CN108082471B - 一种变体超音速飞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机总体设计领域，特别涉及一种变体超音速飞机。包括：机身、两个机翼(1)以及起落架。本发明的变体超音速飞机，通过变前掠机构(2)可实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换，在低音速飞行和起降状态时，采用前缘大展弦比机翼，降低诱导阻力，增加低音速航程；超音速飞行状态时，采用尖前缘小展弦比机翼，降低波阻，提高机动性。飞机能很好地兼顾高速和低速的使用要求，客舱、货舱、油箱以及起落架舱均设置在两个机翼(1)中，没有明显的机身，一定程度上减轻了飞机的重量。

Description

一种变体超音速飞机

技术领域

本发明涉及飞机总体设计领域，特别涉及一种大型变体超音速飞机。

背景技术

现在航空运输的需求量有逐年增加的趋势，特别是在经济快速发展的亚洲，其需求量的增加更为显著。在这种需求下，航空运输承受量快接近极限，其对策是全世界大力开发更大型化和高速化的飞机。

现有的超音速运输机布局可分为四类。1、采用小展弦比机翼，该类布局亚音速飞行及起降阶段飞机气动效率低下；2、采用变后(前)掠翼，该类布局飞机机体重量较大，且机翼后掠角变化带来飞机焦点变化较大，需要采取措施控制飞机重心和焦点的距离；3、“小折刀”布局，机翼通过翼根部的枢轴安装在机身上，低速时机翼采用小前掠，随着速度增加机翼增大前掠，最后机翼完全前掠，后缘变成前缘，整个飞机呈修形三角形，用于高速飞行。该布局能机体重量较大；4、斜置飞翼，该类布局操稳设计困难，对飞控要求很高。所以研发在机体重量增加不多的情况下，较好地兼顾高低速使用要求的超音速飞机成为迫切的问题。

发明内容

本发明的目的是提供了一种变体超音速飞机，以解决现有超音速飞机存在的至少一个问题。

本发明的技术方案是：

一种变体超音速飞机，可实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换，包括：

机身，所述机身的上下侧对应设置有上发动机舱和下发动机舱；

两个机翼，对称设置在所述机身的左右两侧，所述两个机翼分别通过变前掠机构与所述机身的上发动机舱和下发动机舱连接，在每个所述机翼的尖部设置有第一舵面，中部设置有第二舵面，根部依次设置有第三舵面、第四舵面以及第五舵面，且在每个所述机翼上安装有全动垂尾；低音速飞行和起降状态时，所述两个机翼前掠角为10°至40°，超音速飞行状态时，所述两个机翼完全前掠，与所述机身连为一体；

起落架，包括一个前起落架和两个主起落架，所述前起落架安装在所述下发动机舱上，所述主起落架分别安装在所述两个机翼上。

可选地，所述两个机翼内布置有客舱、货舱、油箱以及起落架舱。

可选地，低音速飞行和起降状态时，第三舵面用于控制飞机的俯仰方向，第一舵面、第二舵面、第三舵面以及第四舵面用于飞机的滚转控制；

超音速飞行状态时，第三舵面下偏角度为0°至45°，全动垂尾用于控制飞机偏航，第一舵面、第二舵面、第四舵面以及第五舵面用于飞机的俯仰和滚转控制。

发明效果：

本发明的变体超音速飞机，可实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换，低音速飞行和起降状态时采用前缘大展弦比机翼，降低诱导阻力，增加低音速航程；超音速飞行状态时采用尖前缘小展弦比机翼，降低波阻，提高机动性。飞机很好地兼顾了高速和低速的使用要求。

附图说明

图1是本发明变体超音速飞机低音速飞行状态的俯视图；

图2是本发明变体超音速飞机低音速飞行状态的后视图；

图3是本发明变体超音速飞机低音速飞行状态的侧视图；

图4是本发明变体超音速飞机超音速飞行状态的俯视图；

图5是本发明变体超音速飞机超音速飞行状态的后视图；

图6是本发明变体超音速飞机超音速飞行状态的侧视图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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保护范围的限制。

