關于新型水陸空三棲飛行器設計與探究

張遠

摘 要：市場經濟迅速發展，科學技術日新月異，推動著我國航空航天事業的不斷進步。近年來，我國花費了大量的時間、人力、物力、財力用于研究多棲飛行器，并取得了一定的研究成果。水陸空三棲飛行器指的是可以在水、陸、空三種環境下進行工作的飛行器。為了實現新型水陸空三棲飛行器的不斷發展與進步，必須加強對新型水陸空三棲飛行器設計方面的研究。本文主要對新型水陸空三棲飛行器設計相關問題進行了探究，以供參考借鑒。

關鍵詞：新型飛行器；設計；水陸空三棲

相比較于發達國家，我國對于陸空兩棲飛行器、水陸空三棲飛行器的研究起步相對較晚，就目前情況來看，尚處于起步階段、探索階段，雖然已經提出了諸多設想，但尚未投入實踐，即使有一些已經投入實踐，卻很難實現大規模生產。對于水陸空三棲飛行器來說，目前設計過程中需要解決的問題主要有其轉換方式、穩定性、續航等?；诖?，必須進一步加強、深化對新型水陸空三棲飛行器設計的研究。

一、新型水陸空三棲飛行器設計要求

首先，性能要求較高。對于新型水陸空三棲飛行器來說，其必須具備穩定性、安全性等性能，且可以切實滿足水陸空三棲的飛行需求，在此基礎上，還需要滿足如下要求：結構重量盡量最小化，推進效率與飛行速度最大化，最好具備垂直起降的性能。

其次，具備多用途功能。與傳統飛行器相比較而言，新型水陸空三棲飛行器必須具備在水、陸、空三種環境下進行工作的能力，可以滿足水、陸、空三種不同環境的運輸要求。但需要注意的是，新型水陸空三棲飛行器除了要滿足三棲工作需求，還要確保其在單一形態下進行工作的時候，也具備良好的性能[1]。

再次，動力系統高效。新型水陸空三棲飛行器的動力系統，性能要求相對較高，必須要為水陸空三棲飛行器的三棲工作提供充足的動力，同時還需要在新型水陸空三棲飛行器工作環境發生變化的時候可以保持高效運作與系統的穩定性。

最后，轉換控制性能靈活。新型水陸空三棲飛行器的轉換控制系統，在設計過程中，應確保其具有可靠強度，同時，在運轉過程中，可以滿足快速、穩定的形態轉換能力。

二、新型水陸空三棲飛行器結構設計

為了切實滿足上述新型水陸空三棲飛行器的設計要求，必須加強對新型水陸空三棲飛行器結構設計的重視，盡可能地確保其總體結構質量較小、輕便靈活。基于此，筆者提出了一種水陸空三棲飛行器的結構設計方案，即以傳統陸地汽車為模板，對其進行改裝，構成飛行器的機身，然后在機身上增加尾翼，尾翼的作用主要是降低水上、陸上的阻力，同時提高飛行時的升力；機身下部是一整塊浮子，可以增加機翼升力面積，同時，還可以滿足飛行器的水上漂浮需求；機翼兩側配置槳葉式發動機，以滿足飛行器的多棲動力需求[2]；為槳葉式發動機配備連接裝置，其能夠扭轉槳葉式發動機的方向，從而可以滿足飛行器垂直起降、航行、飛行時的動力需求。這種結構設計的新型水陸空三棲飛行器，能夠在真正意義上實現水陸空三棲飛行器在水、陸、空三種環境下進行工作的需求。

三、新型水陸空三棲飛行器設計關鍵點

1、飛行狀態設計

新型水陸空三棲飛行器設計中，最為關鍵的一個環節便是對飛行狀態的設計。提出了一種水陸空三棲飛行器飛行狀態的設計方案，即以傳統飛行器為基礎，充分考慮其他形態的結構要求，外形采用亞音速飛機設計，并采取后掠角為0度的水平大展弦比機翼，以便于機翼折疊；將動力引擎安裝在機翼兩側，使機身、平直機翼連為一體，以提高升力[3]；為達到加大升力、保持飛行器飛行姿態穩定的目的，可以增加尾翼面積；為降低飛行阻力，將三棲飛行器的機身設計為流線型；安裝雙旋葉發動機、固定尾翼，以有效控制飛行器的全部飛行姿態，同時，通過合理調節兩側發動機的傾轉角度、轉速差，還可以使飛行器完成俯仰、滾轉、方向變換。

2、陸行狀態設計

飛行狀態設計完成后，稍微進行一下轉換，便可以滿足水陸空三棲飛行器的陸行需求。采取滑翔方式、垂直起降方式，便可以實現水陸空三棲飛行器在飛行狀態、陸行狀態之間的轉換。水陸空三棲飛行器在陸行狀態下，打開底部車輪艙蓋，并伸出車輪，機翼向上折疊，使用固定桿固定在機身內側，引擎轉向外側，預防對機身造成損傷。在陸行狀態下，飛行器是依靠輪動力驅動。

3、航行狀態設計

水陸空三棲飛行器的航行狀態設計中，必須確保其可以和飛行狀態、陸行狀態進行自由切換，完成水上起飛、水上降落等操作。航行狀態下，飛行器主要依靠浮子浮在水面上，車輪收起，水平面與機身的兩側機翼之間有45度的夾角，確保引擎在水面以上，使引擎貼近機身，以維持動力的穩定性，引擎旋轉到機翼的后方，飛行器依靠空氣動力驅動。

結語

本文主要對新型水陸空三棲飛行器設計要求進行了分析，并以此為根據，對水陸空三棲飛行器的整體結構設計及其飛行狀態設計、陸行狀態設計、航行狀態設計三個關鍵點進行了探討，以期可以為相關研究及實踐提供有效依據。

參考文獻

[1]黃齊，方永剛，尹志虎，胡安正.水陸空三棲飛行器中的嵌入式智能控制技術[J].電子技術與軟件工程，2016（04）：186.

[2]姚郁，鄭天宇，賀風華，王龍，汪洋，張曦，朱柏羊，楊寶慶.飛行器末制導中的幾個熱點問題與挑戰[J].航空學報，2015，36（08）：2696-2716.

[3]吳子牛，白晨媛，李娟，陳梓鈞，汲世祥，王聃，王文斌，徐藝哲，姚瑤.高超聲速飛行器流動特征分析[J].航空學報，2015，36（01）：58-85.