本發(fā)明屬于飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種大型變后掠超聲速飛機(jī)布局設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有大型超聲速飛機(jī)布局主要可分為4類(lèi)：

1、采用小展弦比機(jī)翼，如協(xié)和號(hào)超聲速客機(jī)，該類(lèi)布局低速及起降階段飛機(jī)氣動(dòng)效率低下；

2、采用變后掠機(jī)翼，如圖，160超聲速轟炸機(jī)，該類(lèi)布局飛機(jī)機(jī)體重量較大，且機(jī)翼后掠角變化帶來(lái)飛機(jī)焦點(diǎn)變化較大，需要采取適當(dāng)措施控制飛機(jī)重心和焦點(diǎn)的距離；

3、“小折刀”布局，機(jī)翼通過(guò)翼根部的樞軸安裝在機(jī)身上，低速時(shí)機(jī)翼采用小前掠，隨著速度增加機(jī)翼增大前掠，最后機(jī)翼完全前掠，后緣變成前緣，整個(gè)飛機(jī)呈修形三角形，用于高速飛行。該布局能機(jī)體重量較大，由于機(jī)翼有前掠。

4、斜置飛翼，是一種后掠角可變的飛翼式布局，該布局左右非對(duì)稱，飛機(jī)的操縱性和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)非常困難，對(duì)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求很高。

綜上所述，上述方案有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，均不能滿足以下綜合性能：飛機(jī)在高速和低速都擁有較高的氣動(dòng)效率，擁有良好的操穩(wěn)特性同時(shí)飛機(jī)本身重量增加不大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種大型變后掠超聲速飛機(jī)布局設(shè)計(jì)，以便實(shí)現(xiàn)以下綜合性能：飛機(jī)在高速和低速都擁有較高的氣動(dòng)效率，擁有良好的操穩(wěn)特性同時(shí)飛機(jī)本身重量增加不大。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大型變后掠超聲速飛機(jī)布局，包括機(jī)身8、前起落架12和2個(gè)主起落架13，其特征在于：它還包括2個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的機(jī)翼1、上發(fā)動(dòng)機(jī)艙9和下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10；每個(gè)機(jī)翼1的翼根通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7與機(jī)身8的后部連接，在每個(gè)機(jī)翼1后緣靠近翼根的位置有2個(gè)內(nèi)側(cè)舵面2，在每個(gè)機(jī)翼1后緣的中部有2個(gè)機(jī)翼中間舵面3，在每個(gè)機(jī)翼1后緣靠近翼尖的位置有1個(gè)外側(cè)舵面4，在每個(gè)機(jī)翼1的翼尖位置有1個(gè)翼尖舵面5，在每個(gè)機(jī)翼1的上表面上、靠近翼尖的位置有1個(gè)全動(dòng)垂尾6，上發(fā)動(dòng)機(jī)艙9與機(jī)身8上表面的中后部連接，下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10與機(jī)身8下表面的中后部連接，前起落架12安裝在下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10的前部，2個(gè)主起落架13分別安裝在2個(gè)機(jī)翼1下表面的中部，在機(jī)身8的前部有機(jī)頭舵面11，整個(gè)變后掠超聲速飛機(jī)的布局左右對(duì)稱；在每個(gè)機(jī)翼1的內(nèi)部布置有客艙和/或貨艙、油箱以及起落架艙；

當(dāng)飛機(jī)低速飛行時(shí)，通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7使機(jī)翼1處于后掠角30°～50°的位置，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11控制飛機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱全動(dòng)垂尾6控制飛機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4和尖部舵面5控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11進(jìn)行機(jī)動(dòng)載荷控制，降低機(jī)翼1與變后掠機(jī)構(gòu)7上的力和力矩；

飛機(jī)起飛和著陸時(shí)，飛機(jī)低速飛行，機(jī)翼后掠角為30°～50°，機(jī)翼1內(nèi)側(cè)舵面2下偏10°～40°，用于提高飛機(jī)升力，同時(shí)前起落架12從下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10放出，主起落架13從機(jī)翼1中部放出；

飛機(jī)高速飛行時(shí)，機(jī)翼1通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7，使機(jī)翼1處于大后掠角位置，后掠角大于70°，內(nèi)側(cè)舵面2鎖定。通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11控制飛機(jī)俯仰運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱全動(dòng)垂尾6控制飛機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4和尖部舵面5控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11進(jìn)行機(jī)動(dòng)載荷控制，降低機(jī)翼1與變后掠機(jī)構(gòu)7上的力和力矩。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：提出了一種大型變后掠超聲速飛機(jī)布局設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了以下綜合性能：飛機(jī)在高速和低速都擁有較高的氣動(dòng)效率，擁有良好的操穩(wěn)特性同時(shí)飛機(jī)本身重量增加不大。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明低速飛行或起飛和著陸時(shí)的俯視示意圖

