МНОГОЦЕЛЕВОЙ САМОЛЕТ-АМФИБИЯ Российский патент 1998 года по МПК B64C35/00 B64C29/00 

Изобретение относится к области морского авиастроения и может быть использовано для спасения людей, терпящих бедствие в Океане.

Известен противолодочный самолет СВВП Боинг 1041-133-1, содержащий фюзеляж, крыло, силовую установку с подъемными вентиляторами с механическим приводом, горизонтальное и вертикальное оперение и шасси.

Известен также самолет СВВП НГВ600 фирмы "Гамбургер-Флюгцойгбау", который содержит фюзеляж, крыло, комбинированную силовую установку, состоящую из газотурбинных двигателей, подъемно-маршевых поворотных вентиляторов и подъемных вентиляторов с приводом от двигателей, горизонтальное и вертикальное оперение и шасси (В.В. Володин и др. "Характеристики транспортных самолетов вертикального взлета и посадки", с.187, Рига, 1972).

Характерным признаком самолета данного типа является непригодность их для спасения людей, терпящих бедствие на просторах Мирового океана вдали от берегов, как в силу ограниченной дальности полета, так и из-за неприспособленности к посадке на воду и приему на борт спасаемых из-за отсутствия на них спасательного оборудования и средств.

Известен также взятый за прототип многоцелевой самолет-амфибия ОКБ имени Г. М. Бериева Ф-40, предназначенный в том числе и для поисково-спасательных операций, содержащий фюзеляж, приспособленный к разбегу при взлете и пробегу при посадке на воду, крыло, два двухконтурных турбореактивных двигателя ТРДД, хвостовое вертикальное и горизонтальное оперение (Ю. Зуенко, С. Коростелев "Боевые самолеты России", М., 1994).

Недостатком этого самолета является зависимость его при осуществлении посадки на воду и взлете с нее от состояния поверхности акватории. Предельно допустимая высота волны для самолета А-40 составляет 1,8 м, что ограничивает его возможность спасения людей при наиболее характерных для Океана состояниях его водной поверхности.

Технической сущностью настоящего изобретения является обеспечение возможности спасения терпящих бедствие на воде в более широком диапазоне погодных условий, благодаря снятию ограничений по допустимой для посадки на воду высоте волны, как за счет вертикальных посадок и взлетов, так и за счет возможности спасения людей в режиме зависания над ними. Это достигается тем, что известный многоцелевой самолет-амфибия, содержащий фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, двухконтурные турбореактивные двигатели ТРДД, снабжен подъемными вентиляторами, установленными в крыле и в хвостовом горизонтальном оперении, и дополнительным двигателем, размещенным в хвостовой части фюзеляжа, причем вентиляторы установлены попарно с каждым двухконтурным турбореактивным двигателем и соединены с ними механическими приводами, а двигатели сблокированы синхронизирующими валами и снабжены выхлопными поворотными соплами с регулирующими заслонками, при этом приводы снабжены устройствами отключения и выключения вентиляторов в работу. Кроме того, синхронизация обеспечивает постоянство места приложения равнодействующей подъемной силы, повышая безопасность взлетов и посадок. Регулирующие заслонки обеспечивают плавные и безаварийные переходы с вертикальных режимов на горизонтальные и обратно. Для включения и выключения подъемных вентиляторов в их приводах имеются в крыле соединительные муфты, а в хвостовом оперении используются регулирующие заслонки.

Для обеспечения посадки самолета на воду фюзеляж снабжен обтекателем, установленным по его бортам на уровне днища, к фюзеляжу подвешен поплавковый отделяемый посадочный модуль, состоящий из днища и крыши, выполненной по форме днища фюзеляжа, соединенных между собой с помощью водовоздухонепроницаемой юбки, и содержащий гидравлические домкраты, дополнительную топливную цистерну и баллоны сжатого воздуха. Для компенсации веса спасаемых и увеличения запаса топлива посадочный модуль при взлете со спасаемыми оставляется на воду.

Для соединения с фюзеляжем поплавковый отделяемый посадочный модуль снабжен соединительными фигурными рамами, установленными на его крыше и проходящими через сквозные проемы в днище фюзеляжа в его внутренний объем и соединенными с фигурными штоковыми дистанциионно управляемыми засовами с гидроприводами быстроразъемных соединений, размещенных на днище фюзеляжа рядом с проемами.

