CN222876271U - 一种可减小转向半径的地效飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可减小转向半径的地效飞行器，该地效飞行器的主翼包括翼面、副翼以及主梁；主梁的末端固定连接有浮筒；浮筒包括浮筒主体、扰流板、滑水板、第一驱动机构以及第二驱动机构；扰流板、滑水板、第一驱动机构以及第二驱动机构的一端均转动安装于浮筒主体内；第一驱动机构的另一端与扰流板的中部铰接；第二驱动机构的另一端与滑水板的中部铰接。该地效飞行器能够通过增设的扰流板压低机身，使飞行器在扰流板的作用下在可控的范围内将滑水板压入水中，增加飞行器单侧的阻力，从而获得较大的偏航力矩，实现小半径转向。

Description

一种可减小转向半径的地效飞行器

技术领域

本实用新型涉及地效飞行器技术领域，特别涉及一种可减小转向半径的地效飞行器。

背景技术

地效飞行器多指一种利用地面效应在距水面较近的低空飞行的飞行器。地面效应即为飞行器靠近水面时，由于机翼压缩空气，在机翼下方形成一层高压气垫而在原有机翼升力之外产生的额外升力。与普通的高空飞行器相比，地效飞行器因为地面效应所提供的额外升力，可以使他有更大更强的运载能力。与普通的轮船相比，地效飞行器因为不需与水面长时间直接接触，可以获得较高的速度，大大提升了水面运输的效率和机动性。

地效飞行器一般需要在地面效应范围以内的高度飞行，所以飞行高度较低，机身距水面距离较近。传统地效飞行器多使用位于机尾的方向舵控制飞行器偏航从而实现飞行器的转向，有些也配合位于主翼上的副翼进行滚转从而进行转向。现有转向方式都需要飞行器进行横滚，但由于地效飞行器飞行高度有限，为了避免机身触水而解体，只能以较小的角度进行滚转，因此，飞行器的转向半径极大，难以实现小半径转向。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可减小转向半径的地效飞行器，该地效飞行器能够通过增设的扰流板压低机身，使飞行器在扰流板的作用下在可控的范围内将滑水板压入水中，增加飞行器单侧的阻力，从而获得较大的偏航力矩，实现小半径转向。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种可减小转向半径的地效飞行器，该地效飞行器包括机身、动力系统、主翼、浮筒和飞控系统；

所述机身的前部两侧对称安装有所述动力系统，中部两侧对称安装有所述主翼；所述动力系统包括发动机和螺旋桨；所述发动机具有俯角；

所述主翼包括翼面、副翼以及主梁；所述副翼转动连接于所述翼面的后侧；所述主梁的末端固定连接有所述浮筒；

所述浮筒包括浮筒主体、扰流板、滑水板、第一驱动机构以及第二驱动机构；所述扰流板、所述滑水板、所述第一驱动机构以及所述第二驱动机构的一端均转动安装于所述浮筒主体内；所述第一驱动机构的另一端与所述扰流板的中部铰接，用于驱动所述扰流板在竖直面内摆动以伸出所述浮筒主体上侧；所述第二驱动机构的另一端与所述滑水板的中部铰接，用于驱动所述滑水板在竖直面内摆动以伸出所述浮筒主体下侧；

当该地效飞行器需要朝向一侧转弯时，通过所述飞控系统控制该侧的第一驱动机构驱动扰流板向上摆动，通过所述飞控系统控制该侧的第二驱动机构驱动滑水板向下摆动，并保持另一侧的扰流板和滑水板不动，从而获得偏航力矩以实现小半径转向。

