一种喷气式飞机制造技术

一种喷气式飞机，它的主要特征是机身为扁平矩形，且机身各纵剖面和左右侧面为标准机翼剖面形状，因此在飞行中机身可生产升力。它克服了现有飞机由于机身断面为圆形，不产生升力和机身下部空间不好利用以及机身细长、翼展大等不足。在同等载客量或载货量的条件下本发明专利技术飞机相对现有飞机的总长度、宽度、翼展等均可减少约４０％，因此本发明专利技术飞机其自身重量、造价及营运成本都相应降低，同时对机场要求大大降低，可广泛应用于各国国际机场。本发明专利技术飞机在事故状态下，一部份安设有几种减少飞机下落速度的安全装置的机型可转为矩距或垂直降落状态就地降落，从而达到化解事故或将灾害减少到最低程度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于航空
，特别涉及一种机身为扁平矩形而各纵剖面和侧面为标准飞机机翼剖面形状的飞机。
技术介绍
现有的客货运输机在世界经济和国际交往中发挥着巨大的作用，随着全球经济一体化和国际社会交流进一步发展，航空客货运输量与日俱增，要求更多的飞机投入营运。但现在世界各地很多国际大都市机场的空运量已趋饱和，有的机场已经每隔2分钟就有一架飞机起落，仅靠增加航班来满足不断扩展的航空市场要求已受到限制，因此世界几大飞机制造厂商正在研究新一代大型和超大型客货运输机。从《航空知识》和《国际航空》等杂志获悉，他们研究的飞机方案大致二种，“美国波音公司”推出一种全飞翼型飞机，飞行性能有所改善，油耗也有所降低，其800座客机平面尺寸已达75×75m2，另外制造工艺较复杂。“欧洲空中客车公司”的方案和“俄罗斯”在最近一次莫斯科国际航空展览会推出的方案，基本是将现有飞机的机身长度、直径和翼展同时放大，客舱由一层改二层，其它与现有飞机一样，没什么改进。“欧洲空中客车公司”800座客机平面尺寸更是达80×80m2。俄罗斯方案860座，其翼展却达88m，这些大型飞机的一个主要缺点就是翼展太大，而翼展大势必要求现有各国的国际机场跑道的宽度和长度、跑道承载力、停机坪和飞机维修库都要扩大，所以当前很多国际机场无法满足这些特大型飞机起降和营运要求。那么造成现有飞机如此设计的原因何在？下面我们从现有飞机内部结构进行研究来寻找答案。现有飞机机身断面为圆形，客舱在上半圆，约占全断面60～65％，机身断面下半圆约占25～35％，由于下半圆的底面是圆柱曲面，必须再设地板才能堆放少量货物。这种细长圆柱状机身存在以下缺点(1)细长圆柱状机身从空气动力学分析，机身丝毫不会产生任何升力，其作用纯粹是载人载物的容器，飞机自身重量和客货重量，全靠机翼在发动机推动前飞时机翼上下压力差而产生升力来承受，因此机翼面积要足够大，导致机翼悬挑很长，翼尖挠度大，也易产生低频翼尖振荡。(2)这种机身断面的圆形设计，使现有飞机为了承载更多的乘客或货物，机身直径和长度不断加大，另外从现有的客货运输机平面看，机身与机翼垂直相交成很单瘦的“十字形”，即机身长细比达10∶1～11∶1，而客舱的长细比也达6∶1～7∶1左右，客舱内象一长廊，空中小姐服务距离很长。由于机身长而承担飞机总重约80％的主起落架必须设在飞机总重心即机身中段处，因此飞机起飞大迎角冲上天空时，机尾几乎擦地。为此机身尾部只好做成上翘式，使机尾那一部分空间也不好使用。(3)细长圆柱状机身的设计，对机翼的设计也有要求，使现有飞机机翼也是扁而长，一般平均长宽比也在10∶1～11∶1，扁平机翼根部与圆断面在机身中段相交，此处是全机重心位置，然而支撑飞机至少需三个起落架，机身直径相对全机尺寸较小，不能安二个主起落架，二个主起落架只好安放在机翼下靠翼根部、主起落架从二侧向机身中段收起所到的主起落架舱位于机身中段下半圆处，故此处不得不加大空间来容纳起落架的轮胎，从而突破了机身园断面和翼根的标准机翼剖面的标准尺寸，破坏了机身圆断面从头到尾的连续性，增加了前进的阻力，也使翼根部向下凸出减少了升力。由于此处结构复杂，整体强度受影响，制造工艺复杂。另外，扁长机翼悬挑长度很大，翼尖挠度大，也易产生低频翼尖振荡。从以上分析可知现有飞机机身断面的圆形设计是造成飞机翼展大，机翼扁长、机身长，机身下部空间及机尾空间不好使用，飞机起落架设计结构复杂及制造工艺复杂的根本原因。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述标准飞机机身断面为圆形设计所带来的翼展大、机翼扁长、机身长、飞机起落架设计结构及制造工艺复杂等不足之处，而设计一种机身平面为扁平矩形而各纵剖面和侧面为标准飞机机翼剖面形状的一种喷气式飞机。