一種高效低速飛行器制造技術

本實用新型專利技術提供了一種高效低速飛行器，飛行器帶有風扇機翼和推進裝置，機翼前緣嵌入橫流風扇、后緣開縫（地效飛行時關閉）、弦長大（展弦比小），能夠實現低速范圍(5km/h～700km/h)內的極低速和稍大速度的前飛，具有功率效率高、安全性好和穩定性好的優點，功率載荷可超過15kg/kW。而且，由于機翼上下產生很大壓差，利用其下洗誘導速度，非常適合作為地效飛行器使用。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及低速飛行器領域，具體是一種高效低速飛行器。
技術介紹
現有世界范圍內的低速飛行器有旋翼類和風扇翼類兩種，直升機是典型的旋翼類低速飛行器，但其功率載荷低，基本為2～6kg/kW，而且操控耦合大，安全性及穩定性較不好；常規飛機依靠速度才能產生升力，基本上都不能極低速飛行（如不能小于30km/h飛行）。現有的風扇翼飛行器，使用風扇機翼氣動力分量作為前飛推力，存在飛行速度提不高，低速飛行穩定性不好等問題。典型的風扇翼飛行器布局圖見美國專利US 6,527,229 B1 Fig.1.，US20120111994A1。在現有設計的風扇翼飛行器中都是以風扇機翼為推進裝置的，受橫流風扇葉片旋轉速度限制，風扇機翼自身產生的推力作為動力所能達到的飛行速度范圍較低，且在這一飛行速度范圍低速段穩定性很不好，起降安全性低。
技術實現思路
本技術為了解決現有技術的問題，提供了一種高效低速飛行器，飛行器帶有風扇機翼和推進裝置，前緣嵌入橫流風扇、后緣開縫（地效飛行時關閉）、弦長大（展弦比小），能夠實現低速范圍內極低速和稍大速度的前飛，具有功率效率高、安全性好和穩定性好的優點，功率載荷可超過15kg/kW。而且，由于機翼上下產生很大壓差，利用其下洗誘導速度，非常適合作為地效飛行器使用。本技術包括機身以及連接在機身上的機翼和尾翼，所述的機翼包括內側機翼和外側機翼，其中內側機翼上前緣內嵌有橫流風扇，風扇的旋轉產生飛行器較低速飛行時所需的主要升力和推力，外側機翼提供部分升力；所述的尾翼包括平尾（含水平安定面和水平舵面）和垂尾（垂尾上安裝有方向舵），其中平尾前端安裝有推進裝置（螺旋槳或其他能夠產生推力或拉力的裝置），推進裝置產生的氣動力為飛行器飛行時提供克服外部空氣阻力的主要推力。進一步改進，所述的內側機翼的后緣處布置有后緣開縫，后緣開縫在飛行器作地效飛行時關閉，加大地面效應提高升力。后緣開縫在飛行器無地效飛行時通過機翼表面的附面層控制來減緩后緣的氣流分離，提高飛行器的升力。進一步改進，所述的機翼下部，在內側機翼和外側機翼之間布置有擋板，在飛行器作地效飛行時可以加大地面效應提高升力。機身內部的動力裝置為全機的橫流風扇和推進裝置提供動力，橫流風扇旋轉讓機翼產生升力和推力。較低速情況下，主要由風扇機翼為飛行器提供前進推力和升力；當飛行器飛行速度逐步提高后，風扇機翼的氣動合力在飛行方向的分量逐漸變小，甚至變為阻礙飛行器前飛的阻力，這時飛行器前飛動力來自于推進裝置產生的力。高效低速飛行器的工作方法，包括以下步驟：1）滑跑起飛時，后緣開縫處于封閉狀態，內側機翼上橫流風扇在動力裝置驅動下旋轉，機翼產生前進推力及升力，飛行器開始加速向前滑跑，在滑跑速度增加的同時機翼的升力不斷增加而推力在下降，同時由于貼近地面而產生地面效應，當滑跑速度約5km/h～30km/h時升力便可以大于等于重力，飛行器離開地面開始離地飛行。2）低速飛行時，后緣開縫一直處于封閉狀態，在地效作用下，飛行器在動力裝置提供小功率或小能量情況下，飛行速度5km/h～30km/h時升力便可以大于等于重力（看飛行時載重情況，如果起飛重量大，飛行速度就要大一點），如果升力大于重力，飛行器則會提升高度，但一旦高度增加，則地面效應會減弱，升力就下降，高度會降低，則形成高度穩定性。此時飛行器處于高效，功率載荷可超過15kg/kW。3）增加內側機翼上橫流風扇的轉速，機翼產生的前進推力及升力增加，飛行器會加速前飛，高度也會隨之增加，高度增加后地面效應逐漸消失，打開蓋板，后緣開縫處于開縫狀態，通過控制內側機翼表面的附面層來減緩后緣的氣流分離改善內側機翼上下表面流場，升力得到增加，獲得高效。但僅靠橫流風扇的轉速調節速度是有限的，一般前飛速度約在350km/h左右，就需要啟動推進裝置來提供前飛推力或拉力了。4）當速度大于300km/h時,動力裝置開始通過離合器接通推進裝置，該裝置正常工作，產生推力或拉力，以克服飛行器以稍大速度前飛產生的全機阻力（此時橫流風扇機翼基本上產生不了推力，甚至是阻力，但仍可以產生較大升力），隨著前飛速度增加，全機阻力越來越大，需要推進裝置產生越來越大推力或拉力。