多地降落飛機的關鍵技術與應用

胡宇晗

摘 要：多地降落飛機是指可以在不同地形條件下進行降落完成任務的飛行器，在抗震救災、軍事偵察、人員營救等方面有著極為重要的作用。本文通過對其設計背景進行闡述，對其結構設計、工作原理、控制系統進行了詳盡地分析，對其優缺點與發展前景進行了探究，力求為未來的智能化飛行器提供了研究思路。

關鍵詞：多地降落飛機；關鍵技術；應用

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

1 多地降落飛機設計背景

飛機是指具有一具或多具發動機的動力裝置產生前進的推力或拉力，由機身的固定機翼產生升力，在大氣層內飛行的重于空氣的航空器，飛機是最常見的一種固定翼航空器。按照其使用的發動機類型又可被分為噴氣飛機和螺旋槳飛機。直升飛機就是飛機的一種，目前直升飛機在實現救援的時候，找一個合適的降落地點成為一個難題，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。而且災區的山谷空地往往被松軟的農田占據，直升機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行救援，這就需直升機盡可能靠近或者停靠，現有的直升飛機不能滿足上述要求，這就為救援帶來了不便，可多種地區降落的飛機可以很好地解決上述背景技術中提出的問題。

2 多地降落飛機設計方案

2.1 結構設計

可多種地區降落的飛機，包括尾翼螺旋槳、機體、螺旋槳、安全座椅、控制系統、起落架系統、氣墊船系統和發動機，所述尾翼螺旋槳、螺旋槳、安全座椅、控制系統、起落架系統和發動機均安裝在機體上，安全座椅和控制系統均安裝在機體內部并且控制系統位于安全座椅的一側，起落架系統安裝在機體的下方，氣墊船系統安裝在起落架系統的內部，發動機安裝在機體的上部，機體的頂端安裝有螺旋槳，機體的一側安裝有尾翼螺旋槳，氣墊船系統包括氣墊船前部、氣墊船后部、渦輪風機和電機，渦輪風機通過渦輪支架安裝在氣墊船后部并且渦輪風機的出風口處設置有風口擋板和出風口支架，氣墊船前部和氣墊船后部均安裝有電機。

起落架系統包括起落架、液壓缸和導軌，起落架采用滑動連接的方式安裝在導軌上，導軌采用直線導軌，起落架上還設置有距離傳感器。液壓缸通過液壓缸支架安裝在起落架上，渦輪風機采用高壓渦輪風機。機體上還設置有警示燈，氣墊船前部和氣墊船后部均采用高強度塑料制作，風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°飛機的外形設計通過增加伸縮氣墊船系統和起落架系統實現全地形停靠，氣墊船系統縱向展開，渦輪風機為氣墊船供氣，實現飛機的多地形停靠，起飛需要一定角度，當飛機降落氣墊船系統的角度不合適時，可以自行調整姿勢，保證直升機起飛角度。多地降落飛機發動機驅動旋翼提供升力，把多地降落飛機舉托在空中，單旋翼多地降落飛機的主發動機同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機載陀螺儀能偵測多地降落飛機回轉角度并反饋至尾槳，通過調整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產生的不同轉速下的反作用力。雙旋翼多地降落飛機通常采用旋翼相對反轉的方式來抵消旋翼產生的不平衡升力。氣墊船系統收縮，起落架放下，實現飛機在良好地形的停靠，節約能源。起落架系統采用液壓控制，通過距離傳感器實現飛機降落平穩停靠；機體采用小型飛機，適合執行在山區勘察災情、偵察火情等任務。氣墊船系統在起落架系統的內部，更能很好的保護不工作時的氣墊船系統，而且氣墊船系統可以升降，飛機機體與氣墊船系統之間留有足夠的空隙，可以將伸縮擔架打開實現傷員的運輸。氣墊船系統通過高壓渦輪風機，將空氣送入氣墊的底部，實現氣墊船的工作。氣墊船系統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機將空氣壓入船底下，由船底周圍的柔性圍裙或剛性側壁等氣封裝置限制其逸出而形成的騰空，氣墊船系統的優勢在于它可以在沙灘、沼澤、水面、冰面以及適當凹凸不平的地方行駛。氣墊船系統采用前后伸縮，達到氣墊船系統在不使用時占據較小的空間，減少直升飛機的飛行阻力。

2.3 控制分析

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

3 優缺點分析

與現有技術相比，這種新型多地降落飛機的優點是：該裝置設計合理，故障率低，體積小，使用安全性和運行穩定性好；該裝置可以用于地形勘測和災區救援中一般飛機沒辦法降落的地面，該裝置通過氣墊船系統實現多種環境的全方位停靠，該裝置采用可以調節的起落架，解決測坡停靠，適用于包括水面在內的多種地面；該裝置的氣墊船系統可以自行調整姿勢，保證飛機正常起飛，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架，實現搶險救災、傷員運輸和小型飛機選擇，適合災區偵察以及傷員轉運。

這種多地降落新型飛機也有一定的缺點，例如容量較小，無法有效地一次性運輸大量的物資與傷員，對于一些更復雜的地形例如沼澤、堰塞湖等還是無能為力，安全性需要進一步加強等。

4 總結與展望

多地降落飛機有許多其他飛行器難以辦到或不可能辦到的優勢，受到廣泛應用，多地降落飛機由于可以垂直起飛降落不用大面積機場主要用于觀光旅游、火災救援、海上急救、緝私緝毒、消防、商務運輸、醫療救助、通信以及噴灑農藥殺蟲劑消滅害蟲、探測資源，等國民經濟的各個部門。世界多地降落飛機的隊伍逐漸壯大。 隨著多地降落飛機技術的不斷進步和人們對多地降落飛機應用的逐漸成熟，多地降落飛機的發展也越來越“專業化”，多地降落飛機在軍事上的用途有多種多樣，從物資運輸到人員輸送、戰場投放、敵后偵查與滲透、到移動迅速的飛行坦克、通訊、救護、戰場監視等等不一而足。多地降落飛機將會為小型飛機的發展帶來一場全新的革命，使得小型飛機向著更加智能、功能更加強大的方向發展。

參考文獻

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