圖2是本發(fā)明低速飛行或起飛和著陸時(shí)的側(cè)視示意圖。

圖3是本發(fā)明高速飛行時(shí)的俯視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，參見(jiàn)圖1至圖3，一種大型變后掠超聲速飛機(jī)布局，包括機(jī)身8、前起落架12和2個(gè)主起落架13，其特征在于：它還包括2個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的機(jī)翼1、上發(fā)動(dòng)機(jī)艙9和下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10；每個(gè)機(jī)翼1的翼根通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7與機(jī)身8的后部連接，在每個(gè)機(jī)翼1后緣靠近翼根的位置有2個(gè)內(nèi)側(cè)舵面2，在每個(gè)機(jī)翼1后緣的中部有2個(gè)機(jī)翼中間舵面3，在每個(gè)機(jī)翼1后緣靠近翼尖的位置有1個(gè)外側(cè)舵面4，在每個(gè)機(jī)翼1的翼尖位置有1個(gè)翼尖舵面5，在每個(gè)機(jī)翼1的上表面上、靠近翼尖的位置有1個(gè)全動(dòng)垂尾6，上發(fā)動(dòng)機(jī)艙9與機(jī)身8上表面的中后部連接，下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10與機(jī)身8下表面的中后部連接，前起落架12安裝在下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10的前部，2個(gè)主起落架13分別安裝在2個(gè)機(jī)翼1下表面的中部，在機(jī)身8的前部有機(jī)頭舵面11，整個(gè)變后掠超聲速飛機(jī)的布局左右對(duì)稱；在每個(gè)機(jī)翼1的內(nèi)部布置有客艙和/或貨艙、油箱以及起落架艙；

當(dāng)飛機(jī)低速飛行時(shí)，通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7使機(jī)翼1處于后掠角30°～50°的位置，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11控制飛機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱全動(dòng)垂尾6控制飛機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4和尖部舵面5控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱內(nèi)側(cè)舵面2、中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11進(jìn)行機(jī)動(dòng)載荷控制，降低機(jī)翼1與變后掠機(jī)構(gòu)7上的力和力矩；

飛機(jī)起飛和著陸時(shí)，飛機(jī)低速飛行，機(jī)翼后掠角為30°～50°，機(jī)翼1內(nèi)側(cè)舵面2下偏10°～40°，用于提高飛機(jī)升力，同時(shí)前起落架12從下發(fā)動(dòng)機(jī)艙10放出，主起落架13從機(jī)翼1中部放出；

飛機(jī)高速飛行時(shí)，機(jī)翼1通過(guò)變后掠機(jī)構(gòu)7，使機(jī)翼1處于大后掠角位置，后掠角大于70°，內(nèi)側(cè)舵面2鎖定。通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11控制飛機(jī)俯仰運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱全動(dòng)垂尾6控制飛機(jī)的偏航運(yùn)動(dòng)，通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4和尖部舵面5控制飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；通過(guò)操縱中間舵面3、外側(cè)舵面4、尖部舵面5和機(jī)頭舵面11進(jìn)行機(jī)動(dòng)載荷控制，降低機(jī)翼1與變后掠機(jī)構(gòu)7上的力和力矩。

本發(fā)明的工作原理是：

飛機(jī)機(jī)翼里布置有客艙和/或貨艙以及油箱等，類(lèi)似飛翼布局，這樣的設(shè)計(jì)能使飛機(jī)裝載的載荷直接由機(jī)翼升力平衡，降低機(jī)翼機(jī)身連接處的彎矩，減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量。

飛機(jī)機(jī)身較小，僅用來(lái)連接機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)艙，外形上采用扁平體外形，使之也能提供一定的升力。

飛機(jī)機(jī)翼后緣使用多個(gè)舵面，用于控制飛機(jī)的姿態(tài)，通過(guò)機(jī)動(dòng)載荷控制適當(dāng)降低機(jī)翼與變后掠機(jī)構(gòu)上的力和力矩，這樣就可以降低機(jī)翼與變后掠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，也就降低了機(jī)翼與變后掠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)重量。

飛機(jī)布局左右對(duì)稱，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，能獲得理想的操縱性和穩(wěn)定性。

飛機(jī)機(jī)翼后掠角可變，以適應(yīng)不同的飛行速度，從而使飛機(jī)在高速和低速都擁有較高的氣動(dòng)效率。

飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)側(cè)舵面在起降時(shí)下偏，提高飛機(jī)升力。

飛機(jī)的全動(dòng)垂尾，能在不增加額外重量的前提下，滿足不同飛行狀態(tài)航向穩(wěn)定性和操縱性的要求。

實(shí)施例

通過(guò)工程計(jì)算與理論分析證明，本發(fā)明能夠達(dá)到預(yù)期效果。