專利名稱：轉面翼沖翼艇的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種沖翼艇，屬于B64C35/00類水上飛行器領域。
目前的沖翼艇依靠機翼產(chǎn)生升力而完全脫離水面航行，其機翼多采用相對厚度、相對彎度均較大的翼型，沖角為6°～8°。這類翼型在低航速時尚能滿足升力、升阻比的要求，但當速度增大時，翼上表面易失速，升阻比下降。
聯(lián)邦德國設計的X-112沖翼艇是目前比較成功的沖翼艇，它解決了在地效區(qū)內的穩(wěn)定性且能以較低的速度起落。但由于其采用相對結構重量大、展弦比為1.6的機翼，導致其不能充分利用地面效應，相對飛行高度小、翼載荷小，使其起飛總重量、載重系數(shù)、續(xù)航力等綜合性能差，且工藝要求高、制造技術復雜，其經(jīng)濟性不理想，商業(yè)前景暗淡。
前蘇聯(lián)的里海怪物沖翼艇，采用噴氣發(fā)動機的高速尾流產(chǎn)生的動態(tài)氣墊，使艇體脫離水面后高速航行。它還能以19～28Km/h的速度在地效區(qū)內航行。但是噴氣發(fā)動機的耗油率極高，且僅在900Km/h的航速以上時，其效率才能達到最高，將其充作沖翼艇的起飛發(fā)動機，其經(jīng)濟效益如何，只要看垂直起落飛機的航程僅為同尺度噴氣飛機航程的一半，就可說明。另外，當沖翼艇正常航行時，起飛發(fā)動機停止運行會減少有效載重，增大附件阻力，進一步惡化了其總體經(jīng)濟效益。
目前沖翼艇基本以滑行艇體充作浮舟，若滑行艇的長寬比大，則氣動特性好、水動特性差，反之則水動特性好、氣動特性差。
鑒于上述，本實用新型將提供一種轉面翼沖翼艇，其機翼的流動圖形可變，低速時能產(chǎn)生足夠的升力，高速時具有理想的升阻比，且上表面不易失速。
為達此目的，本實用新型采用以下技術方案一種轉面翼沖翼艇，它包括艇身、前置空氣推進裝置、升力翼、尾翼和左右浮舟，其特征在于所述升力翼由圓柱形前翼柱、翼支架、圓柱形后翼柱、翼面、驅動翼柱旋轉的動力裝置、升力翼外側流線型端板構成，所述翼面為套在所述前后翼柱上的封閉傳送帶，所述翼支架及翼柱的軸與所述艇身連接，所述動力裝置裝在所述艇身上。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作詳細說明。


圖1是本實用新型中轉面翼的構造示意圖；圖2和圖3是轉面翼的流線示意圖；圖4是本實用新型第一個實施例的外形示意圖；圖5是本實用新型第一個實施例的俯視示意圖；圖6和圖7分別是圖5中A-A向和B-B向剖視示意圖；圖8至
圖10分別是另外三種轉面翼的構造簡圖(翼支架略)；
圖11至
圖13是第二個實施例的外形示意圖。
據(jù)英國海軍試驗所、國立物理研究所于1975年的轉舵試驗結果，當旋轉圓柱表面運動速度為4倍的迎面來流流速時，其最大升力系數(shù)達9以上，其升阻比為2，轉柱舵的升阻比為9。
依此結果可設計出一種如
圖1所示的轉面翼，這種轉面翼就是兩個旋轉圓柱通過齒輪同步帶形式的傳動，帶動翼表面(封閉周界)以一定的翼表面運動速度運動。翼的上表面流動加速迎面來流流速，下表面則減速。根據(jù)柏諾利方程，上表面壓力減小，下表面壓力增大，其壓差即為轉面翼產(chǎn)生的升力。其升力的大小由(1)式得Fy=C1ρV∞2A/2----(1)]]>式中Fy-轉面翼產(chǎn)生的升力(N)；ρ-空氣密度(k g/m3)；V∞-迎面來流流速(航速) (m/s)；A-轉面翼水平投影面積 (m2)；C1-轉面翼升力系數(shù)，取值范圍0～9；其中轉面翼水平投影面積為翼的展長與弦長之積。
