專利名稱：一種噴氣式飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)身為扁平矩形而各縱剖面和側(cè)面為標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)機(jī)翼剖面形狀的飛機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的客貨運(yùn)輸機(jī)在世界經(jīng)濟(jì)和國際交往中發(fā)揮著巨大的作用，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和國際社會交流進(jìn)一步發(fā)展，航空客貨運(yùn)輸量與日俱增，要求更多的飛機(jī)投入營運(yùn)。但現(xiàn)在世界各地很多國際大都市機(jī)場的空運(yùn)量已趨飽和，有的機(jī)場已經(jīng)每隔2分鐘就有一架飛機(jī)起落，僅靠增加航班來滿足不斷擴(kuò)展的航空市場要求已受到限制，因此世界幾大飛機(jī)制造廠商正在研究新一代大型和超大型客貨運(yùn)輸機(jī)。
從《航空知識》和《國際航空》等雜志獲悉，他們研究的飛機(jī)方案大致二種，“美國波音公司”推出一種全飛翼型飛機(jī)，飛行性能有所改善，油耗也有所降低，其800座客機(jī)平面尺寸已達(dá)75×75m2，另外制造工藝較復(fù)雜?！皻W洲空中客車公司”的方案和“俄羅斯”在最近一次莫斯科國際航空展覽會推出的方案，基本是將現(xiàn)有飛機(jī)的機(jī)身長度、直徑和翼展同時放大，客艙由一層改二層，其它與現(xiàn)有飛機(jī)一樣，沒什么改進(jìn)?！皻W洲空中客車公司”800座客機(jī)平面尺寸更是達(dá)80×80m2。俄羅斯方案860座，其翼展卻達(dá)88m，這些大型飛機(jī)的一個主要缺點就是翼展太大，而翼展大勢必要求現(xiàn)有各國的國際機(jī)場跑道的寬度和長度、跑道承載力、停機(jī)坪和飛機(jī)維修庫都要擴(kuò)大，所以當(dāng)前很多國際機(jī)場無法滿足這些特大型飛機(jī)起降和營運(yùn)要求。
那么造成現(xiàn)有飛機(jī)如此設(shè)計的原因何在？下面我們從現(xiàn)有飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究來尋找答案。
現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)身斷面為圓形，客艙在上半圓，約占全斷面60～65％，機(jī)身斷面下半圓約占25～35％，由于下半圓的底面是圓柱曲面，必須再設(shè)地板才能堆放少量貨物。這種細(xì)長圓柱狀機(jī)身存在以下缺點(1)細(xì)長圓柱狀機(jī)身從空氣動力學(xué)分析，機(jī)身絲毫不會產(chǎn)生任何升力，其作用純粹是載人載物的容器，飛機(jī)自身重量和客貨重量，全靠機(jī)翼在發(fā)動機(jī)推動前飛時機(jī)翼上下壓力差而產(chǎn)生升力來承受，因此機(jī)翼面積要足夠大，導(dǎo)致機(jī)翼懸挑很長，翼尖撓度大，也易產(chǎn)生低頻翼尖振蕩。(2)這種機(jī)身斷面的圓形設(shè)計，使現(xiàn)有飛機(jī)為了承載更多的乘客或貨物，機(jī)身直徑和長度不斷加大，另外從現(xiàn)有的客貨運(yùn)輸機(jī)平面看，機(jī)身與機(jī)翼垂直相交成很單瘦的“十字形”，即機(jī)身長細(xì)比達(dá)10∶1～11∶1，而客艙的長細(xì)比也達(dá)6∶1～7∶1左右，客艙內(nèi)象一長廊，空中小姐服務(wù)距離很長。由于機(jī)身長而承擔(dān)飛機(jī)總重約80％的主起落架必須設(shè)在飛機(jī)總重心即機(jī)身中段處，因此飛機(jī)起飛大迎角沖上天空時，機(jī)尾幾乎擦地。為此機(jī)身尾部只好做成上翹式，使機(jī)尾那一部分空間也不好使用。(3)細(xì)長圓柱狀機(jī)身的設(shè)計，對機(jī)翼的設(shè)計也有要求，使現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)翼也是扁而長，一般平均長寬比也在10∶1～11∶1，扁平機(jī)翼根部與圓斷面在機(jī)身中段相交，此處是全機(jī)重心位置，然而支撐飛機(jī)至少需三個起落架，機(jī)身直徑相對全機(jī)尺寸較小，不能安二個主起落架，二個主起落架只好安放在機(jī)翼下靠翼根部、主起落架從二側(cè)向機(jī)身中段收起所到的主起落架艙位于機(jī)身中段下半圓處，故此處不得不加大空間來容納起落架的輪胎，從而突破了機(jī)身園斷面和翼根的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，破壞了機(jī)身圓斷面從頭到尾的連續(xù)性，增加了前進(jìn)的阻力，也使翼根部向下凸出減少了升力。由于此處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體強(qiáng)度受影響，制造工藝復(fù)雜。另外，扁長機(jī)翼懸挑長度很大，翼尖撓度大，也易產(chǎn)生低頻翼尖振蕩。
