ЛЕГКИЙ САМОЛЕТ С ШАССИ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2004 года по МПК B60V3/08 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для создания легких самолетов с шасси на воздушной подушке всеаэродромного базирования.

Известен самолет с шасси на воздушной подушке по патенту РФ №2053903, МПК В 60 V 3/08, 1991, содержащий фюзеляж с закрепленной на нем надувной оболочкой, крыло, снабженное закрылками, маршевый двигатель и стартовый вентилятор, снабженный выходным соплом, торец которого выведен в пространство воздушной подушки, ограниченное щитками, установленными перпендикулярно продольной оси фюзеляжа с возможностью вращения вокруг стороны, соединенной с фюзеляжем, при этом надувная оболочка выполнена в виде, по крайней мере, двух пневмобаллонов, которые установлены параллельно друг другу вдоль продольной оси фюзеляжа.

Известен самолет с шасси на воздушной подушке, содержащий фюзеляж, крыло, оперение, маршевые двигатели, гибкое ограждение шасси на воздушной подушке, механизм уборки гибкого ограждения, при этом шасси на воздушной подушке снабжено платформой, выполненной в виде крыла малого удлинения, установленной под фюзеляжем и снабженной двигателями с нагнетателями воздуха, а гибкое ограждение шасси на воздушной подушке размещено под платформой и содержит боковые скеги, передний и задний подвижные гибкие элементы и стропы, соединяющие механизм уборки гибкого ограждения с передним и задним подвижными гибкими элементами (см. а.с. №1651483, МПК В 60 V 3/08, 1989).

Основным недостатком перечисленных выше аналогов является наличие наряду с маршевым двигателем энергоустановки для создания воздушной подушки. Эти агрегаты утяжеляют конструкцию шасси на воздушной подушке, так как используются только при взлете и посадке, а в остальное время в полете являются грузом, уменьшающим полезную нагрузку, и снижают весовую отдачу. Наличие указанных агрегатов усложняет конструкцию шасси на воздушной подушке и снижает надежность ее работы, так как в случае неисправности двигателей с нагнетателями воздуха или стартового вентилятора самолет лишается шасси для посадки.

Наиболее близким аналогом к созданному техническому решению является самолет с шасси на воздушной подушке по а.с. №1511170, МПК В 64 С 26/66, 1985, имеющий фюзеляж, крыло с механизацией, хвостовое оперение, двигатель с воздушным винтом, размещенным перед воздуховодом, сообщенным с областью воздушной подушки, ограниченной периферийным ограждением и основанием фюзеляжа самолета.

Самолет по а.с. №1511170 обладает низкими эксплуатационными возможностями из-за сложности системы отбора воздуха от двигателя и его подачи в воздушную подушку. К тому же самолет обладает низкими аэродинамическими характеристиками из-за нахождения двигателя в потоке и неоптимальной формы для больших скоростей воздушной подушки. Известный самолет обладает сложной и неэффективной системой управления самолета при движении самолета по грунту и воде. В этом самолете конструктивно не решены вопросы плавания и безопасности аварийной посадки самолета при включенном двигателе.

Изобретением решается задача повышения эксплуатационных качеств самолета с одновременным упрощением конструкции и уменьшением массы планера самолета.

Указанный технический результат достигается за счет того, что у легкого самолета с шасси на воздушной подушке, содержащего фюзеляж, крыло с механизацией, хвостовое оперение, двигательно-движительную установку, движитель которой размещен перед воздухозаборником, сообщенным с областью воздушной подушки, ограниченной периферийным ограждением и основанием фюзеляжа, периферийное ограждение выполнено из переднего и заднего ограждающих элементов и боковых скегов, а фюзеляж снабжен размещенными вдоль бортов боковыми наплывами аэродинамического профиля, к основанию которых подвешены боковые скеги, плавно сопряженные с боковыми наплывами и не выступающие за боковые наплывы.

Для улучшения аэродинамических характеристик движитель и воздухозаборник размещены в носовой части фюзеляжа, при этом движитель выполнен в виде соосных воздушных винтов противоположного вращения.

Для упрощения конструкции воздухозаборника самолета при сохранении эффективности движителя самолета, а также для защиты воздушной подушки носовая часть фюзеляжа самолета перед воздухозаборником выполнена в виде аппарели с обтекаемыми кромками и полукруглым днищем, соединенной с боковыми наплывами фюзеляжа.