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种喷气式飞机，它包括机身4、机翼27、喷气发动机6、驾驰舱1、垂尾11、平尾12、30和起落架15，机身4二边安装机翼27，喷气发动机6安装在机翼27上，机身前面居中突出布置驾驰舱1，机身4后部二个垂尾11支承平尾12、30，它的特殊之处在于所述机身4的平面形状为扁平矩形，机身4各纵剖面和侧面是标准机翼剖面形状，矩形机身4底部的四角布置安放起落架15的起落架舱24。扁平矩形机身4的长宽比一般控制在1.5∶1～3∶1之间为宜，最佳选择方案是长宽比约为2.5∶1左右。由于扁平矩形机身面积大，且其各纵剖面是标准机翼断面形状，机身会产生很大的升力，因此机翼面积可减少，其翼展之间的长度(飞机的宽度)与机身4长度大约相当，其翼展长度约是现有飞机的60％。也有利旅客的进出和紧急疏散。机翼27安装在机身4顶部的机顶支架5两边，机身4侧面开设舱门19和舱窗21，且舱门19和舱窗21在机翼27下方，这样不会阻拦乘客视线，使乘客能充分观赏机外美景。机身纵剖面中部比旅客舱8净高多余的机身顶空间作机顶支架5，同时机顶支架5可作为机顶整体油箱，其纵剖面形状也近似机翼标准剖面，正好利用作为机翼27的支承结构。由于机身侧面也是平面，因此机翼27翼根与机身自然平整对接，结构简单，也不破坏机身和翼根在此处的标准形状，因此飞行时阻力较小，制造工艺也相对现有飞机翼根与机身交界处简单许多，有利减少结构自重和制造成本。机顶支架5的空间很大，可为飞机装载足够多的燃油。机翼27和喷气发动机6之间，以及固定平尾30和喷气发动机6之间安装有可使发动机6转动的转轴7；使喷气发动机6既可水平向后喷气，也可转至垂直位置向下喷气，对于只有两个发动机的本专利技术飞机在飞机垂直降落时为平衡飞机，机身4后部安装有一个调平涡轮风扇10，用以平衡机身前后倾转的扭矩。机身4和机翼27的上表面有若干个弹射降落伞舱35，每个舱内安放有可控气动弹射串联降落伞38，同时机身4底板17前后缘和机翼27两端有一排微调平喷气嘴34，这些装置为紧急救护及垂直降落所用装置。同现有的客货运输机的结构和性能相比，本专利技术具有如下优点(1).由于扁平矩形翼形机身飞行中可产生升力，在同等载容量或载货量条件下，本专利技术飞机的长、宽和高都可减少约40％左右，飞机停放时占地面积约减少50％，节约燃油约15％。(2).四个起落架直接承受飞机总重，受力均匀，充分利用标准机翼断面前缘和后缘比人矮的空间做起落架舱，起落架舱没破坏机身和机翼的标准外形，制造工艺简单，飞行阻力小。(3).机身底板平整，很好安排旅客座位和堆放货物，矩形客舱宽畅实用，空姐服务半径短，服务效率高。机身底板平整，在飞机降落时，可获得较大的地效，有利飞机起飞增加升入，也有利飞机降落时减速、缩短滑跑距离。(4).对于安全性要求很高的飞机，本专利技术在机翼二端安装可转动向下喷气的发动机，机身底板四周边设“气垫围”，还设有“调平涡轮风扇”、“微调平喷气嘴”和“弹射串联降落伞”等装置。大大提高了旅客和飞机的安全保障。综上所述，本专利技术飞机总体结构布局简单、合理、紧凑，各部位形状标准，机内无多余空间，机外无多余突出形体、飞行阻力小，因此相对现有飞机，飞行性能会更好，操作简易，制造工艺简化，造价经济，加上客运或货运功能专一，业务管理方便，运行成本较低。附图说明图1为本专利技术飞机与同等荷载下的现有飞机纵向外形对比图；图2为本专利技术飞机与同等荷载下的现有飞机俯视外形对比图；图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷气式飞机，它包括机身（４）、机翼（２７）、喷气发动机（６）、驾驰舱（１）、垂尾（１１）、平尾（１２、３０）和起落架（１５）；机身（４）二侧面安装机翼（２７），喷气发动机（６）安装在机翼（２７）上，机身（４）前面居中突出布置驾驰舱（１），机身（４）后部二个垂尾（１１）支承平尾（１２、３０），其特征在于所述机身（４）的平面形状为扁平矩形，且机身（４）各纵剖面和侧面是标准机翼剖面形状，机身（４）底部的四角布置安放起落架（１５）的起落架舱（２４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世英，刘劲，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]