張遠

摘 要：市場經(jīng)濟迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，推動著我國航空航天事業(yè)的不斷進步。近年來，我國花費了大量的時間、人力、物力、財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)境下進行工作的飛行器。為了實現(xiàn)新型水陸空三棲飛行器的不斷發(fā)展與進步，必須加強對新型水陸空三棲飛行器設(shè)計方面的研究。本文主要對新型水陸空三棲飛行器設(shè)計相關(guān)問題進行了探究，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：新型飛行器；設(shè)計；水陸空三棲

相比較于發(fā)達國家，我國對于陸空兩棲飛行器、水陸空三棲飛行器的研究起步相對較晚，就目前情況來看，尚處于起步階段、探索階段，雖然已經(jīng)提出了諸多設(shè)想，但尚未投入實踐，即使有一些已經(jīng)投入實踐，卻很難實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。對于水陸空三棲飛行器來說，目前設(shè)計過程中需要解決的問題主要有其轉(zhuǎn)換方式、穩(wěn)定性、續(xù)航等。基于此，必須進一步加強、深化對新型水陸空三棲飛行器設(shè)計的研究。

一、新型水陸空三棲飛行器設(shè)計要求

首先，性能要求較高。對于新型水陸空三棲飛行器來說，其必須具備穩(wěn)定性、安全性等性能，且可以切實滿足水陸空三棲的飛行需求，在此基礎(chǔ)上，還需要滿足如下要求：結(jié)構(gòu)重量盡量最小化，推進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)境下進行工作的能力，可以滿足水、陸、空三種不同環(huán)境的運輸要求。但需要注意的是，新型水陸空三棲飛行器除了要滿足三棲工作需求，還要確保其在單一形態(tài)下進行工作的時候，也具備良好的性能[1]。

再次，動力系統(tǒng)高效。新型水陸空三棲飛行器的動力系統(tǒng)，性能要求相對較高，必須要為水陸空三棲飛行器的三棲工作提供充足的動力，同時還需要在新型水陸空三棲飛行器工作環(huán)境發(fā)生變化的時候可以保持高效運作與系統(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)計過程中，應(yīng)確保其具有可靠強度，同時，在運轉(zhuǎn)過程中，可以滿足快速、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

為了切實滿足上述新型水陸空三棲飛行器的設(shè)計要求，必須加強對新型水陸空三棲飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視，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)計方案，即以傳統(tǒng)陸地汽車為模板，對其進行改裝，構(gòu)成飛行器的機身，然后在機身上增加尾翼，尾翼的作用主要是降低水上、陸上的阻力，同時提高飛行時的升力；機身下部是一整塊浮子，可以增加機翼升力面積，同時，還可以滿足飛行器的水上漂浮需求；機翼兩側(cè)配置槳葉式發(fā)動機，以滿足飛行器的多棲動力需求[2]；為槳葉式發(fā)動機配備連接裝置，其能夠扭轉(zhuǎn)槳葉式發(fā)動機的方向，從而可以滿足飛行器垂直起降、航行、飛行時的動力需求。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的新型水陸空三棲飛行器，能夠在真正意義上實現(xiàn)水陸空三棲飛行器在水、陸、空三種環(huán)境下進行工作的需求。

三、新型水陸空三棲飛行器設(shè)計關(guān)鍵點

1、飛行狀態(tài)設(shè)計

新型水陸空三棲飛行器設(shè)計中，最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)便是對飛行狀態(tài)的設(shè)計。提出了一種水陸空三棲飛行器飛行狀態(tài)的設(shè)計方案，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設(shè)計，并采取后掠角為0度的水平大展弦比機翼，以便于機翼折疊；將動力引擎安裝在機翼兩側(cè)，使機身、平直機翼連為一體，以提高升力[3]；為達到加大升力、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，將三棲飛行器的機身設(shè)計為流線型；安裝雙旋葉發(fā)動機、固定尾翼，以有效控制飛行器的全部飛行姿態(tài)，同時，通過合理調(diào)節(jié)兩側(cè)發(fā)動機的傾轉(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

飛行狀態(tài)設(shè)計完成后，稍微進行一下轉(zhuǎn)換，便可以滿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，打開底部車輪艙蓋，并伸出車輪，機翼向上折疊，使用固定桿固定在機身內(nèi)側(cè)，引擎轉(zhuǎn)向外側(cè)，預(yù)防對機身造成損傷。在陸行狀態(tài)下，飛行器是依靠輪動力驅(qū)動。

3、航行狀態(tài)設(shè)計

水陸空三棲飛行器的航行狀態(tài)設(shè)計中，必須確保其可以和飛行狀態(tài)、陸行狀態(tài)進行自由切換，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，車輪收起，水平面與機身的兩側(cè)機翼之間有45度的夾角，確保引擎在水面以上，使引擎貼近機身，以維持動力的穩(wěn)定性，引擎旋轉(zhuǎn)到機翼的后方，飛行器依靠空氣動力驅(qū)動。

結(jié)語

本文主要對新型水陸空三棲飛行器設(shè)計要求進行了分析，并以此為根據(jù)，對水陸空三棲飛行器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及其飛行狀態(tài)設(shè)計、陸行狀態(tài)設(shè)計、航行狀態(tài)設(shè)計三個關(guān)鍵點進行了探討，以期可以為相關(guān)研究及實踐提供有效依據(jù)。

參考文獻

[1]黃齊，方永剛，尹志虎，胡安正.水陸空三棲飛行器中的嵌入式智能控制技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（04）：186.

[2]姚郁，鄭天宇，賀風(fēng)華，王龍，汪洋，張曦，朱柏羊，楊寶慶.飛行器末制導(dǎo)中的幾個熱點問題與挑戰(zhàn)[J].航空學(xué)報，2015，36（08）：2696-2716.

[3]吳子牛，白晨媛，李娟，陳梓鈞，汲世祥，王聃，王文斌，徐藝哲，姚瑤.高超聲速飛行器流動特征分析[J].航空學(xué)報，2015，36（01）：58-85.