一种环形翼布局的预警机的制作方法

1.本技术属于飞机设计领域，特别涉及一种环形翼布局的预警机。


背景技术：

2.预警机又称空中预警指挥飞机，是装有搜索雷达、敌我识别、通信导航、指挥控制、电子对抗等航空电子系统，用于搜索、监视和跟踪空中及海上目标，指挥并引导己方飞机执行各种作战任务的空中支援保障飞机。现有的预警机，如美国的e-3、日本的e-767、俄罗斯的a-100，主要从民用或军用大型运输机改装而来，多采用如下图1所示的气动布局形式，即圆筒形机身、后掠梯形机翼、翼吊发动机、后置水平和垂直安定/操纵面、机身上方的支撑杆和雷达天线罩。这些飞机的最大的特点是技术成熟，研发周期相对较短，但在现代战争中存在以下不足和缺点。
3.第一，后掠梯形翼因为结构重量、机翼刚度等因素的影响展弦比不宜过大，致使诱导阻力无法进一步降低，飞机气动效率无法进一步提高，直接限制了预警机的任务半径和留空时间。
4.第二，翼吊发动机在起飞、降落阶段容易吸入机场跑道上的碎石等杂物，在空中执行任务阶段红外信号明显容易遭受敌方地、空火力攻击。
5.第三，机身上方的雷达天线罩支撑杆不仅直接增加了全机的结构重量和摩擦阻力，而且和机身连接处的结构框需要付出重量代价加强。
6.第四，支撑杆上的雷达天线罩引起的气流扰动会对后方的垂直尾翼造成不利影响，使纵向安定面和操纵面效率降低，飞机的航向稳定性变差。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题至少之一，本技术设计了一种环形翼布局的预警机，以提高巡航效率、降低结构重量、提升飞行品质、增加任务安全性，进而提升预警机的综合作战效能。
8.本技术提供的环形翼布局的预警机，主要包括机身，机身包括机身前段、机身中段及机身后段，其中，所述环形翼布局的预警机还包括环形机翼、发动机、垂直安定面、雷达天线罩及水平安定面；
9.其中，垂直安定面设置在机身背部，雷达天线罩固定在垂直安定面上方，发动机设置在机身后段中上部两侧，水平安定面设置在发动机之后；
10.所述环形机翼包括翼根、机翼中段及翼梢，所述翼根从机身中段的地板下方贯穿而过，向外、向后弯曲延伸至位于机身中段侧方的机翼中段，机翼中段向上、向后延伸至位于机身上方的翼梢，飞机两侧的翼梢在机身上方与雷达天线罩连接。
11.优选的是，所述垂直安定面内具有通孔，该通孔一端延伸至机身背部，另一端延伸至雷达天线罩内部，用以供雷达天线的线缆穿过。
12.优选的是，环形机翼的翼梢与雷达天线罩的底端面两侧刚性连接。
13.优选的是，发动机通过支架支撑在机身后段的中上部，左右两侧的发动机相对于机身相互对称，所述发动机在机身两侧被环形机翼的机翼中段部分遮挡，所述发动机在机身上方被环形机翼的翼梢部分遮挡。
14.优选的是，所述水平安定面位于发动机的喷气口后下方。
15.优选的是，所述环形机翼具有机翼前缘及机翼后缘，机翼前缘的后掠角设置在10
°
～35
°
之间，机翼后缘的后掠角设置在5
°
～20
°
之间，翼根的弦长大，翼梢的弦长小，梢根比介于0.2～0.5之间。
16.优选的是，机身任一侧的所述环形机翼的展弦比不小于15，所述展弦比定义为沿水平面展开后的梯形机翼的展长的平方与梯形机翼的面积的比值。
17.优选的是，飞机的主起落架通过主起落架支柱连接在环形机翼上，飞机的环形机翼的翼根采用相对厚度超过0.18的翼型，内部开设用于容纳主起落架的空间。
18.本技术的优点包括：
19.(1)本技术的提出的环形翼布局预警机，通过采用环形机翼使其机翼展弦比可以大幅提高，降低巡航时的诱导阻力，且不会带来结构重量剧增、机翼刚度变差等问题，进而提高了预警机的巡航效率和结构效率；同时采用环形机翼减小了预警机的展向尺寸，降低了飞机在机场停放时对停机坪、机库几何空间的要求。
20.(2)本技术提出的环形翼布局预警机，发动机通过短舱支撑安装在机身后段，其上方、下方和两侧受到环形机翼的遮挡和保护，在飞机起降阶段可以避免发动机吸入跑道上的异物，在空中执行任务期间可以遮挡发动机辐射的强红外信号，极大降低被敌方发现、识别、跟踪和攻击的概率，提高飞机生存力。同时，发动机的喷流可以对后下方的水平安定/操纵面起到増升作用，提高其操纵效率。
21.(3)本技术提出的环形翼布局预警机，雷达天线罩通过垂直安定/操纵面和环形机翼的两端翼梢支撑在机身背部上方，较现在典型预警机(如e-3、e-767、a-100)相比，一方面省去了雷达天线罩支撑结构，有效降低了全机结构重量，另一方面完全避免了雷达天线罩引起的气流扰动对后方垂直尾翼造成不利影响。
