專利名稱：起落架與主機(jī)體分離的飛機(jī)的制作方法
起落架與主機(jī)體分離的飛機(jī)本發(fā)明涉及到戰(zhàn)斗機(jī)的一種起落架設(shè)計(jì)方案，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域。起落架是飛機(jī)必不可少的組成部分，到目前為止，幾乎所有的有人飛行器都必須安裝起落架，有些特種飛行器為節(jié)省機(jī)體的結(jié)構(gòu)重量，采用的是可拋棄的起落架車，在早期的飛行航母設(shè)計(jì)中，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)將起落架拆除的情況。英國(guó)能夠垂直起降的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)改進(jìn)方案也曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)將起落架拆除的方案，但考慮到會(huì)影響地面移動(dòng)及帶來(lái)后勤方面的問題，最后沒有采用。由于取消起落架會(huì)產(chǎn)生種種不便，除了早期飛機(jī)有過(guò)這樣的設(shè)計(jì)外，幾乎再無(wú)人會(huì)采用取消起落架的方法來(lái)提高其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，總體而言，起落架做為飛機(jī)的一種重要部件到目前為止是不可缺少的。起落架在飛行過(guò)程中使用時(shí)間最短，但戰(zhàn)斗機(jī)為其付出的代價(jià)卻是最大的！起落架是飛行器機(jī)體強(qiáng)度最高的地方，起落架支柱載面承受最高集中應(yīng)力可達(dá)到每平方厘米上千千克，這導(dǎo)致機(jī)體結(jié)構(gòu)為起飛降落付出了沉重的代價(jià)！其結(jié)構(gòu)重量竟然達(dá)到十分之一還多！而發(fā)動(dòng)機(jī)的重量遠(yuǎn)低于起落架。除了能看得見的結(jié)構(gòu)重量外，起落架的收起體積也相當(dāng)大，占用的機(jī)內(nèi)空間遠(yuǎn)超過(guò)飛行員座艙！早期的戰(zhàn)斗機(jī)通常是讓起落架收放在機(jī)體結(jié)構(gòu)內(nèi)，但就是這樣做，也難免不會(huì)造成翼根處的迎風(fēng)面積增加。第三代戰(zhàn)斗機(jī)為了解決起落架安置與機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之間的矛盾，通常把主起落架設(shè)置在翼根結(jié)構(gòu)的外面，用非承力整流結(jié)構(gòu)包裹，這樣造成翼根肥厚，對(duì)氣動(dòng)性能影響很大。安裝起落架的部位通常都是機(jī)體設(shè)備和各種管道及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道集中所在位置，這給戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。正是考慮到現(xiàn)有的作戰(zhàn)飛機(jī)為起落架付出了巨大的代價(jià)，本發(fā)明提出起落架與主體機(jī)分離的方案設(shè)計(jì)，其概念就是將作戰(zhàn)飛機(jī)的起落架與主體分離開來(lái)，兩者在起飛前及及停放時(shí)組合在一起，在起飛后起落架體與主機(jī)體分離，可依靠上面安裝的動(dòng)力及機(jī)翼及無(wú)人駕駛技術(shù)自行返回降落，當(dāng)主體機(jī)執(zhí)行完任務(wù)返航時(shí)，可再次起飛再次起飛，在空中與主體機(jī)對(duì)接，然后再實(shí)施下滑降。在現(xiàn)在作戰(zhàn)飛機(jī)造價(jià)越來(lái)越高、技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜、性能提高越來(lái)越困難的情況下，采用這種起落架與主機(jī)體分離的方案可以非常輕松地減輕以上這幾個(gè)方面的的負(fù)面影響 ，從根本上改戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面，為大幅度提高作戰(zhàn)飛機(jī)的性能和降低造價(jià)創(chuàng)造了條件。