從以上分析可知現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)身斷面的圓形設(shè)計是造成飛機(jī)翼展大，機(jī)翼扁長、機(jī)身長，機(jī)身下部空間及機(jī)尾空間不好使用，飛機(jī)起落架設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜及制造工藝復(fù)雜的根本原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)機(jī)身斷面為圓形設(shè)計所帶來的翼展大、機(jī)翼扁長、機(jī)身長、飛機(jī)起落架設(shè)計結(jié)構(gòu)及制造工藝復(fù)雜等不足之處，而設(shè)計一種機(jī)身平面為扁平矩形而各縱剖面和側(cè)面為標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)機(jī)翼剖面形狀的一種噴氣式飛機(jī)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種噴氣式飛機(jī)，它包括機(jī)身4、機(jī)翼27、噴氣發(fā)動機(jī)6、駕馳艙1、垂尾11、平尾12、30和起落架15，機(jī)身4二邊安裝機(jī)翼27，噴氣發(fā)動機(jī)6安裝在機(jī)翼27上，機(jī)身前面居中突出布置駕馳艙1，機(jī)身4后部二個垂尾11支承平尾12、30，它的特殊之處在于所述機(jī)身4的平面形狀為扁平矩形，機(jī)身4各縱剖面和側(cè)面是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面形狀，矩形機(jī)身4底部的四角布置安放起落架15的起落架艙24。
扁平矩形機(jī)身4的長寬比一般控制在1.5∶1～3∶1之間為宜，最佳選擇方案是長寬比約為2.5∶1左右。
由于扁平矩形機(jī)身面積大，且其各縱剖面是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼斷面形狀，機(jī)身會產(chǎn)生很大的升力，因此機(jī)翼面積可減少，其翼展之間的長度(飛機(jī)的寬度)與機(jī)身4長度大約相當(dāng)，其翼展長度約是現(xiàn)有飛機(jī)的60％。也有利旅客的進(jìn)出和緊急疏散。
機(jī)翼27安裝在機(jī)身4頂部的機(jī)頂支架5兩邊，機(jī)身4側(cè)面開設(shè)艙門19和艙窗21，且艙門19和艙窗21在機(jī)翼27下方，這樣不會阻攔乘客視線，使乘客能充分觀賞機(jī)外美景。
機(jī)身縱剖面中部比旅客艙8凈高多余的機(jī)身頂空間作機(jī)頂支架5，同時機(jī)頂支架5可作為機(jī)頂整體油箱，其縱剖面形狀也近似機(jī)翼標(biāo)準(zhǔn)剖面，正好利用作為機(jī)翼27的支承結(jié)構(gòu)。由于機(jī)身側(cè)面也是平面，因此機(jī)翼27翼根與機(jī)身自然平整對接，結(jié)構(gòu)簡單，也不破壞機(jī)身和翼根在此處的標(biāo)準(zhǔn)形狀，因此飛行時阻力較小，制造工藝也相對現(xiàn)有飛機(jī)翼根與機(jī)身交界處簡單許多，有利減少結(jié)構(gòu)自重和制造成本。機(jī)頂支架5的空間很大，可為飛機(jī)裝載足夠多的燃油。
機(jī)翼27和噴氣發(fā)動機(jī)6之間，以及固定平尾30和噴氣發(fā)動機(jī)6之間安裝有可使發(fā)動機(jī)6轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸7；使噴氣發(fā)動機(jī)6既可水平向后噴氣，也可轉(zhuǎn)至垂直位置向下噴氣，對于只有兩個發(fā)動機(jī)的本發(fā)明飛機(jī)在飛機(jī)垂直降落時為平衡飛機(jī)，機(jī)身4后部安裝有一個調(diào)平渦輪風(fēng)扇10，用以平衡機(jī)身前后傾轉(zhuǎn)的扭矩。
機(jī)身4和機(jī)翼27的上表面有若干個彈射降落傘艙35，每個艙內(nèi)安放有可控氣動彈射串聯(lián)降落傘38，同時機(jī)身4底板17前后緣和機(jī)翼27兩端有一排微調(diào)平噴氣嘴34，這些裝置為緊急救護(hù)及垂直降落所用裝置。
同現(xiàn)有的客貨運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1).由于扁平矩形翼形機(jī)身飛行中可產(chǎn)生升力，在同等載容量或載貨量條件下，本發(fā)明飛機(jī)的長、寬和高都可減少約40％左右，飛機(jī)停放時占地面積約減少50％，節(jié)約燃油約15％。
(2).四個起落架直接承受飛機(jī)總重，受力均勻，充分利用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼斷面前緣和后緣比人矮的空間做起落架艙，起落架艙沒破壞機(jī)身和機(jī)翼的標(biāo)準(zhǔn)外形，制造工藝簡單，飛行阻力小。
(3).機(jī)身底板平整，很好安排旅客座位和堆放貨物，矩形客艙寬暢實用，空姐服務(wù)半徑短，服務(wù)效率高。機(jī)身底板平整，在飛機(jī)降落時，可獲得較大的地效，有利飛機(jī)起飛增加升入，也有利飛機(jī)降落時減速、縮短滑跑距離。
(4).對于安全性要求很高的飛機(jī)，本發(fā)明在機(jī)翼二端安裝可轉(zhuǎn)動向下噴氣的發(fā)動機(jī)，機(jī)身底板四周邊設(shè)“氣墊圍”，還設(shè)有“調(diào)平渦輪風(fēng)扇”、“微調(diào)平噴氣嘴”和“彈射串聯(lián)降落傘”等裝置。大大提高了旅客和飛機(jī)的安全保障。
