多地降落飞机的关键技术与应用

胡宇晗

摘 要：多地降落飞机是指可以在不同地形条件下进行降落完成任务的飞行器，在抗震救灾、军事侦察、人员营救等方面有着极为重要的作用。本文通过对其设计背景进行阐述，对其结构设计、工作原理、控制系统进行了详尽地分析，对其优缺点与发展前景进行了探究，力求为未来的智能化飞行器提供了研究思路。

关键词：多地降落飞机；关键技术；应用

中图分类号：V355.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0087-02

1 多地降落飞机设计背景

飞机是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器，飞机是最常见的一种固定翼航空器。按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机。直升飞机就是飞机的一种，目前直升飞机在实现救援的时候，找一个合适的降落地点成为一个难题，降落时考虑净空条件，对着陆场周围地貌和地物高度都有要求。而且灾区的山谷空地往往被松软的农田占据，直升机不能够降落在这些硬度不够的土地上。有时也需要在海上或者沼泽进行救援，这就需直升机尽可能靠近或者停靠，现有的直升飞机不能满足上述要求，这就为救援带来了不便，可多种地区降落的飞机可以很好地解决上述背景技术中提出的问题。

2 多地降落飞机设计方案

2.1 结构设计

可多种地区降落的飞机，包括尾翼螺旋桨、机体、螺旋桨、安全座椅、控制系统、起落架系统、气垫船系统和发动机，所述尾翼螺旋桨、螺旋桨、安全座椅、控制系统、起落架系统和发动机均安装在机体上，安全座椅和控制系统均安装在机体内部并且控制系统位于安全座椅的一侧，起落架系统安装在机体的下方，气垫船系统安装在起落架系统的内部，发动机安装在机体的上部，机体的顶端安装有螺旋桨，机体的一侧安装有尾翼螺旋桨，气垫船系统包括气垫船前部、气垫船后部、涡轮风机和电机，涡轮风机通过涡轮支架安装在气垫船后部并且涡轮风机的出风口处设置有风口挡板和出风口支架，气垫船前部和气垫船后部均安装有电机。

起落架系统包括起落架、液压缸和导轨，起落架采用滑动连接的方式安装在导轨上，导轨采用直线导轨，起落架上还设置有距离传感器。液压缸通过液压缸支架安装在起落架上，涡轮风机采用高压涡轮风机。机体上还设置有警示灯，气垫船前部和气垫船后部均采用高强度塑料制作，风口挡板和涡轮支架均采用铝合金材料制作。

2.2 工作原理

采用zero°飞机的外形设计通过增加伸缩气垫船系统和起落架系统实现全地形停靠，气垫船系统纵向展开，涡轮风机为气垫船供气，实现飞机的多地形停靠，起飞需要一定角度，当飞机降落气垫船系统的角度不合适时，可以自行调整姿势，保证直升机起飞角度。多地降落飞机发动机驱动旋翼提供升力，把多地降落飞机举托在空中，单旋翼多地降落飞机的主发动机同时也输出动力至尾部的小螺旋桨，机载陀螺仪能侦测多地降落飞机回转角度并反馈至尾桨，通过调整小螺旋桨的螺距可以抵消大螺旋桨产生的不同转速下的反作用力。双旋翼多地降落飞机通常采用旋翼相对反转的方式来抵消旋翼产生的不平衡升力。气垫船系统收缩，起落架放下，实现飞机在良好地形的停靠，节约能源。起落架系统采用液压控制，通过距离传感器实现飞机降落平稳停靠；机体采用小型飞机，适合执行在山区勘察灾情、侦察火情等任务。气垫船系统在起落架系统的内部，更能很好的保护不工作时的气垫船系统，而且气垫船系统可以升降，飞机机体与气垫船系统之间留有足够的空隙，可以将伸缩担架打开实现伤员的运输。气垫船系统通过高压涡轮风机，将空气送入气垫的底部，实现气垫船的工作。气垫船系统是利用高压空气在船底和水面（或地面）间形成气垫，使船体全部或部分垫升，气垫船是用大功率涡轮风机将空气压入船底下，由船底周围的柔性围裙或刚性侧壁等气封装置限制其逸出而形成的腾空，气垫船系统的优势在于它可以在沙滩、沼泽、水面、冰面以及适当凹凸不平的地方行驶。气垫船系统采用前后伸缩，达到气垫船系统在不使用时占据较小的空间，减少直升飞机的飞行阻力。

