一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器的制作方法

1.本发明涉及飞行器总体设计技术领域，特别涉及一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器。


背景技术：

2.随着计算机和人工智能技术的发展，无人机已经可以实现自主或者编队飞行并执行一定的作战任务，但是无人机技术短期内还无法达到全自主作战的水平。另外高亚音速无人机在考虑隐身和气动性能等特征时导致其本身的航程有限，未来的战争很有可能是有人机与无人机协同作战的模式，有人机和无人机的协同作战不仅是从有人战斗机向全自主无人战斗机作战的有效过渡，也是现有技术体系下中作战的有效手段。有人机和无人机协同飞行在飞行器气动布局上是将两种飞行器进行形状组合，提升气动性能或者隐身性能，在功能上发挥不同飞行器的优势，实现功能聚合来达到“1+1》2”的作战效果，在经济上，有人机的成本较高，但是无人机成本低，同时不需要考虑人员伤亡，有人机与无人机组合后充分发挥有人机的灵活性和主动性，有人机将无人机送抵作战区域后主要由无人机完成侦查打击等任务，有人机发挥指挥作用，可以有效降低经济和人力成本。
3.有人机和无人机形成的组合飞行器是一种新型飞行器设计概念，利用主机高速远航功能实现将无人子机快速抵达作战区域形成低成本无人机协同作战的态势，未来有人机可以携带多种无人机实现目标区域的无人集群作战，实现空中作战“一机变多机”的功能，无人子机不但可以作为诱饵降低对方的攻击能力，还可以发挥空中集群作战能力，突破敌防空能力，进一步提高协同作战效率。迄今为止还没有一款可用于实战的有人机和无人机的组合飞行器。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器，解决了有人机与无人机组合飞行的问题。
5.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器，包括飞行器主机和飞行器子机，所述飞行器主机的后缘与飞行器子机的前缘连接，所述飞行器子机的前缘后掠角与飞行器主机的前缘后掠角相同。
6.进一步的，所述飞行器子机的数量为两架，两架所述飞行器子机采用飞翼布局。
7.通过上述设置，在飞行器主机远程的基础上可以进一步增加作战半径，飞行器子机可以实现侦查、打击等功能，也可以形成编队飞行，提升系统的作战效能。
8.进一步的，所述飞行器子机的进气道采用s弯进气道，所述飞行器子机的进气道设置在机身前缘。
9.通过上述设置，可提高飞行器子机的隐身性能。
10.进一步的，所述飞行器主机和飞行器子机上均可拆卸连接有v型尾翼。
11.通过上述设置，借助v型尾翼能够提高飞行器主机和飞行器子机的横航向稳定性，
同时还能提高两者的操纵性；当v型尾翼拆除后可提高飞行器主机和飞行器子机的隐身特性。
12.进一步的，所述飞行器主机与飞行器子机之间设有连接机构，所述连接机构包括设置在飞行器主机的后缘处的两根平行设置的主滑轨，每根所述主滑轨上均滑动连接有移动块，位于上侧的所述主滑轨一端设有减速电机，所述减速电机的输出轴上设有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮上啮合有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮上穿设有丝杆，所述丝杆上穿设有支撑块，所述支撑块上设有固定在飞行器主机上的推杆滑轨，所述推杆滑轨上设有包覆在丝杆外的限位块，所述丝杆上还设有位于从动锥齿轮与限位块之间的驱动滑块，所述驱动滑块与丝杆螺纹连接，所述驱动滑块上设有穿过限位块的推杆，所述推杆的右端设有用于抓取或释放飞行器子机锁钩机构。
