МНОГОЦЕЛЕВОЙ САМОЛЕТ-АМФИБИЯ (МСА) Российский патент 2005 года по МПК B64C35/00 

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в разработках многоцелевых гидросамолетов и самолетов-амфибий. Многоцелевые самолеты выполняют полеты и эксплуатируются, прежде всего, при отсутствии капитальных сооружений, таких как бетонные ВПП и слипы. Меняющиеся маршруты, аэродромы и водоемы, зачастую с закрытыми подходами (сопками, деревьями) к водоему, ограниченные размеры водоемов, отсутствие аэродромного оборудования в точке доставки грузов и пассажиров налагают на конструкцию и характеристики самолета определенные требования. Для многоцелевых самолетов решающее значение имеет взлет и посадка с короткой дистанцией, с закрытых водоемов, самостоятельный выход из воды на берег, удобства погрузочно-разгрузочных работ на необорудованных местах посадки, достигаемых не за счет снижения полезной нагрузки, а за счет конструктивно-силовой и аэро-, гидродинамической схемы самолета в целом.

Известен СА, а.с.1589546 [1], выполненный по схеме “Утка”, содержащий лодку-фюзеляж, двухкилевое вертикальное оперение с грузовым люком, расположенным между килями, крыло с установленными на нем двигателями силовой установки закрепленное шарнирно: сзади на килях, а спереди - через механизм отклонения крыла к верхней палубе, и трехопорное шасси с носовой опорой, где колеса основных опор убраны в полете к бортам лодки в “жабры”.

Недостатком СА является высокое расположение крыла, двигателя и топлива, размещенного в крыле, составляющих значительную долю веса снаряженного самолета и, соответственно, центр массы всего самолета тоже расположен высоко от земли, что влечет за собой увеличение колеи самолета, при сохранении допустимого угла бокового опрокидывания, и увеличение весовых затрат на “жабры” и основные опоры шасси. На воде это приводит к необходимости увеличения водоизмещающих объемов “жабер” для сохранения остойчивости самолета.

При эксплуатации самолета на суше нижний обрез грузового люка расположен высоко от земли и требует специального аэродромного оборудования, такого как помосты, стремянки.

Известен проект СА [2], содержащий крыло с установленными на нем двигателями, лодку с грузовым люком, расположенным в кормовой части сверху между крылом и килями, двухкилевое хвостовое оперение и трехопорное шасси с носовой опорой, где основные опоры выполнены регулируемыми по высоте, а колеса убираются в полете в обтекатели колес шасси, которые закреплены к бортам лодки через пилоны.

Недостатками СА являются:

- нерациональная силовая схема лодки, требующая весовых затрат для компенсации выреза больших размеров под грузолюк с рампой от крыла до транца лодки, совпадающего с вырезами в бортах лодки под входные (аварийные) люки;

- весовые затраты на механизацию подъема-опускания колес основных опор шасси, на которые приходится ~ 90% веса самолета и где необходимо устанавливать два механизма;

- выполнение обтекателей колес шасси типа “чемодан” (обтекаемые тела, закрепленные через пилоны к бортам лодки) с точки зрения гидродинамики, как показали исследования ТАНТК им. Г.М.Бериева и ГОС НИЦ ЦАГИ, являются неэффективными и значительно ухудшают гидродинамическое качество гидросамолета;

- винты двигателей не защищены от попадания брызг и струй воды на режимах взлета и посадки с воды и расположены вблизи входной двери.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение весовых затрат на конструкцию, повышение аэро-, гидродинамического и эксплуатационных качества самолета, обеспечение безопасности при обслуживании самолета на земле и воде.

Технический результат достигается тем, что в МСА, содержащем, лодку в кормовой части которой сверху выполнен грузовой люк, крыло, хвостовое оперение, трехопорное шасси с обтекателями убранного положения колес основных опор шасси и двигатели силовой установки, которые закреплены на передней части каждого киля, грузовой люк расположен на участке между передними лонжеронами килей и транцем лодки, а в концевых частях крыла установлены стреловидные пилоны с закрепленными на них поддерживающими поплавками, при этом верхняя часть корпуса лодки выполнена с развитыми по длине зализами: передним, расположенным в зоне от переднего лонжерона крыла до кабины экипажа, и задним - от задней кромки центроплана крыла до грузового люка, образуя дополнительные объемы для размещения оборудования и трасс; трехопорное шасси выполнено по схеме “с хвостовой опорой” и с развитыми вперед обтекателями убранного положения колес основных опор шасси, закрепленными непосредственно по бортам корпуса лодки впереди редана и выше ватерлинии, что исключает их участие в гидродинамике самолета, при этом МСА снабжен механизмом подъема-опускания кормовой части лодки, установленным вблизи хвостовой опоры.