更进一步地，还包括与所述滑水板一一对应的滑环；

所述滑水板通过所述滑环安装于所述主梁。

更进一步地，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均为液压缸；

所述扰流板和所述滑水板与所述液压缸的活塞杆连接。

更进一步地，两个所述发动机的旋转方向相反；

两个所述螺旋桨均为正反桨，用于平衡所述螺旋桨旋转带来的扭矩以减少舵面配平。

更进一步地，还包括垂直尾翼和水平尾翼；

所述垂直尾翼固定安装于所述机身的尾部；

两个所述水平尾翼成V形分布，并对称安装于所述垂直尾翼的两侧；所述水平尾翼包括水平安定面和升降舵；所述升降舵转动连接于所述水平安定面的后侧，并由所述飞控系统联动控制实现俯仰动作。

更进一步地，所述垂直尾翼包括垂直安定面和转动安装于所述垂直安定面后侧的方向舵；

所述方向舵由飞控系统控制实现偏航动作。

更进一步地，所述水平尾翼带有上反角，使地效飞行器在横滚时产生回中力矩。

更进一步地，所述动力系统还包括固定安装于所述机身两侧的发动机舱；

所述发动机固定安装于所述发动机舱内；

所述螺旋桨与所述发动机之间通过传动轴刚性连接，使所述螺旋桨具有俯角。

更进一步地，所述主翼还包括固定连接于所述主梁的多个翼肋；所述翼肋用于增加所述主翼的结构强度。

更进一步地，所述飞控系统包括空速计和高度计，并根据所述空速计和所述高度计判断飞行状态。

与现有技术相比，本实用新型的地效飞行器具有以下有益效果：

本实用新型的地效飞行器在浮筒上增设扰流板和滑水板，通过第一驱动机构驱动扰流板向上摆动而产生向上的力矩，使该侧主翼向下运动，并通过第二驱动机构驱动滑水板向下摆动从而使滑水板与水面接触或压入水中，增加飞行器单侧的阻力，从而使飞行器获得较大的偏航力矩，减小转弯半径，实现小半径转向。

附图说明

图1为本实用新型地效飞行器的俯视图；

图2为本实用新型地效飞行器的侧视图；

图3为本实用新型地效飞行器的前视图；

图4为本实用新型地效飞行器的一种浮筒侧视图；

图5为本实用新型地效飞行器的另一种浮筒侧视图。

其中，1-机身，2-动力系统，3-主翼，4-浮筒，5-垂直尾翼，6-水平尾翼，21-发动机，22-螺旋桨，23-发动机舱，24-传动轴，31-翼面，32-副翼，33-主梁，41-浮筒主体，42-扰流板，43-滑水板，44-第一驱动机构，45-第二驱动机构，46-滑环，51-垂直安定面，52-方向舵，61-水平安定面，62-升降舵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

传统地效飞行器为了达到地面效应区域，须要多组引擎和矢量装置，使飞行器的结构极其复杂。传统地效飞行器多使用方向舵52控制飞行器偏航从而实现飞行器的转向，有些也配合副翼32进行滚转从而进行转向，并且所有转向方式都需要飞行器做出横滚，但由于地效飞行器飞行高度有限，所以为了避免机体触水而失控解体，只能以较小的角度进行滚转，因此转向半径变得极大。而本实用新型的地效飞行器通过设计固定倾角向下倾斜的发动机21和螺旋桨22，并由飞控系统根据空速计检测的空速控制发动机21动力输出，达到用两台发动机21和固定倾角的结构，实现了地效飞行器起飞和巡航的控制。同时，本实用新型的地效飞行器通过设计向上伸出的扰流板42和与水面接触的滑水板43，使飞行器在扰流板42的作用下压低机身1，在可控的范围内将滑水板43压入水中，增加飞行器单侧的阻力，从而获得较大的偏航力矩，实现小半径转向。

本实施例提供了一种可减小转向半径的地效飞行器，如图1、图2和图3所示，该地效飞行器包括机身1、动力系统2、主翼3、浮筒4、飞控系统、垂直尾翼5以及水平尾翼6；在本实施例中，图1为该地效飞行器的俯视图，图2为该地效飞行器的左侧视图，图3为该地效飞行器的前侧视图，以图1中附图所处的页面下侧为机身1的左侧、图1中附图所处的页面上侧为机身1的右侧为例进行说明；