綜上所述，本發(fā)明飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局簡單、合理、緊湊，各部位形狀標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)內(nèi)無多余空間，機(jī)外無多余突出形體、飛行阻力小，因此相對現(xiàn)有飛機(jī)，飛行性能會更好，操作簡易，制造工藝簡化，造價經(jīng)濟(jì)，加上客運(yùn)或貨運(yùn)功能專一，業(yè)務(wù)管理方便，運(yùn)行成本較低。


圖1為本發(fā)明飛機(jī)與同等荷載下的現(xiàn)有飛機(jī)縱向外形對比圖；圖2為本發(fā)明飛機(jī)與同等荷載下的現(xiàn)有飛機(jī)俯視外形對比圖；圖3為本發(fā)明飛機(jī)與現(xiàn)有飛機(jī)的機(jī)身橫斷面在降落時的空氣流線對比圖；圖4本發(fā)明飛機(jī)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本發(fā)明飛機(jī)仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明飛機(jī)縱向剖視結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明飛機(jī)平面剖視結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明飛機(jī)橫向剖視結(jié)構(gòu)圖；
圖9為本發(fā)明超大型可垂直降落飛機(jī)俯視外形示意圖；圖10為本發(fā)明超大型雙層客艙飛機(jī)縱向剖視結(jié)構(gòu)圖；圖11為本發(fā)明飛機(jī)緊急垂直降落狀態(tài)圖；圖12為本發(fā)明飛機(jī)緊急降落狀態(tài)平面示意圖；圖13本發(fā)明飛機(jī)緊急短距著陸狀態(tài)圖。
圖1至圖13中各部位和部件的名稱如下P——表示飛機(jī)重心位置 18、座椅1、駕馳艙 19、艙門2、航空電子設(shè)備艙 20、立柱3、衛(wèi)生間 21、艙窗4、機(jī)身22、機(jī)尾油箱5、機(jī)頂支架23、起落架艙門6、發(fā)動機(jī) 24、起落架艙7、轉(zhuǎn)軸25、樓梯8、旅客艙 27、機(jī)翼9、行李艙 28、副翼10、調(diào)平渦輪風(fēng)扇 29、襟翼11、垂尾 30、固定平尾12、活動平尾 31、升降舵13、方向舵 32、頭頂行李柜14、機(jī)尾襟翼 33、氣墊檔板15、起落架 34、微調(diào)平噴氣嘴16、廚房 35、彈射降落傘艙17、機(jī)身底板 38、彈射串聯(lián)降落傘
具體實施例方式
下面首先結(jié)合本發(fā)明設(shè)計原理，來說明本發(fā)明實施的理論基礎(chǔ)及實施效果。
本發(fā)明根據(jù)空氣動力學(xué)原理，從飛機(jī)總體布局予以改進(jìn)?，F(xiàn)以美國“波音777客機(jī)”作對照范例來研究。
首先設(shè)想將現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)身圓斷面中客艙底板下很勉強(qiáng)做貨艙的空間除掉，這樣機(jī)身高度就可減少約40％。然后把現(xiàn)有飛機(jī)細(xì)長的機(jī)身截成二段，再把這二段機(jī)身合并成本發(fā)明機(jī)身初胚，則本發(fā)明機(jī)身平面的長寬比可由原來機(jī)身10∶1變成2.5∶1，旅客艙平面也由原6∶1變成1.5∶1，顯然旅客艙8不再像一條長廊，而像一個會議廳，若團(tuán)體包機(jī)旅行，旅途中還可在機(jī)艙內(nèi)開大會、作報告。同時廚房和衛(wèi)生間不必沿縱向分幾處，可集中布置，縮短了空中小姐行走的距離，減輕了她們的工作量。
扁平矩形機(jī)身4長寬比一般控制在1.5∶1～3∶1之間為宜，最佳長寬比約2.5∶1。再將機(jī)身縱剖面又改成標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面形式，則機(jī)身前緣圓滑，機(jī)身后緣尖銳，機(jī)身后緣的斜尖正好做機(jī)尾襟翼l4，在飛機(jī)起飛和降落時用以增加升力。因前緣和靠后緣處高度不夠，不好安排座椅，但矩形機(jī)身四角的空間還正好利用來做起落架艙24。這些起落架艙空間足夠安放起落架，并且不會突破機(jī)身標(biāo)準(zhǔn)斷面范圍，因此很符合空氣動力學(xué)形成層流的條件，飛行時阻力較小，且其構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，制造工藝也簡單。
由于扁平矩形機(jī)身面積大，機(jī)身會產(chǎn)生很大的升力，機(jī)翼面積可以減少較多，經(jīng)研究和計算“波音777客機(jī)”的機(jī)翼平面形狀，其機(jī)翼翼根相對大而厚，而翼尖小而薄，若從翼尖向翼根方向除掉1/2懸挑長度、機(jī)翼面積只減少約1/3，因此就單位面積而言，在翼根部空氣流線密度變化大，上下壓力差也大，其產(chǎn)生的升力自然比翼尖處單位面積的升力大，經(jīng)推算機(jī)翼從翼尖砍掉1/2懸挑長度，機(jī)翼面積雖然相應(yīng)減少1/3，而升力只減少約1/4。如前所敘飛機(jī)總體改進(jìn)成本發(fā)明的扁平矩形翼身水平面積與波音777在同比條件下的機(jī)身面積大約相等，所以本發(fā)明機(jī)身產(chǎn)生的升力不但可以彌補(bǔ)機(jī)翼升力減少的1/4，應(yīng)該說彌補(bǔ)后還有很多富余升力。
