阅读说明：本技术 一种水翼与气囊复合式水面起降装置 (Hydrofoil and air bag combined type water surface lifting device ) 是由 汪洋 崔方杰 刘海港 袁靖肖 徐帅 耿鹤鸣 于 2018-06-09 设计创作，主要内容包括：一种水翼与气囊复合式水面起降装置,包括如下内容：(1)至少包括一个水翼,以及水翼收放装置；(2)至少包括一个气囊,以及气囊的充气和放气装置；(3)所述气囊包括柔性的囊壁。飞机在水面高速滑行时,利用水翼提供飞行器的动态托举力,水翼的强度完全可以抵抗巨大的水力冲击；飞机滑行速度较低,或者完全静止时,气囊充气并提供静态浮力,飞机与水面保持一定的距离,避免发动机进水和机体腐蚀；飞行器在空中高速飞行时,上述的水翼和气囊都收起,不会增加飞行器的额外迎风面积。(A hydrofoil and air bag combined type water surface lifting device comprises the following contents: (1) at least comprises a hydrofoil and a hydrofoil retraction device; (2) at least comprises a gasbag and a device for inflating and deflating the gasbag; (3) the balloon includes a flexible wall. When the airplane slides on the water surface at a high speed, the hydrofoil is used for providing dynamic lifting force of the airplane, and the strength of the hydrofoil can completely resist huge hydraulic impact; when the aircraft is in low sliding speed or completely static, the air bag is inflated and provides static buoyancy, and the aircraft keeps a certain distance from the water surface, so that the water inflow of an engine and the corrosion of an engine body are avoided; when the aircraft flies at high speed in the air, the hydrofoils and the air bags are all retracted, so that the additional windward area of the aircraft is not increased.)

一种水翼与气囊复合式水面起降装置

技术领域

本发明属于水上飞行器的水上起降装置领域，具体涉及一种水翼与气囊复合式水面起降装置。

背景技术

水上飞机，利用机腹下面的船身或者浮筒，实现水面起飞、降落和停泊。其主要优点是在水域辽阔的河、湖、江、海水面上使用，安全性好，地面辅助设施较经济，飞机吨位不受限制，因此可以广泛用于海上巡逻、反潜、救援。水上飞机主要缺点是：受船体形状或者外挂浮筒的影响，机身重量大，气动阻力大，所以在飞行速度，续航里程，燃油经济性方面，都无法和陆地起降的飞机相比。比如中国目前最先进的水上飞机AG600，最大平飞速度500千米/小时，最大航程4500千米，使用升限6000米，而中国最先进的陆地起降运输机运20，最大平飞速度920千米/小时，最大航程7800千米，使用升限13000米。

为了解决这个问题，在上世纪五十年代，美国康维尔公司提出了一种利用水撬（可以理解为展弦比很小的水翼）的方案—“海标枪”（Sea Dart）水上喷气式战斗机。其特点是：在起降过程中，机腹下面的水撬伸出，给飞机提供动态托举力，使其在水面滑行；飞行中，水撬收起，与机腹齐平，不会增加飞行阻力。其问题在于：当飞机在滑行速度较低或者静止时，水撬失去托举力，飞机的很大一部分体积埋入水中。为了解决发动机进排气口的进水问题，需要抬高发动机的安装位置，这就造成了发动机的推进力偏离飞机的重心，在急加速过程中，会产生很大的迫使机头向下的力矩。1954 年 11 月 4 日，“海标枪”在一次展示性飞行中空中解体，试飞员殉职，直接原因就是这个缺陷。中国专利“折叠充气浮筒及应用该折叠充气浮筒的水上飞机”（申请号CN201110404181.0），提出了利用可以充放气的充气浮筒，解决水上飞机静止后的托举力问题。其特征是：利用折叠支架机构，位于折叠充气浮筒内，其两端与液压驱动装置的两端相连接，用于实现折叠充气浮筒的折叠和展开；蒙皮，覆盖于折叠支架机构***，其内部构成与外界相隔绝的密闭空间，用于在折叠支架机构展开时进行浮筒造型；充放气装置，处于蒙皮的外部，用于对蒙皮构成的密闭空间进行充放气。该方案如果实施会出现如下难题：在飞机刚降落，或者接近起飞时，速度可以达到200公里/小时以上，水对浮筒有巨大的冲击力，这将导致蒙皮构成的浮筒面临解体的危险。

为了解决上述难题，本发明一种水翼与气囊复合式水面起降装置，同时解决三大难题：水上飞行器在水面高速滑行时的水力冲击；在水面静止时提供托举力和托举高度；在空中飞行时的迎风面积。

