САМОЛЕТ Российский патент 2000 года по МПК B64C39/04 B64C39/08 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано при проектировании самолетов для перевозки пассажиров и грузов в различных комбинациях, а также перевозок специализированного оборудования, например, полевых госпиталей в районы чрезвычайных ситуаций.

Существующая в настоящее время концепция авиационных транспортных перевозок базируется в основном на использовании однофюзеляжных самолетов традиционной аэродинамической компоновки, при которой фюзеляж одновременно является как силовой конструкцией самолета, так и отсеком, предназначенным для размещения пассажиров и грузов. Большой разброс характеристик перевозимых грузов, их специфика и разнообразие решаемых при транспортировке задач ведут к созданию большого парка самолетов и их модификаций: пассажирские самолеты для перевозки пассажиров, багажа и почты; грузовые самолеты для перевозки различных грузов; самолеты специального назначения, применяемые в различных областях народного хозяйства, и т.д. Такая специализация не способствует эффективному использованию парка самолетов в условиях нестабильных грузопотоков, характеризующихся сезонными и другими колебаниями доли пассажирских перевозок в их общем объеме.

Несмотря на то, что как в отечественном, так и в зарубежном авиастроении предпочтение отдается однофюзеляжным самолетам нормальной схемы, одним из направлений в области проектирования перспективных многофункциональных самолетов является разработка многофюзеляжных и многобалочных летательных аппаратов, так как при этом убыстряется процесс погрузочно-разгрузочных работ.

Известен самолет для местных авиалиний, содержащий два фюзеляжа с пассажирскими салонами, объединенные центропланом крыла, переднее горизонтальное оперение, два киля, объединенное заднее горизонтальное оперение, три двигателя, дополнительную отклоняемую несущую поверхность, состоящую из двух секций, расположенных между фюзеляжами и одним из двигателей, установленным на центроплане крыла, и четырехопорное шасси (см. патент СССР N 1804415, кл. В 64 С 39/04, 1993). Самолет позволяет увеличить объем перевозок пассажиров и грузов за счет наличия двух фюзеляжей, но сохраняет недостатки однофюзеляжной схемы в части низкой маневренности при резких изменениях пассажиро- и грузопотоков.

Известен также самолет для перевозки пассажиров и грузов в различных комбинациях на средние расстояния. Этот самолет содержит фюзеляж, два тандемно расположенных крыла, установленных на фюзеляже по схеме "высокоплан", две гондолы, установленные по бокам фюзеляжа, с размещенными в них двигателями и присоединенными к ним балками, расположенными вдоль оси фюзеляжа, два киля, установленные на концах балок и соединенные между собой горизонтальным оперением, двигатели, размещенные в указанных гондолах, и трехопорное шасси. Кроме этого, в известном самолете крылья совместно с установленными на концах балок килями и горизонтальное оперение могут быть объединены в съемный несущий модуль, снабженный узлами для разъемного крепления к модулю-фюзеляжу в его верхней части (см. патент Российской Федерации N 2015070, кл.В 64 С 39/08, 1994). При необходимости оперативного изменения функции самолета фюзеляж отсоединяется от несущего модуля и последний соединяется с фюзеляжем, снаряженным оборудованием, соответствующим другому назначению самолета. Это позволяет расширить эксплуатационные возможности известного самолета, но требует наличия в каждом сменном модуле полностью оборудованной кабины экипажа, что значительно удорожает производство и особенно эксплуатацию самолета, так как приводит к омертвлению значительных материальных средств в сменных модулях, хранящихся на земле.