在
圖1中，A1為轉面翼的弦長，A3為轉面翼的展長，A2是旋轉圓柱的半徑，A4是翼的幾何厚度。
轉面翼的升力系數(shù)和翼的展弦比、厚弦比、相對飛行高度、有無端板、迎面來流流速與翼表面運動速度之比等諸因素有關。在其它因素確定不變的條件下，翼的升力系數(shù)由(2)式得C1＝ku/v∞(2)式中u-翼表面運動速度 (m/s)當迎面來流流速恒定時，翼的升力隨翼表面運動速度的提高而增大，反之則減??；當迎面來流流速增大時，可通過減小翼表面運動速度來使其升力減小或不變；迎面來流流速為20m/s或70km/h時，(1)式的計算結果表明其升力可達150kg/m2以上。驅動翼表面運動所需的功率由(3)式得P=Σn=14Fnvn----(3)]]>式中P-所需功率(w或kw)Fn-不同翼表面處所受切向阻力 (N)vn-不同翼表面處的翼面實際運動速度 (m/s)當航速為72km/h，翼表面運動速度為30m/s時，其所需功率由(3)計算約為4.4kw/t，即每噸起飛重量需4.4kw的能量消耗。當航速提高時，翼所耗能量隨之減小。人為瞬間調控翼表面速度，可瞬間改變翼的升力。
由圖2、圖3可看出，轉面翼的邊界層最外流動圖形隨迎面來流流速與翼表面運動速度之比而改變。適當選擇厚弦比，在低速條件下增大翼表面運動速度，則其流動圖形近似為相對厚度、相對彎度均較大的低速翼型；而在高速條件下減小翼表面運動速度，則其流動圖形近似為層流翼型。因此，轉面翼不僅在低速條件下能夠產(chǎn)生足夠的升力，而且在500km/h以下的不同速度情況下，均具有與現(xiàn)有機翼相近的升阻比。
請參閱圖4至圖7。本實用新型包括艇身、空氣推進裝置、升力翼、尾翼和浮舟。依據(jù)前述轉面翼原理制作的升力翼由圓柱形前翼柱B10、中部翼支架B9、圓柱形后翼柱B8、翼面B5、驅動翼柱旋轉的動力裝置(動力裝置未在圖中畫出)及升力翼外側流線型端板B2構成。艇身為左右對稱的連體雙艇，每側艇身的上部為升力翼外側流線型端板B2，下部為浮舟B1，左右兩端板B2的前部分別安裝空氣推動裝置B7，左右兩端板B2的后部安裝由垂直尾翼B3和水平尾翼B4構成的尾翼，該尾翼將左右兩端板B2的后部連接成一體，翼支架B9與左右兩端板B2的內側連接，該支架將左右兩端板B2的前中部連接成一體，前翼柱B10和后翼柱B8的軸均安裝在左右兩端板B2之間，翼面B5為封閉傳送帶，并套在前翼柱B10、后翼柱B8上。
動力裝置驅動前翼柱和(或)后翼柱旋轉，翼柱利用摩擦帶動翼面旋轉。
為增加傳遞力，還可將翼面B5的內表面設計成帶齒的，同時前后翼柱的外周也帶齒。為保證艇身在飛行中的橫向穩(wěn)定性，還可在左右兩端板B2的前部外側各裝有向上傾斜的翼形斜置安定面B6。此外，還可將其浮舟B1設計成外形瘦長、兩端尖銳的破浪型雙體結構，其水動特性和氣動特性俱佳。
為增大升力和減少高速飛行時翼表面所耗能量，還可在升力翼的前后翼柱之間設置如圖8至
圖10所示的中間翼柱，而
圖10中尾部的三角則是為了改善升力翼的氣動特性而設計的。
圖11至
圖13所示的沖翼艇，其艇身為單體艇，其艇體的左右兩側分別安裝升力翼，升力翼的前后翼柱及翼支架的內側與艇身連接，升力翼外側流線型端板B2的底部連接浮舟B1。