Для упрощения конструкции и эксплуатации передний ограждающий элемент выполнен в виде эластичного фартука, свободно закрепленного на боковых и передней кромках аппарели и торцах пневмобаллонов и соединенного с днищем аппарели эластичными жгутами.

Для упрощения конструкции, эксплуатации, повышения несущих свойств фюзеляжа при посадке и повышения безопасности при движении самолета по грунту и воде задний ограждающий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленного на фюзеляже управляемого щитка.

Для упрощения конструкции и компоновочного решения двигатель установлен в закабинной части фюзеляжа.

Для упрощения и оптимизации конструкции двигатель связан с движителем через трансмиссию-вал и редуктор, размещенный непосредственно за движителем в носовой части фюзеляжа.

Для упрощения и оптимизации конструкции внутри кабины фюзеляжа вдоль его продольной оси встроен тоннельный гаргрот, секционированный по вертикали, в секциях которого размещены трансмиссия-вал, воздушный канал для охлаждения двигателя, воздушный канал для обогрева кабины.

Для упрощения конструкции, упрощения обслуживания агрегатов и уменьшения массы самолета он имеет единственный силовой шпангоут, расположенный за кабиной, за который с помощью рамы закреплен двигатель, консоли крыла и кресла.

Для упрощения конструкции, улучшений управляемости при движении по грунту и воде механизация каждой консоли крыла представляет собой элерон-закрылок большого размаха.

На фиг.1 изображен общий вид самолета, на фиг.2 - сечение А-А, на фиг.3 - вид спереди.

Легкий самолет с шасси на воздушной подушке содержит фюзеляж 1, консоли крыла 2 с элеронами-закрылками 3, кабину 4, хвостовое оперение 5, двигательно-движительную установку, состоящую из двигателя 6 и движителя в виде двух соосных воздушных винтов 7 противоположного вращения, воздухозаборник 8, сообщенный с областью воздушной подушки, периферийное ограждение которой выполнено составным и состоит из боковых скегов в виде пневмобаллонов 9, переднего ограждающего элемента в виде эластичного фартука 10 и заднего ограждающего элемента в виде управляемого щитка 11.

Двигатель 6 установлен в мотоотсеке 12, размещенном в закабинной части фюзеляжа.

Воздушные винты 7 соединены с двигателем через редуктор 13, размещенный непосредственно за винтами в носовой части фюзеляжа.

Двигатель 6 связан с редуктором 13 через трансмиссию-вал 14.

По бокам фюзеляжа размещены боковые наплывы 15 аэродинамического профиля. К основанию боковых наплывов подвешены пневмобаллоны 9, которые плавно сопряжены с боковыми наплывами и не выступают за боковые наплывы.

Носовая часть самолета перед воздухозаборником 8 выполнена в виде аппарели 16 с обтекаемыми кромками 17 и полукруглым днищем 18.

Эластичный фартук свободно закреплен на боковых и передней кромках аппарели 16 и торцах пневмобаллонов 9 и соединен с днищем аппарели эластичными жгутами 19.

Щиток 11 шарнирно закреплен на фюзеляже и управляется с помощью механического ручного привода 20 через систему тяг 21.

Для охлаждения двигателя выполнен воздушный канал 22, по которому воздух от воздушных винтов через специальный воздухозаборник 23 подается в моторный отсек.

Для обогрева кабины предусмотрен воздушный канал 24, по которому горячий воздух от двигателя подается в кабину.

Воздушные каналы 22, 24 и трансмиссия-вал 14 скомпонованы во встроенном внутри кабины фюзеляжа секционированном гаргроте 25. Встроенный в кабину гаргрот 25 обеспечивает охлаждение двигателя, расположенного за кабиной, защищает людей от контакта с трансмиссией-валом, обеспечивает обогрев кабины, служит дополнительным силовым элементом (внутренним усилением) конструкции фюзеляжа.

Фюзеляж 1 имеет единственный силовой шпангоут 26, расположенный за кабиной, за который закреплены с помощью рамы 27 двигатель 6, кресла 28 и консоли 2 крыла. Такое компоновочное решение упрощает конструкцию самолета, делает ее технологичной, легкой.

Односекционный зависающий элерон-закрылок 3 каждой консоли крыла расположен на 85% размаха консоли и управляется от специальной ручки через систему жестких тяг и тросов. Применение в предлагаемой конструкции элеронов-закрылков большого размаха значительно улучшает путевую управляемость самолета при движении по взлетно-посадочной полосе.