Известен также самолет, содержащий два фюзеляжа, объединенных центропланом крыла, установленного по схеме "высокоплан", два киля, объединенное горизонтальное оперение, двигатели, размещенные на консолях крыла, шасси и съемный грузовой модуль в виде расположенной между фюзеляжами обтекаемой гондолы, в верхней части которой выполнено углубление под центроплан, снабженный узлами крепления съемного модуля (см. патент США N 2557962, кл. 244-118, 1951). Сложность обводов съемного грузового модуля и стыковки его с фюзеляжами и крылом делает неприемлемой данную конструкцию для широкого применения.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является самолет, содержащий два фюзеляжа с пассажирскими салонами, три последовательно установленные несущие аэродинамические поверхности, два киля, установленные на хвостовых частях фюзеляжей, двигатели и многоопорное шасси, причем первая аэродинамическая поверхность выполнена в виде переднего горизонтального оперения, закрепленного на носовых частях фюзеляжей по схеме "низкоплан", вторая аэродинамическая поверхность выполнена в виде крыла, закрепленного на средней части фюзеляжей по схеме "низкоплан", третья аэродинамическая поверхность выполнена в виде объединенного заднего горизонтального оперения, закрепленного на килях, а двигатели размещены в хвостовой части самолета между фюзеляжами и с внешней стороны фюзеляжей (см. заявку Франции N 2623468, кл. В 64 С 39/04, 39/08, 1989, фиг. 4-6). По данной схеме можно создать самолет с достаточно большой грузоподъемностью для перевозки большого количества пассажиров. Однако предложенная конструкция относится к фиксированным схемам самолетов, которые не могут видоизменяться в ходе эксплуатации и поэтому потребуется большое количество модификаций самолета для решения различных народнохозяйственных задач. Самолет также не может быть быстро переоборудован в аппарат другого назначения, если в этом возникнет необходимость, например, для обслуживания зоны стихийного бедствия. При низкопланной схеме размещения первой и второй аэродинамических поверхностей возрастают аэродинамические потери, связанные с усилением отрывов потока при обтекании крыла между фюзеляжами.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание универсального, быстро переоборудоваемого летательного аппарата, который можно использовать в качестве пассажирского, грузового или грузопассажирского самолета с изменяемой вместимостью для решения различных народнохозяйственных задач, а также задач, возникающих при чрезвычайных ситуациях. Дополнительной задачей изобретения является создание самолета с изменяемой вместимостью с улучшенными аэродинамическими характеристиками и пониженным шумом в пассажирском салоне.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном самолете, содержащем два фюзеляжа с пассажирскими салонами, переднее горизонтальное оперение, крыло, два киля, установленные на хвостовых частях фюзеляжей, объединенное заднее горизонтальное оперение, двигатели и многоопорное шасси, согласно изобретению переднее горизонтальное оперение установлено на пилонах над носовыми частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью переднего горизонтального оперения и фюзеляжами и снабжено консолями, простирающимися с двух сторон за боковые обводы фюзеляжей, крыло установлено на пилонах над средними частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью крыла и фюзеляжами и выполнено с отрицательным поперечным V, постоянным вдоль размаха крыла, центроплан крыла снабжен узлами для крепления съемного груза, размещенными на нижней поверхности центроплана, кили установлены на хвостовых частях фюзеляжей с образованием консольных плоскостей, простирающихся за сужающиеся хвостовые части фюзеляжей, заднее горизонтальное оперение установлено на верхних торцах килей, а двигатели расположены с двух сторон указанных консольных плоскостей.

Кроме этого, горизонтальные оперения и крыло могут быть выполнены с малой стреловидностью передней кромки, при этом угол стреловидности одинаков для указанных аэродинамических поверхностей.

Горизонтальные оперения целесообразно выполнить с идентичными формами в плане и равно удаленными по горизонтали от центра масс самолета.

Самолет может быть снабжен дополнительными узлами крепления съемного груза, размещенными на нижней поверхности центроплана переднего горизонтального оперения.

Самолет может быть снабжен съемным модулем в виде обтекаемой гондолы с верхним пилоном, при этом модуль закреплен на центроплане крыла с образованием сужающейся по потоку щели между нижней поверхностью центроплана крыла и гондолой.

Гондола съемного модуля может быть снабжена дополнительным верхним пилоном, соединенным с центропланом переднего горизонтального оперения.

Гондолу съемного модуля целесообразно оснастить собственным убираемым шасси.

В гондоле съемного модуля может быть размещен герметизированный отсек для оборудования и обслуживающего персонала.

В гондоле съемного модуля может быть размещен дополнительный пассажирский салон.

