一種掠水面超低空飛行器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種掠水面超低空飛行器的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)利用地面效應(yīng)、噴水矢量與水翼聯(lián)合控制技術(shù)在掠水面飛行器的力系平衡與操縱性設(shè)計(jì)中，另辟蹊徑尋找攻克傳統(tǒng)地效飛行器某些技術(shù)瓶頸的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，地效飛行器主要有如下幾種:水上飛機(jī)、地效飛行器、地效翼船、沖翼艇等。
[0003]現(xiàn)有公開(kāi)的技術(shù)文獻(xiàn)“地效飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀及軍事應(yīng)用研究”(航空科學(xué)技術(shù)，2006年第一期)中闡述了地效飛行器是一種利用地面效應(yīng)原理飛行的新型運(yùn)載工具，該文以俄羅斯為主要背景，介紹了國(guó)外、國(guó)內(nèi)地效飛行器的發(fā)展簡(jiǎn)史及現(xiàn)狀，總結(jié)了地效飛行器的優(yōu)越性能；文獻(xiàn)“地效翼船氣動(dòng)仿真及橫向靜穩(wěn)定性分析”(無(wú)限互聯(lián)科技，2015年3月第六期)針對(duì)地效翼船橫向穩(wěn)定性問(wèn)題，對(duì)飛行高度、攻角、展弦比等因素進(jìn)行分析，介紹了地效翼船的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn);在文獻(xiàn)“國(guó)內(nèi)外地效飛行器實(shí)驗(yàn)研究”(戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2010年5月，32-36)中，對(duì)國(guó)內(nèi)外地效飛行器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行了收集、整理，對(duì)目前的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了分類、總結(jié)，得到了地效飛行器氣動(dòng)特性的一般規(guī)律。
[0004]早在四十多年前地效飛行器就被認(rèn)為是海上運(yùn)輸與作戰(zhàn)的極佳選擇，并且在研制和使用方面取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，人們對(duì)它的了解也比較深刻，但其推廣與應(yīng)用情況仍距人們的期望甚遠(yuǎn)。以技術(shù)領(lǐng)先的俄羅斯地效飛行器設(shè)計(jì)特點(diǎn)為例，為了消除波浪對(duì)地效力的影響以提高飛行安全性，設(shè)計(jì)了安裝在高大垂直尾翼頂端的大面積穩(wěn)定翼，而這種結(jié)構(gòu)使得側(cè)滑干擾有可能導(dǎo)致機(jī)翼頂端結(jié)構(gòu)觸水變成致命的安全問(wèn)題;再如為了提高地面效應(yīng)、減少機(jī)翼觸水幾率，采用小翼展的寬弦比機(jī)翼設(shè)計(jì)，加之高置的大面積穩(wěn)定水平尾翼等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都不同程度的增加了飛行器的重量與飛行阻力，使得其飛行效率與經(jīng)濟(jì)性變差。
[0005]但是，由于地效飛行器至今仍存在諸多的技術(shù)障礙尚未突破，其應(yīng)用推廣仍然距人們的期望甚遠(yuǎn)。這些技術(shù)障礙主要體現(xiàn)在地效飛行器設(shè)計(jì)理論尚不成熟，在總體氣動(dòng)布局、動(dòng)力增升、水動(dòng)布局設(shè)計(jì)及地效飛行器的操縱性等關(guān)鍵技術(shù)方面仍有待突破;此外，地效飛行器在結(jié)構(gòu)重量增加、地面效應(yīng)利用困難、氣動(dòng)布局局限等方面也存在關(guān)鍵技術(shù)難題沒(méi)能有效攻克[2]，導(dǎo)致地效飛行器經(jīng)濟(jì)性欠佳，難以得到廣泛的推廣應(yīng)用?？傊缜肮?jié)所述，地效飛行器在總體氣、水動(dòng)布局與飛行器操縱性等方面的技術(shù)障礙成為其發(fā)展進(jìn)程中的瓶頸。
[0006]同時(shí)，俄羅斯地效飛行器專家提出了利用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)矢量推力技術(shù)提高飛行器的飛行軌跡精度與操縱性、意大利提出了利用浸水水翼技術(shù)為航行中的地效飛行器提供穩(wěn)定的操縱力矩等觀點(diǎn)以消除或減小地效力的不利影響。噴水推進(jìn)技術(shù)雖然被提出也是在年代久遠(yuǎn)以前，但隨著噴水推進(jìn)器專業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，其技術(shù)的優(yōu)越性仍然使之成為船舶領(lǐng)域重要的研究與應(yīng)用對(duì)象，特別是近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展與廣泛的應(yīng)用。2010年前后，噴水飛行器jetovator的問(wèn)世更是拓展了噴水推進(jìn)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域，也展示了噴水推進(jìn)技術(shù)的先進(jìn)性。
