關(guān)于新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)與探究

張遠(yuǎn)

摘 要：市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，推動(dòng)著我國(guó)航空航天事業(yè)的不斷進(jìn)步。近年來(lái)，我國(guó)花費(fèi)了大量的時(shí)間、人力、物力、財(cái)力用于研究多棲飛行器，并取得了一定的研究成果。水陸空三棲飛行器指的是可以在水、陸、空三種環(huán)境下進(jìn)行工作的飛行器。為了實(shí)現(xiàn)新型水陸空三棲飛行器的不斷發(fā)展與進(jìn)步，必須加強(qiáng)對(duì)新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)方面的研究。本文主要對(duì)新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探究，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：新型飛行器；設(shè)計(jì)；水陸空三棲

相比較于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)對(duì)于陸空兩棲飛行器、水陸空三棲飛行器的研究起步相對(duì)較晚，就目前情況來(lái)看，尚處于起步階段、探索階段，雖然已經(jīng)提出了諸多設(shè)想，但尚未投入實(shí)踐，即使有一些已經(jīng)投入實(shí)踐，卻很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。對(duì)于水陸空三棲飛行器來(lái)說(shuō)，目前設(shè)計(jì)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題主要有其轉(zhuǎn)換方式、穩(wěn)定性、續(xù)航等?；诖?，必須進(jìn)一步加強(qiáng)、深化對(duì)新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)的研究。

一、新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)要求

首先，性能要求較高。對(duì)于新型水陸空三棲飛行器來(lái)說(shuō)，其必須具備穩(wěn)定性、安全性等性能，且可以切實(shí)滿(mǎn)足水陸空三棲的飛行需求，在此基礎(chǔ)上，還需要滿(mǎn)足如下要求：結(jié)構(gòu)重量盡量最小化，推進(jìn)效率與飛行速度最大化，最好具備垂直起降的性能。

其次，具備多用途功能。與傳統(tǒng)飛行器相比較而言，新型水陸空三棲飛行器必須具備在水、陸、空三種環(huán)境下進(jìn)行工作的能力，可以滿(mǎn)足水、陸、空三種不同環(huán)境的運(yùn)輸要求。但需要注意的是，新型水陸空三棲飛行器除了要滿(mǎn)足三棲工作需求，還要確保其在單一形態(tài)下進(jìn)行工作的時(shí)候，也具備良好的性能[1]。

再次，動(dòng)力系統(tǒng)高效。新型水陸空三棲飛行器的動(dòng)力系統(tǒng)，性能要求相對(duì)較高，必須要為水陸空三棲飛行器的三棲工作提供充足的動(dòng)力，同時(shí)還需要在新型水陸空三棲飛行器工作環(huán)境發(fā)生變化的時(shí)候可以保持高效運(yùn)作與系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

最后，轉(zhuǎn)換控制性能靈活。新型水陸空三棲飛行器的轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)確保其具有可靠強(qiáng)度，同時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可以滿(mǎn)足快速、穩(wěn)定的形態(tài)轉(zhuǎn)換能力。

二、新型水陸空三棲飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了切實(shí)滿(mǎn)足上述新型水陸空三棲飛行器的設(shè)計(jì)要求，必須加強(qiáng)對(duì)新型水陸空三棲飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視，盡可能地確保其總體結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小、輕便靈活?；诖?，筆者提出了一種水陸空三棲飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，即以傳統(tǒng)陸地汽車(chē)為模板，對(duì)其進(jìn)行改裝，構(gòu)成飛行器的機(jī)身，然后在機(jī)身上增加尾翼，尾翼的作用主要是降低水上、陸上的阻力，同時(shí)提高飛行時(shí)的升力；機(jī)身下部是一整塊浮子，可以增加機(jī)翼升力面積，同時(shí)，還可以滿(mǎn)足飛行器的水上漂浮需求；機(jī)翼兩側(cè)配置槳葉式發(fā)動(dòng)機(jī)，以滿(mǎn)足飛行器的多棲動(dòng)力需求[2]；為槳葉式發(fā)動(dòng)機(jī)配備連接裝置，其能夠扭轉(zhuǎn)槳葉式發(fā)動(dòng)機(jī)的方向，從而可以滿(mǎn)足飛行器垂直起降、航行、飛行時(shí)的動(dòng)力需求。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新型水陸空三棲飛行器，能夠在真正意義上實(shí)現(xiàn)水陸空三棲飛行器在水、陸、空三種環(huán)境下進(jìn)行工作的需求。

三、新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

1、飛行狀態(tài)設(shè)計(jì)

新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)便是對(duì)飛行狀態(tài)的設(shè)計(jì)。提出了一種水陸空三棲飛行器飛行狀態(tài)的設(shè)計(jì)方案，即以傳統(tǒng)飛行器為基礎(chǔ)，充分考慮其他形態(tài)的結(jié)構(gòu)要求，外形采用亞音速飛機(jī)設(shè)計(jì)，并采取后掠角為0度的水平大展弦比機(jī)翼，以便于機(jī)翼折疊；將動(dòng)力引擎安裝在機(jī)翼兩側(cè)，使機(jī)身、平直機(jī)翼連為一體，以提高升力[3]；為達(dá)到加大升力、保持飛行器飛行姿態(tài)穩(wěn)定的目的，可以增加尾翼面積；為降低飛行阻力，將三棲飛行器的機(jī)身設(shè)計(jì)為流線型；安裝雙旋葉發(fā)動(dòng)機(jī)、固定尾翼，以有效控制飛行器的全部飛行姿態(tài)，同時(shí)，通過(guò)合理調(diào)節(jié)兩側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的傾轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)速差，還可以使飛行器完成俯仰、滾轉(zhuǎn)、方向變換。

2、陸行狀態(tài)設(shè)計(jì)

飛行狀態(tài)設(shè)計(jì)完成后，稍微進(jìn)行一下轉(zhuǎn)換，便可以滿(mǎn)足水陸空三棲飛行器的陸行需求。采取滑翔方式、垂直起降方式，便可以實(shí)現(xiàn)水陸空三棲飛行器在飛行狀態(tài)、陸行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。水陸空三棲飛行器在陸行狀態(tài)下，打開(kāi)底部車(chē)輪艙蓋，并伸出車(chē)輪，機(jī)翼向上折疊，使用固定桿固定在機(jī)身內(nèi)側(cè)，引擎轉(zhuǎn)向外側(cè)，預(yù)防對(duì)機(jī)身造成損傷。在陸行狀態(tài)下，飛行器是依靠輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。

3、航行狀態(tài)設(shè)計(jì)

水陸空三棲飛行器的航行狀態(tài)設(shè)計(jì)中，必須確保其可以和飛行狀態(tài)、陸行狀態(tài)進(jìn)行自由切換，完成水上起飛、水上降落等操作。航行狀態(tài)下，飛行器主要依靠浮子浮在水面上，車(chē)輪收起，水平面與機(jī)身的兩側(cè)機(jī)翼之間有45度的夾角，確保引擎在水面以上，使引擎貼近機(jī)身，以維持動(dòng)力的穩(wěn)定性，引擎旋轉(zhuǎn)到機(jī)翼的后方，飛行器依靠空氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)新型水陸空三棲飛行器設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了分析，并以此為根據(jù)，對(duì)水陸空三棲飛行器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其飛行狀態(tài)設(shè)計(jì)、陸行狀態(tài)設(shè)計(jì)、航行狀態(tài)設(shè)計(jì)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了探討，以期可以為相關(guān)研究及實(shí)踐提供有效依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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