下面结合附图1至图6对本发明的变体超音速飞机做进一步详细说明。

本发明提供了一种变体超音速飞机，包括机身、两个机翼1以及起落架。

具体地，采用较小的机身，在机身的上下侧对应设置有上发动机舱3和下发动机舱4。较小的机身有效减轻了飞机机体的重量。

两个巨型机翼1对称设置在机身的左右两侧，两个机翼1分别通过变前掠机构2与机身的上发动机舱3和下发动机舱4铰接，在每个机翼1的尖部设置有第一舵面5，中部设置有第二舵面6，根部依次设置有第三舵面7、第四舵面8以及第五舵面9，且在每个机翼1上安装有全动垂尾10。多个舵面的设置，可以有效减小两个机翼1与上发动机舱3和下发动机舱4连接处的力和力矩。

本发明的变体超音速飞机，通过变前掠机构2可实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换。在低音速飞行和起降状态时，两个机翼1前掠角为10°至40°，展弦比较大，可降低诱导阻力，增加低音速航程。超音速飞行状态时，两个机翼1完全前掠，与机身连为一体，机翼1后缘变成前缘，飞机外形呈三角形，可有效降低波阻，提高机动性。本实施例中，低音速飞行和起降状态时，第五舵面9处于锁死位置，第三舵面7用于控制飞机的俯仰方向，第一舵面5、第二舵面6、第三舵面7和第四舵面8用于飞机的滚转控制；在超音速飞行状态时，第三舵面7下偏角度为0°至45°，利于提高超音速升阻比，全动垂尾10用于控制飞机偏航，满足飞机航向稳定性要求和航向操纵，第一舵面5、第二舵面6、第四舵面8和第五舵面9用于飞机的俯仰和滚转控制。其中，第二舵面6、第三舵面7、第四舵面8和第五舵面9构成机动载荷控制，在超音速飞行状态时，第一舵面5提高了飞行的操纵性。

本发明的变体超音速飞机，优选在两个巨型机翼1内部布置客舱、货舱、油箱以及起落架舱，利于将飞机的焦点和重心控制在一个适当的范围。由于两个巨型机翼1采用了机动载荷控制，可以采用较小的机身，两个机翼1与机身的连接可以做得较弱，该发明没有明显的机身，从一定程度上减轻了飞机机体重量。

进一步，起落架，包括一个前起落架11和两个主起落架12，前起落架11安装在下发动机舱4上，主起落架12分别安装在两个机翼1上。为适应现有机场两个主起落架12间距不超过35米，未来如果机场允许有更宽的跑道，则允许主起落架12间距超过该值，整个布局左右对称。

本发明的变体超音速飞机，通过变前掠机构2实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换，在低音速飞行和起降状态时，采用前缘大展弦比机翼，降低诱导阻力，增加低音速航程；超音速飞行状态时，采用尖前缘小展弦比机翼，降低波阻，提高机动性。飞机兼顾高速和低速的使用要求。另外两个巨型机翼1采用机动载荷控制，两个机翼1与机身的连接可以做得较弱，没有明显的机身，减轻了飞机机体重量。本发明的变体超音速飞机，在机体重量增加不多的情况下，较好地兼顾了高低速使用要求。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种变体超音速飞机，可实现低音速飞行状态到超音速飞行状态的模态转换，其特征在于，包括：

机身，所述机身的上下侧对应设置有上发动机舱(3)和下发动机舱(4)；

两个机翼(1)，对称设置在所述机身的左右两侧，所述两个机翼(1)分别通过变前掠机构(2)与所述机身的上发动机舱(3)和下发动机舱(4)连接，在每个所述机翼(1)的尖部设置有第一舵面(5)，中部设置有第二舵面(6)，根部依次设置有第三舵面(7)、第四舵面(8)以及第五舵面(9)，且在每个所述机翼(1)上安装有全动垂尾(10)；低音速飞行和起降状态时，所述两个机翼(1)前掠角为10°至40°，超音速飞行状态时，所述两个机翼(1)完全前掠，与所述机身连为一体；

起落架，包括一个前起落架(11)和两个主起落架(12)，所述前起落架(11)安装在所述下发动机舱(4)上，所述主起落架(12)分别安装在所述两个机翼(1)上；

低音速飞行和起降状态时，第三舵面(7)用于控制飞机的俯仰方向，第一舵面(5)、第二舵面(6)、第三舵面(7)以及第四舵面(8)用于飞机的滚转控制；

超音速飞行状态时，第三舵面(7)下偏角度为0°至45°，全动垂尾(10)用于控制飞机偏航，第一舵面(5)、第二舵面(6)、第四舵面(8)以及第五舵面(9)用于飞机的俯仰和滚转控制。

2.根据权利要求1所述的变体超音速飞机，其特征在于，所述两个机翼(1)内布置有客舱、货舱、油箱以及起落架舱。

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