机身1的前部两侧对称安装有动力系统2，中部两侧对称安装有主翼3，机身1的尾部上侧固定安装有垂直尾翼5，在垂直位移的上部对称安装有两个水平尾翼6，即，该地效飞行器的左侧和右侧均设置有动力系统2、主翼3和水平尾翼6；

动力系统2位于机身1的前端两侧，动力系统2包括发动机舱23、发动机21和螺旋桨22；发动机舱23固定安装于机身1的两侧；发动机21固定安装于发动机舱23内，在发动机舱23的保护下可以有效减少发动机21被海风、海浪的侵蚀，有利于延长发动机21的寿命，减少发动机21的故障率。发动机21具有俯角，俯角可以为15～20°；螺旋桨22与发动机21之间通过传动轴24刚性连接，使螺旋桨22具有与发动机21相同的俯角；两个发动机21的旋转方向相反，两个螺旋桨22均为正反桨，用于平衡螺旋桨22旋转带来的扭矩以减少舵面配平，使飞行器航线更加准确，更易操控。如图1和图3所示，在机身1的左侧和右侧均安装有一个发动机21和一个螺旋桨22，并且发动机21的输出轴与螺旋桨22通过传动轴24同轴固定连接；

如图1所示，主翼3包括翼面31、副翼32、主梁33以及多个翼肋(图中未示出)，主梁33和翼面31构成主翼3的主体结构；副翼32转动连接于翼面31的后侧，副翼32能够上下转动，在飞控系统的操作下控制副翼32转动实现飞行器的滚转；主梁33的末端固定连接有浮筒4，通过浮筒4与主梁33连接能够确保结构强度；多个翼肋设置于翼面31内侧，并与主梁33固定连接，形成主翼3的骨架结构；翼肋用于增加主翼3的结构强度。

如图1和图2所示，垂直尾翼5固定安装于机身1的尾部，垂直尾翼5的中心与机身1宽度方向的中心重合；垂直尾翼5包括沿竖直方向设置的垂直安定面51和转动安装于垂直安定面51后侧的方向舵52，方向舵52能够沿机身1的宽度方向摆动；方向舵52由飞控系统控制，通过方向舵52的摆动实现地效飞行器的偏航动作；两个水平尾翼6成V形分布，并对称安装于垂直尾翼5的两侧；水平尾翼6包括倾斜设置的水平安定面61和升降舵62；升降舵62转动连接于水平安定面61的后侧，并由飞控系统联动控制，通过升降舵62在机身1高度方向的摆动实现地效飞行器的俯仰动作；水平尾翼6带有上反角，以便地效飞行器在飞行中横滚时产生回中力矩，增加飞行器的稳定性，避免飞行器失控，上反角可以为25～29°。

