本實(shí)用新型涉及低速飛行器領(lǐng)域，具體是一種高效低速飛行器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有世界范圍內(nèi)的低速飛行器有旋翼類和風(fēng)扇翼類兩種，直升機(jī)是典型的旋翼類低速飛行器，但其功率載荷低，基本為2～6kg/kW，而且操控耦合大，安全性及穩(wěn)定性較不好；常規(guī)飛機(jī)依靠速度才能產(chǎn)生升力，基本上都不能極低速飛行（如不能小于30km/h飛行）?，F(xiàn)有的風(fēng)扇翼飛行器，使用風(fēng)扇機(jī)翼氣動(dòng)力分量作為前飛推力，存在飛行速度提不高，低速飛行穩(wěn)定性不好等問題。典型的風(fēng)扇翼飛行器布局圖見美國專利US 6,527,229 B1 Fig.1.，US20120111994A1。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)的風(fēng)扇翼飛行器中都是以風(fēng)扇機(jī)翼為推進(jìn)裝置的，受橫流風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)速度限制，風(fēng)扇機(jī)翼自身產(chǎn)生的推力作為動(dòng)力所能達(dá)到的飛行速度范圍較低，且在這一飛行速度范圍低速段穩(wěn)定性很不好，起降安全性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種高效低速飛行器，飛行器帶有風(fēng)扇機(jī)翼和推進(jìn)裝置，前緣嵌入橫流風(fēng)扇、后緣開縫（地效飛行時(shí)關(guān)閉）、弦長大（展弦比?。軌?qū)崿F(xiàn)低速范圍內(nèi)極低速和稍大速度的前飛，具有功率效率高、安全性好和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，功率載荷可超過15kg/kW。而且，由于機(jī)翼上下產(chǎn)生很大壓差，利用其下洗誘導(dǎo)速度，非常適合作為地效飛行器使用。

本實(shí)用新型包括機(jī)身以及連接在機(jī)身上的機(jī)翼和尾翼，所述的機(jī)翼包括內(nèi)側(cè)機(jī)翼和外側(cè)機(jī)翼，其中內(nèi)側(cè)機(jī)翼上前緣內(nèi)嵌有橫流風(fēng)扇，風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生飛行器較低速飛行時(shí)所需的主要升力和推力，外側(cè)機(jī)翼提供部分升力；所述的尾翼包括平尾（含水平安定面和水平舵面）和垂尾（垂尾上安裝有方向舵），其中平尾前端安裝有推進(jìn)裝置（螺旋槳或其他能夠產(chǎn)生推力或拉力的裝置），推進(jìn)裝置產(chǎn)生的氣動(dòng)力為飛行器飛行時(shí)提供克服外部空氣阻力的主要推力。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的內(nèi)側(cè)機(jī)翼的后緣處布置有后緣開縫，后緣開縫在飛行器作地效飛行時(shí)關(guān)閉，加大地面效應(yīng)提高升力。后緣開縫在飛行器無地效飛行時(shí)通過機(jī)翼表面的附面層控制來減緩后緣的氣流分離，提高飛行器的升力。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述的機(jī)翼下部，在內(nèi)側(cè)機(jī)翼和外側(cè)機(jī)翼之間布置有擋板，在飛行器作地效飛行時(shí)可以加大地面效應(yīng)提高升力。

機(jī)身內(nèi)部的動(dòng)力裝置為全機(jī)的橫流風(fēng)扇和推進(jìn)裝置提供動(dòng)力，橫流風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)讓機(jī)翼產(chǎn)生升力和推力。

較低速情況下，主要由風(fēng)扇機(jī)翼為飛行器提供前進(jìn)推力和升力；當(dāng)飛行器飛行速度逐步提高后，風(fēng)扇機(jī)翼的氣動(dòng)合力在飛行方向的分量逐漸變小，甚至變?yōu)樽璧K飛行器前飛的阻力，這時(shí)飛行器前飛動(dòng)力來自于推進(jìn)裝置產(chǎn)生的力。

高效低速飛行器的工作方法，包括以下步驟：

1）滑跑起飛時(shí)，后緣開縫處于封閉狀態(tài)，內(nèi)側(cè)機(jī)翼上橫流風(fēng)扇在動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，機(jī)翼產(chǎn)生前進(jìn)推力及升力，飛行器開始加速向前滑跑，在滑跑速度增加的同時(shí)機(jī)翼的升力不斷增加而推力在下降，同時(shí)由于貼近地面而產(chǎn)生地面效應(yīng)，當(dāng)滑跑速度約5km/h～30km/h時(shí)升力便可以大于等于重力，飛行器離開地面開始離地飛行。