[0007]本發(fā)明也正是受到了上述觀點(diǎn)的啟發(fā)，提出了一種將噴水矢量技術(shù)、浸水水翼控制技術(shù)與地效飛行技術(shù)有效結(jié)合的掠水面超低空飛行器設(shè)計(jì)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種掠水面超低空飛行器，借鑒水上摩托與噴水推進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，提出一種利用常規(guī)航空動(dòng)力推進(jìn)、基于噴水矢量與浸水水翼聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)力系平衡與操縱性的近水面超低空飛行器力學(xué)原理模型的總體設(shè)計(jì)方案。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括艇體2、螺旋漿I，驅(qū)動(dòng)裝置、水栗5、出水管3、浸水水翼
4、和汲水管7，所述浸水水翼4外形為NACA對(duì)稱翼型，且垂直于水平面布置;浸水水翼4位于艇體2下方且始終處于水面之下;汲水管7、舵機(jī)6和水栗5位于浸水水翼4內(nèi)；浸水水翼4位于艇體2下方且始終處于水面之下;汲水管7、驅(qū)動(dòng)裝置和水栗5位于浸水水翼4內(nèi)；汲水管7—端伸出浸水水翼4遠(yuǎn)離艇體2的一面，另一端連接水栗5的進(jìn)水口；水栗5出水口與兩根出水管3—端連接；出水管3管體部分位于艇體2內(nèi)，另一端對(duì)稱伸出艇體2外且管口均向下;驅(qū)動(dòng)裝置用于改變浸水水翼4方向。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，汲水管7、水栗5進(jìn)水口出水口兩端、出水管3下端同軸安裝。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述艇體2采用NACA翼型回轉(zhuǎn)體低阻流線型氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述驅(qū)動(dòng)裝置為舵機(jī)6。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述艇體2與浸水水翼4比例為3:1。
[0014]發(fā)明效果
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:提出的掠水面超低空飛行器設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(I)完全或主要依靠噴水矢量力用以實(shí)現(xiàn)飛行器掠水面飛行時(shí)縱平面的力系平衡，可以對(duì)地效翼進(jìn)行優(yōu)化或變體設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)飛行器的低阻流線型氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，提高飛行器的飛行效率；(2)水翼外形的汲水管道，其沾濕控制力較氣動(dòng)舵控制力更加穩(wěn)定與高效，可以提高飛行器的飛行穩(wěn)定性與操縱性；(3)噴水矢量控制力與水擊力方案，與傳統(tǒng)的地效飛行器相比，大大減小了海況影響，飛行器適應(yīng)性更強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)。如海況引起的水面劇烈波動(dòng)導(dǎo)致地效力難于控制與利用，海浪對(duì)低置寬弦比地效翼的沖擊威脅等狀況，都會(huì)因?yàn)樗畵袅Ψ桨傅膬?yōu)越性而避免發(fā)生。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明掠水面超低空飛行器原理示意圖
[0017]圖2為本發(fā)明掠水面超低空飛行器剖視圖
[0018]圖3位本發(fā)明掠水面超低空飛行器效果圖
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-螺旋槳，2-艇體，3-出水管，4-浸水水翼，5-水栗，6_舵機(jī)，7_汲水管。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]1、參見(jiàn)圖1到圖3，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路在于:掠水面超低空飛行器是由艇體、出水管、浸水水翼、水栗、汲水管、驅(qū)動(dòng)裝置與螺旋槳等部分組成。本設(shè)計(jì)主要分為上部艇體部分和下部浸水水翼部分。艇體部分在水面上，而浸水水翼部分在水中(浸水水翼部分始終在水里，浸水水翼的設(shè)計(jì)是為了借助水的流體動(dòng)力為整個(gè)航行器提供穩(wěn)定面和操縱面的作用)。艇體部分與浸水水翼部分比例為3:1，浸水水翼部分設(shè)計(jì)的較小可以減少飛行器在水下的阻力以提高飛行速度。艇體主體設(shè)計(jì)為NACA翼型回轉(zhuǎn)體低阻流線型氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)選用NACA翼型回轉(zhuǎn)體是為了使航行器艇體主體部分流體動(dòng)力特性達(dá)到最佳狀態(tài))，可以為飛行器飛行減少阻力并產(chǎn)生地效力；出水管包在艇體內(nèi)，并將兩個(gè)出水口末端伸出艇體外，兩個(gè)出水口對(duì)稱布置(對(duì)稱布置可使航行器不會(huì)產(chǎn)生前后傾覆)在艇體重心前后，作業(yè)時(shí)出水口向下噴水平衡重力使其達(dá)到平衡狀態(tài);螺旋槳布置于艇體前部，為飛行器提供前進(jìn)動(dòng)力。