CN109250117A - 一种民用载人飞机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种民用载人飞机，包括：一体化的机身、机翼和驾驶舱其中，驾驶舱与机身光滑过渡，且机翼与机身相互融合；开式转子发动机设置于机翼的上表面，开式转子发动机的桨叶位于机翼后缘转折区域内。本发明采用翼身融合布局的飞机，能够显著提高飞机的燃油经济性，同时有助于获得更好的俯仰和偏航的可操纵性与稳定性，以及地面勤务性。

Description

一种民用载人飞机

技术领域

本发明涉及飞机技术领域，更具体的说是涉及采用翼身融合布局的民用载人飞机。

背景技术

现役的大部分民用飞机的气动布局为常规气动布局，其主要特征是用于运载人员和货物的筒状的机身，在机身中段安装机翼用来产生升力和横向操纵，在机身尾段安装的尾翼用于实现飞机的纵向、航向操纵与稳定。机翼与尾翼的几何特征都属于“薄片”特征。常规气动布局发展至今已经相当成熟，但是在经济性上已经发展到平台期，很难有进一步的突破。因此，非常规气动布局成为寻求民用飞机性能质变的重要研发方向。

美国波音X48B、剑桥和MIT团队提出的SAX-40方案、NASA和MIT提出的H3.2概念方案，都属于翼身融合布局，但在翼身融合布局的气动性能等多方面的效果上仍存在不足之处，燃油经济性也高。

因此，如何提供一种提高燃油经济性的飞机是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种民用载人飞机，克服现有技术中采用翼身融合布局的飞机，俯仰和偏航的可操纵性与稳定性不佳且燃油经济性不佳的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种民用载人飞机，包括：一体化的机身、机翼和驾驶舱，其中，所述驾驶舱与所述机身光滑过渡，且所述机翼与所述机身相互融合；

还包括两台桨叶后置的开式转子发动机，所述开式转子发动机设置于所述机翼的上表面，所述开式转子发动机的桨叶位于所述机翼后缘转折区域内。

进一步，还包括尾撑，所述尾撑连接于所述机身的后缘。

进一步，所述尾撑上安装有一对腹鳍，所述腹鳍与铅垂面的夹角在20°~35°范围内。

进一步，所述尾撑上还安装有垂直安定面，所述垂直安定面设置在所述腹鳍上部。

进一步，所述机翼的机翼外侧后缘设置有副翼，所述副翼设置在所述机翼展向40％~90％范围内，且所述副翼包括可相互独立运动的内外副翼。

进一步，所述机翼的展弦比在8~10的范围内，后掠角在25°~30°的范围内。

进一步，所述机翼的机翼外侧前缘安装有外侧前缘缝翼以及内侧克鲁格襟翼，所述外侧前缘缝翼位于所述机翼的展向40％~90％范围内，所述内侧克鲁格襟翼位于所述机翼的展向30％~40％范围内。

进一步，所述机翼的中段后部安装有多块扰流板，所述扰流板处于所述机翼的展向40％~60％以及弦向70％~80％的范围内。

进一步，所述驾驶舱和所述机身内均设置有安全座椅，所述安全座椅包括飞行座椅、安全气囊和智能弹出装置，所述飞机座椅的下方安装有所述安全气囊，所述安全气囊下方安装有所述智能弹出装置；

所述安全气囊弹出后成为圆形气囊体，所述气囊体两侧设计有气囊滑翔板，所述气囊体头部开有通气口且外部安装气囊出口开关。

进一步，所述安全气囊压缩安装在所述飞机座椅下方的箱体内部，所述安全气囊与所述飞机座椅设计为一体，共同卡紧安装在所述智能弹出装置上表面。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种民用载人飞机，开式转子发动机设置于机翼上表面，为飞机提供推力，相比同等推力等级的涡扇发动机，开式转子发动机在改善燃油经济性和降低二氧化碳排放方面具备极大潜力，其燃油消耗率相比于同样条件的涡扇发动机可降低25-30％，且将开式转子发动机布置在翼身融合体后方，还能够极大地降低转子***的潜在影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种民用载人飞机结构示意图。

图2附图为本发明提供的一种民用载人飞机俯视图。

图3附图为本发明提供的驾驶舱内的安全座椅结构图。

图4附图为本发明提供的安全座椅的气囊立体图。

图5附图为本发明提供的腹鳍梢端与起落架车架的接地线相切构成连线的示意图。

其中，各部件表示：

1、机身，2、机翼，3、驾驶舱，4、开式转子发动机，5、腹鳍，6、副翼，7、外侧前缘缝翼，8、内侧克鲁格襟翼，9、扰流板，10、垂直安定面，11、飞行座椅，12、安全气囊，13、智能弹出装置，14、气囊体，15、气囊滑翔板，16、气囊出口开关，17方向舵，18、升降舵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明较佳实施例公开了一种民用载人飞机，参考附图1-2，包括：一体化的机身1、机翼2和驾驶舱3，其中，驾驶舱3与机身1光滑过渡，且机翼2与机身1相互融合；还包括两台桨叶后置的开式转子发动机4，开式转子发动机4设置于机翼2的上表面，开式转子发动机7的桨叶位于飞机的水平投影的机翼2后缘转折区域内。