本發(fā)明的機(jī)翼懸挑長度只取原有飛機(jī)靠翼根部的1/2，即靠翼根部各部分尺寸和厚度不變。因此，本發(fā)明的機(jī)翼看起來較粗壯，這樣在同等飛行速度下保留了升力3/4，也使機(jī)翼整體油箱容量減少不多。本發(fā)明機(jī)翼相對短而粗，機(jī)翼剛度大，可免除翼振現(xiàn)象，也為在翼尖處安裝繞轉(zhuǎn)軸7轉(zhuǎn)動的發(fā)動機(jī)6成為可能。
經(jīng)以上這些對“波音777客機(jī)”平面的修改，本發(fā)明機(jī)身4長度只有現(xiàn)有飛機(jī)一半，機(jī)身4寬卻為現(xiàn)有機(jī)身寬的2倍，再加上本發(fā)明機(jī)翼懸挑長度為現(xiàn)有飛機(jī)一半。再考慮駕馳艙突出機(jī)身一段距離，水平尾翼又比機(jī)身后緣后退一段距離，綜合計算后本發(fā)明飛機(jī)的總長和翼展二個方面均比現(xiàn)有“波音777客機(jī)”的總長和翼展減少約40％。機(jī)身4的高度也比現(xiàn)有飛機(jī)減少約40％，而飛機(jī)總占地面積減少約50％，所以本發(fā)明飛機(jī)相對平面緊湊，不是單瘦的十字形。但這種形狀能否飛上天呢？我們只要觀察一下現(xiàn)代飛機(jī)的祖先——風(fēng)箏就可以明白，風(fēng)箏是2000多年前起源于中國，并被世界公認(rèn)為是人類最早的人工飛行器。我國民間的風(fēng)箏可謂千姿百態(tài)，有方形的，有圓形的，有三角形的，還有像蝴蝶，飛鳥，各種動物，還有像孫悟空的等等，但它們在天空中的風(fēng)力作用下，都能平穩(wěn)放飛。既然這些各種各樣的風(fēng)箏在天空中都能平衡放飛，另外現(xiàn)美制B-2形轟炸機(jī)，F(xiàn)117型偵察機(jī)，美制F22戰(zhàn)斗機(jī)也不是單瘦的“十字形”。再根據(jù)空氣動力學(xué)分析本發(fā)明，完全可以推斷本發(fā)明扁平矩形翼身噴氣式飛機(jī)可以平穩(wěn)飛上藍(lán)天。
現(xiàn)有飛機(jī)是三個起落架，由于機(jī)身瘦長，支承約80％荷重的兩個主起落架不能放在機(jī)身上，一般布置在機(jī)翼靠根部約1/3處。飛機(jī)荷重先傳至機(jī)身，再傳至機(jī)翼，再通過主起落架傳遞至地面，所以機(jī)翼根部必須承受很大彎矩。飛機(jī)飛上籃天后，主起落架再收放到翼根與機(jī)身中段相交處的起落架艙內(nèi)。前起落架位置靠機(jī)頭受力小，主要控制飛機(jī)在地面運(yùn)動的轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明機(jī)身4是約2.5∶1的扁平矩形，本設(shè)計在其四個角安裝起落架支承，支承面積大，飛機(jī)總重不經(jīng)過機(jī)翼而直接由機(jī)身骨架傳至四個起落架上，四個起落架受力差不多，均為主起落架，受力分散而均勻，相對減少了輪胎對機(jī)場跑道的壓力。靜態(tài)物體三點支撐最穩(wěn)，例如測量架。而運(yùn)動物體還是四點比三點支撐更穩(wěn)定，正如四輪汽車開起來就比三輪汽車不易翻車而穩(wěn)定得多。因此可推斷本發(fā)明在矩形機(jī)身四角共設(shè)四個起落架，當(dāng)起飛和降落時飛機(jī)在機(jī)場跑道上滑跑會相對更穩(wěn)定。至于飛機(jī)在機(jī)場的轉(zhuǎn)向運(yùn)動則可以模仿現(xiàn)代汽車，將前二個起落架做成相對機(jī)身可同時左右偏轉(zhuǎn)的液壓控制的機(jī)構(gòu)。后二個起落架則可不必轉(zhuǎn)向。由于本發(fā)明四個起落架直接支承機(jī)身骨架，受力簡捷明確，機(jī)翼無全機(jī)總重引起的彎矩，結(jié)構(gòu)簡易，并可減少結(jié)構(gòu)重量，簡化制造工藝，從而節(jié)約造價，縮短制造工期。本發(fā)明前后起落架之間的跨度因機(jī)身長縮短一倍而與現(xiàn)有飛機(jī)差不多，但后起落架靠近機(jī)尾，因此不存在當(dāng)飛機(jī)起降大迎角時機(jī)身尾部擦地的危險。
本發(fā)明機(jī)身底板從機(jī)頭到機(jī)尾都在一個平面，因此比現(xiàn)有飛機(jī)好布置旅客座椅18和堆放貨物。旅客艙安排在機(jī)身縱剖面中凈高符合人體身高需要的中間大部分位置。機(jī)身4后部，凈空高低于人體高，而且越往機(jī)尾高度越小，直至機(jī)尾為零。因此本發(fā)明將靠旅客艙8凈高較高一些地方安排旅客行李艙9，而往后依次為機(jī)尾油箱22和機(jī)尾襟翼14，幾部分各得其所，充分利用了這些空間，并沒有浪費(fèi)，也很實用。機(jī)身靠前緣空間高度比機(jī)尾高些，可利用安排做航空電子設(shè)備艙2。旅客艙8二側(cè)平整像公共汽車，比現(xiàn)有飛機(jī)二側(cè)圓弧側(cè)面空間大一些，旅客乘座舒服。對于機(jī)身縱剖面中部比旅客艙8凈高多余的機(jī)身頂空間作機(jī)頂支架5，同時機(jī)頂支架上可作為機(jī)頂整體油箱其縱剖面形狀也近似機(jī)翼標(biāo)準(zhǔn)剖面，正好利用作為機(jī)翼的支承結(jié)構(gòu)。由于機(jī)身側(cè)面也是平面，因此機(jī)翼27翼根與機(jī)身自然平整對接，結(jié)構(gòu)簡單，也不破壞機(jī)身和翼根在此處的標(biāo)準(zhǔn)形狀，因此飛行時阻力較小，制造工藝也相對現(xiàn)有飛機(jī)翼根與機(jī)身交界處簡單許多，有利減少結(jié)構(gòu)自重和制造成本。機(jī)頂支架5的空間很大，可為飛機(jī)裝載足夠多的燃油。
