專利名稱：一種內(nèi)囊充氣式翼傘飛機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機，特別是一種翼傘飛機的構(gòu)造。
現(xiàn)有的翼傘飛機由開口式翼型滑翔傘與飛機機體組合而成。開口式翼型滑翔傘包括傘衣、傘繩、操縱繩、快卸環(huán)等，其中的傘衣由上翼面、下翼面和沿展向間隔布置的翼型翼肋縫制而成，傘的前緣有進氣口，后緣是封閉的。當(dāng)向前飛行時，迎面空氣流由進氣口進入傘衣夾層內(nèi)，充滿翼肋之間的每個空腔，使傘衣鼓起，在翼肋的定型作用下，形成上凸下平的機翼形狀，傘體在迎風(fēng)氣流作用下產(chǎn)生的氣動力升力使飛機飛行。飛機機體包括機身構(gòu)架、座艙、發(fā)動機、起落架、傘繩掛架等，其中的座艙有構(gòu)架式座艙、半封閉座艙和全封閉座艙，比如動力傘的座艙，是構(gòu)架式座艙中最簡單的一種，僅由座椅、安全帶組成。發(fā)動機一般是推進式或拉進式的活塞螺旋槳發(fā)動機，螺旋槳周圍有防護圈，以避免傘繩、傘衣被卷入螺旋槳中。起落架一般是前三點式的，為了增加起傘的穩(wěn)定性，也有采用四輪小車式的，而有些單座翼傘飛機則沒有這種輪式起落架，比如動力傘，起飛和降落僅靠人的雙腿支撐和奔跑，人的雙腿起到了起落架的作用。傘繩掛架位于機身構(gòu)架兩側(cè)，機體重心上方，一般僅二個，也有四個掛架的，與翼型滑翔傘左右兩組傘繩或四組傘繩上的快卸環(huán)掛接。飛行前，要在地面鋪開傘衣，理順傘繩，進氣口對正風(fēng)向。飛行時，起動發(fā)動機，增大油門，傘衣在風(fēng)力作用下迅速充氣、漲滿，呈弧線上升，穩(wěn)穩(wěn)地立在機體上空與機體一起運動，加大動力，傘體產(chǎn)生的空氣動力升力就將機體帶起、離地、升空，再加大動力，飛機就逐漸爬升，處于中等動力狀態(tài)，飛機保持平飛；當(dāng)減小動力，甚至失去動力時，它就滑翔、下降、著陸。
由于現(xiàn)有翼傘飛機用翼型傘的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)開口式翼型滑翔傘的結(jié)構(gòu)相同，因而也存在著如下相同的缺點位于傘衣前緣的進氣口破壞了流線形的機翼翼型，造成了額外的壓差阻力和氣動力升力的損失(由于進氣口造成的壓差阻力占到總體阻力的30％左右，升力損失占到15％左右)，因而飛機的飛行阻力大，飛行速度緩慢，抗風(fēng)能力較差，飛機的氣動力性能不高。另外，在亂氣流中飛行時，也容易發(fā)生當(dāng)傘體受亂氣流擠壓后，腔室內(nèi)氣體從進氣口排出造成的翼面塌陷，傘體變形，甚至上、下翼面貼合到一起的“夾傘”故障，結(jié)果失去飛行性能，導(dǎo)致螺旋下墜事故。因而這種開口式翼傘飛機的安全性能也較差。加之，飛機的每駕次飛行都需要在地面鋪傘展開，從地面拉起傘衣起傘；降落后，傘衣、傘繩下落至地面，因而傘衣、傘繩不可避免地會受到地面的磨損，尤其是在有根茬、沙石的土質(zhì)跑道上，乃至水泥跑道上，磨損會更加嚴(yán)重，造成翼傘飛機的使用壽命縮短。并且，在起傘時，若風(fēng)向紊亂或沒有對正風(fēng)向，都能導(dǎo)致起傘失敗，嚴(yán)重的會造成機體的傾斜、翻倒。
為克服傳統(tǒng)的開口式翼型滑翔傘存在的缺點，本發(fā)明人在中國專利ZL97208430.4中公開了一種內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘。該翼型滑翔傘繼承了傳統(tǒng)開口式翼型滑翔傘的基本技術(shù)結(jié)構(gòu)，包括翼型傘衣、傘繩、操縱繩、座帶等，其特征在于翼型傘的前、后緣都是封閉結(jié)構(gòu)，并且在傘衣翼肋之間的各腔室內(nèi)裝有可充氣柔性氣囊，氣囊的縱剖面為機翼流線形，氣囊外形與翼肋之間的腔室形狀相配合?；栾w行前，從傘衣后緣的可封閉開口處依次把柔性氣囊裝入傘衣的每個空腔內(nèi)，將其準(zhǔn)確定位后，封閉后緣，只露出充氣嘴，最后通過充氣嘴給各個氣囊充氣加壓，使每個氣囊鼓起、漲硬，整個翼型傘像剛性機翼一樣。其中的壓力可以遠遠高于最高進風(fēng)壓力。