CN106516109B - 一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，包括气动升力型主机身、机翼、尾翼、涡扇发动机和微喷溅滑行船体；机翼2安装在气动升力型主机身中部，在机翼上方靠近气动升力型主机身处布置有涡扇发动机；在气动升力型主机身的尾端布置有尾翼；两个微喷溅滑行船体安装在气动升力型主机身下部纵向两侧，两个微喷溅滑行船体与气动升力型主机身连接后形成纵向的气动槽道5；气动升力型主机身设置有反向剖面断阶，将气动升力型主机身分为前体和后体，微喷溅滑行船体底部在前体滑行面上由内向外依次设置有上横向弯曲滑行面和下横向弯曲滑行面。本发明提高水陆两栖飞机的抗浪能力，使其具有优异的静水和波浪喷溅控制能力，从而能适应更为复杂的海洋环境。

Description

一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机

技术领域

本发明涉及到水陆两栖飞机设计领域，具体涉及到一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机。

背景技术

常规的水上飞机，滑行面是明显的V型或者是W型剖面，在水面滑行时，机身首部靠近自由液面处存在将来流速度阻滞为零的驻点，并且在机身底部宽度范围内形成一条驻点线，由于驻点线附近压力最高，形成了驻点线和船底舷侧外的巨大压力差，从而产生向外运动的喷射水流，喷溅水流的高度与船体线型有着密切关系。由于喷溅对水陆两栖飞机安全性的巨大影响，目前一方面通过在飞机设计上，对横剖面进行优化，以设计出具有良好喷溅性能的船体，另一方面采用增加局部构件(抑波槽、垂直防溅条等)的方式来得到一定的效果。

在高性能船领域，最具代表性的是美国海军最新型高速隐形试验快艇“短剑”，双M船型构成了以充分反射和吸收高速航行时的流体阻力，将其转化为升力，同时形成地垫垫升的作用，而且船舷侧无外飘，高速航行时压力较小，不容易形成向艇体外的喷溅，与常规滑行型快艇相比，其抑制两舷喷溅效果明显。

目前暂未有类似水陆飞机将M型高性能船与具有优良喷溅性能的水上飞机融合的新型微喷溅水上飞机出现。

发明内容

本发明的目的是设计一种可以在静水面和复杂海况条件下安全起降的水陆两栖飞机，提高水陆两栖飞机的抗浪能力，使其具有优异的静水和波浪喷溅控制能力，从而能适应更为复杂的海洋环境。

本发明的技术方案为：

所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：包括气动升力型主机身1、机翼2、尾翼3、涡扇发动机4和微喷溅滑行船体6；机翼2安装在气动升力型主机身1中部，在机翼2上方靠近气动升力型主机身1处布置有涡扇发动机4；在气动升力型主机身1的尾端布置有尾翼3；

两个微喷溅滑行船体6安装在气动升力型主机身1下部纵向两侧，两个微喷溅滑行船体6与气动升力型主机身1连接后形成纵向的气动槽道5；气动升力型主机身1设置有反向剖面断阶7，将气动升力型主机身1分为前体和后体。

进一步的优选方案，所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：气动升力型主机身1的长宽比L/B为4.68，气动槽道5的半宽B2与微喷溅滑行船体6的宽度B1比值为1，气动升力型主机身1的前体长度L1与后体长度L2的比值为1。

进一步的优选方案，所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：反向断阶7的高度h1与气动升力型主机身1宽度B的比值为0.23％，反向断阶7倾斜角为4°。

进一步的优选方案，所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：微喷溅滑行船体6底部在前体滑行面上由内向外依次设置有上横向弯曲滑行面8和下横向弯曲滑行面9，上横向弯曲滑行面8和下横向弯曲滑行面9均为下凹曲面。

进一步的优选方案，所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：上横向弯曲滑行面8的曲率半径R1与气动升力型主机身1宽度B比值为6％，下横向弯曲滑行面9的曲率半径R2与气动升力型主机身1宽度B比值为10％。

有益效果

本发明优点是：本发明通过使用倒“V”非常规滑行面将滑行面产生的喷溅水流抑制在内侧，从而降低水上飞机起降时的喷溅问题，同时该发明还兼具抗浪能力高的特点，双体之间槽道有利于航行时将机身涌入机身下部的空气压缩在机身底部，在机底和水面之间形成气垫效应，并借助行驶时涌起的波浪将船身抬高，减少船体与水接触的面积，降低摩擦阻力。本发明的微喷溅高性能水陆两栖飞机具有抗浪能力强，复杂海况下高出勤率的特点，可用于水上救援及快速机动。

将机身与微喷溅船体进行了融合，形成地面效应槽道，利用了类似倒“V”滑行微喷溅片体与槽道地面效应作用降载、减阻的优点，可以大大提升微喷溅双体水陆两栖飞机的性能。利用涡扇发动机提供动力，微喷溅滑行船体能够将喷溅抑制在槽道内，几乎不向外产生喷溅，减小了喷溅水花进入发动机的概率。气动槽道能够在起飞阶段起到气层垫升作用减小阻力，并使得飞机在水面降落过程中能够得到缓冲，减小降落时水载荷，提高水陆两栖飞机的起降性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：本发明的俯视图；

图2：本发明的立体图；

图3：本发明气动升力型主机身与微喷溅滑行船体的后视图；

图4：图3中反向断阶的放大图；

图5：本发明的前向视图；

图6：本发明的后向视图；

图7：本发明的侧向视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的是设计一种可以在静水面和复杂海况条件下安全起降的水陆两栖飞机，提高水陆两栖飞机的抗浪能力，使其具有优异的静水和波浪喷溅控制能力，从而能适应更为复杂的海洋环境。本实施例中的微喷溅高性能水陆两栖飞机是一种新型的水陆两栖飞机，是一种将水陆两栖飞机与M型高性能船相结合的产物，但这种结合又不是简单的叠加，而是通过理论分析、大量流体计算和模型试验后设计得到的微喷溅高性能水陆两栖飞机。