本發(fā)明機(jī)身4雖然無現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)身圓形橫斷面客艙底板下不好利用的貨艙空間，但在機(jī)身后部的行李艙9有足夠空間裝運(yùn)旅客的隨機(jī)行李。在運(yùn)送同等載容量時，本發(fā)明飛機(jī)的總荷載可減少約20％，有利減少機(jī)翼面積，結(jié)構(gòu)自重和飛機(jī)造價。至于貨運(yùn)功能則由專門的貨運(yùn)機(jī)去完成，功能單一，航空公司營運(yùn)管理也方便。
本發(fā)明機(jī)身4寬度是現(xiàn)有飛機(jī)客艙二倍寬，故在機(jī)尾靠二側(cè)面設(shè)二個垂尾11支承較長的水平尾翼，二垂尾外側(cè)懸挑的水平尾翼分固定平尾30和升降舵31。而二垂尾之間的水平尾翼因簡支在二個垂尾上，跨度較大，本發(fā)明還將這段水平尾翼做成活動平尾12。當(dāng)飛機(jī)巡航飛行時用其產(chǎn)生升力，當(dāng)然也可作升降舵。在飛機(jī)降落時可先作襟翼，再轉(zhuǎn)動至與機(jī)身平面垂直位置，可作減速阻尼板，有利減少飛機(jī)進(jìn)機(jī)場速度而縮短飛機(jī)在機(jī)場滑跑距離，一物多用。
機(jī)身二側(cè)面像公共汽車側(cè)面一樣平整，很好開艙門19和艙窗21，更有利大型貨運(yùn)機(jī)開大門裝卸貨物。為了美觀與增加側(cè)面強(qiáng)度，外側(cè)面也可做成微微向外圓滑突出。由于機(jī)翼27從機(jī)身頂部向二側(cè)懸出，旅客艙所開門窗均在機(jī)翼下方，旅途中，人們可從窗口看到地面壯美的地面風(fēng)光，并不會被機(jī)翼遮擋視線，也有利在非常事故中人們快速緊急疏散。對于特大型客機(jī)有二層客艙，上下二層客艙門平面投影對齊，有利機(jī)場車載專用舷梯使二層旅客同時疏散。機(jī)身底板下表面是平面，當(dāng)飛機(jī)起飛和降落距離地面很近時，機(jī)身的氣墊和地效作用比現(xiàn)有飛機(jī)機(jī)身圓斷面更強(qiáng)，有利起落。
對于大型和特大型客貨運(yùn)輸機(jī)，為了減少機(jī)艙結(jié)構(gòu)跨度，從而減少結(jié)構(gòu)自重和節(jié)約造價，可在機(jī)艙縱向中心線設(shè)一排鋁合金立柱20，這些立柱對旅客艙安排旅客座椅18影響不太大，但造價卻可以減少。當(dāng)然對于運(yùn)輸較大型設(shè)備的貨運(yùn)機(jī)，中間不設(shè)立柱也可以，只是造價要高一點。
本發(fā)明機(jī)翼在旅客艙頂部向二邊伸出，而現(xiàn)有飛機(jī)的機(jī)翼卻是從旅客艙底板下方向二邊伸展，所以按同樣方式將發(fā)動機(jī)6吊掛在機(jī)翼下面，則本發(fā)明飛機(jī)的發(fā)動機(jī)安裝位置比現(xiàn)有飛機(jī)的發(fā)動機(jī)位置高出旅客艙凈高的距離，且四個起落架直接安裝在機(jī)身底板下的四角，因此本發(fā)明主起落架長度可減少，更不存在發(fā)動機(jī)外殼擦地面的問題。
本發(fā)明可以做大、中、小型飛機(jī)，適合做中型(60～300座)的客貨運(yùn)輸機(jī)，更適合作大型(300～600座)和特大型(600～1000座)的客貨運(yùn)輸機(jī)，同時也可作成戰(zhàn)斗機(jī)，本文以客機(jī)論述，而對于貨運(yùn)機(jī)只要在機(jī)艙內(nèi)不設(shè)旅客座椅及相應(yīng)的廚房和衛(wèi)生間等設(shè)備就成了貨運(yùn)機(jī)，對于戰(zhàn)斗機(jī)只需要合理布置好炸彈或?qū)椉纯伞?br> 由于大型和特大型客機(jī)人員多，一旦發(fā)生事故人員死傷慘重。為了能將事故災(zāi)害程度降至最小，對于客運(yùn)機(jī)，本發(fā)明特別考慮在飛行中一旦遇到某種事故而飛機(jī)無法飛到最臨近的機(jī)場降落，或者飛機(jī)本身出現(xiàn)故障不能遠(yuǎn)飛，飛機(jī)只好自救。本發(fā)明也重點考慮將客運(yùn)機(jī)設(shè)計成在緊急情況下可以短距或垂直降落，因本發(fā)明的機(jī)翼比較粗狀、翼尖處剖面面積也較大，有條件安裝發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)軸7，使噴氣發(fā)動機(jī)6既可水平向后噴氣，也可轉(zhuǎn)至垂直位置向下噴氣，直接上舉飛機(jī)機(jī)身而實現(xiàn)飛機(jī)垂直起降。這就要求只裝兩個發(fā)動機(jī)的飛機(jī)，二個發(fā)動機(jī)重心連線必須通過或靠近整個飛機(jī)的重心，少許偏差會產(chǎn)生一些扭矩使機(jī)身向前或向后傾轉(zhuǎn)，為此本發(fā)明在機(jī)身后部安裝一個調(diào)平渦輪風(fēng)扇10來推機(jī)身，因為這個調(diào)平渦輪風(fēng)扇遠(yuǎn)離飛機(jī)重心，“稱坨雖小壓千斤”或叫“四兩撥千斤”，專用它來平衡機(jī)身4前后傾轉(zhuǎn)的扭矩。
