CN110979682A - 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器 - Google Patents

一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器 Download PDF

Info

Publication number
CN110979682A
CN110979682A CN201911393296.7A CN201911393296A CN110979682A CN 110979682 A CN110979682 A CN 110979682A CN 201911393296 A CN201911393296 A CN 201911393296A CN 110979682 A CN110979682 A CN 110979682A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wings
wing
aircraft
fuselage
duck
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911393296.7A
Other languages
English (en)
Inventor
刘双喜
闫斌斌
戴沛
尹英明
张鸿林
曾诚之
张添钧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201911393296.7A priority Critical patent/CN110979682A/zh
Publication of CN110979682A publication Critical patent/CN110979682A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/12—Canard-type aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/54—Varying in area
    • B64C3/546—Varying in area by foldable elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

本发明公开了一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器，采用鸭式布局，翼面平面形状为四边形，当机翼完全收回时机翼与鸭翼接合成三角翼。机身的头部设置有鸭翼；机身尾部两侧机翼可绕翼身连接转轴同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外侧向后展开；当机翼向前折叠时，机翼逐渐向前收拢减小前掠角，机翼与机身完全贴合，飞行器整体呈曲面流线型气动外形。当机翼完全展开成前掠翼，飞行器翼展大大增加，使飞行器保证较大升力。双垂尾位于机身上后部对称设置，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，进气道位于机身下方。通过变面积鸭式前掠翼变体的合理配合，使机翼在展开和收起状态下飞行器均具有较小的飞行阻力；提高了飞行器飞行灵活性。

