[发明专利]一种高效大容积无尾升力机身无人机气动布局形式

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机气动布局形式，具体设计一种无尾升力机身无人机气动布局形式，具有容积大、航向自稳定的特性，特别适合作为舰载无人机的气动布局，属于无人机气动布局设计领域。

背景技术

传统飞机设计，机身外形一般近似为圆柱形，用于装载任务载荷，本身只产生阻力，几乎不产生升力，升力主要由机翼产生。随着对无人机性能要求的提高，无人机需要装载越来越多的任务载荷。若采用传统机身设计，为容纳大尺寸的任务载荷，不得不加大机身直径。或者将任务载荷安装在机身以外，通过挂架与机身连接。不论是增加机身直径还是将任务设备外置，都会导致全机阻力增加，气动性能下降，即使采用更大展弦比的机翼，气动效率也无法满足长航时的要求。

为提高升阻比，一般采取增加机翼展弦比的方法实现。但是增加展弦比会使得机翼展长增加。对于舰载无人机，机翼展长不能过长，允许的展长比陆基飞机小很多。满足舰载无人机展长约束条件下，传统的机身加机翼的气动布局形式气动效率过低，无法满足要求。

为了提高气动效率，人们提出了飞翼气动布局。这种布局形式取消了机身和垂直尾翼，从而大大提高了飞机的气动效率。但是这种布局的飞机航向是不稳定的，起飞降落控制难度大，精度差。另外，飞翼布局操纵面力臂短，纵向配平能力较差。舰载无人机起飞降落时需要较高的升力系数，而飞翼布局受制于纵向配平能力弱的确定，无法提供大的升力系数，因此以不适合作为舰载无人机使用。

另外，舰载无人机对低速高升力特性提出了很高的要求。传统布局形式为了提高最大升力系数，必须采用较复杂的增升装置。这些装置增加了结构重量，增加了结构复杂性，降低了全机的可维护性。

为解决无人机内部装载与气动效率之间的矛盾，有必要设计一种内部装载空间大，气动效率高，展弦比适中，航向稳定性好，具有良好起降特性的气动布局形式，以满足舰载无人机设计的需求。

发明内容

基于以上考虑，本发明提供一种大容积升力机身气动布局形式，该发明最主要的特征是采用扁平宽大流线型的升力机身，主机翼位于机身的中部或后部。其中，升力机身的特征为机身宽大扁平，采用流线外形，机身纵向剖面为翼型。巡航飞行时，机身产生升力，并且阻力较小，可以提高全机的升阻比。起飞降落时，机身产生较大的升力，提高了全机最大升力系数，从而避免机翼采用复杂的增升装置。机身厚度较大，内部空间远大于传统机身，大尺寸有效载荷位于升力机身内部。主翼位于升力机身后部，并带有适当的上反角。机身后部可根据需要布置水平尾舵。当主翼位于升力机身后部时，机身前部可根据需要布置鸭翼。当主翼位于升力机身中部时，机身尾部可根据需要布置单垂直尾翼、双垂直尾翼或V型尾翼。

本发明具有以下有益效果：(1)机身宽大，内部空间远大于传统机身，可以装载大尺寸任务载荷。

(2)机身采用流线外形，飞行时可以产生升力，在相同机身容积情况下，气动效率高于传统飞机设计。

(3)机身在低速大迎角飞行时，可以产生较大的升力，从而有利于缩短起飞降落距离，简化增升装置的设计，降低结构重量，降低使用维护需求。

(4)巡航飞行时，升力机身产生一部分升力，可以对机翼卸载，降低结构重量。

(5)后置主翼在有侧滑的条件下可以产生稳定力矩，从而使全机在没有垂直尾翼的情况下，仍然具备方向稳定性，有利于提高飞行安全性。

(6)与传统飞机布局形式相比，在相同机身容积，相同升阻比情况下，飞机翼展更小，方便舰上使用。

(7)前置鸭翼力臂大，纵向控制能力强，可以提高飞机的配平和操纵能力。

附图说明

图1为升力机身布局总体布置示意图

图2为带有鸭翼的升力机身布局示意图

图3为带有单垂尾的升力机身布局示意图

图4为带有双垂尾的升力机身布局示意图

图5为带有V型尾翼的升力机身布局示意图

其中：1-升力机身、2-主翼、3-水平尾舵、4-鸭翼、5-单垂直尾翼、6-双垂直尾翼、7-V型尾翼

具体实施方式

具体实施方式1：结合图1～图2说明本实施方式，本实施方式中，主翼位于升力机身后部，机身前部布置鸭翼。大尺寸任务载荷布置在升力机身内部。根据操纵能力的需求，可在升力机身尾部布置水平升降舵。后置机翼可以产生方向稳定力矩，保证飞机的航向稳定性。

具体实施方式2：结合图3～图5说明本实施方式，本实施方式中，主翼位于升力机身中部，机身前部不布置鸭翼。大尺寸任务载荷布置在升力机身内部。根据操纵能力的需求，可在升力机身尾部布置水平升降舵。升力机身尾部可根据稳定性和操纵性的要求，布置单立尾垂直尾翼、双立尾垂直尾翼、V型尾翼或不布置尾翼。