普通的固定翼飞机的主机翼设计成两段伸缩式，在飞机高超声速飞行时主机翼滑动伸缩段收缩，机翼形状变成适应高速飞行的大后掠角不规则梯形，机翼升力刚好能支撑飞机重力质量的状态下飞行，半动式垂直尾翼也调整到能安全有效操纵飞机的高度，最大程度的减小迎面阻力与摩擦阻力，从而达到快捷、经济、环保、降噪的使用效果，而在起飞、降落以及需低速飞行时将收缩的滑动机翼伸出至最大设计长度，机翼形状变成半平直翼型，达到最大的机翼面积，因而产生增加升力使其支撑飞机以较低的速度飞行和具有较优良的起降性能，而达到能在低级别机场起降的使用效果，采用此种设计在飞机停放时因机翼可收缩翼展与机身长度比较小，一般机场都能为其提供或修建机库，特别是在寒冷地区与季节，可省去机身因结冰需除冰的工作，因而可降低保养成本和消除一定的安全隐患，提高飞机的使用效率。

发明内容：

(主机翼伸缩式固定翼飞机)除飞机主机翼与垂直尾翼外，飞机其余部分均可采用现有的设计、制造、操纵控制技术与加工工艺，但主机翼与半动式垂尾需从新设计，具体的解决方案是将主机翼设计成3段，分为固定外套翼段与内伸缩滑动段，末梢小翼段，外套翼的翼梁基本采用现有设计方案，但肋架与桁梁需给伸缩滑翼留出活动空间，内伸缩滑动翼可采用相对厚度钢材整体成型，再按长度方向在其内部焊接两片加强梁，加强梁的焊接位置由前梁盒与后梁盒的宽度确定，以保证伸缩滑动翼段能套在前后梁盒的长度方向上自如滑行，滑动翼中部正好给液压油缸留出了安装动作位置，滑动翼从侧向看是一个椭圆形的三格空间，其前后格容留前后梁盒，中间安置动作油缸，滑动翼型采用升力系数较大的翼型，伸缩滑翼挑梁盒分为前梁盒与后梁盒，其端面形状为半椭圆形，椭圆度根据滑动伸缩翼翼型而定，梁盒身与主梁板用不同厚度的高强度钢材焊接成一个盒体，其中间适当位置焊接几片副梁板，使油料在梁盒内分格成几个箱，两端焊接封头，使其成为一个盒式挑梁，以承受滑动翼上下垂直重力，以及飞行运动中的各种作用力与综合扭力，梁盒作为一个整体穿越机身平直伸出机身两侧，其长度以外套翼端为限，左右伸缩翼套在前后梁盒外在固定外套翼里面作滑行运动，前后梁盒中部适当部位焊接钢耳与机身大梁紧固连接，梁盒的功能既是油箱，又是滑翼伸缩导轨，也是机翼主梁，在配合间隙合适的情况下，高速飞行与低速飞行时都能起到主梁的作用，伸缩滑翼的动作由置如前后梁盒中间的液压动作油缸实现，左右机翼各安设一只油缸，但必须保证同步动作，油缸的活塞杆头与伸缩翼端头另设计的小翼段紧固连接，伸缩滑翼在梁盒上全伸展开时，应在梁盒上保留一定的长度，以能承受各种力为宜，其限位由油缸活塞杆控制，所以油缸既是动作筒，又是限位器，固定式外套翼的平面形状可采用不规则的梯形，机翼前角为大后掠角，机翼后角为小掠角，可设计活动前缘缝翼以及后缘禁翼和副翼，整个机翼可设计成上单翼或下单翼。

(主机翼伸缩式固定翼飞机)为了最大限度的改善飞机的高低速性能，将飞机的半动式垂直尾翼也设计成可伸缩式，在高速飞行时半动式垂尾的安定面与操纵面收缩至能保证安全有效的操纵飞机的高度，而达到减阻目的，而在低速飞行和起降时将垂尾收缩的滑动部分伸出，增加安定面与操纵面的控制面积，以增加飞机的稳定性与可操纵性，垂直尾翼的结构可设计成固定式外套安定面和与安定面铰连的外套操纵面，活动伸缩安定面与活动伸缩操纵面在各自的翼面套内滑动伸缩，安定外套侧面形状为大后掠角半梯形，内置垂直梁将其后部改变为长方形，从而可使伸缩安定面可在其内上下滑动伸缩，动作由固定在机身的油缸控制，油缸体与活塞杆穿越活动安定面中空部位与活动安定面项部的连接块紧固连接，顶部连接块采用活动铰链的方式与活动操纵面顶的连接块相连，从而带动活动操纵面同步伸缩滑动，安定面与操纵面的伸缩动作与限位由油缸与活塞杆完成，油缸起动作筒与限位器作用，垂尾的方向控制方式与现有飞机相同。