附图说明
22.图1是现有的预警机气动布局示意图。
23.图2是本技术环形翼布局的预警机的一优选实施方式的气动布局立体图。
24.图3是本技术图1所示实施例的环形翼布局的预警机气动布局俯视图。
25.图4是本技术图1所示实施例的环形翼布局的预警机气动布局侧视图。
26.图5是本技术图1所示实施例的环形翼布局的预警机气动布局前视图。
27.其中，1-机身，11-机身前段，12-机身中段，13-机身后段，2-环形机翼，21-翼根，22-机翼中段，23-翼梢，24-机翼前缘，25-机翼后缘，3-发动机，31-支架，4-垂直安定面，5-雷达天线罩，51-侧壁，6-水平安定面。
具体实施方式
28.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同
或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
29.本技术提供了一种环形翼布局的预警机，如图2-图5所示，包括机身1，机身包括机身前段11、机身中段12及机身后段13，其特征在于，所述环形翼布局的预警机还包括环形机翼2、发动机3、垂直安定面4、雷达天线罩5及水平安定面6；
30.其中，垂直安定面4设置在机身1背部，雷达天线罩5固定在垂直安定面4上方，发动机3设置在机身后段13中上部两侧，水平安定面6设置在发动机之后；
31.所述环形机翼2包括翼根21、机翼中段22及翼梢23，所述翼根21从机身中段12的地板下方贯穿而过，向外、向后弯曲延伸至位于机身中段12侧方的机翼中段22，机翼中段22向上、向后延伸至位于机身上方的翼梢23，飞机两侧的翼梢23在机身上方与雷达天线罩5连接。
32.本技术的垂直安定面4以及水平安定面6均为操纵面，通过对其角度的操纵能够实现对飞机姿态的控制。本技术的雷达天线罩通过垂直安定面4和环形机翼5的两端翼梢支撑在机身背部上方，较现在典型预警机相比，一方面省去了雷达天线罩支撑结构，有效降低了全机结构重量，另一方面完全避免了雷达天线罩引起的气流扰动对后方垂直尾翼造成不利影响。
33.在一些可选实施方式中，所述垂直安定面4内具有通孔，该通孔一端延伸至机身背部，另一端延伸至雷达天线罩5内部，用以供雷达天线的线缆穿过。该实施例中，垂直安定面4承载雷达天线罩及其内部雷达天线的主要重量。
34.在一些可选实施方式中，环形机翼2的翼梢23与雷达天线罩5的底端面两侧刚性连接，起到承载和抗弯的作用，并改善了翼梢部位的载荷分布，另一方面，环形机翼2的翼梢23在雷达天线罩5的底端与雷达天线罩5连接，对于雷达天线罩5的侧壁51在水平面360度范围内不会产生任何遮挡，提高了雷达天线罩5的探测能力。
35.在一些可选实施方式中，发动机3通过支架31支撑在机身后段13的中上部，左右两侧的发动机3相对于机身相互对称，所述发动机3在机身两侧被环形机翼2的机翼中段22部分遮挡，所述发动机3在机身上方被环形机翼2的翼梢23部分遮挡。另外，飞机高空飞行过程中，雷达从其前方斜向上探测时，环形机翼2的翼根21同样能够遮挡部分发动机3。
36.该实施例中，发动机通过短舱支撑安装在机身后段，其上方、下方和两侧受到环形机翼的遮挡和保护，在飞机起降阶段可以避免发动机吸入跑道上的异物，在空中执行任务期间可以遮挡发动机辐射的强红外信号，极大降低被敌方发现、识别、跟踪和攻击的概率，提高飞机生存力。同时，发动机的喷流可以对后下方的水平安定/操纵面起到増升作用，提高其操纵效率。
37.在一些可选实施方式中，所述水平安定面6位于发动机3的喷气口后下方。发动机喷出的热喷流可以作用在水平安定/操纵面上，产生边界层和环量控制影响，提高了水平安定面6的气动效率。
38.在一些可选实施方式中，所述环形机翼2具有机翼前缘24及机翼后缘25，机翼前缘
24的后掠角设置在10
°
～35
°
之间，机翼后缘的后掠角设置在5
°
～20
°
之间，翼根21的弦长大，翼梢23的弦长小，梢根比介于0.2～0.5之间。
39.在一些可选实施方式中，机身任一侧的所述环形机翼2的展弦比不小于15，所述展弦比定义为沿水平面展开后的梯形机翼的展长的平方与梯形机翼的面积的比值。
40.该实施例中，通过采用环形机翼使其机翼展弦比可以大幅提高，降低巡航时的诱导阻力，且不会带来结构重量剧增、机翼刚度变差等问题，进而提高了预警机的巡航效率和结构效率；同时采用环形机翼减小了预警机的展向尺寸，降低了飞机在机场停放时对停机坪、机库几何空间的要求
