小型多用途地效飞机的概念设计研究

小型多用途地效飞机的概念设计研究

发表时间：2019-07-25T10:07:23.190Z 来源：《科技新时代》2019年5期作者：秦何军李亮[导读] 本概念方案能很好的满足我国在低空旅游观光、短途运输、应急救援以及私人飞行等方面的市场需求，是一种值得借鉴和推广的低成本交通工具设计方案。

（中航通飞研究院有限公司，珠海519040）

摘要：针对旅游观光和短途运输等市场需求，充分利用地效飞机自身的优势，在保证运行安全和经济性的前提下，开发出一款具有较低设计制造成本和运营成本的地效飞机，实现对我国通用航空和陆上及水面交通工具的功能区间的完善，加快我国低空交通运输的发展。

关键词：地面效应、短途运输、旅游观光、船体、机翼、地效飞机引言

地效飞机是利用空气动力的“地面效应”获得高升阻比的一种近水面/低空高速运输工具，它是船舶和飞机的结合，既可以像船一样，在水面高速滑水航行，又可以像飞机一样，完全脱离水面飞行。在非常贴近水面的地效区内或地效区外高速飞行时，具备在湖面、草地、机场等较平缓的区域起降的能力，具备安全、高效、环保等特点，可广泛应用私人飞行、旅游观光、岛间交通、短途运输等。

1地效飞机原理概述

地效飞机装有固定的机翼，在贴近水面或其他界面飞行时，机翼下表面离飞行界面很近，形成气流的“阻塞”，使机翼升力增加，诱导阻力减少，从而大大提高机翼的升阻比。地效飞机一般在距离水面1~6米的高度低空飞行，一旦出现紧急情况，可随时在水面降落，相比飞行高度较高的通用飞机有更高的安全性。其次，地效飞机具有较好的抗浪性，小型地效飞机可抗浪1米左右，稍大吨位的地效飞机可抗3米左右的浪。地效飞机飞行时所消耗的推进功率小，具有更大的载重量和航程，其经济性较高且成本比同等吨位的通用飞机更低，是我国发展低空飞行的一种理想交通工具。

2小型多用途地效飞机的需求

目前我国正处于发展通用航空的黄金时期，各类中小型通用飞机不断涌现，从两座的轻型运动飞机到十几座的通勤类飞机也不断被开发和生产出来，为我国的通用航空发展奠定了坚实的基础。但同时我们也注意到，通用飞机的设计制造和运营成本相比于功能类似的地面交通工具和水面交通工具，高出数倍之多，且飞机飞行高度较高，在安全性设计方面有比其他交通工具更严苛的要求。如果能利用地效飞机的安全高效的特点，针对特定的用途开发出合适的小型多用途地效飞机，不仅能弥补通用飞机和常规陆上/水上交通工具的不足，还能丰富我国各类交通工具的产品谱系，各类交通工具之间相互补充，全面提升我国在旅游光，短途运输等方面的市场满足能力。针对旅游观光，可开发出4到6座级别的小型地效飞机，机动灵活，运营成本可控，能实现一个家庭的集体旅游观光，特别适合内陆河流、湖泊、沼泽地带，以及沿海的内部海湾等旅游观光使用场景。针对短途运输和应急救援，能在上述4到6座级别的地效飞机的开发基础上，通过适当的改装，将飞机舱内改造成适合运输和救援的舱内环境，即可满足短途运输和应急救援的需求，且如果在设计时就能考虑模块化设计，能在很短时间内，实现旅游观光和运输功能之间的切换。

3小型多用途地效飞机的概念方案设计

针对上述需求，结合地效飞机的实际特点，开展了广泛深入的设计论证，结合市场需求，设计能力，我国现有的工业水平，设计出了一款外形优美，舱内布局合理的地效飞机概念方案。

图1地效飞机概念效果图

该地效飞机的布局与传统的水上飞机比较类似，单船身式机身加上中单翼、以及T型尾翼、前三点可收放式起落架。机体主要部件由船身、机翼、浮筒端板、发动机短舱、起落架等组成。

机身为流线型设计，外形优美舱内布局合理，舭线以上为常规机身外形，舭线以下为常规的船体外形，并在重心附近设置断阶，以提高船体的水动特性。

机翼为小展弦比梯形翼，由主翼、外翼两部分组成。外翼和主翼均为梯形，采用简单襟翼增升装置，在外翼上设置副翼。尾翼包括垂直尾翼和水平尾翼，垂直尾翼为梯形翼，垂直尾翼前部设置背鳍，后部设方向舵。水平尾翼为梯形翼，位于垂直尾翼梢部，水平尾翼后部设升降舵。

发动机采用混合动力（或纯电）的发动机对称布置于机身后部。

图2飞机三视图

全机参数：

最大长度：10.6m

最大宽度：11.6m

最大高度：3.0m

机翼面积：26.2m2

座位数：2(飞行员)+4(乘客)

最大起飞重量：2000kg

有效载荷：600kg

最大航程：900km

巡航速度：180km/h(地效区)，260km/h(无地效)

4结论

本文通过对地效飞机的设计特点的研究和剖析，找出了地效飞机的技术优势，针对其技术优势开展了满足市场需求的新概念地效飞机的概念方案设计。本概念方案能很好的满足我国在低空旅游观光、短途运输、应急救援以及私人飞行等方面的市场需求，是一种值得借鉴和推广的低成本交通工具设计方案。

参考文献

1杨晖.地效飞机的发展和展望[J].飞行力学，2013（3）.

2向溢，傅正蓉.一种新型的高速水运工具地效飞行器[J].造船技术，2004（1）. 3恽良，谢佑农等.“天鹅”号两栖地效翼船的研究与设计[J].船舶工程，2000（2）. 4曾锐，昂海松.“天使鸟”号地效翼艇的设计与试航[J].兵工学报，2006(3).