2）低速飛行時(shí)，后緣開縫一直處于封閉狀態(tài)，在地效作用下，飛行器在動(dòng)力裝置提供小功率或小能量情況下，飛行速度5km/h～30km/h時(shí)升力便可以大于等于重力（看飛行時(shí)載重情況，如果起飛重量大，飛行速度就要大一點(diǎn)），如果升力大于重力，飛行器則會(huì)提升高度，但一旦高度增加，則地面效應(yīng)會(huì)減弱，升力就下降，高度會(huì)降低，則形成高度穩(wěn)定性。此時(shí)飛行器處于高效，功率載荷可超過15kg/kW。

3）增加內(nèi)側(cè)機(jī)翼上橫流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，機(jī)翼產(chǎn)生的前進(jìn)推力及升力增加，飛行器會(huì)加速前飛，高度也會(huì)隨之增加，高度增加后地面效應(yīng)逐漸消失，打開蓋板，后緣開縫處于開縫狀態(tài)，通過控制內(nèi)側(cè)機(jī)翼表面的附面層來減緩后緣的氣流分離改善內(nèi)側(cè)機(jī)翼上下表面流場，升力得到增加，獲得高效。但僅靠橫流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)速度是有限的，一般前飛速度約在350km/h左右，就需要啟動(dòng)推進(jìn)裝置來提供前飛推力或拉力了。

4）當(dāng)速度大于300km/h時(shí),動(dòng)力裝置開始通過離合器接通推進(jìn)裝置，該裝置正常工作，產(chǎn)生推力或拉力，以克服飛行器以稍大速度前飛產(chǎn)生的全機(jī)阻力（此時(shí)橫流風(fēng)扇機(jī)翼基本上產(chǎn)生不了推力，甚至是阻力，但仍可以產(chǎn)生較大升力），隨著前飛速度增加，全機(jī)阻力越來越大，需要推進(jìn)裝置產(chǎn)生越來越大推力或拉力。

受螺旋槳激波限制和機(jī)翼廢阻大約束，飛行器速度最高達(dá)到700km/h左右，再增加飛行速度，能量利用效率大幅降低。

本實(shí)用新型有益效果在于：

1、能夠?qū)崿F(xiàn)低速范圍內(nèi)極低速和大速度的前飛（本實(shí)用新型指的低速飛行速度范圍為5km/h～700 km/h），具有功率效率高、安全性高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，功率載荷可超過15kg/kW。

2、由于機(jī)翼上下產(chǎn)生很大壓差，利用其下洗誘導(dǎo)速度，非常適合作為地效飛行器使用。

3、飛行器操縱既可以依賴尾翼和機(jī)翼后緣舵面，也可以混合螺旋槳和橫流風(fēng)扇氣動(dòng)力變化進(jìn)行。

4、平尾安裝在推進(jìn)裝置的正后方，可利用尾流提高低速時(shí)的俯仰操縱功效。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型前側(cè)視圖；

圖2為本實(shí)用新型后側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型正視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

本實(shí)用新型的各側(cè)視圖分別如圖1、圖2、圖3和圖4所示，包括機(jī)身1以及連接在機(jī)身1上的機(jī)翼和尾翼。所述飛行器上有控制面可以操縱飛行器的飛行姿態(tài)，也利用風(fēng)扇側(cè)機(jī)翼本身提供操縱。所述側(cè)機(jī)翼可以作為操縱面，也可以作為升力面和推力面。

所述的機(jī)翼包括內(nèi)側(cè)機(jī)翼6和外側(cè)機(jī)翼8，其中內(nèi)側(cè)機(jī)翼6上前緣內(nèi)嵌有橫流風(fēng)扇3，風(fēng)扇3的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生飛行器較低速飛行時(shí)所需的主要升力和推力，外側(cè)機(jī)翼8提供部分升力。

所述的尾翼包括平尾4（含水平安定面9和水平舵面10）和垂尾5（垂尾上安裝有方向舵），其中平尾4前端安裝有推進(jìn)裝置（螺旋槳或其他能夠產(chǎn)生推力或拉力的裝置），推進(jìn)裝置2產(chǎn)生的氣動(dòng)力為飛行器稍大速度飛行時(shí)提供克服外部空氣阻力的主要推力。平尾安裝在推進(jìn)裝置的正后方，可利用推進(jìn)裝置的尾流提高低速時(shí)的俯仰操縱功效。