具體方案是這樣實(shí)現(xiàn)的；飛行起落架總體結(jié)構(gòu)采用鴨式布置，其機(jī)翼采用下單翼設(shè)計(jì)以使機(jī)翼能盡量后置和遠(yuǎn)離戰(zhàn)斗機(jī)的主翼面，前翼也可以盡量前置，以減少組合飛行時(shí)對(duì)上面戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼的干擾。對(duì)接裝置可以采用類似于空中加油的軟管方式，也可以采用類似于硬管加油的方式。軟管方式可以在主機(jī)體腹部安裝對(duì)接用的聯(lián)接接口和可拋拖索錨，這個(gè)錨由一個(gè)可產(chǎn)生矢量推力的微型噴氣裝置。在飛行起落架上安裝有對(duì)接用叉式桿，當(dāng)飛行在主機(jī)體的下方時(shí)，這個(gè)對(duì)接用叉式桿可用來(lái)捕獲主機(jī)體拋出的拖索錨，當(dāng)叉式桿將拖索錨上的拖索收攏到叉口處的收索口中后，其內(nèi)部的的磨擦輪就可將拖索接進(jìn)收索箱中，進(jìn)而將主機(jī)體與飛行起落架兩者拉近，在拉動(dòng)的過(guò)程中，主機(jī)體保持平飛狀態(tài)，飛行起落架上的翼面則適當(dāng)產(chǎn)生負(fù)升力，以保持拖索始終被拉緊，這樣就能避免不穩(wěn)定氣流影響上下機(jī)體間的距離，以減少對(duì)接時(shí)發(fā)生碰撞的概率，使對(duì)接的安全性提高。有專家分析戰(zhàn)斗機(jī)取消飛行員后將可使重量減少50%以上，尺寸可以縮小60%，而起落架的重量及體積對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)的影響更甚，飛行起落架把重量達(dá)到結(jié)構(gòu)十分之一的起落架與主機(jī)體分離，其對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的影響將遠(yuǎn)超過(guò)作戰(zhàn)飛機(jī)無(wú)人化，與沒有采用這一概念的戰(zhàn)斗機(jī)相比，采用了飛行起落架概念的戰(zhàn)斗機(jī)將具有絕對(duì)的飛行性能優(yōu)勢(shì)，有可能改寫作戰(zhàn)飛機(jī)的設(shè)計(jì)理念及引導(dǎo)作戰(zhàn)飛機(jī)的設(shè)計(jì)方向。不光是在戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能上，由于在設(shè)計(jì)上不必再考慮影響戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)性能的因素，飛行起落架可以盡可能地采用大量提高起飛降落滑跑性能的設(shè)計(jì)，例如可采用大直徑的中低壓輪胎或多輪結(jié)構(gòu)，可配置完善的起落架緩沖裝置和可自動(dòng)根據(jù)地面傾斜度度調(diào)整左右支柱高度的設(shè)計(jì)，可采用能產(chǎn)生滑躍起飛效果的彈跳式起落架設(shè)計(jì)，還可以根據(jù)需要迅速地更換機(jī)輪以適應(yīng)不同場(chǎng)地需要，這也將極大影響作戰(zhàn)飛機(jī)的總體效能。附

圖1為飛行起落架總體布局圖。附圖2為飛行起落架與主機(jī)體對(duì)接過(guò)程原理及相應(yīng)結(jié)構(gòu)圖。參照附圖1 ;飛行起落架I基本上就是一架小型的輕型飛機(jī)，只不過(guò)為了承載重達(dá)十多噸的主機(jī)體，機(jī)輪2的尺寸相對(duì)較大。由于要考慮盡量控制兩機(jī)體之間的氣動(dòng)干擾，飛行起落架采用鴨式布局，這樣飛行起落架的主機(jī)翼3可以正好位于主機(jī)體重心處，可與主機(jī)體形成雙翼布局的組合式飛行體。飛行起落架兩個(gè)輪艙上的垂直穩(wěn)定面4中正好隱藏與主體體聯(lián)接的機(jī)輪支柱5，前輪的支柱也通過(guò)鴨式機(jī)身6支撐主機(jī)體前面，在支柱上設(shè)置有與主機(jī)體聯(lián)接用的接口，這個(gè)接口主要表現(xiàn)為主機(jī)體上的對(duì)接孔7，飛行起落架上的接口設(shè)計(jì)為插銷8，在對(duì)接孔7和對(duì)接插銷8之間設(shè)置有對(duì)接閉鎖設(shè)計(jì)和降低對(duì)接精度要求的斜坡設(shè)計(jì)。