地效翼船专用跑道制造技术

本发明专利技术公开了一种地效翼船专用跑道，其特征在于包括至少两个斜坡跑道单元，该至少两个斜坡跑道单元首尾连接形成阶梯状；每一跑道单元又包括：与前一跑道单元接壤的斜坡跑道，斜坡跑道与地面呈一定角度；两端分别斜坡跑道和下一跑道单元接壤的水平跑道，水平跑道平行于地面。由于采用地面阶梯状结构，无需使用水面起降方式中所需的大功率起飞发动机，解决了地效翼船运行过程中起飞和巡航时动力不匹配的问题，且减少了地效翼船的有效荷重，提高了地效翼船的总体效率，并降低了地效翼船的制造成本，有利于地效翼船的大型化发展趋势。另外，由于采用阶梯状结构，包括了两个及以上的斜坡跑道单元，因而适用于具有不同起降速度的地效翼船。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一地效翼船专用跑道。
技术介绍
地效翼船，也称为地效飞行器，是贴近水面或地面高速航行的飞行器，飞行高度很低，大约相当于半个翼展的高度，越靠近地面，地面效应越强。科学研究表明，大型化是地效翼船进入真正实用阶段和在军事上应用的必经之路，俄罗斯和美国两个航空大国已经分别提出了各自的超大型地效翼船概念性设计方案。为节省机场建设费用，目前的地效翼船均采取水面起降方式。虽然水面起降可以省去机场的建设费用，但地效翼船起飞和巡航时动力不匹配是提高其飞行效率的障碍。由于地效翼船起飞时需要克服较大的流体阻力，一般都装备专用的大功率起飞发动机，数倍于掠航时的发动机功率，而起飞发动机在起飞之后就成了赘余重量，减少了有效荷重，增加了气动阻力和地效翼船的成本。特别是随着地效翼船的大型化，巨大的起飞发动机功率更加显得浪费。如前苏联“KM”船的前横架上布置有8台涡轮喷气式发动机作为起飞发动机，每台牵引力10吨，其功率主要用于船的起飞；而尾架上另有2台同样的发动机，提供飞行时需要的动力。附加的起飞发动机的重量，将降低大型地效翼船的运输效率。同时，水面起降方式受海况限制比较大，如俄罗斯400吨级的“雌鹞”号，只能在2. 5米左右浪高下起飞，尚不能完全满足五级海况下的使用要求。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题而提出了一专用于地效翼船的跑道。本专利技术采用的技术手段如下本专利技术的地效翼船专用跑道为一阶梯状跑道，包括至少两个斜坡跑道单元，该至少两个斜坡跑道单元首尾连接形成阶梯状。每一跑道单元又包括与前一跑道单元接壤的斜坡跑道，斜坡跑道与地面呈一定角度；以及两端分别与斜坡跑道和下一跑道单元接壤的水平跑道，水平跑道平行于地面。本专利技术的地效翼船专用跑道采用地面阶梯状结构，无需使用水面起降方式中使用的大功率起飞发动机，解决了地效翼船运行过程中起飞和巡航时动力不匹配的问题，且减少了地效翼船的有效荷重，提高了地效翼船的总体效率，并降低了地效翼船的制造成本，有利于地效翼船的大型化发展趋势，为地效翼船的进一步发展应用提供了基本保证。另外，由于采用阶梯状结构，包括了两个及以上的斜坡跑道单元，因而适用于具有不同起降速度的地效翼船，而不考虑占地面积的问题。以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明图I为本专利技术地效翼船专用跑道的侧视图。图2为图I中斜坡跑道的一种结构图。具体实施例方式众所周知，地效翼船是介于船舶与飞机之间的一种新型载运工具，其巡航的经济速度和运输效率介于船舶和飞机之间，但并不意味着必须采用水面起降的方式。虽然将地效翼船称为“船”，但其飞离水面的固有特性，使得我们不能否认其飞行器的本质，而应更多地参考飞机的运行方式设计其起降方式。实际上，对地效翼船的大多数应用而言，并不需要采用水面起降方式。基于此，本专利技术的地效翼船专用跑道采用了地面起降方式，然而大型地效翼船的起飞重量，使其不能简单 借用陆上机场的常规跑道，本专利技术采用了斜面跑道，依靠位置势能的增加吸收飞行器降落时的动能。当忽略摩擦消耗时，H = V2/2g, H为斜面跑道上一点相对地面的垂直高度，g为重力加速度，可以看出，高度和速度的平方成正比。而按照在跑道入口处的速度，飞机分为A，B，C，D四类。