Расположение двигателя за кабиной позволяет разместить пилотов перед крылом в передней части фюзеляжа. Что значительно улучшает обзор вперед и вниз. Последнее обстоятельство важно при подборе и анализе незнакомой площадки с воздуха и посадки. Заявленное расположение двигателя реально для большинства моделей поршневых двигателей и позволяет разместить под ним центроплан крыла, создать компактную аэродинамическую компоновку, уменьшить мидель, улучшить интерференцию крыла фюзеляжа (среднеплан имеет большее аэродинамическое качество, чем верхнеплан).

За счет использования редуктора с приводом от него соосных воздушных винтов улучшен обзор летчику за счет низкой носовой части фюзеляжа, без ограничений для оптимального выбора диаметра воздушного винта.

Выполнение движителя в виде соосных воздушных винтов повышает давление в области воздушной подушки, что позволяет уменьшить площадь купола воздушной подушки и как следствие уменьшить мидель самолета, повысить аэродинамическое качество, упростить конструкцию и массу самолета за счет упрощения гибкого ограждения воздушной подушки.

Соосные воздушные винты ликвидируют проблему реактивного момента от одиночного воздушного винта, что резко улучшает управляемость самолета при движении на воздушной подушке, более благоприятно влияет на внешнюю аэродинамику обтекания фюзеляжа, за счет меньшего падения тяги по скорости соосные воздушные винты позволяют при одинаковой мощности достичь больших максимальных скоростей с одиночным воздушным винтом.

Самолет заявленной конструкции работает следующим образом.

При убранном щитке 11 заводят двигатель 6 и через трансмиссию-вал 14 и редуктор 13 приводят во вращение соосные воздушные винты 7.

При этом эластичный фартук 10 эластичными жгутами 19 прижат к днищу 18 аппарели 16 и носовой части пневмобаллонов 9. Так как щиток 11 открыт, воздух свободно истекает из-под фюзеляжа и не создает там зону избыточного давления. Даже при выводе двигателя на максимальную мощность силы трения пневмобаллонов на грунт достаточно высоки, чтобы удержать самолет на месте.

При опускании щитка в рабочее положение, то есть вниз, под фюзеляжем быстро создается зона избыточного давления, которая преодолевая усилия эластичных жгутов 19 выдавливает фартук 10 в рабочее выпущенное положение.

Таким образом, в области воздушной подушки, ограниченной фюзеляжем 1 и периферийным ограждением составленным из пневмобаллонов 9, фартука 10 и управляемого щитка 11 создается зона избыточного давления, которая почти полностью разгружает силу веса самолета. И вследствие резкого уменьшения силы сопротивления трения и малого давления на опорную поверхность взлетной площадки самолет начинает интенсивный разбег и, достигнув скорости отрыва, взлетает.

В момент взлета избыточное давление воздушной подушки исчезает, фартук 10 под действием встречного потока и разряжения поджимается к днищу аппарели 16 и пневмобаллонов 9. В этот момент щиток 11 играет роль аэродинамического щитка и увеличивает подъемную силу фюзеляжа.

После набора определенной высоты управляемый щиток 11 с помощью ручного привода 20 убирают, поджимая к фюзеляжу. Благодаря хорошо обтекаемой нижней части фюзеляжа, часть потока от воздушных винтов в полете используется для создания тяги с минимальными потерями полетного к.п.д. воздушных винтов. Вследствие низкого давления на грунт и плавучести пневмобаллонов самолет может совершить посадку и взлет с любой поверхности, включая грунт, пашню, снег, воду, размытый грунт и т.д.

При рулежках на грунте и в режиме движения на воздушной подушке летчик управляет разворотом как с помощью рулей направления, используя педали, так и с помощью энергичной работы элеронами-закрылками, используя ручку управления. Последнее средство благодаря большому размаху элеронов-закрылков создает значительный поперечный момент даже на малых скоростях руления, что, в свою очередь, создает эксцентриситет сил трения пневмобаллонов, приводящий к значительному путевому моменту, облегчая разворот.

При посадке действия органами шасси производится в обратном порядке. При снижении и приближении к поверхности аэродрома летчик выпускает управляемый щиток 11, при приближении к поверхности и касании грунта пневмобаллонами под фюзеляжем самолета практически мгновенно создается воздушная подушка, избыточное давление, которое отжимает эластичный фартук 10 в рабочее положение. Подобрав режим работы двигателя, пилот может с заданной скоростью рулить по аэродрому. При плавном уменьшении мощности двигателя, самолет замедляет бег до момента полной остановки.