為盡量控制主體機(jī)為起降付出結(jié)構(gòu)重量，在飛行起落架與主機(jī)體聯(lián)接的支柱上設(shè)置有分散支撐力的推開/緩沖托桿9，它依靠起落架主體上的液壓裝置和控制系統(tǒng)在垂直方向上可以浮動(dòng)，用來(lái)幫助與主機(jī)體的對(duì)接和分離。在主機(jī)體前腹部設(shè)置有拋錨艙10，用來(lái)收放對(duì)接錨及牽引索。飛行起落架的機(jī)首為左右各一半的縫隙設(shè)計(jì)11，左右機(jī)首上安裝呈叉型的兩個(gè)桿12，可通過(guò)這兩桿的收口形狀來(lái)提高飛行起落架捕獲主機(jī)體拋下錨索的效率。參照附圖2 ;飛行起落架與主機(jī)體的分離可采用目前業(yè)巳成熟的飛機(jī)外掛物拋放技術(shù)，前面所述的插口與插銷的聯(lián)接結(jié)構(gòu)基本上能滿足分離需要，可根據(jù)需要通過(guò)飛行起落架的三個(gè)支柱上的推開/緩沖托桿9來(lái)完全起落架與主機(jī)體的分離。對(duì)接是飛行起落架與主機(jī)體能否實(shí)用的關(guān)鍵，在對(duì)接飛行時(shí) ，飛行起落架從下方進(jìn)入與主體機(jī)對(duì)對(duì)接的范圍，當(dāng)兩者相對(duì)速度穩(wěn)定后，主機(jī)體既拋出拋錨艙內(nèi)的矢量噴氣錨13，在噴氣矢量推力及牽引索14收放速度的共同控制下，矢量噴氣錨就能迅速接近飛行起落架，機(jī)頭上的叉型桿12就可以很快地將牽引索捕獲，并將其收擾在分裂式機(jī)頭11中間，在分裂式機(jī)頭縫隙根部垂直線上左右安裝有上下兩對(duì)磨擦輪子15，牽引索最終會(huì)進(jìn)入這兩對(duì)磨擦輪之間，兩對(duì)磨擦輪通過(guò)磨擦轉(zhuǎn)動(dòng)將上面的牽引索收進(jìn)收索艙16中，將噴氣矢量錨收進(jìn)下面的收錨艙17中。在飛行起落架利用牽引索與主機(jī)體建立對(duì)接聯(lián)系后，兩機(jī)的靠近就由磨擦輪收緊控制索的進(jìn)行，同時(shí)飛行起落架的翼面適當(dāng)產(chǎn)生向下的升力，以始終讓牽引索處于拉緊狀態(tài)，這樣能消除氣流不穩(wěn)定的因素，減少發(fā)生碰撞的概率，使對(duì)接更為平穩(wěn)。飛行起落架上方與主機(jī)體接觸的增加推開/緩沖桿12可以主動(dòng)在兩機(jī)體達(dá)到一定距離時(shí)就伸出，可提供緩沖力，進(jìn)一步提聞對(duì)接的安全。除上述對(duì)接方法外，也可以采用硬管加油對(duì)接方式，在飛行起落架上設(shè)置上仰的桿式對(duì)接桿。在具體設(shè)計(jì)時(shí)飛行起落架與主機(jī)體之間的聯(lián)接可以根據(jù)情況的不同采用不同的設(shè)計(jì)，為了簡(jiǎn)化后勤保障，也可以考慮將飛行起落架設(shè)計(jì)成通用型，在主機(jī)體的設(shè)計(jì)上也不分機(jī)型都采用同樣的對(duì)接口及尺寸。為簡(jiǎn)單起見，對(duì)接用的錨也可以用氣動(dòng)舵面來(lái)提供操縱性。為提高對(duì)起降場(chǎng)地的適應(yīng)性，還可以考慮采用運(yùn)輸機(jī)的多輪式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要增加或減少機(jī)輪的數(shù)量。為提高效費(fèi)比，可以在飛行起落架上安裝大推力的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)或液氧/煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，用來(lái)提高戰(zhàn)機(jī)起飛時(shí)的推重比，還可以在飛行起落架上安裝噴水加力燃料箱及輸送管道，在主機(jī)體上安裝接受加力燃料的管道和噴嘴，以提高主機(jī)體發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。在具體設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要分別裝備專門供起飛用的裝置和專門供降落用的飛行起落架，可自動(dòng)返回助推器就是這種設(shè)計(jì)思想的一種選擇，其主要目的是為重載起飛的的飛機(jī)提供足夠 的推力。