A类飞机起飞速度在85节以下，着陆入口速度不大于90节；B类飞机，起飞在90到130节，着陆91到120节；C、D类飞机，起飞140到165节，降落C类120到140节，D类141到160节，从中可知，D类飞机的着陆速是A类飞机着陆速度的I. 78倍。因此，飞行器高速降落对应的坡顶高度几乎是低速时的一倍，因此，斜面机场的跑道为至少包括两段斜面跑道的阶梯状结构，以适应不同机型、不同载重量的地效翼船的起降。下面从跑道结构设计和斜坡形状设计两方面说明本地效翼船专用跑道在跑道结构设计方面，如图I所示，该地效翼船专用跑道为一阶梯状跑道，包括至少两个斜坡跑道单元，图中示出了斜坡跑道单元A和斜坡跑道单元B，该至少两个斜坡跑道单元首尾连接形成阶梯状。每一跑道单元又包括与前一跑道单元接壤的斜坡跑道1，斜坡跑道I与地面呈一定角度；以及两端分别与斜坡跑道I和下一跑道单元接壤的水平跑道2，水平跑道2平行于地面。当该跑道用于地效翼船的起飞时，地效翼船将在重力及发动机推力的合力下加速，从而更易达到起飞速度，既节省了能源，又同时获得起飞势能。实际中，在临界状态下，公知地存在如下关系公式升力L=重力G，其中，L = 0.5*p*v2*S*C1，P为空气密度，V为飞机与空气的相对速度，S为机翼面积，Cl为升力系数，该公式可变形为v2 = 2L/P SCl=2G/ PSCl0可以看出，对同一机场、同一型号的飞行器而言，起飞速度随起飞重量变化。由此可知，当阶梯型跑道用于起飞时，应合理选择阶梯位置，避免经首个起飞斜坡跑道后速度过高导致在相邻斜坡跑道或随后的水平段不正常跌落。当该跑道用于地效翼船的降落时，地效翼船关闭发动机，利用首个斜坡跑道单元中斜坡跑道I的坡度使得地效翼船减速，使得地效翼船爬上斜坡跑道I坡顶时速度降到一定值；若该定值仍旧较大，则需继续爬上下一斜坡跑道单元的斜坡跑道1，否则进入首个斜坡跑道中水平跑道2两侧或单侧的滑行跑道而停止在水平跑道2两侧的停机坪，可满足了跑道入口处降落速度不同的各种地效翼船的降落需求。在斜坡形状设计方面，如图2所示，为了避免地效翼船在斜坡跑道I转折点处由于斜坡倾角的突然变化引起过大的起落架瞬时载荷和弯矩，使其在起降过程中起落架载荷比较均匀，本专利技术的斜坡跑道I在转折点处是曲率可调的弧形结构。地效翼船在降落时从水平段0°倾角逐渐过渡到斜坡末端的出口角度，而起飞时从斜坡跑道I的下倾角度逐渐过渡到水平段0°出口角度。在工程上一般采用曲率可调整的三次多项式表示斜坡跑道I的形状假设斜坡跑道单元的总跑道长度为s = S0+SLS0为水平跑道2长度，SI为斜坡跑道I的水平长度，Φ为斜坡跑道I的出口倾角，则有 y (x) = a (χ-SO) 3+b (χ-SO) 2+c (χ-SO)+d，. . . . SO ^ x ^ S。权利要求1.一种地效翼船专用跑道，其特征在于包括至少两个斜坡跑道单元，该至少两个斜坡跑道单元首尾连接形成阶梯状；每一跑道单元又包括 与前一跑道单元接壤的斜坡跑道(I)，斜坡跑道(I)与地面呈一定角度； 两端分别与斜坡跑道(I)和下一跑道单元接壤的水平跑道(2)，水平跑道(2)平行于地面。2.根据权利要求I所述的跑道，其特征在于包括两个斜坡跑道单元。3.根据权利要求I所述的跑道，其特征在于斜坡跑道(I)在转折点处是曲率可调的弧形结构。4.根据权利要求1、2或3所述的跑道，其特征在于水平跑道(2)的两侧或单侧设置有滑行跑道和停机坪。全文摘要本专利技术公开了一种地效翼船专用跑道，其特征在于包括至少两个斜坡跑道单元，该至少两个斜坡跑道单元首尾连接形成阶梯状；每一跑道单元又包括与前一跑道单元接壤的斜坡跑道，斜坡跑道与地面呈一定角度；两端分别斜坡跑道和下一跑道单元接壤的水平跑道，水平跑道平行于地面。由于采用地面阶梯状结构，无需使用水面起降方式中所需的大功率起飞发动机，解决了地效翼船运行过程中起飞和巡航时动力不匹配的问题，且减少了地效翼船的有效荷重，提高了地效翼船的总体效率，并降低了地效翼船的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕健，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：