一种水翼与气囊复合式水面起降装置，包括如下内容：

（1）至少包括一个水翼，以及水翼收放装置；（2）至少包括一个气囊，以及气囊的充气和放气装置；（3）所述气囊包括柔性的囊壁。

所述的水翼，与所述的柔性的囊壁密闭结合，所述的水翼构成气囊的刚性下囊壁。

有一翼槽，其内轮廓与水翼外轮廓相仿，所述的水翼可以镶嵌在所述的翼槽中。

所述的翼槽，与所述的柔性囊壁密闭结合，所述的翼槽构成气囊的刚性上囊壁。

所述的水翼收放装置，包括了前液压缸和后液压缸，所述的前液压缸的下端及所述的后液压缸的下端，与所述的水翼内表面连接；还包括一套液压控制系统。

所述的后液压缸的位移量，要大于前液压缸的位移量。

所述的气囊，通过柔性隔膜，分割为多个独立的腔室。

所述的复合水上起落架，安装在飞机的机腹下面。

所述的复合水上起落架，对称安装在飞机的机翼下面。

飞机在水面高速滑行时，利用水翼提供飞行器的动态托举力，水翼的强度完全可以抵抗巨大的水力冲击；飞机滑行速度较低或者完全静止时，气囊充气并提供静态浮力，飞机与水面保持一定的距离，避免发动机进水和机体腐蚀；飞行器在空中高速飞行时，上述的水翼和气囊都收起，不会增加飞行器的额外迎风面积。

附图说明

图1为水翼与气囊复合式水面起降装置处于收起状态的示意图—主视图；

图2为水翼与气囊复合式水面起降装置处于收起状态的示意图—左视图；

图3为水翼与气囊复合式水面起降装置处于打开状态的示意图—主视图。

图中：1、飞机；2、水翼；3、气囊；4、囊壁；5、隔膜；6、腔室；7、水翼内表面；8、翼槽；9、前液压缸；10、后液压缸；11、起落架舱室；12、机腹13、机翼；14、辅助浮筒。

图中：1、飞机；2、水翼；3、气囊；4、囊壁；5、隔膜；6、腔室；7、水翼内表面；8、翼槽；9、前液压缸；10、后液压缸；11、起落架舱室；12、机腹13、机翼；14、辅助浮筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1~图3，展示了本发明在一架大型运输机上的实施例。

飞机1保留了陆地起落装置，起落架舱室11内置轮式起落架。图1~图2是飞机在空中高速飞行时的状态，在机腹12上有一个收起状态的水翼2（本说明书将水撬和水翼统称为水翼），其外型与机腹12平滑过渡，不会带来额外的风阻。

图3是飞机在水上滑行和停止状态的示意图，为了便于表达，将柔性囊壁4透明化处理，此时水翼2伸出，气囊3充气膨胀。水翼内表面7的前部，与前液压缸9的下端连接，水翼内表面7的后部，与后液压缸10的下端连接。后液压缸10的位移量，要大于前液压缸9的位移量，这样在水翼2最大打开状态，水翼2相对飞机的中轴线有一倾角，在降落和起飞时，可以提供较大的向上水动力。这两个液压缸，由一套液压系统控制，该液压控制系统由液压泵、电磁阀、液压管路和液压控制器组成，图中未表达。

机腹12上，有一翼槽8，其内轮廓与水翼2的外轮廓相配，水翼2收起时，如图1、图2所示，可以镶嵌在翼槽8中，使水翼2的外表面与机腹12平滑过渡。

图3所示，还包括一个气囊3，飞机在水面滑行和停止时，利用一套充气装置充气膨胀。气囊3的***，是一圈柔性的囊壁4，囊壁4与水翼内表面7密闭结合，水翼2构成气囊3的刚性下囊壁。翼槽8与囊壁4密闭结合，翼槽8构成气囊3的刚性上囊壁。气囊3内部通过柔性隔膜5，分割为多个独立的腔室6，这样即使有个别腔室漏气，仍能保证飞机远离水面。各腔室的充放气，通过一套充放气装置实现，包括空气泵、空气切换阀、空气管路和气动控制器，图中未表达。

图1~图3表达的实施例，水翼与气囊复合式水面起降装置安装在飞机1的机腹12下面，机翼13下面，对称安装着辅助浮筒14，用于纠正飞机1在水面的侧倾。也可以用本发明的复合式水面起降装置取代浮筒14，用于提供动态和静态浮力。或者机腹12和浮筒14的位置都使用本发明的装置，提供多点的水上支撑力。

水翼2与气囊3也可以分开布置在飞行器的不同位置：比如水翼安装在机腹，而气囊安装在机翼两侧，水翼高度方向靠下，气囊高度方向靠上。飞行器在水面高速滑行时，水翼与水接触提供动态托举力，气囊与水面不接触。低速滑行或者静止时，飞行器离水面距离降低，气囊与水面接触，提供静态浮力。

本发明除了用于水上飞机之外，还可以推广用于其它水上起降的飞行器，比如水上地效飞机，水上摆渡飞行器。

上述实施例只是介绍实现本发明的部分具体方案，没包括全部实施例。基于本实施例和本发明的思路，其他技术人员在利用公知的技术对上述实施例所作的无创新性的修改和变型，都属于本发明需要保护的范围。