Для подъема спасаемых на борт многоцелевого самолета-амфибии фюзеляж снабжен бортовыми люками, выдвижными подъемными устройствами на роликовых опорах, установленных на конструкциях, связанных с фюзеляжем, тросовыми транспортерами и приемными площадками.

Для безопасного для спасаемых перемещения по воде внутри фюзеляжа установлены выдвижные дистанционно управляемые подруливающие устройства, а для посадки на твердый грунт и перемещения по нему без посадочного модуля в средней части фюзеляжа в обтекателе установлено выдвижное шасси.

Для повышения надежности конструкций и ограничения веса многоцелевого самолета-амфибии в качестве материалов использованы прочные, легкие материалы, например стекло-углепластики, композиционные материалы типа "Кевлар", при этом подкрепляющие элементы выполнены из углеводородных волокон и легких сплавов, например титана
На фиг.1 - изображен многоцелевой самолет-амфибия, вид сверху; на фиг.2 - то же, с поплавковым отделяемым посадочным модулем и выдвижными дистанционно-управляемыми подруливающими устройствами в рабочих положениях, вид сбоку; на фиг.3 - то же, без поплавкового отделяемого посадочного модуля, вид спереди; на фиг.4 изображен поплавковый отделяемый посадочный модуль в рабочем положении; на фиг. 5 изображен общий вид выдвижного подъемного устройства.

Многоцелевой самолет-амфибия содержит фюзеляж 1, выполненный с обтекателем 2, крыло 3 с закрылками 4, хвостовое горизонтальное оперение 5 с закрылками и вертикальное оперение 6, ТРДД 7, установленные на пилона 8 над крылом 3, и ТРДД 9, установленный в хвостовой части фюзеляжа над горизонтальным оперением, ТРДД 7 и 9 сблокированы синхронизирующими валами 10 и снабжены выхлопными поворотными соплами 11 с установленными перед ними регулирующими заслонками, а подъемные вентиляторы 12 установлены попарно с каждым ТРДД в крыле 3 и соединены с ними механическими приводами 13 с помощью муфт 14 и вентиляторы 15, установленные в хвостовом горизонтальном оперении и соединенные с ТРДД 9 газовыми приводами 16 с регулирующими заслонками 17, защитные щелевые жалюзи 18, установленные в крыле и горизонтальном оперении над вентиляторами и под ними. Внутри фюзеляжа установлены выдвижные дистанционно управляемые подруливающие устройства 19 с установленными на них погруженными электродвигателями, на валу которых надеты движители в предохранительных кольцах. В средней части фюзеляжа установлены выдвижные шасси 20 в обтекателях 21. При взлете на задание к фюзеляжу 1 подвешен поплавковый отделяемый посадочный модуль 22, который содержит крышу 23, прилегающую вплотную к фюзеляжу и закрепленную в нем, днище 24, соединяющую их юбку 25, выполненную из мягкого упругого водо-воздухонепроницаемого материала, гидравлические раздвижные дистанционно управляемые домкраты 26, баллоны со сжатым воздухом 27, снабженные дистанционно управляемой запорной арматурой и установленные на внутренней стороне крыши 23, дополнительную топливную цистерну 28 с обслуживающим ее топливо- и воздухопроводами с дистанционно управляемой арматурой, установленными на внутренней стороне крыши 23, приемные невозвратные воздушные клапана 29 и предохранительные воздушные клапана 30, установленные на бортах днища 24, стыковочный быстроразъемный узел коммуникаций, обслуживающий поплавковый посадочный модуль систем (управления, сигнализации, электропитания, гидравлики, воздухо-топливопроводы) и соединительные фигурные рамы 31, установленные на крыше 23 и при подвешенном к фюзеляжу 1 положении модуля проходящие через сквозные проемы в фюзеляже в его внутренний объем для соединения с фигурными штоковыми дистанционно управляемыми засовами с гидроприводом быстроразъемных устройств 32. Конструкция модуля рассчитана на вес фюзеляжа.

