多地降落飛機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

胡宇晗

摘 要：多地降落飛機(jī)是指可以在不同地形條件下進(jìn)行降落完成任務(wù)的飛行器，在抗震救災(zāi)、軍事偵察、人員營救等方面有著極為重要的作用。本文通過對其設(shè)計背景進(jìn)行闡述，對其結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作原理、控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡地分析，對其優(yōu)缺點(diǎn)與發(fā)展前景進(jìn)行了探究，力求為未來的智能化飛行器提供了研究思路。

關(guān)鍵詞：多地降落飛機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：V355.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0087-02

1 多地降落飛機(jī)設(shè)計背景

飛機(jī)是指具有一具或多具發(fā)動機(jī)的動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)的推力或拉力，由機(jī)身的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層內(nèi)飛行的重于空氣的航空器，飛機(jī)是最常見的一種固定翼航空器。按照其使用的發(fā)動機(jī)類型又可被分為噴氣飛機(jī)和螺旋槳飛機(jī)。直升飛機(jī)就是飛機(jī)的一種，目前直升飛機(jī)在實(shí)現(xiàn)救援的時候，找一個合適的降落地點(diǎn)成為一個難題，降落時考慮凈空條件，對著陸場周圍地貌和地物高度都有要求。而且災(zāi)區(qū)的山谷空地往往被松軟的農(nóng)田占據(jù)，直升機(jī)不能夠降落在這些硬度不夠的土地上。有時也需要在海上或者沼澤進(jìn)行救援，這就需直升機(jī)盡可能靠近或者?？?，現(xiàn)有的直升飛機(jī)不能滿足上述要求，這就為救援帶來了不便，可多種地區(qū)降落的飛機(jī)可以很好地解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2 多地降落飛機(jī)設(shè)計方案

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

可多種地區(qū)降落的飛機(jī)，包括尾翼螺旋槳、機(jī)體、螺旋槳、安全座椅、控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、氣墊船系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)，所述尾翼螺旋槳、螺旋槳、安全座椅、控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)均安裝在機(jī)體上，安全座椅和控制系統(tǒng)均安裝在機(jī)體內(nèi)部并且控制系統(tǒng)位于安全座椅的一側(cè)，起落架系統(tǒng)安裝在機(jī)體的下方，氣墊船系統(tǒng)安裝在起落架系統(tǒng)的內(nèi)部，發(fā)動機(jī)安裝在機(jī)體的上部，機(jī)體的頂端安裝有螺旋槳，機(jī)體的一側(cè)安裝有尾翼螺旋槳，氣墊船系統(tǒng)包括氣墊船前部、氣墊船后部、渦輪風(fēng)機(jī)和電機(jī)，渦輪風(fēng)機(jī)通過渦輪支架安裝在氣墊船后部并且渦輪風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口處設(shè)置有風(fēng)口擋板和出風(fēng)口支架，氣墊船前部和氣墊船后部均安裝有電機(jī)。

起落架系統(tǒng)包括起落架、液壓缸和導(dǎo)軌，起落架采用滑動連接的方式安裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌采用直線導(dǎo)軌，起落架上還設(shè)置有距離傳感器。液壓缸通過液壓缸支架安裝在起落架上，渦輪風(fēng)機(jī)采用高壓渦輪風(fēng)機(jī)。機(jī)體上還設(shè)置有警示燈，氣墊船前部和氣墊船后部均采用高強(qiáng)度塑料制作，風(fēng)口擋板和渦輪支架均采用鋁合金材料制作。