這種翼型傘起傘上升時狀態(tài)穩(wěn)定；在升空飛行時，能夠保持穩(wěn)定的機翼翼型，不隨氣流和技術(shù)水平變化。特別是做成扁平型高級傘，具有優(yōu)良的滑翔飛行性能。但是，該翼型傘也存在著充氣起傘和放氣收傘不方便，存在著氣囊漏氣后需要檢查、修復(fù)的麻煩，尤其是在山區(qū)滑翔，山坡上的長刺植物很容易扎破傘衣內(nèi)氣囊，造成氣囊漏氣、塌蔫。傘衣內(nèi)氣囊的這種漏氣、塌蔫故障，若發(fā)生在滑翔飛行中，會導(dǎo)致翼面塌陷、變形，造成滑翔飛行的性能下降，嚴(yán)重的會失速、下墜，造成事故危險。因而該翼型傘的安全性能仍然比較差?？傊?，使用不方便，安全性能也較差，是內(nèi)囊充氣式翼型傘存在的最大缺點。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，而提供一種不僅飛行性能優(yōu)良，安全性能好，而且壽命較長，使用方便的翼傘飛機。
本發(fā)明的解決方案在于把內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘與飛機機體相組合，形成一種設(shè)有內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘的翼傘飛機。該內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘由傘衣、氣囊、傘繩、操縱繩等組成，其中的傘衣由上翼面、下翼面與間隔布置的翼型翼肋縫制而成，傘衣翼肋之間的腔室內(nèi)裝有可充氣的氣囊，氣囊外形與翼肋之間的腔室形狀相配合。該飛機機體由機身構(gòu)架、座艙、發(fā)動機、起落架、傘繩掛架等組成，其中的傘繩掛架與翼型滑翔傘的傘繩結(jié)合。
該翼型滑翔傘與飛機機體相配合。
本發(fā)明的解決方案還在于傘衣內(nèi)氣囊中充入的氣體是氫氣、氦氣、氨氣等任一種輕于空氣的氣體；傘衣前緣設(shè)有在氣囊漏氣、塌陷時，保持腔室壓力所需要的進氣口。
以下結(jié)合附圖詳細描述
具體實施例方式

圖1是內(nèi)囊充氣式翼傘飛機的外形圖，其中的(a)圖是充氣氣囊，(b)圖是翼傘飛機。
圖2是飛機機體的前視示意圖。
圖3是裝有氣囊并設(shè)有進氣口的腔室縱剖面圖。
圖4是內(nèi)囊充氣式翼傘飛機的側(cè)視示意圖。
如圖1、圖2，內(nèi)囊充氣式翼傘飛機由內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘與飛機機體組合而成。該內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘由翼型傘衣1、氣囊2、傘繩3、操縱繩4、快卸環(huán)8等組成，其中的傘衣1由上翼面5、下翼面6與間隔布置的翼型翼肋7縫制而成，傘衣翼肋之間的腔室內(nèi)裝有可充氣的氣囊2，氣囊2的縱剖面為機翼流線形，與翼肋之間的腔室配合。飛機機體由機身構(gòu)架9、座艙10、發(fā)動機11、前三點式起落架12、傘繩掛架13、螺旋槳防護圈14、護尾桿15、垂尾16、機身蒙皮17等構(gòu)成，其中座艙10是半封閉座艙，其前部設(shè)有單曲面擋風(fēng)玻璃，內(nèi)設(shè)四座位座椅，前排兩座椅的左側(cè)為駕駛員座椅，該座椅前部設(shè)有腳蹬桿(圖未示)；推進式活塞螺旋槳發(fā)動機11裝于座艙后部發(fā)動機艙18內(nèi)，三葉定距螺旋槳周圍設(shè)有防護圈14，以避免傘衣、傘繩被卷入螺旋槳中；位于座艙左上方和右上方的兩個傘繩掛架13的上端與翼型傘左右兩組傘繩3上的快卸環(huán)8掛接；操縱繩4通過傘繩掛架13上的滑輪連接到腳蹬桿上；護尾桿15由硬度大、韌性好的金屬管制成，用于在起飛、降落中，機身仰角過大時支撐地面，保護螺旋槳防護圈；位于發(fā)動機艙18上的垂尾16，在飛行中用于保持機體的方向穩(wěn)定性，特別是在風(fēng)向紊亂的環(huán)境條件下，具有良好的方向穩(wěn)定作用；整個機體表面覆蓋有玻璃纖維蒙皮17，該蒙皮17與機身構(gòu)架9間裝有硬質(zhì)塑料泡沫夾芯。