至于左右方向平衡，則控制左右二個噴氣發(fā)動機(jī)的噴油量，從而控制二個發(fā)動機(jī)推力相同來平衡。這些都是粗略調(diào)平手段，為了更穩(wěn)定須微調(diào)，為此還需在靠飛機(jī)機(jī)身前后緣和二機(jī)翼翼尖邊緣布置一些微調(diào)平噴氣嘴34，調(diào)節(jié)噴氣量就可控制微調(diào)力矩的大小，使機(jī)身在降落時更平穩(wěn)。
有了這些飛機(jī)自救措施還不夠，為了更安全可靠，本發(fā)明在機(jī)身和機(jī)翼上表面均布若干個彈射降落傘艙，并在機(jī)身下表面靠四邊設(shè)置了氣墊擋板33，由液壓作動筒操縱這些氣墊擋板。平時這些氣墊擋板緊壓在機(jī)身底板骨架上作飛機(jī)蒙皮。當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)故障，需緊急自救時，除發(fā)動機(jī)6轉(zhuǎn)為向地面噴氣、調(diào)平渦輪風(fēng)扇10和微調(diào)平噴氣嘴34系統(tǒng)投入外、駕馳艙1操縱放下機(jī)身下面所有氣墊擋板33，這些氣墊擋板33與起落架艙門23，機(jī)尾襟翼14共同組成“氣墊圍”，有“氣墊圍”飛機(jī)下落時空氣對機(jī)身的阻尼作用更大。然后打開所有降落傘艙蓋彈射串聯(lián)降落傘38，在這些措施共同作用下，可以使出現(xiàn)故障的客機(jī)就近選擇平地或平坦的農(nóng)田降落，若能找到比機(jī)身寬的公路則采取短距降落更好，以期保障全體旅客、機(jī)組人員和飛機(jī)的安全或至少可以最大限度減少災(zāi)害的程度。
對于特大型客機(jī)，因在機(jī)翼27和平尾12、30二端共裝有四臺發(fā)動機(jī)，注意機(jī)翼和二臺主發(fā)動機(jī)應(yīng)盡量前移，為此機(jī)翼做成前掠式，使其離飛機(jī)重心更遠(yuǎn)，以便四臺發(fā)動機(jī)荷載更接近。因有四臺發(fā)動機(jī)分布在飛機(jī)重心P的前左、前右和后左、后右四點，故不需在機(jī)身尾安裝“調(diào)平渦輪風(fēng)扇10”。但其它措施，如“微調(diào)平噴氣嘴34”，“氣墊圍”和“彈射串聯(lián)降落傘38”仍然和裝兩臺發(fā)動機(jī)的大中型飛機(jī)一樣需設(shè)置。
當(dāng)出現(xiàn)四個起落架中一個放不下的故障，也可以這樣處理，干脆四個起落架都不放下，因本發(fā)明機(jī)身底板17是一個平面，故可以機(jī)身底板直接觸地降落，但注意選擇茂密生長農(nóng)作物或者剛耕地不久、土壤疏松的農(nóng)田降落。減緩著地時對機(jī)身底板的沖擊力，從而保護(hù)旅客和機(jī)組人員安全。
下面再結(jié)合說明書附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施情況從圖1、圖2可知本發(fā)明飛機(jī)的機(jī)長，翼展和機(jī)身高均比現(xiàn)有飛機(jī)減少約40％，飛機(jī)自重約減少15～20％，飛機(jī)停放占地面積約減少50％。本發(fā)明機(jī)身4寬度是現(xiàn)有飛機(jī)寬的二倍，客艙內(nèi)空間寬敞，橫斷面面積平均增加約20％，但無現(xiàn)有飛機(jī)客艙底板下半園不好利用的空間，綜合空間利用效率提高。客機(jī)或貨機(jī)功能可以專一，便利航空公司管理。
從圖3可知對二種機(jī)身橫斷面在飛機(jī)降落時的空氣流線分析可知，本發(fā)明機(jī)身4所受空氣阻力更大，有利減少飛機(jī)降落的速度，縮短在飛機(jī)場上滑跑的距離。無論起飛還是降落，本發(fā)明扁平機(jī)身的地效作用都較強(qiáng)，既有利飛機(jī)起飛，也有利飛機(jī)降落。若增設(shè)氣墊圍，則飛機(jī)降落時的氣墊和地效作用更強(qiáng)。
從圖4、圖5、圖6、圖7、圖8可知本發(fā)明機(jī)身4為扁平矩形，其各縱向剖面均為標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)翼剖面形狀，這樣機(jī)身在飛行中本身就可產(chǎn)生升力，由于機(jī)身面積大，所以升力也很大。
駕馳艙1位于機(jī)身4前緣中心且向前突出，使駕駛員視野開闊。機(jī)翼27從機(jī)身4的弧形頂向二側(cè)伸展，發(fā)動機(jī)6仍可像現(xiàn)有飛機(jī)吊掛在機(jī)翼27下方或安裝在機(jī)翼27兩端，機(jī)翼27后緣設(shè)有副翼28和襟翼29，機(jī)身4后部靠二側(cè)設(shè)有二個垂尾11，每個垂尾11都帶方向舵13。二個垂尾支承長長的平尾，其中活動平尾12位于二個垂尾11之間，它可繞自身轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，垂尾11外側(cè)懸挑有固定平尾30和升降舵31。
機(jī)身4二外側(cè)面也是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面形狀，側(cè)面平整有利開艙門19和艙窗21，若做成貨運(yùn)機(jī)則艙門可做成貨艙門、客艙做成貨艙。機(jī)身底板17為一平面，其四角布置有起落架艙門23，其內(nèi)是起落架艙24并安放可收放的起落架15。