В гондоле съемного модуля может быть размещен грузовой отсек.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Заявленный самолет является базовой моделью универсального летательного аппарата, который может быть легко перестроен в самолет с большей вместимостью или специализированный самолет без существенного ухудшения его аэродинамических характеристик. Это достигается тем, что двухфюзеляжный самолет имеет переднее горизонтальное оперение и крыло, установленные по схеме "высокоплан" с образованием между фюзеляжами свободной зоны для размещения в ней съемного груза, а центроплан крыла снабжен узлами для крепления съемного груза, размещенными на его нижней поверхности. Выполнение крыла с отрицательным поперечным V и размещение его на пилонах над фюзеляжами увеличивает объем свободной зоны и дает возможность разместить в ней съемные грузы повышенных габаритов, в том числе пассажирские модули с высотой, равной высоте фюзеляжа, что обеспечивает комфортные условия для всех пассажиров самолета. Увеличению размеров свободной зоны между фюзеляжами способствует также размещение переднего горизонтального оперения на пилонах над носовыми частями фюзеляжей. Улучшению аэродинамических характеристик самолета способствует установка переднего горизонтального оперения над носовыми частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью переднего горизонтального оперения и фюзеляжами и снабжение его консолями, простирающимися с двух сторон за боковые обводы фюзеляжей, а также установка крыла над средними частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью крыла и фюзеляжами, выполнение крыла с отрицательным поперечным V, постоянным вдоль размаха крыла, и установка заднего горизонтального оперения на верхних торцах килей. В этом случае снижается влияние фюзеляжей и съемного груза на обтекание переднего и заднего горизонтальных оперений и крыла, что снижает их аэродинамическое сопротивление и обеспечивает постоянство их характеристик при полете самолета с подвешенным съемным грузом и без него.

Установка килей на хвостовых частях фюзеляжей с образованием консольных плоскостей, простирающихся за сужающиеся хвостовые части фюзеляжей, и размещение двигателей с двух сторон указанных консольных плоскостей способствует выведению двигателей за пределы турбулентного потока, формирующегося в полете за съемным грузом, что способствует повышению надежности работы двигателей, снижению вибраций и шума в пассажирском салоне. При этом сохраняется благоприятное влияние двигателей на обтекание фюзеляжей.

Выполнение переднего и заднего горизонтальных оперений с идентичными формами в плане и равноудаленными по горизонтали от центра масс самолета упрощает управление самолетом в полете и улучшает его аэродинамическую балансировку.

Снабжение самолета съемным модулем в виде обтекаемой гондолы с верхним пилоном и закрепление модуля на центроплане основного крыла с образованием сужающейся по потоку щели между нижней поверхностью центроплана крыла и гондолой улучшает аэродинамику летательного аппарата и дает возможность создать стандартный комплект съемных модулей для выполнения различных задач.

Выполнение гондолы съемного модуля с собственным убираемым шасси превращает ее в автономный блок, в котором может быть размещен или герметизированный отсек для оборудования и обслуживающего персонала, или дополнительный пассажирский салон, или грузовой отсек.

При этом внешние обводы гондолы съемного модуля проектируются с учетом требований аэродинамики.

Использование парка съемных модулей различного назначения, размещаемых на внешней подвеске, позволит распространить принцип контейнерных перевозок, широко применяемый при автомобильных, железнодорожных и морских перевозках, на авиаперевозки и повысить тем самым эффективность использования самолетного парка в условиях нестабильных грузопотоков.

Заявителю неизвестны двухфюзеляжные самолеты с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники.

На фиг. 1, 2, 3 изображен предлагаемый самолет без съемного модуля, виды сбоку, сверху и спереди; на фиг. 4, 5, 6 изображен самолет со съемным модулем в виде полевого госпиталя, виды сбоку, сверху и спереди; на фиг.7, 8, 9 изображен самолет со стандартным съемным грузовым модулем, виды сбоку, сверху и спереди; на фиг. 10, 11, 12 изображен самолет со съемным пассажирским модулем, виды сбоку, сверху и спереди; на фиг. 13, 14, 15 изображен самолет со съемным модулем для транспортировки крупногабаритных грузов, виды сбоку, сверху и спереди.