41.在一些可选实施方式中，飞机的主起落架通过主起落架支柱连接在环形机翼2上，飞机的环形机翼2的翼根21采用相对厚度超过0.18的翼型，并对其和机身相贯处进行整流，内部开设用于容纳主起落架的空间。
42.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种环形翼布局的预警机，包括机身(1)，机身包括机身前段(11)、机身中段(12)及机身后段(13)，其特征在于，所述环形翼布局的预警机还包括环形机翼(2)、发动机(3)、垂直安定面(4)、雷达天线罩(5)及水平安定面(6)；其中，垂直安定面(4)设置在机身(1)背部，雷达天线罩(5)固定在垂直安定面(4)上方，发动机(3)设置在机身后段(13)中上部两侧，水平安定面(6)设置在发动机之后；所述环形机翼(2)包括翼根(21)、机翼中段(22)及翼梢(23)，所述翼根(21)从机身中段(12)的地板下方贯穿而过，向外、向后弯曲延伸至位于机身中段(12)侧方的机翼中段(22)，机翼中段(22)向上、向后延伸至位于机身上方的翼梢(23)，飞机两侧的翼梢(23)在机身上方与雷达天线罩(5)连接。2.如权利要求1所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，所述垂直安定面(4)内具有通孔，该通孔一端延伸至机身背部，另一端延伸至雷达天线罩(5)内部，用以供雷达天线的线缆穿过。3.如权利要求1所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，环形机翼(2)的翼梢(23)与雷达天线罩(5)的底端面两侧刚性连接。4.如权利要求1所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，发动机(3)通过支架(31)支撑在机身后段(13)的中上部，左右两侧的发动机(3)相对于机身相互对称，所述发动机(3)在机身两侧被环形机翼(2)的机翼中段(22)部分遮挡，所述发动机(3)在机身上方被环形机翼(2)的翼梢(23)部分遮挡。5.如权利要求1所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，所述水平安定面(6)位于发动机(3)的喷气口后下方。6.如权利要求1所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，所述环形机翼(2)具有机翼前缘(24)及机翼后缘(25)，机翼前缘(24)的后掠角设置在10
°
～35
°
之间，机翼后缘的后掠角设置在5
°
～20
°
之间，翼根(21)的弦长大，翼梢(23)的弦长小，梢根比介于0.2～0.5之间。7.如权利要求6所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，机身任一侧的所述环形机翼(2)的展弦比不小于15，所述展弦比定义为沿水平面展开后的梯形机翼的展长的平方与梯形机翼的面积的比值。8.如权利要求6所述的环形翼布局的预警机，其特征在于，飞机的主起落架通过主起落架支柱连接在环形机翼(2)上，飞机的环形机翼(2)的翼根(21)采用相对厚度超过0.18的翼型，内部开设用于容纳主起落架的空间。

技术总结
本申请属于飞机设计领域，特别涉及一种环形翼布局的预警机。该环形翼布局的预警机包括机身(1)、环形机翼(2)、发动机(3)、垂直安定面(4)、雷达天线罩(5)及水平安定面(6)；垂直安定面(4)设置在机身(1)背部，上方固定雷达天线罩(5)，环形机翼(2)的翼根(21)从机身中段(12)的地板下方贯穿而过，向外向后弯曲延伸至位于机身中段(12)侧方的机翼中段(22)，机翼中段(22)向上向后延伸至位于机身上方的翼梢(23)，翼梢在机身上方与雷达天线罩连接。本申请提高了预警机的气动特性和巡航效率，优化了飞机结构，降低了结构重量，并且有效遮挡了发动机辐射的强红外信号，全面增强了预警机的作战效能。全面增强了预警机的作战效能。全面增强了预警机的作战效能。


技术研发人员：韩杰 王国陈 顾文婷 蒋彪
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/3/27