該飛機機體質(zhì)量的大小要與所使用翼型傘面積的大小相配合。
由于上述組成翼傘飛機的主要結(jié)構(gòu)件1-18都是現(xiàn)有技術(shù)，其更詳細的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系，這里就不描述了。
該內(nèi)囊充氣式翼傘飛機與現(xiàn)有開口式翼傘飛機相比較，最明顯的改進之處在于在封閉的傘衣1內(nèi)設(shè)置有氣囊2。因而在飛行前，就要先通過充氣嘴19給氣囊2充氣加壓，使每個氣囊鼓起、漲硬，整個翼傘就像剛性機翼一樣。再使傘體對正風(fēng)向，理順傘繩，起動發(fā)動機，增大油門，傘體在氣動力作用下，就呈弧線上升，穩(wěn)穩(wěn)地懸在機體上空與機體一起運動。再通過腳蹬桿稍帶后緣操縱繩4，加大動力，傘體在迎風(fēng)氣流作用下產(chǎn)生的氣動力升力就將機體帶起、升空。這樣，該翼傘飛機就具備了內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘的主要優(yōu)點起傘上升時狀態(tài)穩(wěn)定；飛行阻力小；飛行速度快；氣動力效率高。又由于其具備了自主飛行能力，在起飛和降落時，就可以避開不良的地面起降環(huán)境，也就避免了內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘所存在的氣囊容易被刺扎破而出現(xiàn)的漏氣故障；還可以在飛機降落后，并不放氣收傘，而是保持傘體的充氣鼓起狀態(tài)，直接用于再一次起飛。因而，該翼傘飛機就克服了內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘主要存在的使用不方便，氣囊容易被扎破、漏氣的缺點。
見圖3、圖4，裝有氣囊2的傘衣腔室的前緣設(shè)有進氣口20。該進氣口20與傳統(tǒng)開口式翼型滑翔傘進氣口的結(jié)構(gòu)、大小可以相同，但通常要小一些，甚至該進氣口20就是在傘衣前緣挖有的簡單的進氣孔洞，其大小只要能保證在飛行中，氣囊發(fā)生滲氣、塌陷、氣體壓力下降時，從該進氣口20補充進入的沖壓空氣量大于腔室內(nèi)氣囊的滲氣量，仍能維持傘體飽滿、良好的狀態(tài)既可。而裝于腔室內(nèi)的氣囊2，則具有完整的機翼弧線形前緣，氣囊的縱剖面仍是完整的機翼流線形，從而保持了腔室的縱剖面也是完整的機翼流線形。而充氣嘴19也設(shè)置到了氣囊的前緣部位。由于有進氣口20，柔性氣囊2就可以通過該進氣口20裝入傘衣各腔室內(nèi)。裝入時，氣囊要與腔室內(nèi)相應(yīng)部位準(zhǔn)確定位，尤其是氣囊后緣要與腔室內(nèi)后緣準(zhǔn)確定位，使充氣后的氣囊外形與腔室形狀密切配合。這樣，該設(shè)有進氣口的傘體結(jié)構(gòu)，就使本翼傘飛機不僅可以保持內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘優(yōu)良的空氣動力性能，而且具備了良好的安全性能。
本內(nèi)囊充氣式翼傘飛機的傘衣氣囊內(nèi)，還可以充入氫氣、氦氣、氨氣等任一種輕于空氣的氣體。給氣囊充入輕氣體后，輕氣體產(chǎn)生的浮力就使傘體浮升，懸停于機體上空，宛如一個漂浮在空中的扁狀氣球。當(dāng)需要飛行時，只需起動發(fā)動機，加大動力，漂浮的傘體便隨機體一起運動，隨著速度的加快，傘體產(chǎn)生的氣動力升力就將機體帶起、升空。這樣，傘體、傘繩就避免了受地面磨損，翼傘的使用壽命延長；加之傘體始終懸浮于空中，起飛時省去了從地面起傘，飛機的起飛就更為方便、快捷。這樣的翼傘飛機的起飛方式就與固定翼飛機的起飛方式相同，但由于自重很輕，加之傘衣面積通常較同座位固定翼飛機的機翼面積大，因而其起飛時的速度小，且起落滑跑距離很短，其起落滑跑距離可以僅在10米左右，特別適用于飛行次數(shù)頻繁的教練飛行和游覽觀光飛行。