權(quán)利要求
1.一種起落架與主機(jī)體可分離的作戰(zhàn)飛機(jī)，其特征是起落架自己帶有動(dòng)力、機(jī)翼、操縱氣動(dòng)舵面及自動(dòng)駕駛裝置，起落架本身和主機(jī)體之間有配套的對(duì)接口。
2.按照權(quán)利要求I規(guī)定的飛行起落架，其特征是與之配套的主機(jī)體之間設(shè)置有對(duì)接用的接口，其一方是插銷形式，另一方則是插孔形式，兩者之間設(shè)置有鎖定裝置。
3.按照權(quán)利要求I規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架用來(lái)支撐主機(jī)體的支柱頂端設(shè)置有主機(jī)體托架。
4.按照權(quán)利要求I規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架采用鴨式布局。
5.按照權(quán)利要求I規(guī)定的飛行起落架，其特征是與之配套的主機(jī)體下部設(shè)置了一個(gè)對(duì)接用錨艙，其中配置了一個(gè)可拋棄放的用牽引索聯(lián)接的可操縱對(duì)接錨，對(duì)接錨可采用氣動(dòng)或噴氣實(shí)現(xiàn)操縱，牽引索系在主機(jī)體結(jié)構(gòu)上。
6.按照權(quán)利要求I規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架機(jī)首處設(shè)置捕獲噴氣錨索用的叉形桿。
7.按照權(quán)利要求I和權(quán)利要求5規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架機(jī)首采用了帶縫隙的分裂式結(jié)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求I和權(quán)利要求5規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架設(shè)置了收索艙和短量噴氣錨的容納艙。
9.按照權(quán)利要求I和權(quán)利要求5規(guī)定的飛行起落架，其特征是飛行起落架內(nèi)部采用了磨擦輪收放裝置。
全文摘要
本發(fā)明提出起落架與主體機(jī)分離的方案設(shè)計(jì)，其概念就是將作戰(zhàn)飛機(jī)的起落架與主體分離開來(lái)，兩者在起飛前及及停放時(shí)組合在一起，在起飛后起落架體與主機(jī)體分離，可依靠上面安裝的動(dòng)力及機(jī)翼及無(wú)人駕駛技術(shù)自行返回降落，當(dāng)主體機(jī)執(zhí)行完任務(wù)返航時(shí)，可再次起飛再次起飛，在空中與主體機(jī)對(duì)接，然后再實(shí)施下滑降。在現(xiàn)在作戰(zhàn)飛機(jī)造價(jià)越來(lái)越高、技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜、性能提高越來(lái)越困難的情況下，采用這種起落架與主機(jī)體分離的方案就可以非常輕松地避開以上這幾個(gè)方面的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)因素，為大幅度提高作戰(zhàn)飛機(jī)的性能創(chuàng)造了條件。戰(zhàn)斗機(jī)取消飛行員后將可使重量減少50％以上，尺寸可以縮小60％，而起落架的重量及體積對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)的影響更甚，與沒有采用這一概念的戰(zhàn)斗機(jī)相比，采用了飛行起落架概念的戰(zhàn)斗機(jī)將具有絕對(duì)的飛行性能優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)B64C25/04GK103231800SQ20111045251
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者馬世強(qiáng) 申請(qǐng)人:馬世強(qiáng)