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан вид сбоку на МСА;

на фиг.2 показан вид в плане;

на фиг.3 показан вид спереди;

на фиг.4 изображено расположение грузового люка в кормовой части лодки;

на фиг.5 показано положение МСА с приподнятой кормовой частью лодки;

на фиг.6 показано положение МСА с опущенной кормовой частью лодки;

на фиг.7 изображен узел I, где показаны установка пяты, гидроцилиндра и расположение колес хвостовой опоры шасси в убранном положении;

на фиг.8 изображен общий вид МСА.

МСА (фиг.1-3) выполнен по схеме “высокоплан” и содержит лодку 1 с реданом 2 и транцем 3, в кормовой части лодки 1 выполнен грузовой люк 4, за силовым замкнутым шпангоутом 5 между лонжеронами 6 килей 7, а по бортам лодки 1 выполнены входной 8 и аварийный 9 люки, расположенные вне зоны грузового люка 4. Такое расположение люков 4, 8, 9 повышает жесткость конструкции и, соответственно, приводит к снижению ее веса.

Двигатели 10 установлены на передней части килей 7, где винты 11 расположены вне зон входных люков 4 и 8 и надежно защищены от попадания воды на режимах взлета и посадки с воды крылом 12 и обтекателями 13 убранного положения колес основных опор 14 шасси, выполненными развитыми вперед от редана 2 и закрепленными на бортах лодки 1 выше грузовой ватерлинии, с целью исключения их участия в гидродинамике: для уменьшения смачиваемой поверхности самолета и, следовательно, уменьшения гидродинамического сопротивления.

Поддерживающие поплавки 15 установлены через стреловидные пилоны 16 на концевых частях крыла 12. Стреловидная форма пилонов 16 позволяет вынести поплавки 15 вперед, а их расположение на концевых частях крыла 12 при равном восстанавливающем моменте на воде обеспечивает исполнение поплавков 15 с меньшими габаритами, что сказывается на улучшении аэродинамики самолета.

Верхняя часть лодки 1 образована развитыми по длине зализами с плавными обводами: передним зализом 17, расположенным в зоне от переднего лонжерона крыла 12 до кабины экипажа 18, и задним зализом 19 от задней кромки центроплана крыла 12 до грузового люка 4, обеспечивающими плавное обтекание потоком, а также увеличение внутренних объемов при равном миделевом сечении.

На днище лодки 1 у хвостовой опоры 20 шасси выполнена пята 21 с проходящим через нее трехзвенным гидроцилиндром 22 и с закрепленным на его последнем звене башмаком 23, который в выдвинутом положении гидроцилиндра 22 опирается на землю, а первым звеном гидроцилиндр 22 соединен с лодкой 1. При этом в убранном, исходном, положении гидроцилиндра 22 башмак 23 имеет с пятой 21 обтекаемую форму.

При опускании кормовой части МСА приводится в действие гидроцилиндр 22 и своим последним звеном выдвигает башмак 23 вниз до соприкосновения с землей и далее приподнимает кормовую часть лодки 1 до отрыва от земли колеса хвостовой опоры 20 шасси, затем последняя убирается в нишу 24 и закрывается створками 25. Далее гидроцилиндр 22 убирается в исходное положение и лодка 1 кормовой частью опускается до установки пяты 21 на землю, а башмак 23 встает в убранное положение на свое место в пяту 21. Процесс установки самолета на хвостовую опору 20 шасси происходит в обратном порядке.

В прототипе трехопорное шасси - с носовой опорой, что затрудняет выход на берег по необорудованной слипом акватории, где на основные опоры шасси приходится ~ 90% веса самолета, кроме этого, на них установлены механизмы подъема-опускания кормовой части, это приводит к значительным весовым затратам, причем за счет полезной нагрузки.

