[发明专利]一种翼尖对接的可斜置机翼并联飞翼无人机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机系统的布局设计技术领域，具体来讲是一种利用翼尖连接/拖带技术与飞翼式斜翼机结合的无人机系统。

背景技术

过去，人们开发出翼尖对接/拖带技术，并使用C-47/Q-14进行飞行试验；同时人们也正在开发如图1所视的飞翼式斜翼布局飞机。

20时机40年代至50年代，人们开发出翼尖对接/拖带技术，并使用C-47/Q-14进行飞行试验。翼尖对接/拖带技术的概念由德国科学家理查德·沃格特博士提出。给飞机两翼尖附加两块存放额外燃油的“自由飘浮”扩展段来增加飞机航程。其设计思想核心在于，使得扩展段能够相对于连接点做有限的运动，使扩展段自身的重量可以由其产生的气动升力支撑，这样整个系统可以免受结构重量方面的不利影响。翼尖自由飘浮扩展段提高了基本机翼布局的展弦比，降低诱导阻力，增加航程。美国空军曾于20世纪40年代至50年代进行过该项技术的研究,并使用C-47/Q-14进行飞行试验，成功对接231次，后采用B-29拖挂F-84进行试验。

一般飞机的翼尖对接过程如下：由于一般飞机的翼尖存在从机翼下表面绕至上表面的翼尖环流，因此机翼对接不能以并排飞行逐步靠拢的方式进行。根据经验，一般应采取一架飞机翼尖相对在前而另一架在后，一方或者双方伸出一定长度的对接杆，对接杆的总长应能使两架飞机的翼尖环流不互相干扰。在前的飞机逐渐减速，使对接杆能锁住在后的飞机的对接机构，然后收回对接杆，使两架飞翼无人机的机翼贴合在一起并锁紧。

翼尖对接/拖带技术的研究历史在樟楠“并辔三“人”行——美国早期翼尖对接/拖带技术”，《兵器知识》2007年07期中可见，该文献在此通过引用并入本文。

上述翼尖对接/拖带技术只曾应用于有人驾驶飞机，在20世纪50年代后，由于空中加油技术的成熟与广泛应用而被放弃。一方面是由于该技术对于有人驾驶飞机来说，操作难度大于空中加油，另一方面是由于其应用范围具有较大的局限性，只能用于平直翼的飞机，对于后来出现的后掠翼、三角翼等跨音速和超音速飞机，没有实用意义，同时，当时的翼尖对接/拖带技术亦只局限于一架大型的轰炸机或者运输机两侧翼尖各拖带一架护航战斗机的场合，对于50年代后的空中作战、运输已经不具有太大的实用价值。

中国专利CN201210167457.2公开了一种只能在地面进行翼尖对接的常规布局飞机，其特点是起飞前在地面多架常规布局飞机进行翼尖的对接，一同起飞，利用其大展弦比的特点，获得高巡航性能，在任务需要时可以在空中解锁，分为多个单独的飞机执行任务。控制解锁后，飞机不能再进行对接。

美国国家航空航天局（NASA）在研究和实验的基础上层制造了小型斜翼验证机AD-1，近年由诺斯罗普·格鲁曼公司进行初始设计的“弹簧小折刀”(Switchblade)飞翼式斜翼验证机。斜翼机在原理上它与变后掠翼飞机相似。飞机在起飞、着陆和低速飞行时，机翼位置如图中的虚线所示，相当于平直机翼，这时机翼展长最大，诱导阻力小，升力系数大，起飞着陆和低速飞行性能好。飞机以高亚音速和超音速飞行时，机翼可绕枢轴转动某一角度（图中实线位置）。这时，一侧机翼前掠，另一侧机翼后掠，都可以推迟激波的产生,从而减小阻力,提高巡航时的升阻比，降低油耗。斜翼机与变后掠翼飞机的区别是当左半翼处于后掠位置时，右半翼则前掠。机翼在斜翼位置时，整个飞机横截面面积沿机身轴的分布较后掠翼飞机均匀，近于流线体，在降低波阻方面比后掠翼更为有利。斜翼机左右半翼连成一体，简化了机翼与机身的连接结构，但在斜置位置上左右半翼不对称，会由滚转操纵引起俯仰和偏航运动。斜置机翼飞机的研究历史在M.Hirschberg，D.Hart和T.Beutner的“A Summary of a Half-Century of Oblique Wing Research”45th AIAA AerospaceSciences Meeting and Exhibit,AIAA Paper2007-150,Jan.2007中可见，该文献在此通过引用并入本文。

中国专利CN101795939A公开了一种优化飞翼式斜翼机的方案，该方案主要针对单个飞翼式斜翼机进行外形设计，使得斜翼机获得更大的装载空间、更好的飞行性能以及相对满意的操纵方式。