[發明專利]一種水面飛行器浮筒

有效

• 申請號: 201811190664.3
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109292086B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 黃淼;江婷;胡奇;左仔濱;李成華;汪小翔
• 申請（專利權）人: 中國特種飛行器研究所
• 主分類號: B64C35/00
• 分類號: B64C35/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 俞曉祥

本發明屬于水上飛行器設計領域，具體涉及一種水面飛行器浮筒。浮筒在水面運動過程中的水阻力主要是摩擦阻力、噴濺阻力和興波阻力。可以通過控制船體的滑水面積和噴濺的流動形態來分別減小摩擦阻力和興波阻力。本發明通過對浮筒線型進行優化，設計出一種具有低水阻力的水面飛行器浮筒，浮筒包括前體和后體，前體和后體之間具有斷接面，前體設計為雙舭線結構，在前體下側由龍骨向兩側包括對稱的內舭線L1和外舭線L2；后體的截面為形式，由前到后均勻減小。最終的浮筒方案能較好的控制浮筒在運動時參與滑水的面積，降低水阻力，此外，還能控制浮筒高速滑行時斷階產生噴濺的形態，避免第二水阻力峰值的出現。

技術領域

本發明屬于水上飛行器設計領域，具體涉及一種水面飛行器浮筒。

背景技術

浮筒在水面運動過程中的水阻力性能、滑行穩定性對浮筒式水面飛行器的性能有重要影響，為提高雙浮筒式水面飛行器的水動力性能，在設計浮筒外形布局、線型時，一般要求浮筒具有較小的水阻力、較寬的滑行穩定邊界。浮筒在水面運動過程中的水阻力主要是摩擦阻力、噴濺阻力和興波阻力。可以通過控制船體的滑水面積和噴濺的流動形態來分別減小摩擦阻力和興波阻力，這需要船體具有較大的水動升力盡量把船體抬升，并保證船體與水流之間有充足的空氣，即良好的通氣效果。

如圖1所示，浮筒在水面滑行過程中，隨著速度的增大，水阻力先增大再減小，會出現一個明顯的水阻力峰值。在飛機離水前，水阻力還有可能出現第二個峰值，水阻力第二峰值是否出現，以及其大小與浮筒的運動狀態有關。水阻力峰值的大小，以及出現峰值對應的速度是影響飛機起飛滑水時間和距離的關鍵因素。在開展浮筒布局及線型設計時，要求浮筒水阻力峰值要小。此外，由于發動機拉力隨著速度增大而減小，因此第一峰值對應較小的速度對提高飛機的起飛性能有利。

飛機從陸地起飛時，由于地面對飛機的支撐作用，在抬前輪速度前飛機的縱傾角保持穩定，并不隨著速度變化而變化。飛機從水上起飛時，由于浮筒受到的水動升力大小、作用位置不斷變化，飛機的縱傾角也不斷變化，飛機的縱傾角會出現較為明顯的峰值。在中高速時，在不同升降舵偏角狀態下飛機的縱傾角在較大范圍內變化，若縱傾角過小，則飛機易進入下不穩定區，從而發生海豚運動，若縱傾角過大，飛機易進入上不穩定區，從而發生跳躍運動。海豚運動和跳躍運動都是不穩定的運動狀態，在起飛、降落時應盡量避免。圖2中所示的穩定區域范圍的寬度受到浮筒滑行穩定性決定性影響，只有當浮筒的滑行穩定邊界較寬時，才能保證飛機具有較寬的滑行穩定范圍。經過模型試驗驗證，其下穩定邊界在4～6°左右，在整個試驗狀態內，上穩定邊界未出現，說明上穩定邊界比所有試驗狀態要高。

綜上所述，具有優良性能的浮筒，要具有較小的水阻力峰值，且峰值應盡量對應較小的速度，此外，浮筒的滑行穩定邊界要寬。

國外從事浮筒設計的有Wipaire公司、Aerocet公司，其中，Wipaire公司設計Wipline 13000浮筒與本發明浮筒排水體積相當，該浮筒前體采用雙舭線設計，后體采用直線性舭線、龍骨布局。該浮筒的最大水阻力系數(水阻力峰值與浮筒承擔的飛機重量的比值)在0.21左右，并未達到相同狀態下水阻力最小的最優構型，即該排水量狀態下浮筒的水阻力還能進一步降低。

發明內容

本發明的目的是通過對浮筒線型進行優化，設計出一種具有低水阻力的水面飛行器浮筒，并兼顧浮筒具有良好的滑行穩定性，提升浮筒的綜合性能性能。

一種水面飛行器浮筒，浮筒包括前體和后體，前體和后體之間具有斷接面，前體設計為雙舭線結構，在前體下側由龍骨向兩側包括對稱的內舭線L1和外舭線L2；后體的截面為形式，由前到后均勻減小。

浮筒總長度為9.8m-9.9m，所述前體的長度為4.8m-4.9m，所述后體的長度為5.0m-5.1m。

所述后體/前體的長度比值為1.0-1.05，浮筒的長寬比為7.5-7.9。

所述后體/前體的長度比值為1.03，浮筒的長寬比為7.7。