如图1和图3所示，两个浮筒4分别为位于机身1左侧的左浮筒4和位于机身1右侧的右浮筒4，左、右两个浮筒4具有相同结构，浮筒4固定连接于对应侧的主翼3末端，并与主梁33相连。如图4所示，浮筒4包括浮筒主体41、扰流板42、滑水板43、第一驱动机构44以及第二驱动机构45；扰流板42、滑水板43、第一驱动机构44以及第二驱动机构45的一端均转动安装于浮筒主体41内；扰流板42安装于浮筒4的上部；第一驱动机构44的另一端与扰流板42的中部铰接，用于驱动扰流板42在竖直面内摆动以伸出浮筒主体41上侧，如图4所示，当扰流板42伸出浮筒主体41的顶面时，扰流板42倾斜设置，并且扰流板42的后端高于前端，扰流板42与浮筒主体41的顶面之间形成开口朝向机尾一侧的锐角；滑水板43安装于浮筒4的中下部；第二驱动机构45的另一端与滑水板43的中部铰接，用于驱动滑水板43在竖直面内摆动以伸出浮筒主体41下侧，如图4所示，当滑水板43伸出浮筒主体41的底面时，滑水板43倾斜设置，并且滑水板43的前端高于后端，滑水板43与浮筒主体41的底面之间形成开口朝向机尾一侧的锐角；第一驱动机构44和第二驱动机构45均为液压缸、电动缸或者气压缸；扰流板42和滑水板43与液压缸的活塞杆连接；在每个主翼3的主梁33末端均安装有滑环46；滑水板43通过滑环46安装于主梁33，通过滑水板43绕滑环46转动，加大了滑水板43可以承受的拉力，增加了滑水板43的结构强度。为了实现飞控系统控制液压缸的伸缩，在浮筒4或主翼3内可以设置有为液压缸提供液压油的液压系统，液压系统包括液压泵、液压管路以及安装于液压管路中控制管路流通的液压阀，飞控系统通过控制液压泵和液压阀实现对第一驱动机构44和第二驱动机构45的控制。滑水板43可以采用整体结构，也可以采用两段式结构；当滑水板43采用两段式结构时，如图5所示，滑水板43可以由第一段和第二段活动连接构成；第一段位于浮筒主体41内，一端可直接固定安装于浮筒主体41或滑环46，另一端与第二段的一端转动连接，使得第二段能够绕其与第一段的连接点转动；第二段的中部与第二驱动机构45的另一端铰接，通过第二驱动机构45驱动第二段绕第一段与第二段的连接点转动；第二驱动机构45采用液压缸时，第二段的中部与液压缸的活塞杆端部铰接。当滑水板43采用两段式结构时，便于地效飞行器在飞行时将滑水板43容置于浮筒主体41内。

飞控系统包括空速计和高度计，并根据空速计和高度计判断飞行器的飞行状态。空速计用于测量飞行器的飞行速度；高度计用于测量飞行器的飞行高度。

当地效飞行器需要朝向一侧转弯时，通过飞控系统控制该侧的第一驱动机构44驱动扰流板42向上摆动，使扰流板42伸出浮筒4的顶面，通过飞控系统控制该侧的第二驱动机构45驱动滑水板43向下摆动，使滑水板43伸出浮筒4的底面，并保持另一侧的扰流板42和滑水板43不动，从而获得偏航力矩以实现小半径转向。当地效飞行器正常飞行而无需转弯时，扰流板42和滑水板43均处于起始状态，并且容置于浮筒4内。

上述地效飞行器在浮筒4上增设扰流板42和滑水板43，通过第一驱动机构44驱动扰流板42向上摆动而产生向上的力矩，使该侧主翼3向下运动，并通过第二驱动机构45驱动滑水板43向下摆动从而使滑水板43与水面接触或压入水中，增加飞行器单侧的阻力，从而使飞行器获得较大的偏航力矩，减小转弯半径，实现小半径转向。

在上述地效飞行器起飞时，飞行员将油门推杆推到大油门位置，飞控系统接收到空速计和高度计的信号后，自动判断出飞行器处于低空低速状态，可将发动机21全部动力输出给螺旋桨22，提供较大的推力，快速在机翼下方形成高压气垫，产生明显的地面效应，快速起飞。在起飞动作完成后，飞控系统接收到空速计和高度计的信号，判断出飞行器处于较高空高速状态，自动控制发动机21的输出推力，在不改变螺旋桨22角度的前提下避免地效飞行器飞出地效区域，达到以简单结构精细控制飞行器的目的。

