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一种变面积鸭式前掠翼变体 飞行器

阅读：207发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器专利的具体信息内容。

权利要求

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。

说明书全文

一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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

[0005] 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。

[0006] 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；

[0007] 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:

[0008] 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；

[0009] 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；

[0010] 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。

[0011] 有益效果

[0012] 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。

[0013] 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。

[0014] 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

[0015] 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。

[0016] 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。

[0017] 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。

[0018] 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。

[0019] 图中

[0020] 1.V型垂尾 2.机翼 3.鸭翼

具体实施方式

[0021] 本实施例是一种变面积鸭式前掠翼变体飞行器。

[0022] 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。

[0023] 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。

[0024] 本实例制设计方法包括以下步骤:

[0025] 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。

[0026] 主要设计参数如下:

[0027]

[0028] 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；

[0029] 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。

[0030] 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，机身和机翼分裂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。

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