2.3 控制分析

多地降落飞机的主要靠操纵杆控制运行，操纵杆通常位于飞行员的手中，在大多数直升机上，直升机具有从顶部下降到驾驶舱的循环控制。这样的控制被称为循环控制，因为它循环地改变转子叶片的桨距，可以让将转子盘倾斜到特定的方向，导致直升机在该方向上移动。如果飞行员向前推动操纵杆，则转子盘向前倾斜，转子在向前方向产生推力。如果飞行员将操纵杆推动到侧面，则转子盘倾斜到该侧并在该方向产生推力，导致直升机向侧面悬停。俯仰控制器位于飞行员座椅的左侧，具有提前设定的摩擦控制措施，以防止意外地移动。俯仰控制改变所有主转子叶片的俯仰角并且独立于它们的位置。因此，如果进行俯仰控制输入，所有叶片均匀变化，可以让直升机的高度上升或下降。反扭矩踏板位于与固定翼飞机中的方向舵踏板相同的位置，并且具有类似的目的，即控制飞机的机头方向。在给定方向上施加踏板改变尾部转子叶片的桨距，增加或减小由尾部转子产生的推力，并使机头在所施加的踏板的方向上偏转。踏板机械地改变尾轮的桨距，改变产生的推力。直升机转子设计为在较小的RPM范围内运行。油門控制发动机输出的功率，发动机通过固定比率传动装置与转子连接。油门的目的是保持足够的发动机功率以将转子RPM保持在允许限度内，以便转子产生足够的升力用于飞行。在单引擎直升机中，油门控制是安装在操纵杆上的摩托车式扭转手柄，而双引擎直升机具有用于每个发动机的动力杆。斜盘控制主叶片的循环间距。斜盘沿着主轴上下移动，以改变两个叶片的间距。这将导致直升机根据迎角向下或向上推动空气。斜盘也可以改变其角度以向前或向后或向左或向右移动叶片角度，使直升机沿着这些方向移动。

3 优缺点分析

与现有技术相比，这种新型多地降落飞机的优点是：该装置设计合理，故障率低，体积小，使用安全性和运行稳定性好；该装置可以用于地形勘测和灾区救援中一般飞机没办法降落的地面，该装置通过气垫船系统实现多种环境的全方位停靠，该装置采用可以调节的起落架，解决测坡停靠，适用于包括水面在内的多种地面；该装置的气垫船系统可以自行调整姿势，保证飞机正常起飞，解决了气垫船不工作时的的体积问题，该装置中放入加可伸缩担架，实现抢险救灾、伤员运输和小型飞机选择，适合灾区侦察以及伤员转运。

这种多地降落新型飞机也有一定的缺点，例如容量较小，无法有效地一次性运输大量的物资与伤员，对于一些更复杂的地形例如沼泽、堰塞湖等还是无能为力，安全性需要进一步加强等。

4 总结与展望

多地降落飞机有许多其他飞行器难以办到或不可能办到的优势，受到广泛应用，多地降落飞机由于可以垂直起飞降落不用大面积机场主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、医疗救助、通信以及喷洒农药杀虫剂消灭害虫、探测资源，等国民经济的各个部门。世界多地降落飞机的队伍逐渐壮大。 随着多地降落飞机技术的不断进步和人们对多地降落飞机应用的逐渐成熟，多地降落飞机的发展也越来越“专业化”，多地降落飞机在军事上的用途有多种多样，从物资运输到人员输送、战场投放、敌后侦查与渗透、到移动迅速的飞行坦克、通讯、救护、战场监视等等不一而足。多地降落飞机将会为小型飞机的发展带来一场全新的革命，使得小型飞机向着更加智能、功能更加强大的方向发展。

参考文献

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