一种具有45度机翼的所受重力作用点和气流作用点合一的喷气式飞机

一、 研发背景

随着我国国民经济的不断发展，综合国力的显著增强，我国民用航空事业得到了极大的发展，民用喷气式飞机的需求数量近年来也在大幅增长。

目前，世界上民用航空器的需求量极大，有能力飞行到10000米的民用喷气式飞机少之又少。大量丰富的地形勘测需要高空喷气式飞机。

二、项目技术可行性分析

1. 项目名称:

一种具有45度机翼的所受重力作用点和气流作用点合一的喷气式飞机

2. 项目的主要内容

喷气式飞机以高灵活性，高速度而在各种类型飞机中一枝独秀，要想使一架飞机具有超高速，必须具备大推力的涡扇发动机，以及优秀的外观气动布局。一种具有45度机翼的所受重力作用点和气流作用点合一的喷气式飞机是一种具有45度直角三角形机翼的飞机，同时，它本身的受力特征的要求是“6点合一”技术。

3. 功能描述

一种具有45度机翼的所受重力作用点和气流作用点合一的喷气式飞机，其技术特征是45度直角三角形机翼技术和“6点合一”技术：

45度机翼。它是两个主机翼组成的大的类45度直角三角形机翼。这是保证飞机稳定飞行的基本特征。

“6点合一”技术。它要求飞机整体所受重力作用点、机身所受重力作用点、两机翼构成的45度直角三角形的大机翼所受重力的作用点、飞机整体所受迎面气流作用力的作用点、机身所受迎面气流作用力的作用点和两机翼构成的45度直角三角形的大机翼所受迎面气流作用力的作用点在飞机上是一个点，它是飞机所受力的特征分析，是飞机受力的一项关键指标。

4. 产品描述

该飞机的机身上半部为半个椭圆体，下半部为梯形立面体，两部分合在一起组成了一个类似椭圆体的机身。机翼分别包括两个主翼，两个尾翼和两个方向翼，它们分别在机身的两侧。机头上半部为半个30度圆锥体，下半部为梯形立面体。喷气发动机的两个进气口分别在主翼下面，它们的外形为菱形。主翼在机头后面，进气口的上面，它的外形为45度角的直角三角形，一个直角边连接机身，两个主翼大小，形状相同。主翼可以上下转动，从而改变机翼受到气流作用力的方向。尾翼在主翼后面，它的外形为60度的直角三角形，60度的斜边和机身成60度夹角，一个直角边连接机身。两个尾翼大小，形状相同。两台喷气式发动机装在尾翼下面。两个尾翼上面分别安装两个方向翼，方向翼垂直于机身，它可以左右转动，从而改变方向翼受到空气推力的方向。两个方向翼大小，形状相同。它们的外形为45度角的直角三角形，一个直角边连接机身。整个飞机的造型如图1所示。

在起飞过程中，飞机向前跑，主翼前面抬起，由于斜向上的主翼受到水平方向上的气流作用力而对飞机产生向上的升力，使飞机抬升，主翼受到的的升力大于飞机所受到的重力。同时，飞机降落时，由于斜向下的主翼受到水平方向的气流作用力而对飞机产生向下的力，使飞机降落，主翼受到的的升力小于飞机所受到的重力。这说明，飞机的主翼所受气流的力是飞机保持飞行的根本原因。由于两个主翼大小相同，所以两个主翼所受迎面气流的力是相同的。每个主翼的一个直角边都连接机身，另外一个直角边都垂直于机身，第三个斜边都和机身呈45度夹角。两边的主翼加起来构成了一个大的类45度直角三角形机翼，其直角顶点在机头后面。两个主翼构成一个直角迎风面，当气流沿大的类45度直角三角形机翼的两直角边掠过机翼时，每个主翼都受到和主翼斜边有45度夹角的气流的作用力，这个力可以分解为水平作用在主翼上的力和垂直作用在主翼上的力，这两个力大小相等，方向垂直。水平作用在主翼上的力会对飞机的稳定性产生影响，它的作用大，飞机就会稳定，它的作用小，飞机就会不稳定。垂直作用在主翼上的力会对飞机产生一个向后的推力，这个推力会改变飞机的飞行姿态，影响飞机的飞行方向。45度机翼把气流的作用力分解为大小相同的两个力，因为这两个力大小相等，所以45度机翼既保证了飞机的稳定性，也保证了飞机的灵活性，也便于飞机的飞行。如图2所示。

由两个主翼组成的大的类45度直角三角形机翼所受重力的作用点，在这个直角三角形斜边的中垂线上。这个点在斜边中垂线的中点和斜边之间。沿这个点做一个平行于斜边的直线，它和两个直角边组成的三角形的面积为S1，它和斜边组成的梯形的面积为S2。且S1=S2，如图3所示。

设计飞机时，增加两个主翼之间机身的宽度，从而保证类45度大机翼所受重力作用点和类45度大机翼所受迎面气流作用力的作用点在一个点上。同时调节机身和机头的长度，从而保证上述点和机身所受重力的作用点在一个点上，也保证飞机整体所受重力的作用点在这个点上，同时调节飞机机身和机头的长度，从而保证机身所受气流迎面作用力的作用点在这个点上，也保证飞机整体所受气

流迎面作用力的作用点在这个点上。这6点合一就可以保证飞机在任何外力的干扰下都不会有较大的移动。因为如果飞机所受重力作用点和飞机所受迎面气流作用力的作用点不是一个点，两个作用力就会把飞机推向两个不同的方向，这就增加了飞机通过调节自身机翼改变飞行方向而所要施加的力的大小，也会增加飞机改变方向的难度。当6点合一时，只要改变飞机机翼的方向，飞机就会受6点合一的点上的力，喷气发动机的推力和机翼改变姿态而产生的力的作用而改变方向。这三种力合成后就会变成一种改变飞机方向的力。这就方便了飞机改变方向，增加了飞机的灵活性，也提高了飞机的稳定性。上面受力分如图4所示。

