專利名稱：起落架與主機體分離的飛機的制作方法
起落架與主機體分離的飛機本發明涉及到戰斗機的一種起落架設計方案，屬于航空技術領域。起落架是飛機必不可少的組成部分，到目前為止，幾乎所有的有人飛行器都必須安裝起落架，有些特種飛行器為節省機體的結構重量，采用的是可拋棄的起落架車，在早期的飛行航母設計中，曾經出現過將起落架拆除的情況。英國能夠垂直起降的鷂式戰斗機改進方案也曾經出現過將起落架拆除的方案，但考慮到會影響地面移動及帶來后勤方面的問題，最后沒有采用。由于取消起落架會產生種種不便，除了早期飛機有過這樣的設計外，幾乎再無人會采用取消起落架的方法來提高其戰術技術性能，總體而言，起落架做為飛機的一種重要部件到目前為止是不可缺少的。起落架在飛行過程中使用時間最短，但戰斗機為其付出的代價卻是最大的！起落架是飛行器機體強度最高的地方，起落架支柱載面承受最高集中應力可達到每平方厘米上千千克，這導致機體結構為起飛降落付出了沉重的代價！其結構重量竟然達到十分之一還多！而發動機的重量遠低于起落架。除了能看得見的結構重量外，起落架的收起體積也相當大，占用的機內空間遠超過飛行員座艙！早期的戰斗機通常是讓起落架收放在機體結構內，但就是這樣做，也難免不會造成翼根處的迎風面積增加。第三代戰斗機為了解決起落架安置與機體結構強度之間的矛盾，通常把主起落架設置在翼根結構的外面，用非承力整流結構包裹，這樣造成翼根肥厚，對氣動性能影響很大。安裝起落架的部位通常都是機體設備和各種管道及發動機進氣道集中所在位置，這給戰斗機的設計帶來挑戰。正是考慮到現有的作戰飛機為起落架付出了巨大的代價，本發明提出起落架與主體機分離的方案設計，其概念就是將作戰飛機的起落架與主體分離開來，兩者在起飛前及及停放時組合在一起，在起飛后起落架體與主機體分離，可依靠上面安裝的動力及機翼及無人駕駛技術自行返回降落，當主體機執行完任務返航時，可再次起飛再次起飛，在空中與主體機對接，然后再實施下滑降。在現在作戰飛機造價越來越高、技術越來越復雜、性能提高越來越困難的情況下，采用這種起落架與主機體分離的方案可以非常輕松地減輕以上這幾個方面的的負面影響 ，從根本上改戰斗機設計的被動局面，為大幅度提高作戰飛機的性能和降低造價創造了條件。具體方案是這樣實現的；飛行起落架總體結構采用鴨式布置，其機翼采用下單翼設計以使機翼能盡量后置和遠離戰斗機的主翼面，前翼也可以盡量前置，以減少組合飛行時對上面戰斗機機翼的干擾。對接裝置可以采用類似于空中加油的軟管方式，也可以采用類似于硬管加油的方式。軟管方式可以在主機體腹部安裝對接用的聯接接口和可拋拖索錨，這個錨由一個可產生矢量推力的微型噴氣裝置。在飛行起落架上安裝有對接用叉式桿，當飛行在主機體的下方時，這個對接用叉式桿可用來捕獲主機體拋出的拖索錨，當叉式桿將拖索錨上的拖索收攏到叉口處的收索口中后，其內部的的磨擦輪就可將拖索接進收索箱中，進而將主機體與飛行起落架兩者拉近，在拉動的過程中，主機體保持平飛狀態，飛行起落架上的翼面則適當產生負升力，以保持拖索始終被拉緊，這樣就能避免不穩定氣流影響上下機體間的距離，以減少對接時發生碰撞的概率，使對接的安全性提高。有專家分析戰斗機取消飛行員后將可使重量減少50%以上，尺寸可以縮小60%，而起落架的重量及體積對戰斗機的影響更甚，飛行起落架把重量達到結構十分之一的起落架與主機體分離，其對戰斗機戰術技術性能的影響將遠超過作戰飛機無人化，與沒有采用這一概念的戰斗機相比，采用了飛行起落架概念的戰斗機將具有絕對的飛行性能優勢，有可能改寫作戰飛機的設計理念及引導作戰飛機的設計方向。不光是在戰術技術性能上，由于在設計上不必再考慮影響戰斗機作戰性能的因素，飛行起落架可以盡可能地采用大量提高起飛降落滑跑性能的設計，例如可采用大直徑的中低壓輪胎或多輪結構，可配置完善的起落架緩沖裝置和可自動根據地面傾斜度度調整左右支柱高度的設計，可采用能產生滑躍起飛效果的彈跳式起落架設計，還可以根據需要迅速地更換機輪以適應不同場地需要，這也將極大影響作戰飛機的總體效能。附
圖1為飛行起落架總體布局圖。附圖2為飛行起落架與主機體對接過程原理及相應結構圖。參照附圖1 ;飛行起落架I基本上就是一架小型的輕型飛機，只不過為了承載重達十多噸的主機體，機輪2的尺寸相對較大。由于要考慮盡量控制兩機體之間的氣動干擾，飛行起落架采用鴨式布局，這樣飛行起落架的主機翼3可以正好位于主機體重心處，可與主機體形成雙翼布局的組合式飛行體。飛行起落架兩個輪艙上的垂直穩定面4中正好隱藏與主體體聯接的機輪支柱5，前輪的支柱也通過鴨式機身6支撐主機體前面，在支柱上設置有與主機體聯接用的接口，這個接口主要表現為主機體上的對接孔7，飛行起落架上的接口設計為插銷8，在對接孔7和對接插銷8之間設置有對接閉鎖設計和降低對接精度要求的斜坡設計。為盡量控制主體機為起降付出結構重量，在飛行起落架與主機體聯接的支柱上設置有分散支撐力的推開/緩沖托桿9，它依靠起落架主體上的液壓裝置和控制系統在垂直方向上可以浮動，用來幫助與主機體的對接和分離。在主機體前腹部設置有拋錨艙10，用來收放對接錨及牽引索。