[發明專利]一種采用全自由度尾翼的固定翼飛機及操縱方法

在審

• 申請號: 201610087339.9
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105752319A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 李蘇杭;姜志平;戴陽陽;楊宇喆;葛萌萌;李鵬;鄭俊鋒
• 申請（專利權）人: 李蘇杭
• 主分類號: B64C9/06
• 分類號: B64C9/06;B64C9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于航空領域，是一種采用全自由度尾翼的固定翼飛機。

背景技術

采用常規操縱方式的固定翼飛機通過控制機翼和尾翼的舵面來實現飛機姿態的改變，由于舵面只占翼面的一小部分，很難令飛機有足夠的力做大機動動作。因此需要對現有的飛機的結構及操縱方式進行改進，令飛機在擁有良好隱身性能的同時提高其機動能力。

發明內容

本發明設計了一種新的固定翼飛機結構及操縱方式，飛機姿態的操控可以完全由尾翼實現，機翼可以沒有任何活動翼面。本發明涉及的固定翼飛機其尾翼是有翼型的，當來流經過尾翼時，會產生垂直于尾翼翼面的升力。兩個尾翼的操縱互相獨立，都可以實現繞機體坐標系X軸旋轉和改變迎角兩個動作，通過獨立控制兩個尾翼繞機體坐標系X軸的角度以及自身的迎角，可以實現飛機滾轉、平飛、低頭、抬頭、轉向以及大機動規避等一系列動作。該飛機在平飛狀態時，尾翼處于水平位置，相當于沒有垂尾，從而可以有效減少雷達反射面積，提升飛機隱身性能；由于機翼部分沒有任何活動翼面，因此有效減少了飛機的表面縫隙，有利于提升飛機的隱身性能。

本發明的優點和積極效果是：

1.本發明設計的尾翼可繞機體坐標系X軸旋轉，這樣在飛機巡航平飛時，可以令尾翼處于機體坐標系Y方向，提或令兩個尾翼向機體坐標系Z軸方向略微收起并增加尾翼的迎角，此時飛機擁有和V形尾或者無垂尾飛機同樣的隱身性能。

2.本發明設計的飛機尾翼可繞機體坐標系X軸旋轉，作用在飛機上的氣動力變化范圍較廣，并且全機焦點位置也隨尾翼旋轉角度而改變，其俯仰、轉向、超聲速機動能力都要強于采用常規操縱方式的飛機。

附圖說明

圖1為飛機外形圖；

圖2為翼型naca0012的升力系數隨迎角變化曲線圖；

圖3為飛機平飛狀態尾翼位置圖；

圖4為飛機低頭狀態尾翼位置圖；

圖5為飛機抬頭狀態尾翼位置圖；

圖6為焦點位置隨尾翼與機體坐標系Y軸夾角的變化曲線；

圖7為無傾斜左轉狀態尾翼位置圖；

圖8為無傾斜右轉狀態尾翼位置圖；

圖9為飛機抬頭并轉向狀態尾翼位置圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳述。本發明為固定翼飛機設計了一種新的結構及操縱方式，飛機姿態的操控完全由尾翼實現，其尾翼是有翼型的，當來流經過尾翼時，會產生垂直于尾翼翼面的升力。兩個尾翼的操縱互相獨立，都可以實現繞機體坐標系X軸旋轉和改變迎角兩個動作。飛機外形圖如圖1所示。當兩個尾翼的迎角不同時，作用在尾翼上升力也不相同，如果尾翼采用對稱翼型(如naca0012)，在臨界迎角范圍內氣流作用在尾翼上的升力與迎角之間是線性關系，圖2所示為對稱翼型naca0012在雷諾數為50000時升力系數隨迎角變化的曲線圖。假設一個尾翼的迎角為α，另一個尾翼的迎角為β，此時作用在兩個尾翼上的氣動力不相等，氣流會對飛機產生一個滾轉力矩，飛機由此可以做滾轉動作。如果不需要滾轉，則只要保持兩個尾翼的迎角相同。當飛機平飛時，兩個尾翼處于機體坐標系Y方向，提供令飛機保持水平姿態的縱向平衡力矩，此時飛機的尾翼位置圖參見圖3。如果需要提高飛機的航向靜穩定性，也可以令兩個尾翼向機體坐標系Z軸方向略微收起并增加尾翼的迎角，此時尾翼仍然可以提供令飛機保持水平姿態的縱向平衡力矩。此時飛機擁有和V形尾或者無垂尾飛機同樣的隱身性能。