所述的內(nèi)側(cè)機(jī)翼6的后緣處布置有后緣開縫7，后緣開縫也可以是前后兩段及以上段翼型組合，這些開縫段可以設(shè)置成同平面并齊前后緊鄰的型式，也可以設(shè)置成不同平面錯(cuò)開高度上下分離的型式。

后緣開縫7在飛行器作地效飛行時(shí)關(guān)閉，加大地面效應(yīng)提高升力。后緣開縫7在飛行器無地效飛行時(shí)通過機(jī)翼表面的附面層控制來減緩后緣的氣流分離，提高飛行器的升力。

機(jī)身內(nèi)部的動(dòng)力裝置為全機(jī)的橫流風(fēng)扇和推進(jìn)裝置提供動(dòng)力，橫流風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)讓機(jī)翼產(chǎn)生升力和推力。

較低速情況下，主要由風(fēng)扇機(jī)翼為飛行器提供前進(jìn)推力和升力；當(dāng)飛行器飛行速度逐步提高后，風(fēng)扇機(jī)翼的氣動(dòng)合力在飛行方向的分量逐漸變小，甚至變?yōu)樽璧K飛行器前飛的阻力，這時(shí)飛行器前飛動(dòng)力來自于推進(jìn)裝置產(chǎn)生的力。

外側(cè)機(jī)翼8設(shè)計(jì)成上反，增加橫向穩(wěn)定性，也可設(shè)計(jì)成舵面，作為操縱面進(jìn)行滾轉(zhuǎn)操縱。

高效低速飛行器的工作方法，包括以下步驟：

1）滑跑起飛時(shí)，后緣開縫7處于封閉狀態(tài)，內(nèi)側(cè)機(jī)翼6上橫流風(fēng)扇3在動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，機(jī)翼產(chǎn)生前進(jìn)推力及升力，飛行器開始加速向前滑跑，在滑跑速度增加的同時(shí)機(jī)翼的升力不斷增加而推力在下降，同時(shí)由于貼近地面而產(chǎn)生地面效應(yīng)，當(dāng)滑跑速度約5km/h～30km/h時(shí)升力便可以大于等于重力，飛行器離開地面開始離地飛行。

2）低速飛行時(shí)，后緣開縫7一直處于封閉狀態(tài)，在地效作用下，飛行器在動(dòng)力裝置提供小功率或小能量情況下，飛行速度5km/h～30km/h時(shí)升力便可以大于等于重力（看飛行時(shí)載重情況，如果起飛重量大，飛行速度就要大一點(diǎn)），如果升力大于重力，飛行器則會(huì)提升高度，但一旦高度增加，則地面效應(yīng)會(huì)減弱，升力就下降，高度會(huì)降低，則形成高度穩(wěn)定性。此時(shí)飛行器處于高效，功率載荷可超過15kg/kW。

3）增加內(nèi)側(cè)機(jī)翼6上橫流風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速，機(jī)翼產(chǎn)生的前進(jìn)推力及升力增加，飛行器會(huì)加速前飛，高度也會(huì)隨之增加，高度增加后地面效應(yīng)逐漸消失，打開蓋板，后緣開縫7處于開縫狀態(tài)，通過控制內(nèi)側(cè)機(jī)翼表面的附面層來減緩后緣的氣流分離改善內(nèi)側(cè)機(jī)翼上下表面流場，升力得到增加，獲得高效。但僅靠橫流風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)速度是有限的，一般前飛速度約在350km/h左右，就需要啟動(dòng)推進(jìn)裝置2來提供前飛推力或拉力了。

4）當(dāng)速度大于300km/h時(shí),動(dòng)力裝置開始通過離合器接通推進(jìn)裝置2，該裝置正常工作，產(chǎn)生推力或拉力，以克服飛行器以稍大速度前飛產(chǎn)生的全機(jī)阻力（此時(shí)橫流風(fēng)扇機(jī)翼基本上產(chǎn)生不了推力，甚至是阻力，但仍可以產(chǎn)生較大升力），隨著前飛速度增加，全機(jī)阻力越來越大，需要推進(jìn)裝置2產(chǎn)生越來越大推力或拉力。

受螺旋槳激波限制和機(jī)翼廢阻大約束，飛行器速度最高達(dá)到700km/h左右，再增加飛行速度，能量利用效率大幅降低。

本實(shí)用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。