飛行起落架的機首為左右各一半的縫隙設計11，左右機首上安裝呈叉型的兩個桿12，可通過這兩桿的收口形狀來提高飛行起落架捕獲主機體拋下錨索的效率。參照附圖2 ;飛行起落架與主機體的分離可采用目前業巳成熟的飛機外掛物拋放技術，前面所述的插口與插銷的聯接結構基本上能滿足分離需要，可根據需要通過飛行起落架的三個支柱上的推開/緩沖托桿9來完全起落架與主機體的分離。對接是飛行起落架與主機體能否實用的關鍵，在對接飛行時 ，飛行起落架從下方進入與主體機對對接的范圍，當兩者相對速度穩定后，主機體既拋出拋錨艙內的矢量噴氣錨13，在噴氣矢量推力及牽引索14收放速度的共同控制下，矢量噴氣錨就能迅速接近飛行起落架，機頭上的叉型桿12就可以很快地將牽引索捕獲，并將其收擾在分裂式機頭11中間，在分裂式機頭縫隙根部垂直線上左右安裝有上下兩對磨擦輪子15，牽引索最終會進入這兩對磨擦輪之間，兩對磨擦輪通過磨擦轉動將上面的牽引索收進收索艙16中，將噴氣矢量錨收進下面的收錨艙17中。在飛行起落架利用牽引索與主機體建立對接聯系后，兩機的靠近就由磨擦輪收緊控制索的進行，同時飛行起落架的翼面適當產生向下的升力，以始終讓牽引索處于拉緊狀態，這樣能消除氣流不穩定的因素，減少發生碰撞的概率，使對接更為平穩。飛行起落架上方與主機體接觸的增加推開/緩沖桿12可以主動在兩機體達到一定距離時就伸出，可提供緩沖力，進一步提聞對接的安全。除上述對接方法外，也可以采用硬管加油對接方式，在飛行起落架上設置上仰的桿式對接桿。在具體設計時飛行起落架與主機體之間的聯接可以根據情況的不同采用不同的設計，為了簡化后勤保障，也可以考慮將飛行起落架設計成通用型，在主機體的設計上也不分機型都采用同樣的對接口及尺寸。為簡單起見，對接用的錨也可以用氣動舵面來提供操縱性。為提高對起降場地的適應性，還可以考慮采用運輸機的多輪式結構，可根據需要增加或減少機輪的數量。為提高效費比，可以在飛行起落架上安裝大推力的渦扇發動機或液氧/煤油火箭發動機，用來提高戰機起飛時的推重比，還可以在飛行起落架上安裝噴水加力燃料箱及輸送管道，在主機體上安裝接受加力燃料的管道和噴嘴，以提高主機體發動機的推力。在具體設計時可根據需要分別裝備專門供起飛用的裝置和專門供降落用的飛行起落架，可自動返回助推器就是這種設計思想的一種選擇，其主要目的是為重載起飛的的飛機提供足夠 的推力。
權利要求
1.一種起落架與主機體可分離的作戰飛機，其特征是起落架自己帶有動力、機翼、操縱氣動舵面及自動駕駛裝置，起落架本身和主機體之間有配套的對接口。
2.按照權利要求I規定的飛行起落架，其特征是與之配套的主機體之間設置有對接用的接口，其一方是插銷形式，另一方則是插孔形式，兩者之間設置有鎖定裝置。
3.按照權利要求I規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架用來支撐主機體的支柱頂端設置有主機體托架。
4.按照權利要求I規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架采用鴨式布局。
5.按照權利要求I規定的飛行起落架，其特征是與之配套的主機體下部設置了一個對接用錨艙，其中配置了一個可拋棄放的用牽引索聯接的可操縱對接錨，對接錨可采用氣動或噴氣實現操縱，牽引索系在主機體結構上。
6.按照權利要求I規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架機首處設置捕獲噴氣錨索用的叉形桿。
7.按照權利要求I和權利要求5規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架機首采用了帶縫隙的分裂式結構。
8.按照權利要求I和權利要求5規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架設置了收索艙和短量噴氣錨的容納艙。
9.按照權利要求I和權利要求5規定的飛行起落架，其特征是飛行起落架內部采用了磨擦輪收放裝置。
全文摘要
本發明提出起落架與主體機分離的方案設計，其概念就是將作戰飛機的起落架與主體分離開來，兩者在起飛前及及停放時組合在一起，在起飛后起落架體與主機體分離，可依靠上面安裝的動力及機翼及無人駕駛技術自行返回降落，當主體機執行完任務返航時，可再次起飛再次起飛，在空中與主體機對接，然后再實施下滑降。在現在作戰飛機造價越來越高、技術越來越復雜、性能提高越來越困難的情況下，采用這種起落架與主機體分離的方案就可以非常輕松地避開以上這幾個方面的技術及經濟因素，為大幅度提高作戰飛機的性能創造了條件。戰斗機取消飛行員后將可使重量減少50％以上，尺寸可以縮小60％，而起落架的重量及體積對戰斗機的影響更甚，與沒有采用這一概念的戰斗機相比，采用了飛行起落架概念的戰斗機將具有絕對的飛行性能優勢。
文檔編號B64C25/04GK103231800SQ20111045251
公開日2013年8月7日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者馬世強 申請人:馬世強