2.2 工作原理

采用zero°飛機(jī)的外形設(shè)計通過增加伸縮氣墊船系統(tǒng)和起落架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全地形停靠，氣墊船系統(tǒng)縱向展開，渦輪風(fēng)機(jī)為氣墊船供氣，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的多地形?？?，起飛需要一定角度，當(dāng)飛機(jī)降落氣墊船系統(tǒng)的角度不合適時，可以自行調(diào)整姿勢，保證直升機(jī)起飛角度。多地降落飛機(jī)發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋翼提供升力，把多地降落飛機(jī)舉托在空中，單旋翼多地降落飛機(jī)的主發(fā)動機(jī)同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機(jī)載陀螺儀能偵測多地降落飛機(jī)回轉(zhuǎn)角度并反饋至尾槳，通過調(diào)整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速下的反作用力。雙旋翼多地降落飛機(jī)通常采用旋翼相對反轉(zhuǎn)的方式來抵消旋翼產(chǎn)生的不平衡升力。氣墊船系統(tǒng)收縮，起落架放下，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在良好地形的停靠，節(jié)約能源。起落架系統(tǒng)采用液壓控制，通過距離傳感器實(shí)現(xiàn)飛機(jī)降落平穩(wěn)停靠；機(jī)體采用小型飛機(jī)，適合執(zhí)行在山區(qū)勘察災(zāi)情、偵察火情等任務(wù)。氣墊船系統(tǒng)在起落架系統(tǒng)的內(nèi)部，更能很好的保護(hù)不工作時的氣墊船系統(tǒng)，而且氣墊船系統(tǒng)可以升降，飛機(jī)機(jī)體與氣墊船系統(tǒng)之間留有足夠的空隙，可以將伸縮擔(dān)架打開實(shí)現(xiàn)傷員的運(yùn)輸。氣墊船系統(tǒng)通過高壓渦輪風(fēng)機(jī)，將空氣送入氣墊的底部，實(shí)現(xiàn)氣墊船的工作。氣墊船系統(tǒng)是利用高壓空氣在船底和水面（或地面）間形成氣墊，使船體全部或部分墊升，氣墊船是用大功率渦輪風(fēng)機(jī)將空氣壓入船底下，由船底周圍的柔性圍裙或剛性側(cè)壁等氣封裝置限制其逸出而形成的騰空，氣墊船系統(tǒng)的優(yōu)勢在于它可以在沙灘、沼澤、水面、冰面以及適當(dāng)凹凸不平的地方行駛。氣墊船系統(tǒng)采用前后伸縮，達(dá)到氣墊船系統(tǒng)在不使用時占據(jù)較小的空間，減少直升飛機(jī)的飛行阻力。

2.3 控制分析

多地降落飛機(jī)的主要靠操縱桿控制運(yùn)行，操縱桿通常位于飛行員的手中，在大多數(shù)直升機(jī)上，直升機(jī)具有從頂部下降到駕駛艙的循環(huán)控制。這樣的控制被稱為循環(huán)控制，因為它循環(huán)地改變轉(zhuǎn)子葉片的槳距，可以讓將轉(zhuǎn)子盤傾斜到特定的方向，導(dǎo)致直升機(jī)在該方向上移動。如果飛行員向前推動操縱桿，則轉(zhuǎn)子盤向前傾斜，轉(zhuǎn)子在向前方向產(chǎn)生推力。如果飛行員將操縱桿推動到側(cè)面，則轉(zhuǎn)子盤傾斜到該側(cè)并在該方向產(chǎn)生推力，導(dǎo)致直升機(jī)向側(cè)面懸停。俯仰控制器位于飛行員座椅的左側(cè)，具有提前設(shè)定的摩擦控制措施，以防止意外地移動。俯仰控制改變所有主轉(zhuǎn)子葉片的俯仰角并且獨(dú)立于它們的位置。因此，如果進(jìn)行俯仰控制輸入，所有葉片均勻變化，可以讓直升機(jī)的高度上升或下降。反扭矩踏板位于與固定翼飛機(jī)中的方向舵踏板相同的位置，并且具有類似的目的，即控制飛機(jī)的機(jī)頭方向。在給定方向上施加踏板改變尾部轉(zhuǎn)子葉片的槳距，增加或減小由尾部轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的推力，并使機(jī)頭在所施加的踏板的方向上偏轉(zhuǎn)。踏板機(jī)械地改變尾輪的槳距，改變產(chǎn)生的推力。直升機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計為在較小的RPM范圍內(nèi)運(yùn)行。油門控制發(fā)動機(jī)輸出的功率，發(fā)動機(jī)通過固定比率傳動裝置與轉(zhuǎn)子連接。油門的目的是保持足夠的發(fā)動機(jī)功率以將轉(zhuǎn)子RPM保持在允許限度內(nèi)，以便轉(zhuǎn)子產(chǎn)生足夠的升力用于飛行。在單引擎直升機(jī)中，油門控制是安裝在操縱桿上的摩托車式扭轉(zhuǎn)手柄，而雙引擎直升機(jī)具有用于每個發(fā)動機(jī)的動力桿。斜盤控制主葉片的循環(huán)間距。斜盤沿著主軸上下移動，以改變兩個葉片的間距。這將導(dǎo)致直升機(jī)根據(jù)迎角向下或向上推動空氣。斜盤也可以改變其角度以向前或向后或向左或向右移動葉片角度，使直升機(jī)沿著這些方向移動。