本发明的上述布局形式结合了翼身融合布局亚音速飞行的高升阻比和开式转子发动机4在亚音速工况的燃油经济性，可以说是经济性的最优组合。同时开式转子发动机4距离地面较近但又接近飞机重心，因此地面勤务性较好，发动机也更接近机翼2中的油箱，同时不会给飞机重心设计带来困难，而且最大程度的避免了起飞时的桨叶蹭地损坏，还避免了转子***以及异物飞出对客舱内人员的安全威胁。

具体地，开式转子发动机4可由支架支撑于机翼2上表面，为飞机提供推力。相比同等推力等级的涡扇发动机，开式转子发动机在改善燃油经济性和降低二氧化碳排放方面具备极大潜力，可通过移除短舱实现极高的理论涵道比设计，其燃油消耗率相比于同样条件的涡扇发动机可降低25~30％。而本发明提供的各种布局形式可以很好地兼容开式转子发动机4，将开式转子发动机4布置在翼身融合体后方，还能够极大地降低转子***的潜在影响。

发动机的工作形式可以选用活塞式内燃机、涡轮机或者电动机驱动空气螺旋桨的发动机布局。

在本发明的翼身融合布局中，机身1作为中心升力体，位于飞机中央，既起到了传统布局中机身的作用，能够满足装载空间要求，同时中心升力体各剖面设计采用升力翼型，其作用相当于一段机翼2，因而也能够提供明显的升力。根据本发明的优选实施方式，中心升力体的对称面的相对厚度为15％-18％，中心升力体一直向后延伸，在俯视图投影上中心升力体的头部与机翼2前缘，后缘与机翼根部后缘相融合，令整个飞机成为一个融合的整体。

根据本发明的优选实施方式，飞机还具有尾撑，尾撑连接于机身1的后缘，尾撑上安装有一对腹鳍5，该对腹鳍5呈V形，进一步优选地，该对腹鳍5与铅垂面的夹角在20°~35°的范围内。更优选地，尾撑上还安装有V形的垂直安定面10，垂直安定面10采用非对称小弯度翼型，其中弯度较大的一面朝外，弯度较小的一面朝内。垂直安定面10与铅垂面的夹角可在20°~35°的范围内。

根据上述配置，垂直安定面10和腹鳍5都呈V形斜插在机身1的后缘的尾撑上，均能有助于为飞机提供航向稳定性，并可辅助飞机进行纵向配平。

进一步地，在垂直安定面10后缘可安装有方向舵17，用于控制飞机的航向。在机身尾段可安装有升降舵18，升降舵18与机身1尾段自然过渡，用于对飞机进行俯仰操控。

上述的V形垂直安定面10和腹鳍5的配置，兼顾了飞机的航向操稳特性与纵向稳定性，后移了全机气动焦点。同时，垂直安定面10和腹鳍5还可兼做中心升力体后缘的端板，减弱三维流动，增强升降舵18舵效。并且，参见图5所示，腹鳍5梢端与起落架车架的接地线相切构成的连线，形成飞机的擦地角限制线，该限制线有效的保护了开式转子发动机4的桨叶不会在起降时碰撞地面。垂直安定面10采用非对称小弯度翼型，弯度较大的一面朝外，辅助飞机进行纵向配平，腹鳍5可采用对称翼型。

根据本发明的优选实施方式，机翼2为大展弦比后掠机翼，机翼的机翼外侧后缘还设置有一对副翼6，该对副翼6在机翼上的位置处于展向40％~90％的范围内，其中每个副翼6包括可相互独立运动的内外副翼。副翼6有助于对飞机进行滚转操纵，并且在纵向俯仰操纵时，随升降舵18同向联动，以提供充分的俯仰力矩。具体地，机翼2的展弦比可在8~10的范围内，后掠角可在25°~30°的范围内。进一步地，机翼2和机身1分别采用中弧线反弯翼型，中弧线反弯翼型配置为，翼梢相对厚度在9％~12％的范围内，翼根相对厚度在14％~17％的范围内。

上述设计主要是考虑到翼身融合布局的力矩特性要求，机翼2和中心升力体采用中弧线反弯翼型，有助于实现全机的配平。

根据本发明的优选实施方式，机翼2的机翼外侧前缘安装有外侧前缘缝翼7、以及内侧克鲁格襟翼8，外侧前缘缝翼7的安装位置处于机翼2的展向40％~90％的范围内，内侧克鲁格襟翼8的安装位置处于机翼2的展向30％~40％的范围内。机翼2的上述配置，有助于促使机翼2内侧先于机翼2外侧失速，并提高升阻比及降低缝隙噪声。