機(jī)身4內(nèi)部若做旅客艙8，則安排一些與旅客所需的座椅18，廚房16，衛(wèi)生間3和頭頂行李柜32。機(jī)身4前緣一些不夠人體高的部分則做航空電子設(shè)備艙2，機(jī)身4后部不夠人體高部分向后逐漸降低，故依次安排做行李艙9，機(jī)尾油箱22和機(jī)尾襟翼14。
對于短距和垂直起落大中型客機(jī)，為了提高乘客安全或者在事故時盡可能減少災(zāi)害程度。在本發(fā)明較粗壯結(jié)實的機(jī)翼27二端安裝可繞轉(zhuǎn)軸7轉(zhuǎn)向噴氣的發(fā)動機(jī)6。二臺發(fā)動機(jī)連線應(yīng)盡量靠近飛機(jī)重心P，并略靠前。當(dāng)飛機(jī)垂直降落時，發(fā)動機(jī)6朝下噴氣，調(diào)節(jié)這二個發(fā)動機(jī)的推力可控制飛機(jī)的左右平衡。至于飛機(jī)前后的平衡則控制調(diào)平渦輪風(fēng)扇10的推力來實現(xiàn)。機(jī)身底板17四邊設(shè)置由液壓作動筒驅(qū)動的氣墊擋板33。當(dāng)氣墊檔板33與起落架艙門23和機(jī)尾襟翼14同時向下打開，相互間用橡膠片密封則形成“氣墊圍”，加大飛機(jī)降落時的空氣阻力，有利減少飛機(jī)下落速度和動能。若再開啟微調(diào)平噴氣嘴34，則飛機(jī)降落時更平穩(wěn)。
從圖9、圖10可知當(dāng)本發(fā)明飛機(jī)要做成特大型客機(jī)(600～1000座)時，因乘客多，機(jī)身長寬、高都相應(yīng)很長，可將機(jī)身4內(nèi)的旅客艙8分為二層，二層旅客艙8之間由樓梯25相通。飛機(jī)總重大，需裝四臺發(fā)動機(jī)6才能推進(jìn)飛機(jī)。另外特大型飛機(jī)乘客很多，一旦發(fā)生空難，災(zāi)害太大。為保護(hù)旅客安全，本發(fā)明將四臺發(fā)動機(jī)6分別安裝在機(jī)翼27和固定平尾30二端，且可繞轉(zhuǎn)軸7轉(zhuǎn)動朝下噴氣。為了使四臺發(fā)動機(jī)承重較均勻，本發(fā)明將機(jī)翼設(shè)計成前掠式，使二臺主發(fā)動機(jī)6位置盡量前移離飛機(jī)重心P一段距離。這樣當(dāng)四臺發(fā)動機(jī)6同時向下噴氣，并開啟機(jī)身底板17下端的氣墊圍和微調(diào)平噴氣系統(tǒng)，通過這些裝置共同作用來實現(xiàn)垂直降落，當(dāng)然噴氣發(fā)動機(jī)6的功率必須足夠大。因有四臺噴氣發(fā)動機(jī)分布在飛機(jī)重心P的四個角，只要電腦調(diào)節(jié)四個發(fā)動機(jī)的向下推力大小就可實現(xiàn)飛機(jī)的垂直降落，而不必設(shè)調(diào)平渦輪風(fēng)扇10來維持機(jī)身在下降時的平穩(wěn)。若采取上述裝置后，飛機(jī)下降速度還是太大，為確保機(jī)上乘客和飛機(jī)安全，可再啟動彈射降落傘系統(tǒng)進(jìn)一步減緩飛機(jī)下落速度，實現(xiàn)安全降落。
當(dāng)然對于安全要求等同現(xiàn)有飛機(jī)時，本發(fā)明的超大型雙層客機(jī)的四個發(fā)動機(jī)仍可像現(xiàn)有飛機(jī)一樣吊掛在機(jī)翼下方，機(jī)翼仍采用后掠式，不能垂直降落，仍采用機(jī)場滑跑方式起降，可節(jié)約制造和運(yùn)行成本。
從圖11、圖12、圖13可知如果飛機(jī)在巡航飛行中途突然發(fā)生有一臺發(fā)動機(jī)6事故停車或其他不可預(yù)見故障，而飛機(jī)離最鄰近的機(jī)場都很遠(yuǎn)，飛機(jī)很難飛到鄰近機(jī)場降落，這時，必須使飛機(jī)轉(zhuǎn)為緊急降落狀態(tài)。
為此先關(guān)閉另一臺完好的發(fā)動機(jī)6，使飛機(jī)進(jìn)入減速滑翔飛行狀態(tài)，放下副翼28、襟翼29和機(jī)尾襟翼14，并使活動平尾12轉(zhuǎn)至與機(jī)身4垂直位置幫助減速。再放下起落架艙門23和所有氣墊擋板33，與機(jī)尾襟翼14組成“氣墊圍”。在飛機(jī)滑翔同時，把已關(guān)閉還是好的那臺發(fā)動機(jī)6噴口轉(zhuǎn)至朝下或朝前下方，放下全部起落架15。這時再打開飛機(jī)上面除靠近完好發(fā)動機(jī)的所有彈射降落傘艙35，然后自動彈射串聯(lián)降落傘38。與此同時也逐漸打開完好發(fā)動機(jī)6朝下噴氣。通過以上這些裝置聯(lián)合減緩飛機(jī)向前和向下降落的速度，最后駕馳員仔細(xì)選擇最靠近的平地、公路或平坦農(nóng)田徐徐降落，以期保護(hù)旅客，機(jī)組人員和飛機(jī)安全。
當(dāng)然由于飛機(jī)重量大、采取以上這些措施后，飛機(jī)下落速度可能仍較大，事故難免還會發(fā)生，但由于有以上措施能大大減少飛機(jī)下落速度和動能，至少可以使事故災(zāi)難程度盡量減到最小。
至于特大型客機(jī)因有4臺發(fā)動機(jī)，一般不會同時有二臺發(fā)生故障，還是應(yīng)該飛往目的地降落或找最近的機(jī)場降落。萬一出現(xiàn)二臺發(fā)動機(jī)同時故障或其它不可預(yù)見的非常事故，也可采取與只具備二臺發(fā)動機(jī)的大中型客機(jī)差不多的緊急措施降落到平坦地面。