受螺旋槳激波限制和機翼廢阻大約束，飛行器速度最高達到700km/h左右，再增加飛行速度，能量利用效率大幅降低。 本技術有益效果在于：1、能夠實現低速范圍內極低速和大速度的前飛（本技術指的低速飛行速度范圍為5km/h～700 km/h），具有功率效率高、安全性高和穩定性好的優點，功率載荷可超過15kg/kW。2、由于機翼上下產生很大壓差，利用其下洗誘導速度，非常適合作為地效飛行器使用。3、飛行器操縱既可以依賴尾翼和機翼后緣舵面，也可以混合螺旋槳和橫流風扇氣動力變化進行。4、平尾安裝在推進裝置的正后方，可利用尾流提高低速時的俯仰操縱功效。附圖說明圖1為本技術前側視圖；圖2為本技術后側視圖；圖3為本技術俯視圖；圖4為本技術正視圖。具體實施方式下面結合附圖對本技術作進一步說明。本技術的各側視圖分別如圖1、圖2、圖3和圖4所示，包括機身1以及連接在機身1上的機翼和尾翼。所述飛行器上有控制面可以操縱飛行器的飛行姿態，也利用風扇側機翼本身提供操縱。所述側機翼可以作為操縱面，也可以作為升力面和推力面。所述的機翼包括內側機翼6和外側機翼8，其中內側機翼6上前緣內嵌有橫流風扇3，風扇3的旋轉產生飛行器較低速飛行時所需的主要升力和推力，外側機翼8提供部分升力。所述的尾翼包括平尾4（含水平安定面9和水平舵面10）和垂尾5（垂尾上安裝有方向舵），其中平尾4前端安裝有推進裝置（螺旋槳或其他能夠產生推力或拉力的裝置），推進裝置2產生的氣動力為飛行器稍大速度飛行時提供克服外部空氣阻力的主要推力。平尾安裝在推進裝置的正后方，可利用推進裝置的尾流提高低速時的俯仰操縱功效。所述的內側機翼6的后緣處布置有后緣開縫7，后緣開縫也可以是前后兩段及以上段翼型組合，這些開縫段可以設置成同平面并齊前后緊鄰的型式，也可以設置成不同平面錯開高度上下分離的型式。后緣開縫7在飛行器作地效飛行時關閉，加大地面效應提高升力。后緣開縫7在飛行器無地效飛行時通過機翼表面的附面層控制來減緩后緣的氣流分離，提高飛行器的升力。機身內部的動力裝置為全機的橫流風扇和推進裝置提供動力，橫流風扇旋轉讓機翼產生升力和推力。較低速情況下，主要由風扇機翼為飛行器提供前進推力和升力；當飛行器飛行速度逐步提高后，風扇機翼的氣動合力在飛行方向的分量逐漸變小，甚至變為阻礙飛行器前飛的阻力，這時飛行器前飛動力來自于推進裝置產生的力。外側機翼8設計成上反，增加橫向穩定性，也可設計成舵面，作為操縱面進行滾轉操縱。高效低速飛行器的工作方法，包括以下步驟：1）滑跑起飛時，后緣開縫7處于封閉狀態，內側機翼6上橫流風扇3在動力裝置驅動下旋轉，機翼產生前進推力及升力，飛行器開始加速向前滑跑，在滑跑速度增加的同時機翼的升力不斷增加而推力在下降，同時由于貼近地面而產生地面效應，當滑跑速度約5km/h～30km/h時升力便可以大于等于重力，飛行器離開地面開始離地飛行。2）低速飛行時，后緣開縫7一直處于封閉狀態，在地效作用下，飛行器在動力裝置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高效低速飛行器，包括機身（1）以及連接在機身（1）上的機翼和尾翼，其特征在于：所述的機翼包括內側機翼（6）和外側機翼（8），其中內側機翼（6）上前緣內嵌有橫流風扇（3），風扇（3）的旋轉產生飛行器較低速飛行時所需的主要升力和推力，外側機翼（8）提供部分升力；所述的尾翼包括平尾（4）和垂尾（5），其中平尾（4）前端安裝有推進裝置，推進裝置（2）產生的氣動力為飛行器較大速度飛行時提供克服外部空氣阻力的主要推力。

【技術特征摘要】
1.一種高效低速飛行器，包括機身（1）以及連接在機身（1）上的機翼和尾翼，其特征在于：所述的機翼包括內側機翼（6）和外側機翼（8），其中內側機翼（6）上前緣內嵌有橫流風扇（3），風扇（3）的旋轉產生飛行器較低速飛行時所需的主要升力和推力，外側機翼（8）提供部分升力；所述的尾翼包括平尾（4）和垂尾（5），其中平尾（4）前端安裝有推進裝置，推進裝置（2）產生的氣動力為飛行器較大速度飛行時提供克服外部空氣阻力的主要推力。2.根據權利要求1所述的高效低速飛行器，其特征在于：所述的內側機翼（6）的后緣處布置有后緣開縫（7），后緣開縫（7）在飛行器作地效飛行時關閉，后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱清華，徐偉漢，肖升興，張昊，徐起，招啟軍，唐正飛，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32