水栗、汲水管、驅(qū)動(dòng)裝置包在浸水水翼內(nèi)部，浸水水翼豎直于水平面布置，防止飛行器側(cè)翻，具有安定面與控制面作用，浸水水翼設(shè)計(jì)為流線型(設(shè)計(jì)為流線型的浸水水翼是為了使航行器流體動(dòng)力特性達(dá)到最佳狀態(tài))可以減少飛行器在水下的阻力；水栗的進(jìn)水口與進(jìn)水管上端連接，出水口與出水管下端連接;汲水管底部汲水并由水栗增壓從出水管?chē)姵觯唤韮?nèi)布置的驅(qū)動(dòng)裝置為舵機(jī)，在舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可使浸水水翼改變方向，從而可改變航行器運(yùn)動(dòng)方向。汲水管、水栗進(jìn)水口出水口兩端、出水管下端同軸安裝。本實(shí)施例掠水面超低空飛行器由螺旋槳1、艇體2、出水管3、浸水水翼4、水栗5、驅(qū)動(dòng)裝置6和汲水管7組成。掠水面超低空飛行器外形結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1，在艇體2前側(cè)與螺旋槳I連接;艇體2與浸水水翼4通過(guò)出水管3連接;浸水水翼底部設(shè)計(jì)有汲水管7.掠水面超低空飛行器剖視圖見(jiàn)圖2，電機(jī)與舵機(jī)6用螺釘連接在汲水管7上;汲水管7與水栗5用螺栓連接;汲水管7、驅(qū)動(dòng)裝置6、水栗5和出水管4下端都被安裝在浸水水翼4內(nèi)；水栗5與出水管3用螺栓連接；出水管3安裝在艇體2內(nèi)。
[0022]本實(shí)施例中，飛行器飛行時(shí)艇體部分在水面以上，浸水水翼部分在水面以下。水栗5運(yùn)作通過(guò)汲水管道7將水抽入管內(nèi)，并經(jīng)過(guò)水栗5對(duì)水增壓將其通過(guò)出水管3前后兩個(gè)出水口噴出。水流高速噴出對(duì)水面產(chǎn)生擊水力并且對(duì)飛行器產(chǎn)生升力。艇體2前側(cè)的螺旋槳I為飛行器運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。水面以下的浸水水翼4垂直布置于水面可保證飛行器在運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生側(cè)翻。設(shè)置于浸水水翼4中的驅(qū)動(dòng)裝置6可以在飛行器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中改變運(yùn)動(dòng)方向。
[0023]本裝置在開(kāi)始工作時(shí)，在水栗5運(yùn)作下將水通過(guò)汲水管道7抽入，并經(jīng)過(guò)水栗5對(duì)水增壓將其通過(guò)出水管3前后兩個(gè)出水管?chē)姵鰹楹叫衅魈峁┥?。艇體2前側(cè)的螺旋槳I在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)為航行器提供動(dòng)力。水面以下的浸水水翼4在驅(qū)動(dòng)裝置6的驅(qū)動(dòng)下改變浸水水翼方向來(lái)改變航行器的運(yùn)動(dòng)方向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種掠水面超低空飛行器，包括艇體(2)、螺旋漿(I)，驅(qū)動(dòng)裝置、水栗(5)，其特征在于，還包括出水管(3)、浸水水翼(4)、和汲水管(7);所述浸水水翼4外形為NACA對(duì)稱翼型，且垂直于水平面布置;浸水水翼(4)位于艇體(2)下方且始終處于水面之下；汲水管(7)、驅(qū)動(dòng)裝置和水栗(5)位于浸水水翼(4)內(nèi)；汲水管(7)—端伸出浸水水翼(4)遠(yuǎn)離艇體(2)的一面，另一端連接水栗(5)的進(jìn)水口 ；水栗(5)出水口與兩根出水管(3) 一端連接；出水管(3)管體部分位于艇體(2)內(nèi)，另一端對(duì)稱伸出艇體(2)外且管口均向下;驅(qū)動(dòng)裝置用于改變浸水水翼(4)方向。2.權(quán)利要求1所述的一種掠水面超低空飛行器，其特征在于，汲水管(7)、水栗(5)進(jìn)水口出水口兩端、出水管(3)下端同軸安裝。3.如權(quán)利要求1所述的一種掠水面超低空飛行器，其特征在于，所述艇體(2)采用NACA翼型回轉(zhuǎn)體低阻流線型氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)。4.如權(quán)利要求1所述的一種掠水面超低空飛行器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置為舵機(jī)(6)ο5.如權(quán)利要求1所述的一種掠水面超低空飛行器，其特征在于，所述艇體(2)與浸水水翼(4)比例為3:1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種掠水面超低空飛行器，包括艇體、螺旋槳，驅(qū)動(dòng)裝置、水泵、出水管、浸水水翼和汲水管。浸水水翼位于艇體下方且始終處于水面之下；汲水管、驅(qū)動(dòng)裝置和水泵位于浸水水翼內(nèi)；汲水管一端伸出浸水水翼遠(yuǎn)離艇體的一面，另一端連接水泵的進(jìn)水口；水泵出水口與兩根出水管一端連接；出水管管體部分位于艇體內(nèi)，另一端對(duì)稱伸出艇體外且管口均向下；驅(qū)動(dòng)裝置用于改變浸水水翼方向。本發(fā)明提高了飛行器的飛行效率、飛行穩(wěn)定性與操縱性；與傳統(tǒng)的地效飛行器相比，大大減小了海況影響，飛行器適應(yīng)性更強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)。
【IPC分類】B64C35/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105564645
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610012022
【發(fā)明人】鄧飛, 李蕊, 唐勇, 高天德, 崔榮鑫
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日