3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

與現(xiàn)有技術(shù)相比，這種新型多地降落飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：該裝置設(shè)計合理，故障率低，體積小，使用安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性好；該裝置可以用于地形勘測和災(zāi)區(qū)救援中一般飛機(jī)沒辦法降落的地面，該裝置通過氣墊船系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種環(huán)境的全方位?？浚撗b置采用可以調(diào)節(jié)的起落架，解決測坡停靠，適用于包括水面在內(nèi)的多種地面；該裝置的氣墊船系統(tǒng)可以自行調(diào)整姿勢，保證飛機(jī)正常起飛，解決了氣墊船不工作時的的體積問題，該裝置中放入加可伸縮擔(dān)架，實(shí)現(xiàn)搶險救災(zāi)、傷員運(yùn)輸和小型飛機(jī)選擇，適合災(zāi)區(qū)偵察以及傷員轉(zhuǎn)運(yùn)。

這種多地降落新型飛機(jī)也有一定的缺點(diǎn)，例如容量較小，無法有效地一次性運(yùn)輸大量的物資與傷員，對于一些更復(fù)雜的地形例如沼澤、堰塞湖等還是無能為力，安全性需要進(jìn)一步加強(qiáng)等。

4 總結(jié)與展望

多地降落飛機(jī)有許多其他飛行器難以辦到或不可能辦到的優(yōu)勢，受到廣泛應(yīng)用，多地降落飛機(jī)由于可以垂直起飛降落不用大面積機(jī)場主要用于觀光旅游、火災(zāi)救援、海上急救、緝私緝毒、消防、商務(wù)運(yùn)輸、醫(yī)療救助、通信以及噴灑農(nóng)藥殺蟲劑消滅害蟲、探測資源，等國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。世界多地降落飛機(jī)的隊伍逐漸壯大。 隨著多地降落飛機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們對多地降落飛機(jī)應(yīng)用的逐漸成熟，多地降落飛機(jī)的發(fā)展也越來越“專業(yè)化”，多地降落飛機(jī)在軍事上的用途有多種多樣，從物資運(yùn)輸?shù)饺藛T輸送、戰(zhàn)場投放、敵后偵查與滲透、到移動迅速的飛行坦克、通訊、救護(hù)、戰(zhàn)場監(jiān)視等等不一而足。多地降落飛機(jī)將會為小型飛機(jī)的發(fā)展帶來一場全新的革命，使得小型飛機(jī)向著更加智能、功能更加強(qiáng)大的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張洪海，胡明華.多跑道著陸飛機(jī)協(xié)同調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化[J].西南交通大學(xué)學(xué)報，2009（03）.

[2]張洪海，胡明華.多跑道降落飛機(jī)協(xié)同調(diào)度優(yōu)化[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報，2009（03）.

[3]王維，李冉.多跑道內(nèi)水平障礙物限制面邊界確定方法[J].中國民航大學(xué)學(xué)報，2008（01）.

[4]孫宏，張翔，徐杰.應(yīng)用模擬退火算法求解飛機(jī)調(diào)度問題[J].飛行力學(xué)，2006（04）.