Description

一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器
技术领域
本发明涉及飞机设计技术领域，具体地说，涉及一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器。
背景技术
变体飞行器通过在飞行中改变外形以适应不同飞行状态，兼顾各方面性能，可以有效提升现有飞行器的综合飞行性能，极具发展前景。飞行器的全面形变还难以实现，但在可承受范围内，利用局部形变实现飞行器性能的提高完全可行。如前苏联的米格-23，美国的F-14，及英国、德国和意大利共同研制的狂风战斗机等变后掠飞机，能兼顾高低速性能。但由于结构重量大于同时期相同机型，且变形机构较为复杂，以上各国基本放弃了后续变后掠翼飞机的研发，转而投入大量人力物力寻求新的飞行器形变方式。在进行预研工作的同时，一些变体技术已经成功应用于验证机。例如美国航宇环境公司研发的“蜂鸟”微型扑翼机以及美国贝尔公司和波音公司联合设计制造的一款倾斜旋翼机“鱼鹰”直升机。
文献“变体飞机可变翼型非定常气动特性仿真研究”(《计算机仿真》.2015.10.王旭)中，对可变翼型的非定常气动特性进行了研究，可为变体飞行器的气动布局设计和动力学分析提供有益的参考，但未进行强度校验导致实用性不强，且创新性不够。而传统的固定翼飞机也无法满足不同飞行状态下各方面性能要求。
进行变面积鸭式前掠翼变体飞行器设计，目的在于解决固定翼飞行器无法满足不同飞行状态下各方面性能要求的问题。变面积鸭式前掠翼变体飞行器设计能保证飞行器在全速域下均保持良好的气动特性，兼顾低速巡航和高速突防攻击，更好适应未来复杂战场的变化。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器；该前掠翼变体飞行器采用鸭式布局，低速时机翼完全展开成前掠翼，保证较大升力；变面积鸭式前掠翼变体飞行器采用鸭式布局的变前掠翼三角翼构型设计，可保证飞行器整体的流线气动外形；以及保证飞行器在全速域下均保持良好的气动特性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机身、V型垂尾、机翼、鸭翼、螺柱和连杆，其特征在于采用鸭式布局，前缘前掠角整体变化范围为56.625°～90°，翼面平面形状为四边形，当机翼收回时机翼与鸭翼接合组成三角翼；所述机身的头部设置有对称鸭翼，机身尾部两侧机翼可绕翼身连接转轴同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外侧向后展开，V型双垂尾位于机身上后部对称设置，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，进气道位于机身下方；
机翼完全展开时，飞行器为前掠鸭翼式布局，前掠角为26.625°，全翼展为15.8m，展弦比为8；机翼向前收拢减小前掠角，直至机翼完全收拢时，飞行器为无尾三角翼布局，翼展为9.2m，展弦比减小至2.2；其设计方法包括以下步骤:
步骤1.确定变体飞行器外形的基本数据，利用CATIA软件，建立坐标系，确定各设计平面与直线的交点，再通过填充、桥接、拉伸与对称，按设计参数建立飞行器的框架模型；设计飞行器的机体外形并画出机翼、鸭翼、尾翼的操纵面布局，拟定发动机的位置；
步骤2.将机头整体曲线设计成流线型，机身从前到后逐渐变宽，中后段与上下机身间留有设计间隙；保证翼型后缘上下点与设计平面、直线的交点重合，并进行翼型扭转角的绘制设计；
步骤3.变形机构采用螺柱与连杆接合，螺柱带动连杆拉动机翼运动，机翼根处配置转轴使机翼可绕其转动，实现变面积前掠角。
有益效果
本发明提出的一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器，采用鸭式布局，翼面平面形状为四边形，当机翼完全收回时机翼与鸭翼接合组成三角翼。机身的头部设置有一对鸭翼，机身尾部两侧机翼可绕翼身连接转轴同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外侧向后展开，V型双垂尾位于机身上后部对称设置，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，进气道位于机身下方。
变面积鸭式前掠翼变体飞行器的两侧机翼可同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外向后展开；当机翼向前折叠时，机翼逐渐向前收拢减小前掠角，机翼与机身完全贴合，飞行器整体呈曲面流线型气动外形。当机翼完全展开成前掠翼，飞行器翼展大大增加，使飞行器具有较大升力。
通过变面积鸭式前掠翼变体的合理配合，使飞行器拥有高机动性和高巡航经济性能力。通过对翼身接合处优化，使机翼在展开和收起状态下飞行器均具有较小的飞行阻力。提高了飞行器飞行灵活性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器作进一步详细说明。
图1为本发明变面积鸭式前掠翼变体飞行器机翼展开时示意图。
图2为本发明变面积鸭式前掠翼变体飞行器机翼收拢时示意图。
图3为本发明变面积鸭式前掠翼变体飞行器的变形机构示意图。
图中
1.V型垂尾 2.机翼 3.鸭翼
具体实施方式
本实施例是一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器。
参阅图1、图2、图3，本实施例变面积鸭式前掠翼变体飞行器，由机身、V型垂尾1、机翼2、鸭翼3、螺柱和连杆组成；其采用鸭式布局，前缘前掠角整体变化范围为56.625°～90°，翼面平面形状为四边形，当机翼完全收回时机翼与鸭翼接合组成三角翼。其中，机身的头部设置有一对鸭翼3，机身尾部两侧机翼可绕翼身连接转轴同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外侧向后展开；V型双垂尾位于机身上后部对称设置，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，进气道位于机身下方。
机翼完全展开时，飞行器机翼展开成为前掠鸭翼式布局，前掠角为26.625°，全翼展为15.8m，展弦比为8；机翼向前收拢减小前掠角，直至机翼完全收拢时，飞行器为无尾三角翼布局，翼展为9.2m，展弦比减小至2.2。
本实例制设计方法包括以下步骤:
步骤1.确定变体飞行器外形的基本数据，利用CATIA软件，建立坐标系，确定各设计平面与直线的交点，再通过填充、桥接、拉伸与对称按设计参数建立起飞机的框架模型；设计飞机的机体外形并画出机翼、鸭翼、尾翼的操纵面布局，拟定发动机的位置。针对机翼展开和收拢的两种情况，利用旋转功能得以实现。
主要设计参数如下:
Figure BDA0002345589120000041
步骤2.将机头整体曲线设计成流线型，机身从前到后逐渐变宽，中后段与上下机身间留有设计间隙，为机翼旋转以及完全收回时与机身的融合提供空间；保证翼型后缘上下点与设计平面、直线的交点重合，并进行翼型扭转角的绘制设计；
步骤3.变形机构采用螺柱与连杆接合的设计，机身中央内置驱动电机使中央螺柱转动，螺柱上配置带螺纹轴套，轴套通过齿轮转动机构与连杆相接，连杆与机翼相连，轴套可随螺柱的转动而前后运动，从而带动连杆拉动机翼运动，机翼根处配置转轴使机翼可以绕其转动来实现变前掠角。
本实施例中，当飞行器机翼展开后，飞行器的阻力增加很小值，但其升阻比大大提升，飞行器的巡航经济性得到提高，使飞行器更加适用于实际任务需要。飞行器在机翼展开前与机身完全贴合，保证飞行器整体的流线气动外形；机翼展开后，机身和机翼***断面仍保证机身是流线型升力体，即机翼展开和收起两种状态的阻力变化很小。