Самолет содержит два фюзеляжа 1 и 2, переднее горизонтальное оперение 3, крыло 4, кили 5, объединенное заднее горизонтальное оперение 6, четыре двигателя 7 и четырехопорное убирающееся шасси с двумя носовыми 8 и двумя основными 9 опорами.

В носовой части левого фюзеляжа 1 расположена кабина экипажа 10, а аналогичный объем в правом фюзеляже 2 может быть использован для оборудования салона-люкс 11. В средней части каждого фюзеляжа размещен пассажирский салон 12. На хвостовых частях фюзеляжей 1 и 2 установлены кили 5 с образованием консольных плоскостей 13, простирающихся за сужающиеся хвостовые части фюзеляжей.

Переднее горизонтальное оперение 3 установлено на пилонах 14 над носовыми частями фюзеляжей, с образованием сужающихся по потоку щелей 15 между нижней поверхностью оперения 3 и фюзеляжами и снабжено консолями 16, простирающимися с двух сторон за боковые обводы фюзеляжей.

Крыло 4 выполнено с отрицательным поперечным V, постоянным вдоль размаха крыла, и установлено на пилонах 17 над средними частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей 18 между нижней поверхностью крыла и фюзеляжами.

Заднее горизонтальное оперение 6 установлено на верхних торцах килей 5 и снабжено консолями 19.

Горизонтальные оперения 3 и 6 и крыло 4 выполнены с углом стреловидности 5 градусов, одинаковым для всех передних кромок 20, 21 и 22 указанных аэродинамических поверхностей. Горизонтальные оперения 3 и 6 имеют идентичные формы в плане и равно удалены по горизонтали от центра масс самолета.

Двигатели 7 установлены попарно за хвостовыми частями фюзеляжей на консольных плоскостях 13 симметрично относительно продольной оси фюзеляжа.

На нижней поверхности центропланов 23 и 24 переднего горизонтального оперения 3 и крыла 4 размещены узлы 25 и 26 для крепления съемного груза. Съемные специализированные модули, в качестве которых могут быть полностью оснащенные полевые госпитали 27, стандартные грузовые модули 28, пассажирские модули 29, специализированные модули 30 для перевозки крупногабаритных грузов, закрепляются снизу под центропланом 24 крыла 4 между двумя фюзеляжами с помощью узлов крепления 26, размещенных на нижней поверхности центроплана крыла. При транспортировке особо длинных грузов в специализированном модуле 30 используются дополнительные узлы крепления 25, размещенные на нижней поверхности центроплана 23 переднего горизонтального оперения 3. Съемные модули 27, 28, 29 выполняются в виде обтекаемой гондолы 31 с верхним пилоном 32, стыкуемым с узлом крепления 26 на нижней поверхности центроплана 24 крыла 4 с образованием сужающейся по потоку щели 33 между нижней поверхностью центроплана крыла и гондолой. Гондола 31 снабжена собственным убираемым шасси 34. Гондола 35 съемного модуля 30 снабжена дополнительным верхним пилоном 36, стыкуемым с узлом крепления 25 на нижней поверхности центроплана 23 переднего горизонтального оперения 3.

В условиях нормальной эксплуатации при средних пассажиропотоках самолет используется в составе базовой модели без съемных модулей. Узлы крепления 25 и 26 на нижних поверхностях центропланов горизонтального оперения и крыла закрыты съемными панелями, как и любые другие узлы самолета. Пассажиры и грузы размещаются в фюзеляжах 1 и 2. При необходимости резкого увеличения перевозки пассажиров к базовой модели самолета присоединяют съемный пассажирский модуль. Суммарная грузоподъемность может быть сохранена за счет уменьшения массы перевозимых грузов. При использовании самолета в специализированном варианте, например для транспортировки полевого госпиталя в зону чрезвычайного положения, к базовой модели самолета присоединяют съемный полевой госпиталь и перевозят его в указанную зону. После посадки полевой госпиталь отсоединяют от базовой модели и используют базовую модель для эвакуации населения и пострадавших. Указанный вариант использования самолета с изменением его конфигурации не является единичным, и могут быть другие схемы эксплуатации с заменой съемных модулей на аэродромах и посадочных площадках.