在两个主机翼构成的45度直角三角形的机翼的90度顶点上施加任何力就可以改变飞机的移动方向。设计飞机时，保证飞机所受发动机的推力的作用点在这个点上，飞机机翼姿态改变的作用力的作用点也在这个点上。这样就保证了飞机的高度灵活性。因为，飞机的飞行方向由这个点决定，这个点在机身前部，只要后面尾翼或主翼稍微改变一下姿态，这个点受机翼姿态改变作用力影响使飞机飞

行方向发生改变。同时，只要保持飞机机翼的姿态不发生改变，发动机推力不发生改变，也就是保证这个点所受飞机自身的作用力不发生改变，飞机在外界大气流力的作用下也不会轻易发生移动。上面的受力分析如图5所示。

尾翼采用60度直角三角形，主要是保证尾翼所受重力的作用点在飞机的尾部，尾翼所受迎面气流的力的作用点在尾翼的尾部，它和前面两个主翼组成的类45度直角三角形大机翼，相互弥补，使飞机整体所受重力的作用点向后移动，保证飞机整体所受重力的作用点在飞机机身的中部，所受迎面气流力的作用点在飞机机身的中部。尾翼平行于机身，它所受的空气推力和机身所受的空气推力的方

向相同，给飞机的后部增加了空气的作用力，这就稳定了飞机的平衡。同时采用菱形进气口方便了飞机发动机工作，也增加了飞机的稳定性。因为菱形的外边在迎面气流下产生一定的阻力，这个阻力防止飞机被气流吹动，增加了飞机的稳定性。机头采用30度圆锥体，减小了飞机在大气流的作用下所产生的阻力。因为圆锥体的角度小于30度，大气流会很容易改变圆锥体的方向，圆锥体的角度大于30度，大气流会很难改变圆锥体的方向。只有30度的圆锥体受气流力的影响最小。同时2台喷气式发动机，分别装在两个副翼的下面，有利于飞机左右两边推力的平衡。如果是单台发动机，当机身两边重量不平衡时就很难调节，两台发动机可以分别给飞机两边施加作用力，有利于飞机两边的平衡。如图6所示：

垂直于两个尾翼的两个方向翼，采用45度直角三角形，一个直角边连接机身，另外一个直角边垂直于机身，斜边受到水平方向气流的力可以分解为，方向垂直于斜边和方向平行于斜边的大小相等的两个力，无论飞机向哪个方向移动，这两个力的作用都相同，不会发生改变。如图7所示：

本项目的有益效果是，采用本设计方案的飞机会大幅度提高自身飞行的稳定性和灵活性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是飞机的机身构造图

图2是两个机翼组成的45度直角三角形机翼所受迎面气流作用力分析图

图3是两个机翼组成的45度直角三角形机翼所受重力力分析图

图4是“6点合一”技术受力分析图

图5是两个机翼组成的45度直角三角形机翼的直角顶点受力分析图

图6是尾翼受力分析图

图7是方向翼受力分析图

在图1中，1.机头，2.左侧主机翼，3.右侧主机翼，4.左侧尾翼，5.右侧尾翼，6.机身。

在图2中，1.气流作用力，2.气流垂直作用机翼力，3.气流水平作用机翼力，4.左侧主机翼，5.右侧主机翼。

在图3中，1.斜边中垂线，2.两机翼组成的45度直角三角形斜边中垂线的中点，3.两个机翼组成的45度直角三角形所受重力的作用点，4.过两个机翼组成的45度直角三角形所受重力作用点做平行于斜边的直线和两直角边组成的三角形的面积S1，5.过两个机翼组成的45度直角三角形所受重力作用点做平行于斜边的直线和斜边组成的梯形的面积S2。其中S1=S2。

在图4中，1.飞机整体所受重力作用点、机身所受重力作用点和两机翼构成的45度直角三角形的大机翼所受重力的作用点，2.飞机整体所受迎面气流作用力的作用点、机身所受迎面气流作用力的作用点和两机翼构成的45度直角三角形的大机翼所受迎面气流作用力的作用点，3.6点合一上的作用力，4.由于机翼姿态发生改变而产生的作用力，5.左喷气发动机推力，6.右喷气发动机推力。

在图5中，1.由于机翼姿态发生改变而产生的作用力，2.发动机推力作用点，3.外界气流作用力。

在图6中，1.主机翼，2.方向翼，3.尾翼，4.喷气发动机。

在图7中，1.气流水平方向作用力，2.水平气流作用力沿斜边分解力，3.水平气流作用力垂直斜边分解力，4.左侧方向翼，5.左侧尾翼，6.左侧喷气发动机，7.右侧方向翼，8.右侧尾翼，9.右侧喷气发动机。

具体实施方式

在图1中，机头（1）与机身（6）的前端相连，左侧主机翼（2）与机身（6）的左侧相连，右侧主机翼（3）与机身（6）的右侧相连，左侧尾翼（4）与机身（6）的左侧尾部相连，右侧尾翼（4）与机身（6）的右侧尾部相连。

在图2中，左侧主机翼（4）与右侧主机翼（5）一起组成了一个大的类45度直角三角形主机翼。

在图7中，左侧方向翼（4）垂直安装在机身上，右侧方向翼（7）垂直安装在机身上，左侧尾翼（5）水平安装在机身上，右侧尾翼（6）水平安装在机身上，左侧喷气式发动机（6）安装在机身后面左侧，右侧喷气式发动机（9）安装在机身后面右侧。