(主机翼伸缩式固定翼飞机)考虑飞机在超声速飞行与低速飞行时，飞机的机身重心也就是重力点是会发生变化的，为了解决这一问题，设计了一种调节方式，那就是利用机身大梁作导轨或另设导轨，吊装一架调节车，旅客机可将旅客行李和飞机上其它部件装放其中，可采用机械螺杆的方法或液压传动的方式，根据重力变化沿机身长度方向前后调节达到需要的平衡。

(主机翼伸缩式固定翼飞机)因采用伸缩式主机翼与垂直尾翼的设计方案，设计了重力重心变化调节器，因而能达到减少飞行阻力、降低噪声，对发动机推力要求降低，达到可观的人千米油耗量，飞行经济效益有较大的改善，飞机的安全性与可操纵性都有很大的提高。

附图说明：

(主机翼伸缩式固定翼飞机)结构详见附图：

图1：机翼全伸展状态三视图；①固定套翼段、②伸缩滑翼段、③末梢小翼。

图2：机翼半动式尾翼全伸展状态立体效果图；①固定套翼段、②伸缩滑翼段、③末梢小翼、④尾翼外套安定面、⑤尾翼外套操纵面、⑥尾翼滑动安定面、⑦尾翼滑动操纵面、⑧尾翼滑动安定面与伸缩油缸连接块、⑨尾翼滑动操纵面与安定面铰链式连接块。

图3：高速飞行时主机翼半动式垂直尾翼全收缩状态图；①固定套翼段、②末梢小翼、③尾翼外套安定面、④尾翼外套操纵面、⑤尾翼滑动安定面与伸缩油缸连接块、⑥尾翼滑动操纵面与安定面铰链式连接块。

图4：滑动翼挑梁盒与机身大梁连接装配图；①前梁盒、②后梁盒、③伸缩动作油缸体左右各一只、④油缸活塞杆、⑤机身大梁、⑥梁盒钢耳与机身大梁连接板、⑦焊接在梁盒上的钢耳通过连接板与机身大梁紧固连接、⑧液压油缸底座法兰与梁盒钢耳共用的紧固连板、⑨机身、⑩末梢小翼、(11)梁盒主梁板、(12)梁盒副梁板、(13)梁盒身板。

图5：外套固定翼伸缩滑动翼前后梁盒动作油缸与末梢小翼装配示意图；①伸缩滑动翼身、②伸缩滑翼加强梁、③前梁盒、④后梁盒、⑤动作油缸体、⑥动作油缸活塞杆、⑦滑动翼身与末梢小翼连接紧固孔、⑧末梢小翼段体、⑨动作油缸活塞杆头与末梢小翼紧固螺栓、⑩固定外套翼、(11)滑动翼身与小翼段紧固螺钉。

图6：伸缩滑翼与前后梁盒及动用油缸的侧视装配示意图；①伸缩滑翼体、②滑动翼加强梁、③前梁盒体、④前梁盒主梁、⑤前梁盒副梁、⑥后梁盒体、⑦后梁盒主梁、⑧后梁盒副梁、⑨动作油缸体、⑩油缸活塞杆、(11)油缸体底座法兰。

图7：半动式伸缩垂直尾翼结构动作示意图；①机身、②机身主梁、③垂直尾翼固定安定面套、④操纵面套、⑤伸缩安定面、⑥伸缩操纵面、⑦滑动安定面连接块、⑧滑动操纵面铰链式连接块、⑨伸缩动作油缸体、⑩动作油缸与机身大梁连接点、(11)动作油缸活塞杆、(12)油缸活塞杆头与伸缩安定面连接块连接点。

图8：重心调节装置以及位移示意图；①飞机机身、②机身纵向大梁、③吊架式配重小车架、④位移动作油缸体、⑤动作油缸活塞杆、⑥动作油缸位移固定连接支点、⑦在以机身大梁作导轨在其侧向槽内滚动位移的吊架车轮、⑧吊架车前移示意。

具体实施方式：

(主机翼伸缩式固定翼飞机)所特别设计的部件，用现有机械加工的方法，工业生产制造工艺，现有的金属非金属材料都能够实现完成，任何从事飞机制造的企业都能够把它生产成适用的产品。

Claims (3)

1.一种通过改变主机翼伸展长度与机翼形状以适应高低速飞行的飞机，高速飞行时主机翼滑动翼收缩在外固定套翼内，机翼翼型成大后掠翼不规则梯形，低速飞行与起飞降落时滑动翼伸展至设计长度，机翼成半平直翼，使按该设计的飞机高速飞行最大可能的减小迎面阻力、摩擦阻力、实现经济、节能、降噪，提高适航性的目的，低速飞行与起降时，机翼伸展使飞机的升力提升，改变低速与起降性能，主机翼伸缩滑动翼所承受的各种力由特别设计的悬臂式挑梁盒承挑，挑梁盒承担挑梁、油箱、与滑动翼导轨作用。

2.半动式垂直尾翼也设计成可收缩、伸展的、以达到减阻与可调整操控面积以适应高低速飞行。

3.通过可控制的重心调节器实现前后位置移动适应飞行中的重心变化。