根据本发明的优选实施方式，机翼2的中段后部还安装有多块扰流板9，扰流板9的安装位置处于机翼2的展向40％~60％的范围内、弦向70％~80％的范围内。扰流板9可在飞机降落时提供必须的阻力。

根据本发明的优选实施方式，飞机的起落架***可采用前三点式起落架，前起落架为两轮，位于驾驶舱3下面，后起落架为四轮小车式起落架，展向位于机翼2靠近机身1的两侧，弦向位于机翼2中部靠前的位置。

参见图3-4，驾驶舱内3和机身1内均设置有安全座椅，安全座椅包括飞机座椅11、安全气囊12、智能弹出装置13，飞机座椅1的下方安装有安全气囊12，能够充分缓冲***或者冲撞带来的撞击强度，保证人身不受伤害，无需乘客掌握任何特殊技能，只需飞机操作者统一控制，安全气囊12下方安装有智能弹出装置13，可以在飞机事故的瞬间启动紧急安全设备，保证了乘客的生命安全，安全气囊12弹出后成为圆形气囊体14，可以安全承载人员降落，气囊,14两侧设计有气囊滑翔板15，人员可以自行控制滑行的角度和速度，依靠气囊滑翔板15自行减速，平稳着陆，气囊体14头部开有通气口且外部安装气囊出口开关16，可以有效保证通风换气和最后人员的顺利出来。

上述结构中，乘客坐在飞机座椅11上方，当飞机遇到紧急事故时机长可以按下一键控制按钮或者在飞机解体一瞬间，安全气囊12迅速充气，包裹住飞机座椅11和乘客，智能弹出装置13将气囊体4弹出，依靠气囊滑翔板15在空中滑行，缓慢落地，着陆之后，因为气囊体14是球形的，所以在着陆以后，可以在地面或者水面滚动一段时间后，平稳的停下来，气囊出口开关16可以有效保证通风换气和最后人员的顺利出来。

为了进一步提高安全性能，安全气囊12压缩安装在飞机座椅11的下方的箱体内部，安全气囊12与飞机座椅11设计为一体，共同卡紧安装在智能弹出装置13上表面，安全气囊12充气后成为气囊体14，飞机座椅11包围在气囊体4内部，气囊滑翔板15与气囊体14设计为一体，共同充气，气囊出口开关16两端通过橡胶带与气囊体14连接。

需要说明的是，本发明方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种民用载人飞机，其特征在于，包括：一体化的机身（1）、机翼（2）和驾驶舱（3），其中，所述驾驶舱（3）与所述机身（1）光滑过渡，且所述机翼（2）与所述机身（1）相互融合；还包括两台桨叶后置的开式转子发动机（4），所述开式转子发动机（4）设置于所述机翼（2）的上表面，所述开式转子发动机（4）的桨叶位于所述机翼（2）后缘转折区域内。

2.根据权利要求1所述的一种民用载人飞机，其特征在于，还包括尾撑，所述尾撑连接于所述机身（1）的后缘。

3.根据权利要求2所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述尾撑上安装有一对腹鳍（5），所述腹鳍（5）与铅垂面的夹角在20°~35°范围内。

4.根据权利要求3所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述尾撑上还安装有垂直安定面（10），所述垂直安定面（10）设置在所述腹鳍（5）上部。

5.根据权利要求1所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述机翼（2）的机翼外侧后缘设置有副翼（6），所述副翼（6）设置在所述机翼（2）展向40％~90％范围内，且所述副翼（6）包括可相互独立运动的内外副翼。

6.根据权利要求5所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述机翼（2）的展弦比在8~10的范围内，且后掠角在25°~30°的范围内。

7.根据权利要求5所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述机翼的机翼外侧前缘安装有外侧前缘缝翼（7）以及内侧克鲁格襟翼（8），所述外侧前缘缝翼（7）位于所述机翼（2）的展向40％~90％范围内，所述内侧克鲁格襟翼（8）位于所述机翼（2）的展向30％~40％范围内。

8.根据权利要求5所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述机翼（2）的中段后部安装有多块扰流板（9），所述扰流板（9）处于所述机翼（2）的展向40％~60％以及弦向70％~80％的范围内。

9.根据权利要求1所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述驾驶舱（3）和所述机身（1）内均设置有安全座椅；所述安全座椅包括飞行座椅（11）、安全气囊（12）和智能弹出装置（13），所述飞机座椅（11）的下方安装有所述安全气囊（12），所述安全气囊（12）下方安装有所述智能弹出装置（13）；

所述安全气囊（13）弹出后成为圆形气囊体（14），所述气囊体（14）两侧设计有气囊滑翔板（15），所述气囊体（15）头部开有通气口且外部安装气囊出口开关（16）。

10.根据权利要求9所述的一种民用载人飞机，其特征在于，所述安全气囊（13）压缩安装在所述飞机座椅（11）下方的箱体内部，所述安全气囊（13）与所述飞机座椅（11）设计为一体，共同卡紧安装在所述智能弹出装置（13）上表面。