13.通过上述设置，可实现飞行器子机与飞行器主机的连接与分离。
14.与现有技术相比，本方案的有益效果：
15.本方案通过将一个超音速远航飞行器主机与两个高隐身飞行器子机通过平面现状的组合成为一个新的飞行器，同时兼顾了飞行器主机的超音速巡航、航程大的优势以及飞行器子机成本低、高隐身的优势，组合后的飞行器可以在空中实现“一机变多机”的功能，有效提升了低成本可消耗无人机的作战半径，同时为下一步拓展携带多架飞行器子机形成空中集群作战能力奠定了基础。本方案提出的组合飞行器结构形式简单，组合后的飞行器综合性能明显增加，有效拓展了现有飞行器的功能。
附图说明
16.图1是本发明一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器的结构示意图；
17.图2是本实施例中飞行器主机的结构示意图；
18.图3是本实施例中飞行器子机的结构示意图；
19.图4是本实施例中连接机构的结构示意图。
具体实施方式
20.下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
21.说明书附图中的附图标记包括：飞行器主机1、飞行器子机2、主滑轨3、限位块4、支撑块5、丝杆6、从动锥齿轮7、驱动滑块8、主动锥齿轮9、减速电机10、推杆11、锁钩机构12、移动块13、推杆滑轨14。
22.实施例
23.如附图1至图3所示：一种高速远航主机和隐身子机协同作战的组合飞行器，包括飞行器主机1和飞行器子机2，飞行器主机1采用具备高速远航能力的飞行器，飞行器主机1的机头采用脊形设计，可为驾驶舱预留空间，其脊形设计上设有背负式鼓包进气道，可通过排移边界层提高进气道总压恢复能力。飞行器主机1采用翼身融合体设计，飞行器主机1的翼型采用6系列层流翼型，具有较好的跨音速和超音速巡航升阻特性。飞行器主机1的机翼上设有与飞行器主机1信号连接的翼梢副翼和外侧副翼，翼梢副翼主要参与飞行器主机1的滚转控制，在翼梢副翼舵效不够的情况下，外侧副翼可以参与协助提供滚转力矩，外侧副翼
同时可以充当襟翼的特性，在飞行器主机1起飞降落阶段提供更大的升力系数。
24.飞行器主机1的尾部可拆卸连接有v型尾翼，尾翼的外翻角可在45
°
～60
°
的范围内调节，利用v型尾翼可提高飞行器主机1的横航向稳定性；同时飞行器主机1尾翼上设有舵面，舵面可为飞行器主机1提供俯仰和偏航力矩；当舵面同时偏向一个方向时，可为飞行器主机1和组合飞行器提供偏航力矩，当舵面反向偏转时，可以为飞行器主机1提供俯仰控制力矩。飞行器主机1的前缘保持单后掠角，其后缘采用m型平面形状，飞行器主机1的外翼段后掠角与前缘相同，其内翼段后缘前掠角与前缘后掠角相同，从而便于飞行器子机2两侧前缘与飞行器主机1衔接。本实施例中飞行器主机1的前缘后掠角、内翼段后缘前掠角和外翼段后缘后掠角均为43
°
。
25.飞行器主机1与飞行器子机2之间设有连接机构，连接机构包括设置在飞行器主机1的后缘处的两根平行设置的主滑轨3，每根主滑轨3上均滑动连接有移动块13，位于上侧的主滑轨3左端安装有蜗杆减速电机10，蜗杆减速电机10的输出轴上穿设有主动锥齿轮9，主动锥齿轮9上啮合有从动锥齿轮7，从动锥齿轮7的中心穿设有丝杆6，丝杆6的右端穿设有支撑块5，支撑块5上设有固定在飞行器主机上的推杆滑轨14，推杆滑轨14上设有包覆在丝杆6外的限位块4。丝杆6的左侧还设有位于从动锥齿轮7与限位块4之间的驱动滑块8，驱动滑块8与丝杆6螺纹连接，驱动滑块8上设有穿过限位块4的推杆11，推杆11的右端设有用于抓取或释放飞行器子机锁钩机构12，锁钩机构12用于抓取或释放飞行器子机2。