Все агрегаты и элементы конструкции предлагаемого самолета являются широко используемыми в авиационной технике и освоенными промышленностью. Поэтому заявляемое изобретение может быть осуществлено на серийных авиационных заводах с использованием известных материалов и технологий, что подтверждает его промышленную применимость.

Использование: изобретение позволяет создать быстро переоборудываемый летательный аппарат, который можно использовать в качестве пассажирского, грузового или грузопассажирского самолета с изменяемой вместимостью. Сущность: самолет содержит два фюзеляжа с пассажирскими салонами, переднее горизонтальное оперение, установленное на пилонах над носовыми частями фюзеляжа с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью переднего горизонтального оперения и фюзеляжами и снабженное консолями, простирающимися с двух сторон за боковые обводы фюзеляжей, крыло, установленное на пилонах над средними частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью крыла и фюзеляжами и выполненное с отрицательным поперечным V, постоянным вдоль размаха крыла, объединенное заднее горизонтальное оперение, установленное на верхних торцах килей, два киля, установленные на хвостовых частях фюзеляжей с образованием консольных плоскостей, простирающихся за сужающиеся хвостовые части фюзеляжей, двигатели, расположенные с двух сторон указанных консольных плоскостей, и многоопорное шасси, при этом центроплан крыла снабжен размешенными на его нижней поверхности узлами для крепления съемного груза. 9 з.п.ф-лы, 15 ил.

1. Самолет, содержащий два фюзеляжа с пассажирскими салонами, переднее горизонтальное оперение, крыло, два киля, установленные на хвостовых частях фюзеляжей, объединенное заднее горизонтальное оперение, двигатели и многоопорное шасси, отличающийся тем, что переднее горизонтальное оперение установлено на пилонах над носовыми частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью переднего горизонтального оперения и фюзеляжами и снабжено консолями, простирающимися с двух сторон за боковые обводы фюзеляжей, крыло установлено на пилонах над средними частями фюзеляжей с образованием сужающихся по потоку щелей между нижней поверхностью крыла и фюзеляжами и выполнено с отрицательным поперечным V, постоянным вдоль размаха крыла, центроплан крыла снабжен узлами для крепления съемного груза, размещенными на нижней поверхности центроплана, кили установлены на хвостовых частях фюзеляжей с образованием консольных плоскостей, простирающихся за сужающиеся хвостовые части фюзеляжа, заднее горизонтальное оперение установлено на верхних торцах килей, а двигатели расположены с двух сторон указанных консольных плоскостей. 2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные оперения и крыло выполнены с малой стреловидностью передней кромки, при этом угол стреловидности одинаков для указанных аэродинамических поверхностей. 3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные оперения выполнены с идентичными формами в плане и равноудалены по горизонтали от центра массы самолета. 4. Самолет по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными узлами крепления съемного груза, размещенными на нижней поверхности центроплана переднего горизонтального оперения. 5. Самолет по п.1, отличающийся тем, что он снабжен съемным модулем в виде обтекаемой гондолы с верхним пилоном и модуль закреплен на центроплане крыла с образованием сужающейся по потоку щели между нижней поверхностью центроплана крыла и модулем. 6. Самолет по п.5, отличающийся тем, что гондола съемного модуля снабжена дополнительным верхним пилоном, соединенным с центропланом переднего горизонтального оперения. 7. Самолет по п.5, отличающийся тем, что гондола съемного модуля снабжена собственным убираемым шасси. 8. Самолет по п.5, отличающийся тем, что в гондоле съемного модуля размещен герметизированный отсек для оборудования и обслуживающего персонала. 9. Самолет по п.5, отличающийся тем, что в гондоле съемного модуля размещен дополнительный пассажирский салон. 10. Самолет по п. 5, отличающийся тем, что в гондоле съемного модуля размещен грузовой отсек.