如图1、图2、图5和图6所示，本实施例提出的微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，包括气动升力型主机身1、机翼2、尾翼3、涡扇发动机4和微喷溅滑行船体6；机翼2安装在气动升力型主机身1中部，在机翼2上方靠近气动升力型主机身1处布置有涡扇发动机4；在气动升力型主机身1的尾端布置有尾翼3。两个微喷溅滑行船体6安装在气动升力型主机身1下部纵向两侧，两个微喷溅滑行船体6与气动升力型主机身1连接后形成纵向的气动槽道5；气动升力型主机身1设置有反向剖面断阶7，将气动升力型主机身1分为前体和后体。

进一步的，通过流体计算和模型试验，优选气动升力型主机身1的长宽比L/B为4.68，此时的水阻力较小；气动槽道5的半宽B2与微喷溅滑行船体6的宽度B1比值为1，两侧船体的兴波干扰较小，槽道的垫升效果也较为明显；气动升力型主机身1的前体长度L1与后体长度L2的比值为1，船体滑行能保持稳定的姿态，有利于起飞降落。

如图3、图4、图6和图7所示，与前体滑行面反向的断阶7的高度h1与气动升力型主机身1宽度B的比值为0.23％，反向断阶7倾斜角为4°，使其后体滑行时能够脱离水面起到断阶滑行的作用。

如图3、图5和图6所示，微喷溅滑行船体6底部在前体滑行面上由内向外依次设置有上横向弯曲滑行面8和下横向弯曲滑行面9，上横向弯曲滑行面8和下横向弯曲滑行面9均为下凹曲面。通过对微喷溅飞机上横向弯曲滑行面8和下横向弯曲滑行面9的修型试验，确定了R1和R2与船宽的比值，上横向弯曲滑行面8的曲率半径R1与气动升力型主机身1宽度B比值为6％，下横向弯曲滑行面9的曲率半径R2与气动升力型主机身1宽度B比值为10％。流体计算和试验表明，采用上述参数有利于增加滑行面的升力，减小船体滑行兴波，抑制滑行面产生的喷溅水流，保证了阻力不明显增加的情况，喷溅得到有效减小，增加了飞机的抗浪能力。

本发明提出的微喷溅高性能水陆两栖飞机类似于双体滑行艇，但与双体滑行艇相比，滑行面不是常规的V型或W型剖面，而是倒“V”型，通过这种滑行面将喷溅水流抑制在机底内，从而具有较好的喷溅控制能力。两个滑行面形成的槽道，将机身首部进入的空气和水流压制到船底之下，很少有横向溢出以及飞溅，气水混合物通过槽道尾端口流出，同时具有气动升力剖面的槽道表面，在气体引入机底时，形成了气垫效应，借助行驶时涌起的波浪将船身抬高，减少了机底与水面接触面积，从而减少滑行阻力。

在船舶停泊于水面之上时，由两个倒V滑行面船体2组成的下船体提供足有的静浮力，使该水上飞机能够漂浮在水面之上，同时，水上飞机双体的布置，确保飞机具有足够的横向稳定性。当水上飞机需要航行时，启动发动机提供向前的推力，飞机逐渐由静止开始启动航行，在船体滑行水动力作用下，船体抬升，随着航行速度不断的增加，槽道内气垫效应逐渐增强以及槽道内气水混合物增多使得飞机在波浪中高速航行时，具有较好的缓冲效果，具有良好的抗浪性能，同时，机底两侧将喷溅水流压制在机底内，从而喷溅得到控制。等到加速到离水速度时，机底几乎脱离水面，能够顺利起飞。

在飞机水上降落过程中，槽道型气道能够形成空气垫，起到缓冲效果，使得降落时机身的水载荷降低，从而增加了飞机降落的安全性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：包括气动升力型主机身（1）、机翼（2）、尾翼（3）、涡扇发动机（4）和微喷溅滑行船体（6）；机翼（2）安装在气动升力型主机身（1）中部，在机翼（2）上方靠近气动升力型主机身（1）处布置有涡扇发动机（4）；在气动升力型主机身（1）的尾端布置有尾翼（3）；

两个微喷溅滑行船体（6）安装在气动升力型主机身（1）下部纵向两侧，两个微喷溅滑行船体（6）与气动升力型主机身（1）连接后形成纵向的气动槽道（5）；气动升力型主机身（1）设置有反向剖面断阶（7），将气动升力型主机身（1）分为前体和后体；

微喷溅滑行船体（6）底部在前体滑行面上由内向外依次设置有上横向弯曲滑行面（8）和下横向弯曲滑行面（9），上横向弯曲滑行面（8）和下横向弯曲滑行面（9）均为下凹曲面。

2.根据权利要求1所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：气动升力型主机身（1）的长宽比L/B为4.68，气动槽道（5）的半宽B2与微喷溅滑行船体（6）的宽度B1比值为1，气动升力型主机身（1）的前体长度L1与后体长度L2的比值为1。

3.根据权利要求1或2所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：反向剖面断阶（7）的高度h1与气动升力型主机身（1）宽度B的比值为0.23%，反向剖面断阶（7）倾斜角为4°。

4.根据权利要求1所述一种微喷溅高性能双体水陆两栖飞机，其特征在于：上横向弯曲滑行面（8）的曲率半径R1与气动升力型主机身（1）宽度B比值为6%，下横向弯曲滑行面（9）的曲率半径R2与气动升力型主机身（1）宽度B比值为10%。