Claims (1)

1.一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器，包括机身、V型垂尾、机翼、鸭翼、螺柱和连杆，其特征在于:采用鸭式布局，前缘前掠角变化范围为56.625°～90°，翼面平面形状为四边形，当机翼收回时机翼与鸭翼接合组成三角翼；所述机身的头部设置有对称鸭翼，机身尾部两侧机翼可绕翼身连接转轴同步向前向内机身侧折叠贴合，或向外侧向后展开，V型双垂尾位于机身上后部对称设置，升降副翼安装在机身后端位于两垂尾后部，进气道位于机身下方；机翼完全展开时，飞行器为前掠鸭翼式布局，前掠角为26.625°，全翼展为15.8m，展弦比为8；机翼向前收拢减小前掠角，直至机翼完全收拢时，飞行器为无尾三角翼布局，翼展为9.2m，展弦比减小至2.2；其设计方法包括以下步骤:
步骤1.确定变体飞行器外形的基本数据，利用CATIA软件，建立坐标系，确定各设计平面与直线的交点，再通过填充、桥接、拉伸与对称，按设计参数建立飞行器的框架模型；设计飞行器的机体外形并画出机翼、鸭翼、尾翼的操纵面布局，拟定发动机的位置；
步骤2.将机头整体曲线设计成流线型，机身从前到后逐渐变宽，中后段与上下机身间留有设计间隙；保证翼型后缘上下点与设计平面、直线的交点重合，并进行翼型扭转角的绘制设计；
步骤3.变形机构采用螺柱与连杆接合，螺柱带动连杆拉动机翼运动，机翼根处配置转轴使机翼可绕其转动，实现变面积前掠角。
CN201911393296.7A 2019-12-30 2019-12-30 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器 Pending CN110979682A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911393296.7A CN110979682A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911393296.7A CN110979682A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110979682A true CN110979682A (zh) 2020-04-10

Family

ID=70079054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911393296.7A Pending CN110979682A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110979682A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111665857A (zh) * 2020-06-21 2020-09-15 西北工业大学 基于复合智能学习的变体飞行器控制方法
CN112319813A (zh) * 2020-12-01 2021-02-05 李勇霖 前掠鸭式飞翼气动布局无人机
CN112319814A (zh) * 2020-12-01 2021-02-05 李勇霖 鸭式飞翼气动布局无人机
CN112758305A (zh) * 2021-02-02 2021-05-07 中国人民解放***箭军工程大学 变构型飞行器
CN113772087A (zh) * 2021-10-15 2021-12-10 南京理工大学 一种变后掠翼及头部偏转的变体飞行器
CN113899517A (zh) * 2021-12-06 2022-01-07 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种高超声速风洞模型弹翼变形试验方法
CN115983014A (zh) * 2023-01-05 2023-04-18 北方工业大学 基于几何强约束的单转轴升力裕度飞行器可调翼设计方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102935891A (zh) * 2011-08-16 2013-02-20 张焰 飞机设计方法与方案
CN108995803A (zh) * 2018-06-08 2018-12-14 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种超声速客机的可折叠式乘波体气动布局
CN109278983A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种变前掠翼与鸭翼搭接机构及其工作方法
CN109436290A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种飞行器翼面折叠机构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102935891A (zh) * 2011-08-16 2013-02-20 张焰 飞机设计方法与方案
CN108995803A (zh) * 2018-06-08 2018-12-14 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 一种超声速客机的可折叠式乘波体气动布局
CN109278983A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种变前掠翼与鸭翼搭接机构及其工作方法
CN109436290A (zh) * 2018-12-20 2019-03-08 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 一种飞行器翼面折叠机构