Выдвижное подъемное устройство фиг.3 представляет собою выдвижную рамовую конструкцию, которая содержит основные силовые элементы - выдвижные кран-балки верхнюю 33 и нижнюю 34, соединенные вертикальными связями-пиллерсами 35, выдвигаемые из фюзеляжа 1 через бортовые люки 36 с помощью роликовых опор 37, смонтированных на конструкциях 38, связанных с фюзеляжем. На верхних кран-балках установлено рабочее колесо 39, соединенное червячной передачей 40 с электроприводом 41. На нижних кран-балках оборудована приемная площадка 42 с люком для приема спасаемых 43 и прохода тросового транспортера 44 с гнездами для сцепления с подъемными поясами 45, надеваемых на спасаемых 46 спасателями 47, находящимися в гидрокомбинезонах в выдвижных страхующих сетках 48, закрепленных в нишах крыши 23 поплавкового отделяемого посадочного модуля, на днище 24 которого на выдвигаемом кронштейне 49 с защитным кожухом 50 с окнами для прохода троса установлен натяжной шкиф 51.

Многоцелевой самолет-амфибия работает следующим образом. В режиме готовности к вылету посадочный модуль подвешен к фюзеляжу в сложенном состоянии - днище с юбкой и содержимым модуля примкнуто к крыше, образуя замкнутый объем; дополнительная топливная цистерна заполнена; разобщительные муфты механических приводов вентиляторов соединены, жалюзи открыты, газовые заслонки вентиляторов в горизонтальном оперении открыты; выхлопные сопла двигателей развернуты в сторону посадочной площадки.

Для перехода к полету на марше после вертикального взлета производят постепенный разворот выхлопных сопел двигателей в сторону горизонтального выброса газов для создания горизонтальной тяги и аэродинамической подъемной силы, после чего разобщительные муфты подъемных вентиляторов разобщают, газовые заслонки подъемных вентиляторов закрывают.

Перед посадкой действия производят в обратном порядке, кроме того, при посадке на воду поплавковый отделяемый посадочный модуль переводят из сложенного положения в полете в положение посадки на воду, для чего гидроприводами днище отодвигают от крыши, растягивают юбку из сложенного состояния в рабочее и после заполнения внутреннего объема модуля воздухом через невозвратный воздушный клапан создают расчетное избыточное давление путем открытия вентилей баллонов сжатого воздуха; производят посадку на воду и снижают уровень мощности двигателей (по обстановке). Для разворота против ветра, занятия необходимого положения, для подъема из воды на борт спасаемых используют подруливающие устройства, для чего выдвигают их в рабочее положение и управляют ими из кабины пилотов.

Для подъема на борт спасаемых открывают бортовые люки, выдвигают подъемные устройства, налаживают тросовые транспортеры и, используя спасательный инвентарь (например, надувные плоты, спасательные круги с концами, закрепленными на спасателе, баграми и т.д.), подтягивают людей из воды к борту и с помощью спасательных поясов прикрепляют к транспортеру, поднимают на уровень приемной площадки и втягивают в люк фюзеляжа, где распределяют спасаемых в транспортном отделении, используя при необходимости медицинский отсек с операционной и реанимационной. После окончания приема спасаемых перед взлетом в описанном выше порядке, с помощью быстроразъемного соединения посадочный модуль отсоединяют и оставляют на плаву для компенсации веса принятых на борт спасаемых, при этом модуль может быть самозатоплен или сохраняться на плаву для последующего поднятия на борт назначенным для этой цели судном. В этом случае модуль снабжен для облечения его обнаружения средствами звуковой и световой сигнализации.

По сравнению с прототипом многоцелевой самолет-амфибия, благодаря установке подъемных вентиляторов, садится на воду и взлетает вертикально, что снимает ограничения на его использование только до высоты волны не более 1,8 м. Установка дополнительной топливной цистерны увеличивает дальность полета примерно на 30%. Отсоединение перед взлетом с воды со спасаемыми поплавкового отделяемого посадочного модуля компенсирует вес принимаемых на борт спасаемых и обеспечивает прием дополнительного топлива как при взлете на задание, так и при дозаправке в полете. Установка в качестве подъемных движителей вентиляторов обеспечивает экономию топлива за счет преобразования создаваемой двигателем тяги в подъемную силу с коэффициентом 2,5-3,0, что увеличивает радиус действия многоцелевого самолета-амфибии. Блокировка всех трех двигателей синхронизирующими валами обеспечивает безопасную посадку при выходе из строя одного из двигателей при форсаже оставшихся в течение примерно 30 с с коэффициентом коло 1,4 (при максимальном 1,5). Использование единых двигателей и для вертикальных взлетов и посадок, и для горизонтального полета существенно снижает вес силовой установки, за счет чего увеличивается запас принимаемого топлива. Кроме того, устройство многоцелевого самолета-амфибии обеспечивает возможность приема спасаемых на борт в режиме зависания над ними, без посадки на воду, что важно при плохих погодных условиях, а при возвращении со спасаемыми на базу с отсоединенным отделяемым посадочным модулем, помимо вертикальной посадки, возможна посадка с пробегом как по воде, так и по грунту с выпущенными шасси.

