[实用新型]排式飞翼高空飞艇

说明书

一、技术领域

本发明涉及现代临界空间飞行器的设计领域，具体是一种排式飞翼高空飞艇。

二、背景技术

在临近空间飞行器中，高空飞艇是当前国内外非常关注的高空信息平台。飞艇的 升空原理主要是在飞艇内部填充比空气更轻的气体形成浮力。由于高空空气稀薄，单 纯依靠浮力的飞行器尺寸巨大，而巨大的尺寸会超过材料张力的极限，所以，不仅大 尺寸飞行器的制造困难，而且表面柔性材料本身也对飞行器尺寸有很大的约束。有专 家论证，高度超过25000米后，飞艇的尺寸就会超出目前国外最好材料的张力极限。 所以，利用高空自然气流速度产生空气动力学升力来增加飞行高度的飞行器受到了极 大关注。但同时，由于高空的自然风不确定，而且速度有限，单纯依靠空气动力学升 力的方案无法维持长时间驻留高空的需求，因此，升浮一体的临界空间飞行器成为一 种可行的选择方案。发展既有较高的内部容积、同时具有高气动效率的飞行器气动布 局对临界空间飞行器的研究具有重要价值。

三、发明目的

为克服现有技术中存在的高空飞行器表面柔性材料要求高的不足，并能获得较高 的气动效率，本发明提出一种排式飞翼高空飞艇。

本发明包括两个飞翼、艇身、翼梢连接板和控制系统，其中，飞翼是由两个柔性 材料制成的对称飞翼组合而成的具有后掠角的排式飞翼，采用传统的NACA0030翼 型，其厚度为30％，飞翼的展弦比为10，后掠角为45°，迎角为4°。利用发动机舱 作为排式飞翼高空飞艇的艇身；排式飞翼沿艇身轴线前后平行的安装在艇身两侧，形 成了排式飞翼的左前翼和右前翼、左后翼和右后翼；前翼的前缘与后翼的前缘之间的 位置差为0.8倍弦长；前翼的弦线与后翼的弦线之间的高度差为0.5倍弦长。两飞翼翼 展方向与中间纵向对称面的夹角是45°。

在两个飞翼的翼稍处，通过翼稍连接板分别将左前翼和左后翼，右前翼和右后翼 连接在一起。翼梢连接板为用碳纤维材料制成的平面薄板。翼梢连接板与艇身轴线平 行；该翼梢连接板的纵向尺寸为两个飞翼的厚度与两个飞翼的间距之和，轴向尺寸为 1.8倍的弦长。翼梢连接板的两个侧边分别与两个飞翼的边缘相切；两飞翼翼梢前缘的 连线和两飞翼翼梢后缘的连线分别构成翼梢连接板的两个底边。

本采用常规的无人机推进和控制系统；推进系统采用螺旋桨推进装置。螺旋桨发 动机和飞控系统均安置于发动机舱内部。

由于本发明采用的技术方案，使后翼对前翼的下表面气流形成阻滞作用，从而增 加前翼的升力，并使两个飞翼之间的气流得到加速，提高了前翼下表面的压力，从而 提高前翼的升力。同时，由于两翼之间的流动速度增加，缓解了后翼上表面的流动分 离，降低了飞行器的气动阻力，提高了整个飞艇的气动效率。本发明中，由于飞翼的 弦向尺寸较小，并且当飞翼的展向方向为等厚度时，飞翼表面材料张力减小，为高空 飞艇表面柔性材料的提供了较宽的选择范围。

四、附图说明

附图1是双排后掠飞翼高空飞艇布局图；

附图2是双排后掠飞翼高空飞艇俯视图；

附图3是双排后掠飞翼高空飞艇前视图；

附图4是双排后掠飞翼高空飞艇侧视图；

附图5是单排直飞翼的剖面压力系数；

附图6是双排直飞翼的剖面压力系数。其中：

1.艇身   2.左前翼    3.翼梢连接板    4.左后翼    5.螺旋桨

6.右前翼 7.右后翼    8.单排直飞翼剖面压力系数

9.双排直飞翼前翼的剖面压力系数    10.双排直飞翼后翼的剖面压力系数

五、具体实施方式

本实施例是一种排式飞翼高空艇，包括两个飞翼、艇身1和翼梢连接板3。其中， 飞翼是由两个对称飞翼组合成具有后掠角的排式飞翼，材料选用聚脂纤维柔性材料。 剖面采用传统的NACA0030翼型，其相对厚度为30％。飞翼的展弦比为10，后掠角 为45°，迎角为4°。