至于大中型和特大型貨運(yùn)機(jī)，因機(jī)上人員少，可根據(jù)需要裝配相應(yīng)的設(shè)備和緊急救護(hù)裝置，如將發(fā)動機(jī)6吊掛在機(jī)翼下方，像現(xiàn)有飛機(jī)一樣采用機(jī)場滑跑起降方式，以期節(jié)約造價和營運(yùn)成本。
需要說明的是對于所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不違背發(fā)明原理的前提下，對本發(fā)明還可以作出若干改進(jìn)和變形，這同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種噴氣式飛機(jī)，它包括機(jī)身(4)、機(jī)翼(27)、噴氣發(fā)動機(jī)(6)、駕馳艙(1)、垂尾(11)、平尾(12、30)和起落架(15)；機(jī)身(4)二側(cè)面安裝機(jī)翼(27)，噴氣發(fā)動機(jī)(6)安裝在機(jī)翼(27)上，機(jī)身(4)前面居中突出布置駕馳艙(1)，機(jī)身(4)后部二個垂尾(11)支承平尾(12、30)，其特征在于所述機(jī)身(4)的平面形狀為扁平矩形，且機(jī)身(4)各縱剖面和側(cè)面是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面形狀，機(jī)身(4)底部的四角布置安放起落架(15)的起落架艙(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于所述矩形機(jī)身(4)的長寬比為1.5∶1-3∶1，最佳長寬比約為2.5∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于翼展之間的長度與機(jī)身(4)長度相當(dāng)，且翼展長度在相同荷載下是所述現(xiàn)有飛機(jī)的60％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于機(jī)翼(27)安裝在機(jī)身(4)頂部的機(jī)頂支架(5)兩邊，機(jī)身(4)側(cè)面開設(shè)艙門(19)和艙窗(21)，且艙門(19)和艙窗(21)在機(jī)翼(27)下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于在機(jī)翼(27)和噴氣發(fā)動機(jī)(6)之間安裝有可使發(fā)動機(jī)(6)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(7)，同時固定平尾(30)和噴氣發(fā)動機(jī)(6)之間也可安裝可使發(fā)動機(jī)(6)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于機(jī)身(4)后部裝有調(diào)平渦輪風(fēng)扇(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種噴氣式發(fā)動機(jī)，其特征在于機(jī)身(4)和機(jī)翼(27)的上表面有彈射降落傘艙(35)，每個艙內(nèi)安放有可控氣動彈射串聯(lián)降落傘(38)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于機(jī)身(4)的底板(17)前后緣和機(jī)翼(27)二端的下表面有一排微調(diào)平噴氣嘴(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于垂尾(11)上的平尾(12)為可轉(zhuǎn)動平尾；機(jī)身(4)上的艙門(19)為可向下轉(zhuǎn)動成舷梯的活動艙門。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種噴氣式飛機(jī)，其特征在于所述位于機(jī)身底板(17)下面的氣墊擋板(33)與起落架艙門(23)、機(jī)尾襟翼(14)共同組成“氣墊圍”。
全文摘要
一種噴氣式飛機(jī),它的主要特征是機(jī)身為扁平矩形,且機(jī)身各縱剖面和左右側(cè)面為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼剖面形狀,因此在飛行中機(jī)身可生產(chǎn)升力。它克服了現(xiàn)有飛機(jī)由于機(jī)身斷面為圓形,不產(chǎn)生升力和機(jī)身下部空間不好利用以及機(jī)身細(xì)長、翼展大等不足。在同等載客量或載貨量的條件下本發(fā)明飛機(jī)相對現(xiàn)有飛機(jī)的總長度、寬度、翼展等均可減少約40%,因此本發(fā)明飛機(jī)其自身重量、造價及營運(yùn)成本都相應(yīng)降低,同時對機(jī)場要求大大降低,可廣泛應(yīng)用于各國國際機(jī)場。本發(fā)明飛機(jī)在事故狀態(tài)下,一部份安設(shè)有幾種減少飛機(jī)下落速度的安全裝置的機(jī)型可轉(zhuǎn)為短距或垂直降落狀態(tài)就地降落,從而達(dá)到化解事故或?qū)?zāi)害減少到最低程度。
文檔編號B64C39/00GK1351944SQ01138239
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者劉世英, 劉勁 申請人:武漢大學(xué)