矩形翼飞机 【技术领域】
本发明属于飞行器装置，具体是一种矩形翼飞机。
背景技术
目前使用的民用客货飞机均采用类似鸟类的，翼展较长的外形，在遇到气旋时，容易调节飞机的姿态，安全平稳。但现有的民用长翼飞机也存在很大的不合理性，以干线客机为例，其载重量约30t，但自身重量高达110t，其中机翼约占30吨，也就是说，它的有效载荷仅约1/5，仅仅机翼的重量就等于有效载荷，需要提高效益。经查阅各种飞机论文及专利，未发现在机翼方面有本质创新的报道。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种对飞机机翼进行改进的总体方案，即所述的机翼在横向缩短，在同样机翼面积，产生同样升力时，可以将机翼的重量由现在的约30t降低到约10t，从而可以显著降低飞机重量及能耗。它是一种通用的飞机总体设计方案，既适合短程飞机，亦适合洲际飞机，既适合民用飞机，亦适合军用飞机。
本发明地采用的技术方案是这样的：即一种矩形翼飞机，包括飞机机体，发动机，飞控计算机系统及机翼，其特征在于：飞机机翼为沿机身分布的矩形，其长度接近机身的长度。
所述矩形翼飞机由飞控计算机控制飞行姿态，矩形翼飞机还包括一对位于机身前端的矩形前翼和一对位于机身后端的水平尾翼控制飞机飞行的迎角。由矩形前翼和水平尾翼的相互转角差控制飞机飞行的侧向倾斜度。由方向舵控制飞机飞行的方向。
本发明的优点是：当本矩形翼飞机主机翼的面积等于现有飞机主机翼的面积时，两者产生的上升力相等，但上升力作用在机翼上的力矩最小，因而可以显著降低主机翼的平均厚度和重量，可将矩形机翼的翼根厚度降低5倍，可将主机翼重量降低3倍。
【附图说明】
图1为现有干线客机机翼的示意图，为图3的A-A截面图；
图2为本发明图4的B-B截面图；
图3为现有干线客机的外观顶视图。
图4为矩形翼飞机的外观顶视图。
图5为矩形翼飞机总体结构的侧视图。
图6为矩形翼飞机总体结构的顶视图，它亦是图5的C向视图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1及图3为现有干线客机的外观图，它的两个主翼翼展的总宽度接近机身的长度，由于机翼较长，当遇到旋转气流后，两个较长的机翼控制力乘上较大的与机身的距离，能产生很大的控制力矩，将飞机的倾斜操纵回来，因而飞机的飞行较为安全，而得到了肯定。但这种机翼的布局，也存在很大的缺点，即机翼上所受的均布上升力，由于相距机身较远，会对机翼造成较大的积分力矩，使机翼越近机身部分，其弯曲力矩越大，从而导致机翼的平均厚度及机翼重量的增加。鉴于近年来，计算机控制技术的进步；只要机翼有微小的倾斜，计算机控制硬、软件系统，均能在毫秒甚至微秒级的时间内，就能测量出来，发出调整指令，并由执行机构调整回来，远比人工操作快捷和精确。因此，飞机已没必要用那么长的机翼了。
流体力学表明，在其它条件相同的情况下，托起飞机的升力与机翼的面积有关，问题是怎么安排机翼的面积，以达到最轻、最节能的目标。由图4可知，飞机的特征是重量沿机身轴线分布的线载荷，因此，应将机翼面积沿机身最近的方案分布，得到如图4的矩形机翼方案，即机翼的长度接近飞机的长度，机翼的宽度越小越好，可按与图3机翼面积相等求出。图2示图4的横向截面，由图看出，上升力最接近机身，因此，产生的附加弯曲力矩最小，机翼最薄，重量最轻，最节能。
图5及图6为矩形翼飞机的总体布局图，飞机总体包括：机身3、主机翼4、后起落架5、发动机6、前起落架7。附图中，主机翼4与水平线之间具有迎角θ；机身前端具有一对迎角可调的前翼8；机身的后端具有一对与水平面夹角可调的水平尾翼2及可左右调节角度的方向舵1。
上述矩形翼飞机在巡航飞行时，由主翼4迎角θ产生的空气上升力平衡飞机的主要重量，水平尾翼2承担少量飞机重量，达到飞机垂直方向的平衡。由发动机6推动飞机前进。在起飞或要求飞机增大迎角θ向上飞行时，可调节前翼8及水平尾翼2，飞机向下飞行时亦由上述方法控制。在飞机出现侧向倾斜，或需在此方向调节时，可由飞控计算机根据实际倾斜度测量值及调整程序，指令左、右前翼8转动不同的角度，同时，指令左、右水平尾翼2转动不同的角度，由此产生的转矩将飞机扭转回来。当飞机需要转向时，可调节方向舵1。
根据初步的结构计算，干线飞机的机翼改为矩形机翼后，主机翼的重量可由30t减少为10t，相当于将飞机有效载荷由30t增加到50t，因而具有巨大的经济效益。