В заявляемом устройстве трехопорное шасси выполнено с хвостовой опорой 20 шасси, на которую приходится ~ 10% веса самолета, что кроме лучшей проходимости по мягкому грунту, дает лучшую весовую отдачу, так как управление подъемом-опусканием кормовой части лодки 1 осуществляется только одним гидроцилиндром 22, установленным вблизи хвостовой опоры 20 шасси.

При разбеге МСА лодка 1 принимает положительный угол и обтекатели 13 основных опор 14 шасси и поплавки 15 выходят из воды в первую очередь, не участвуют в гидродинамике лодки 1, и у самолета остается минимальная смачиваемая поверхность: только лодка 1, а так как ее обводы оптимальны, то, соответственно, минимально ее гидродинамическое сопротивление, за счет этого сокращается дистанция взлета, что существенно при автономном базировании МСА.

При использовании дополнительных объемов обтекателей 13 основных опор 14 шасси и зализов 17 и 19 для установки оборудования и прокладки трасс освобождаются объемы в лодке 1 (например, этажерки, стеллажи), за счет этого увеличивается длина грузовой (пассажирской) кабины на 450-500 мм, что улучшает внутреннюю компоновку и позволяет более рационально разместить грузы.

Защита винтов 11 от попадания воды и удаление их от люков 4 и 9 увеличивает ресурс двигателей 10 и повышает безопасность при эксплуатации самолета.

Модель с заявляемым расположением обтекателей основных опор шасси и поплавков прошла комплекс гидродинамических испытаний в гидроканале, которые показали положительные результаты по уменьшению гидродинамического сопротивления.

Технико-экономическая эффективность выражается в снижении аэродинамического и гидродинамического сопротивления МСА, что отражается в улучшении летно-технических характеристик, в снижении весовых затрат на конструкцию, а также в увеличении объемов грузовой (пассажирской) кабины.

Источники информации

1. Патент Р.Ф. №2104224. ОФ №4, 1998 г.

2. JANE'S ALL THE AIRCRAFT INFORMATION UPDATE, июль, 1995 г., стр.5.

Изобретение относится к области авиационной техники. Самолет-амфибия содержит лодку, в кормовой части которой сверху выполнен грузовой люк, крыло, двухкилевое хвостовое оперение, трехопорное шасси с обтекателями убранного положения колес основных опор шасси и двигатели силовой установки. Двигатели силовой установки закреплены на передней части каждого киля хвостового оперения. Грузовой люк расположен на участке между передними лонжеронами килей и транцем лодки. В концевых частях крыла установлены стреловидные пилоны с закрепленными на них поддерживающими поплавками. Верхняя часть корпуса лодки снабжена развитыми по длине зализами: передним, расположенным в зоне от переднего лонжерона крыла до кабины экипажа, и задним - от задней кромки центроплана крыла до грузового люка. Трехопорное шасси выполнено по схеме с хвостовой опорой и с развитыми вперед обтекателями убранного положения колес основных опор шасси, закрепленными непосредственно по бортам корпуса лодки впереди редана и выше ватерлинии. Предусмотрен механизм подъема-опускания кормовой части лодки, установленный вблизи хвостовой опоры. Технический результат - повышение аэро- и гидродинамического качества, снижение веса и уменьшение длины грузового люка. 8 ил.

Многоцелевой самолет-амфибия, содержащий лодку, в кормовой части которой сверху выполнен грузовой люк, крыло, двухкилевое хвостовое оперение, трехопорное шасси с обтекателями убранного положения колес основных опор шасси, двигатели силовой установки, отличающийся тем, что двигатели силовой установки закреплены на передней части каждого киля хвостового оперения, грузовой люк расположен на участке между передними лонжеронами килей и транцем лодки, а в концевых частях крыла установлены стреловидные пилоны с закрепленными на них поддерживающими поплавками, при этом верхняя часть корпуса лодки снабжена развитыми по длине зализами: передним, расположенным в зоне от переднего лонжерона крыла до кабины экипажа, и задним - от задней кромки центроплана крыла до грузового люка, а трехопорное шасси выполнено по схеме с хвостовой опорой и с развитыми вперед обтекателями убранного положения колес основных опор шасси, закрепленными непосредственно по бортам корпуса лодки впереди редана и выше ватерлинии, при этом самолет-амфибия снабжен механизмом подъема-опускания кормовой части лодки, установленным вблизи хвостовой опоры.