本實用新型可作水上起飛降落的運輸工具，可近水面或近地面飛行。
本實用新型具有以下優(yōu)點轉面翼沖翼艇的轉面翼的邊界層最外流動圖形隨迎面來流流速與翼表面運動速度之比而改變，相當于翼型是可變的，低速時能產(chǎn)生足夠的升力，高速時具有理想的升阻比，上表面不易失速。其根本原因是因為翼表面是以預定的封閉周界、方向、翼表面運動速度運動的。該沖翼艇在起落過程和正常航行過程中具有較為理想的穩(wěn)定性，在風浪中的起落性能好。
該艇的結構重量的增加僅僅限于驅動翼柱旋轉的動力裝置，但其轉面翼上單位重量產(chǎn)生的升力是現(xiàn)有沖翼艇遠不能達到的，因此該艇能夠在較低的速度、較大的翼載荷的條件下完全脫離水面飛行，其續(xù)航力、載重系數(shù)、起飛重量等綜合經(jīng)濟效益遠超出目前的沖翼艇。
權利要求1.一種轉面翼沖翼艇，它包括艇身、前置空氣推進裝置、升力翼、尾翼和左右浮舟，其特征在于所述升力翼由圓柱形前翼柱、翼支架、圓柱形后翼柱、翼面、驅動翼柱旋轉的動力裝置、升力翼外側流線型端板構成，所述翼面為套在所述前后翼柱上的封閉傳送帶，所述翼支架及翼柱的軸與所述艇身連接，所述動力裝置裝在所述艇身上。
2.如權利要求1所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述升力翼的前后翼柱之間設置中間翼柱。
3.如權利要求1所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述翼面的內表面帶齒，所述翼柱的外周帶齒。
4.如權利要求1所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述浮舟的外形瘦長、兩端尖銳。
5.如權利要求1所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述艇身為左右對稱的連體雙艇，每側艇身的上部為所述升力翼外側流線型端板，下部為所述浮舟；所述左右流線型端板的前部分別安裝所述空氣推進裝置，前中部由所述翼支架連接成一體，后部由所述尾翼連接成一體；所述前后翼柱的軸安裝在所述左右流線型端板之間。
6.如權利要求5所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述左右升力翼端板的前部外側各裝有向上傾斜的翼形斜置安定面。
7.如權利要求1所述的轉面翼沖翼艇，其特征在于所述艇身為單體艇，艇體左右兩側分別安裝所述升力翼，所述前后翼柱及翼支架的內側與所述艇身連接，所述升力翼外側流線型端板的底部連接所述浮舟。
專利摘要轉面翼沖翼艇包括艇身、前置空氣推進裝置、升力翼、尾翼和左右浮舟，艇身分單艇身和雙艇身兩種，升力翼由圓柱形前翼柱、翼支架、圓柱形后翼柱、翼面、驅動翼柱旋轉的動力裝置、升力翼外側流線型端板構成，翼面為套在前后翼柱上的封閉傳送帶，翼支架及翼柱的軸與艇身連接，動力裝置裝在艇身上。動力裝置驅動前翼柱和(或)后翼柱旋轉，翼柱利用摩擦帶動翼面旋轉。其機翼在低速時能產(chǎn)生足夠的升力，高速時具有理想的升阻比，且上表面不易失速。它解決了固定機翼所帶來的缺陷，可作水上起飛降落的運輸工具，可近水面或近地面飛行。
文檔編號B64C35/00GK2262530SQ9621960
公開日1997年9月17日 申請日期1996年10月11日 優(yōu)先權日1996年4月9日
發(fā)明者崔建新 申請人:崔建新