26.两条主滑轨3可以实现水平移动，从而改变飞行器子机2在分离前相对于飞行器主机1的位置，提高子机分离的安全特性，因此，双主滑轨3的飞行器主机1和飞行器子机2连接方式可以有效提高飞行器主机1和飞行器子机2连接的结构强度，也可以为飞行器子机2安全分离提供必要的预留位置。飞行器子机2机翼的两侧均设有与主滑轨3相配合的安装接口，安装接口内嵌合有与主滑轨3滑动连接的移动块，这样不但可以避免飞行器子机2机身对称位置连接对飞行器子机2进气道的影响，同时两条主滑轨3固定也可以防止飞行器子机2由于不对称气动力导致的扭矩，确保飞行器子机2能够实现安全分离。飞行器子机2的前缘设有与主滑轨3滑动连接的滑块，飞行器主机1内设有锁钩机构12，锁钩机构12用于固定和释放飞行器子机2。
27.飞行器子机2的数量为两架，每架飞行器子机2均采用无人机。两架飞行器子机2采用飞翼布局形式，同时采用单前缘的平面形状。飞行器子机2的前缘后掠角与飞行器主机1的前缘后掠角相同，其前缘后掠角为43
°
；飞行器子机2的后缘后掠角与前缘后掠角相同，两架飞行器子机2的面积约为飞行器主机1机翼面积的25％。每架飞行器子机2的进气道采用s弯进气道，从而可提高隐身性能，飞行器子机2的进气道设置在机身前缘。
28.飞行器子机2的机翼上设有内侧襟副翼、外侧襟副翼和翼梢襟副翼，飞行器子机2的俯仰通道主要是通过内侧和外侧襟副翼单方向同时偏转提供俯仰力矩，飞行器子机2的滚转通道主要是通过翼梢副翼提供，飞行器子机2的内侧襟副翼、外侧襟副翼和翼梢襟副翼都可以为飞行器子机2在起飞降落提供高升力。子机的偏航通道主要是通过单边机翼的外侧襟副翼和翼梢襟副翼的差动提供偏航力矩。飞行器子机2上设计有可拆卸的v型尾翼，尾翼的外翻角可在45
°
～60
°
的范围内调节，v型尾翼主要用于提高飞行器子机2的横航向稳定性。
29.本方案的工作过程：
30.本实施例中，飞行器主机1机翼的展弦比为4.1，飞行器子机2的展弦比为4.0，组合后，组合飞行器的展弦比为3.7，组合飞行器在巡航马赫数0.75时最大升阻比为16.0。飞行器主机1与飞行器子机2组合后，组合飞行器的布局形式会使其整体的气动性能发生变化，飞行器子机2在飞行器主机1的机翼后缘会减小组合飞行器的展弦比，同时也会降低组合飞行器整体的升阻特性，经计算表明升阻比在高亚音速的状态下会下降1-2个点，气动性能降低不明显。但是飞行器子机2位于飞行器主机1的后缘，处在飞行器主机1机翼的尾流下洗位置，下洗气流会对飞行器子机2的气动性能产生明显影响；另外，由于飞行器主机1上气流沿翼展分布的不均匀，同时会使飞行器子机2受到不对称的气动力，从而产生横滚特性。飞行器子机2气动性能的下降以及力矩特性的不平衡会给飞行器子机2的分离产生较大风险，本方案采用数值模拟技术对飞行器子机2分离过程进行了详细研究发现，在分离前当子机移动一定的位置后主机与子机的气动干扰会明显降低。本实施例中，飞行器主机1与飞行器子机2的分离方法是飞行器子机2同时向下和向后移动一段距离后与飞行器主机1相分离，此方法可使气动干扰明显减低，另外不同分离位置处飞行器自己的姿态调整也能够更加有效的提升飞行器主机1和飞行器子机2分离的安全性。
31.本方案通过飞行机主机的后缘携带两架无人机的组合方式，提高了无人机的作战半径，同时还实现了有人机与无人机的协同作战，充分发挥有人机的主动性和灵活性、以及无人机的低成本和隐身性能。当飞行器主机1和飞行器子机2的尾翼均拆除后，可提高组合飞行器的隐身效果。
32.以上仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。