Таким образом, положительный эффект заключается в возможности заявляемого многоцелевого самолета-амфибии достигать места аварии в радиусе примерно 1600-1800 км со скоростью около 900 км/ч и, приняв на борт спасаемых, возвращаться на базу со скоростью примерно 700 км/ч. При полете со скоростью около 700 км/ч дальность полета в челночном варианте увеличивается до 4000 км, а с дозаправкой - до 7000-8000 км.

Заявляемое техническое решение получило положительную оценку специалистов Опытно-конструкторского бюро им. А. Яковлева и вызвало интерес у представителей ВМФ. Центрального Конструкторского Бюро Морской Техники и специалистов, проектирующих и обслуживающих морские буровые платформы.

Изобретение относится к области морского авиастроения и может быть использовано для спасания людей, терпящих бедствие на воде. Самолет содержит фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперения, двухконтурные турбореактивные двигатели. Самолет снабжен подъемными вентиляторами, установленными в крыле и хвостовом оперении, и дополнительным двигателем, размещенным в хвостовой части фюзеляжа, причем вентиляторы установлены попарно с каждым двухконтурным турбореактивным двигателем и соединены с ними механическими приводами. Выхлопные сопла двигателей выполнены поворотными и снабжены регулирующими заслонками, а фюзеляж снабжен обтекателем, к которому подвешен поплавковый отделяемый модуль. Фюзеляж имеет бортовые люки, выдвижные подъемные устройства, а внутри его установлены выдвижные дистанционно управляемые подруливающие устройства. Изобретение позволяет обеспечить возможность спасения терпящих бедствие на воде в широком диапазоне погодных условий, благодаря снятию ограничений по допустимой для посадки на воду высоте волны как за счет вертикальных посадок и взлетов, так и за счет возможности спасания людей в режиме зависания над ними. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Многоцелевой самолет-амфибия, содержащий фюзеляж, крыло, вертикально и горизонтальное оперения и двухконтурные турбореактивные двигатели, отличающийся тем, что самолет снабжен подъемными вентиляторами, установленными в крыле и хвостовом горизонтальном оперении, и дополнительным двигателем, размещенным в хвостовой части фюзеляжа, причем вентиляторы установлены попарно с каждым двухконтурным турбореактивным двигателем и соединены с ними механическими приводами, а двигатели сблокированы синхронизирующими валами и снабжены выхлопными поворотными соплам с регулирующими заслонками, при этом приводы снабжены устройствами отключения и включения вентиляторов в работу. 2. Самолет-амфибия по п.1, отличающийся тем, что фюзеляж снабжен обтекателем, установленным по его бортам на уровне днища, к фюзеляжу подвешен поплавковый отделяемый посадочный модуль, состоящий из днища и крыши, выполненной по форме днища фюзеляжа, соединенных между собой с помощью водовоздухонепроницаемой юбки, и содержащий гидравлические домкраты, дополнительную топливную цистерну и баллоны сжатого воздуха. 3. Самолет-амфибия по п.2, отличающийся тем, что поплавковый отделяемый посадочный модуль снабжен соединительными фигурными рамами, установленными на его крыше и проходящими через сквозные проемы в днище фюзеляжа в его внутренний объем и соединяемыми с фигурными штоковыми дистанционно управляемыми засовами с гидроприводами быстроразъемных соединений, размещенных на днище фюзеляжа рядом с проемами. 4. Самолет-амфибия по п.1 или 2, отличающийся тем, что фюзеляж снабжен бортовыми люками, выдвигаемыми из фюзеляжа через бортовые люки посредством роликовых опор выдвижными подъемными устройствами, тросовыми транспортерами и приемными площадками. 5. Самолет-амфибия по п.1, отличающийся тем, что внутри фюзеляжа установлены выдвижные дистанционно управляемые подруливающие устройства, а в средней части фюзеляжа в обтекателе установлено выдвижное шасси.