下面以左转为例详细介绍地效飞行器的工作原理：地效飞行器需要左转时，左侧浮筒4内部的第一驱动机构44和第二驱动机构45，即第一液压缸和第二液压缸进行伸展，使第一液压缸和第二液压缸的活塞杆均伸长，使扰流板42和滑水板43同时伸出，并且扰流板42伸出左侧浮筒4的顶部、滑水板43伸出左侧浮筒4的底部；此时，右侧浮筒4则无任何动作，即，右侧浮筒4的扰流板42和滑水板43均位于浮筒4内。由于扰流板42向上伸出会产生向上的力矩，使得左侧的机翼会向下运动，此时滑水板43会接触水面，浮筒4受到来自水的阻力，产生与左侧浮筒4运动方向相反的力矩。此外，由于扰流板42大面积伸出浮筒4外部，受到较大的空气阻力，所以也会直接产生向后的力矩。在空气和水的作用下，通过左侧的扰流板42和滑水板43分别产生的两个作用力相互叠加时，左、右机翼受到向后的阻力之差增大。飞行器所受向左的合力大，位于垂直尾翼5上的方向舵52和位于主翼3上的副翼32则在飞控系统的作用下联动控制偏航和滚转，使地效飞行器在不失控的前提条件下根据驾驶员打杆幅度进行小半径的转弯。反之，地效飞行器向右侧转弯时则通过飞控系统控制右侧的第一驱动机构44和第二驱动机构45伸展，从而使扰流板42和滑水板43伸出浮筒4。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种可减小转向半径的地效飞行器，其特征在于，包括机身、动力系统、主翼、浮筒和飞控系统；

所述机身的前部两侧对称安装有所述动力系统，中部两侧对称安装有所述主翼；所述动力系统包括发动机和螺旋桨；所述发动机具有俯角；

所述主翼包括翼面、副翼以及主梁；所述副翼转动连接于所述翼面的后侧；所述主梁的末端固定连接有所述浮筒；

所述浮筒包括浮筒主体、扰流板、滑水板、第一驱动机构以及第二驱动机构；所述扰流板、所述滑水板、所述第一驱动机构以及所述第二驱动机构的一端均转动安装于所述浮筒主体内；所述第一驱动机构的另一端与所述扰流板的中部铰接，用于驱动所述扰流板在竖直面内摆动以伸出所述浮筒主体上侧；所述第二驱动机构的另一端与所述滑水板的中部铰接，用于驱动所述滑水板在竖直面内摆动以伸出所述浮筒主体下侧；

当该地效飞行器需要朝向一侧转弯时，通过所述飞控系统控制该侧的第一驱动机构驱动扰流板向上摆动，通过所述飞控系统控制该侧的第二驱动机构驱动滑水板向下摆动，并保持另一侧的扰流板和滑水板不动，从而获得偏航力矩以实现小半径转向。

2.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，还包括与所述滑水板一一对应的滑环；

所述滑水板通过所述滑环安装于所述主梁。

3.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均为液压缸；

所述扰流板和所述滑水板与所述液压缸的活塞杆连接。

4.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，两个所述发动机的旋转方向相反；

两个所述螺旋桨均为正反桨，用于平衡所述螺旋桨旋转带来的扭矩以减少舵面配平。

5.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，还包括垂直尾翼和水平尾翼；

所述垂直尾翼固定安装于所述机身的尾部；

两个所述水平尾翼成V形分布，并对称安装于所述垂直尾翼的两侧；所述水平尾翼包括水平安定面和升降舵；所述升降舵转动连接于所述水平安定面的后侧，并由所述飞控系统联动控制实现俯仰动作。

6.根据权利要求5所述的地效飞行器，其特征在于，所述垂直尾翼包括垂直安定面和转动安装于所述垂直安定面后侧的方向舵；

所述方向舵由飞控系统控制实现偏航动作。

7.根据权利要求5所述的地效飞行器，其特征在于，所述水平尾翼带有上反角，使地效飞行器在横滚时产生回中力矩。

8.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，所述动力系统还包括固定安装于所述机身两侧的发动机舱；

所述发动机固定安装于所述发动机舱内；

所述螺旋桨与所述发动机之间通过传动轴刚性连接，使所述螺旋桨具有俯角。

9.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，所述主翼还包括固定连接于所述主梁的多个翼肋；所述翼肋用于增加所述主翼的结构强度。

10.根据权利要求1所述的地效飞行器，其特征在于，所述飞控系统包括空速计和高度计，并根据所述空速计和所述高度计判断飞行状态。