Экстренное торможение при внезапном препятствии на пути летчик может осуществить поднятием щитка 11 в верхнее положение. При этом даже при работающем двигателе воздушная подушка практически полностью исчезает и самолет интенсивно тормозится за счет сил трения пневмобаллонов о грунт.

Предложенное изобретение повышает эксплуатационные качества самолета-амфибии всеаэродромного базирования, а именно повышает аэродинамические и гидродинамические характеристики самолета, упрощает конструкцию самолета и соответственно стоимость обслуживания, уменьшает массу планера, повышает его весовую отдачу, обеспечивает безопасную аварийную посадку при неработающем двигателе, улучшает управляемость и устойчивость при движении на воздушной подушке.

Изобретение относится к авиационной технике и касается создания легких самолетов с шасси на воздушной подушке всеаэродромного базирования. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке имеет фюзеляж, крыло с механизацией, хвостовое оперение и двигательно-движительную установку. Движитель этой установки размещен перед воздухозаборником, сообщенным с областью воздушной подушки, ограниченной периферийным ограждением и основанием фюзеляжа. Периферийное ограждение выполнено из переднего и заднего ограждающих элементов и боковых скегов. Фюзеляж снабжен размещенными вдоль бортов боковыми наплывами аэродинамического профиля. К основанию наплывов подвешены боковые скеги, плавно сопряженные с боковыми наплывами и не выступающие за боковые наплывы. Движитель и воздухозаборник могут быть размещены в носовой части фюзеляжа, при этом движитель может быть выполнен в виде соосных воздушных винтов противоположного вращения. Носовую часть самолета перед воздухозаборником целесообразно выполнять в виде аппарели с обтекаемыми кромками и полукруглым днищем, соединенной с боковыми наплывами фюзеляжа. Передний ограждающий элемент может быть выполнен в виде эластичного фартука, свободно закрепленного на боковой и передней кромках аппарели и торцах пневмобаллонов и соединенного с днищем аппарели эластичными жгутами. Задний ограждающий элемент целесообразно выполнять в виде шарнирно закрепленного на фюзеляже управляемого щитка. Двигатель может быть связан с движителем через трансмиссию-вал и редуктор, размещенный непосредственно за движителем в носовой части фюзеляжа. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств самолета с одновременным упрощением конструкции и уменьшением массы планера самолета. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке, содержащий фюзеляж, крыло с механизацией, хвостовое оперение, двигательно-движительную установку, движитель которой размещен перед воздухозаборником, сообщенным с областью воздушной подушки, ограниченной периферийным ограждением и основанием фюзеляжа, отличающийся тем, что периферийное ограждение выполнено из переднего и заднего ограждающих элементов и боковых скегов, а фюзеляж снабжен размещенными вдоль бортов боковыми наплывами аэродинамического профиля, к основанию которых подвешены боковые скеги, плавно сопряженные с боковыми наплывами и не выступающие за боковые наплывы.2. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что движитель и воздухозаборник размещены в носовой части фюзеляжа, при этом движитель выполнен в виде соосных воздушных винтов противоположного вращения.3. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1 или 2, отличающийся тем, что носовая часть самолета перед воздухозаборником выполнена в виде аппарели с обтекаемыми кромками и полукруглым днищем, соединенной с боковыми наплывами фюзеляжа.4. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что передний ограждающий элемент выполнен в виде эластичного фартука, свободно закрепленного на боковой и передней кромках аппарели и торцах пневмобаллонов и соединенного с днищем аппарели эластичными жгутами.5. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что задний ограждающий элемент выполнен в виде шарнирно закрепленного на фюзеляже управляемого щитка.6. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что двигатель связан с движителем через трансмиссию-вал и редуктор, размещенный непосредственно за движителем в носовой части фюзеляжа.7. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что вдоль его продольной оси встроен тоннельный гаргрот, секционированный по вертикали, в секциях которого размещены трансмиссия-вал, воздушный канал для охлаждения двигателя и воздушный канал для обогрева кабины.8. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что он имеет единственный силовой шпангоут, расположенный за кабиной, за который с помощью рамы закреплен двигатель, шарнирно закреплен передний лонжерон каждой консоли крыла и кресла пилотов.9. Легкий самолет с шасси на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что механизация каждой консоли крыла представляет собой элерон-закрылок большого размаха.