一種充有氦氣的單座位內(nèi)囊充氣式翼傘飛機，其傘體為矩形，翼展長11.2米，翼弦長4.2米，腔室數(shù)量23個，采用常規(guī)翼型，翼型最大厚度0.68米，傘衣材料采用壁厚0.05毫米雙面涂有聚胺基甲酸脂涂層的抗紫外線輻射、抗撕裂滌綸材料，傘繩采用外層為聚脂纖維護套，內(nèi)芯為凱芙拉纖維即Kevlar或spec-tra材料，傘繩直徑1.2、1.6毫米，這樣的主傘質(zhì)量≤9千克。傘體內(nèi)氣囊采用氦氣飛艇氣囊用聚脂復(fù)合薄膜材料，壁厚0.045毫米，每平方米質(zhì)量39克，按照傘衣腔室形狀制做23個氣囊的質(zhì)量是8.7千克，這樣的傘體總質(zhì)量≤17.7千克。傘體內(nèi)氣囊的空腔容積合計有19.8立方米，氦氣的浮力是每立方米1.058千克，傘衣內(nèi)各氣囊充滿氦氣后，獲得浮力20.9千克。當(dāng)傘體充滿氦氣后，非常穩(wěn)定地懸浮于機體上空。當(dāng)然，傘體若充入氫氣，獲得的浮力會更大一些。
上述充有氦氣體的翼型傘，僅是一種小型傘。由于傘體容積是隨著傘體線性尺寸呈立方比例增加，翼型傘設(shè)計的愈大，翼弦愈長，傘體愈厚，傘體容積的增加量愈超過傘體質(zhì)量的增加量，傘體愈容易獲得足夠的浮力；加之翼傘飛機的飛行速度多處于低速范圍內(nèi)，采用厚翼型能獲得更好的空氣動力性能和更高的氣動效率，這時的傘體較厚，傘體容積較大，氣囊充入輕氣體后，可以獲得更充足的浮力。
由于在傘衣內(nèi)氣囊中充入氫氣、氦氣等輕氣體后，傘體能否按要求浮起，只要經(jīng)過常規(guī)測算和試驗就可以得出，所以這里就不再舉例了。
綜上所述的內(nèi)囊充氣式翼傘飛機與現(xiàn)有開口式翼傘飛機比較具有如下優(yōu)點1、飛行阻力小，氣動效率高。傘體具有完整的機翼翼型，升阻比提高，功率消耗減小。
2、飛行速度快，抗風(fēng)能力強。傘體的硬挺度高，抵抗亂氣流的能力強，特別是小面積，高充氣硬度的翼傘飛機，不僅飛行速度快，而且具有優(yōu)良的抗風(fēng)能力。
3、有良好的固有安全性。傘體在結(jié)構(gòu)上排除了開口式翼傘飛機經(jīng)常存在的翼面塌陷、夾傘、折翼等危險故障，提高了安全性。
4、充有輕氣體的傘體始終系留、懸浮在機體上空，傘衣、傘繩不受地面磨損，飛機的壽命延長，起飛更為方便快捷，特別適用于飛行次數(shù)頻繁的教練飛行和游覽飛行。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)囊充氣式翼傘飛機，其特征包含內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘，該翼型滑翔傘由傘衣(1)、氣囊(2)、傘繩(3)、操縱繩(4)組成，其中的傘衣(1)由上翼面(5)、下翼面(6)與間隔布置的翼型翼肋(7)縫制而成，傘衣翼肋之間的腔室內(nèi)裝有可充氣的氣囊(2)，氣囊(2)外形與翼肋之間的腔室形狀相配合；和飛機機體，該飛機機體由機身構(gòu)架(9)、座艙(10)、發(fā)動機(11)、起落架(12)、傘繩掛架(13)組成，其中的傘繩掛架(13)與翼型滑翔傘的傘繩(3)結(jié)合；該翼型滑翔傘與飛機機體相配合。
2.按照權(quán)利要求1所述的翼傘飛機，其特征在于傘衣內(nèi)氣囊中充入的氣體是氫氣、氦氣、氨氣等任一種輕于空氣的氣體。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的翼傘飛機，其特征在于傘衣前緣設(shè)有在氣囊漏氣、塌陷時，保持腔室壓力所需要的進氣口(20)。
全文摘要
一種內(nèi)囊充氣式翼傘飛機,其特征在于:由內(nèi)囊充氣式翼型滑翔傘和飛機機體組合而成。該翼型滑翔傘翼型傘衣的腔室內(nèi)裝有可充氣的氣囊,氣囊中可以充入氫氣、氦氣、氨氣等任一種輕于空氣的氣體,傘衣內(nèi)各氣囊在充入輕氣體后,傘體浮起、懸停于機體上空。傘衣前緣設(shè)有在氣囊漏氣、塌陷時,保持腔室壓力所需要的進氣口。該翼傘飛機克服了現(xiàn)有開口式翼傘飛機存在的飛行阻力大,氣動力效率低,安全性能較差,使用壽命較短等問題,適用于教練飛行和游覽飛行。
文檔編號B64C31/036GK1337342SQ0011390
公開日2002年2月27日 申請日期2000年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者王文鎖 申請人:王文鎖