[发明专利]一种新型可变气动布局飞机

说明书

本发明涉及一种新型可变气动布局飞机，属于航空航天技术领域，包括飞翼机身(5)、鸭翼(2)、鸭翼作动器(3)、鸭翼收纳槽(1)、鸭翼收放机构芯柱(4)和套筒(10)、副翼(6)、襟翼(7)、收纳槽开口整流罩下片(8)和上片(9)；所述机身主体为单一飞翼，飞翼前缘有一平行于弦向的鸭翼收纳槽(1)，鸭翼收纳槽内可容纳鸭翼(2)，鸭翼(2)通过鸭翼作动器(3)与鸭翼收放机构芯柱(4)和套筒(10)连接，鸭翼收放机构在收纳槽底部与机身连接，收纳槽口部有可以开合的整流罩下片(8)和上片(9)。本发明在同一型飞机上结合飞翼布局和鸭式布局的优点，同时具备雷达隐形、高亚音速升阻比和短距起降、优良低速操纵性等优点。

技术领域

本发明涉及一种新型可变气动布局飞机，属于航空航天技术领域。

背景技术

飞翼布局飞机具有较强的雷达隐形能力，并且由于飞翼展弦比高、机内空间大、载油量大，具有较高的亚音速升阻比和航程载荷性能。然而由于缺少俯仰通道上控制力臂较长的操纵面，飞翼布局的飞机俯仰通道上操纵性较差，大攻角飞行能力严重不足、敏捷性较差、起降速度要求较高。

而鸭式布局飞机正好相反，鸭翼的存在不利于隐形(采用鸭式布局的歼-20战斗机为了隐形不得不做出一些特殊设计)，在亚音速条件下鸭式布局飞机的航程载荷性能相较飞翼布局没有优势。但鸭翼布局具有静不稳定、操纵灵敏、大攻角性能良好、起降速度低、滑跑距离短等特点。

现有的飞机由于在设计之初便已经确定了总体的气动布局，因此最终往往不得不在不同的、相互矛盾的飞行性能要求之间做出取舍。比如，当今世界各国的无人军用飞机，往往为追求较长的亚音速飞行时间、航程载荷性能和雷达隐形能力而选用飞翼式布局，从而被迫牺牲机动性和起降距离指标。这成为现有的军用无人机只能执行侦察任务或低强度对地攻击任务，而无法进行防空压制乃至制空权争夺任务的原因之一。另外飞翼式无人机较长的起降距离也使得上舰操作更为困难，现有唯一采用飞翼布局的舰载无人机——美国X-47B需要依赖美国超级航母的巨型弹射器才能实现舰上起飞，这对于没有自主弹射器技术的其它国家来说显然不可能实现。

这两种气动布局之间的矛盾类似于常规布局之下机翼几何形状的矛盾：高展弦比、后掠角小的机翼可以带来低速飞行时更好的操纵特性，而低展弦比、后掠角大的机翼则更适用于长时间的超音速飞行。在上世纪六七十年代美苏航空设计师为了解决机翼几何形状设计的矛盾而采用了变后掠翼技术，即令机翼通过可动铰链与机身连接，通过液压装置操纵机翼以铰链为轴做小角度的旋转，实现在飞行中随时根据飞行速度情况调整机翼的后掠角以获得各个速度区间下最优化的飞行性能。这也是几何可变气动外形的一种形式，并且此技术目前已经十分成熟并应用到了国外多款著名飞机机型上，如F-14战斗机、B-1轰炸机、图-22M轰炸机和图-160轰炸机，等等。由此可见，通过液压或其它机械装置在飞行中改变飞机的气动外形目前已经被证明是可行的，具有充分的技术基础。(参考《飞行力学》第32卷第2期《可变后掠翼技术发展与展望》)

通过机械变形改变气动外形方面的设计可参见CN201110320155.X、CN201510197632.6、CN201611123391.1等专利，但这些专利技术分别是机翼几何形状的变形、直升机中旋翼安装位置的变形以及四旋翼无人机的机械变形，目前已经实现或已经提出的几何可变气动外形设计，均是尝试解决飞机气动外形方案中的其它性能矛盾点，而还未见有针对飞翼布局与鸭式布局矛盾的可变气动布局解决方案。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中采用飞翼布局所带来的雷达隐形、高亚音速升阻比的优点与采用鸭式布局所带来的敏捷性、良好起降性能的优点不可兼得的矛盾，提供一种新型可变气动布局的飞机，使其兼具上述两种布局的优点。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

提供一种可以在飞行状态下通过机械变形改变气动布局的飞机，其可在起降状态或需要提高机动性的其它场合使用鸭式布局，在长时间、长距离巡航的状态下通过机械结构变形为飞翼布局，从而在同一型飞机上融合这些互相矛盾的飞行特性。