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111665857A (zh) * 2020-06-21 2020-09-15 西北工业大学 基于复合智能学习的变体飞行器控制方法
CN111665857B (zh) * 2020-06-21 2022-09-13 西北工业大学 基于复合智能学习的变体飞行器控制方法
CN112319813A (zh) * 2020-12-01 2021-02-05 李勇霖 前掠鸭式飞翼气动布局无人机
CN112319814A (zh) * 2020-12-01 2021-02-05 李勇霖 鸭式飞翼气动布局无人机
CN112758305A (zh) * 2021-02-02 2021-05-07 中国人民解放***箭军工程大学 变构型飞行器
CN113772087A (zh) * 2021-10-15 2021-12-10 南京理工大学 一种变后掠翼及头部偏转的变体飞行器
CN113899517A (zh) * 2021-12-06 2022-01-07 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种高超声速风洞模型弹翼变形试验方法
CN113899517B (zh) * 2021-12-06 2022-02-18 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种高超声速风洞模型弹翼变形试验方法
CN115983014A (zh) * 2023-01-05 2023-04-18 北方工业大学 基于几何强约束的单转轴升力裕度飞行器可调翼设计方法
CN115983014B (zh) * 2023-01-05 2024-02-13 北方工业大学 基于几何强约束的单转轴升力裕度飞行器可调翼设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110979682A (zh) 一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器
CN108995803B (zh) 一种超声速客机的可折叠式乘波体气动布局结构及方法
CN202279235U (zh) 变体鸭式无尾气动布局
US11577827B2 (en) YAW-enhancing attitude control system for VTOL fixed-wing aircraft
US4598885A (en) Airplane airframe
CN105173061B (zh) 一种超音速飞机布局的飞机
CN210235305U (zh) 一种可变机翼外翼后掠角和可倾斜小翼的飞翼式飞机
CN103158856B (zh) 可短距起降的轻型螺旋桨飞翼飞机
CN109703743B (zh) 一种翼身融合布局飞机的喷流舵面
CN111516871A (zh) 一种气动隐身一体化设计的超音速隐身无人机
BR112015020484B1 (pt) Aeronave
CN107839893A (zh) 飞机
CN103231795A (zh) 一种公务机的发动机上置及前掠翼鸭式布局
CN108045575A (zh) 一种短距起飞垂直着陆飞行器
CN110182353A (zh) 一种可变机翼外翼后掠角和可倾斜小翼的飞翼式飞机
CN103057695A (zh) 一种无尾飞机的组合舵面
CN109760832A (zh) 一种垂直起降固定翼无人飞行器
CN115571323A (zh) 一种亚声速扁平融合体布局飞行器
CN203740120U (zh) 宽飞行包线变体飞行器的气动结构
CN103523223B (zh) 飞翼布局的横航向控制***及横航向控制方法
CN108284943A (zh) 一种用于机翼尾缘柔性变弯的机构
CN109436290B (zh) 一种飞行器翼面折叠机构
CN111017185B (zh) 一种层流技术验证机
CN203714171U (zh) 一种高效且稳定的斜形逆变机翼
CN108502138A (zh) 一种采用前缘支撑翼的前掠翼宽体高亚声速飞行器气动布局

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200410