ГИДРОКОНВЕРТОЭКРАНОПЛАН Российский патент 2005 года по МПК B64C35/00 B64C29/00 B64C37/00 B60V1/08 

Изобретение относится к области авиационной техники и может быть использовано в конструкции гидроконвертопланов - преобразуемых винтокрылых самолетов с поворотными винтами, совмещающих особенности вертолетов и самолетов, а также экранопланов, базирующихся как на суше, так и на воде.

Известен конвертоплан мод. "Хиллер Х-18" (США) [1 стр.174], содержащий моноплан с высокорасположенным поворотным крылом малого удлинения с небольшим отрицательным поперечным V и тянущими винтами, создающими вертикальную и горизонтальную тягу, силовую установку, включающую два главных двигателя с редукторами, расположенные в гондолах на консолях под крылом, трансмиссию с системой валов и хвостовое оперение со вспомогательным двигателем продольного управления и парирования пикирующего момента на вертолетных режимах полета.

Признаки, совпадающие, - наличие поворотных тянущих винтов, преобразующих горизонтальную тягу в вертикальную соответствующим их отклонением совместно с крылом вверх от горизонтального положения на угол 90°, диапазон поворота крыла от 0° до +100°, вращение винтов - синхронизирующее, крыло высокорасположенное малого удлинения с небольшим отрицательным поперечным V, два главных и один вспомогательный двигатель.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что для поворота крыла двумя винтовыми домкратами относительно фюзеляжа его центроплан шарнирно закреплен к нему и снабжен П-образным вырезом, что усложняет конструкцию и уменьшает надежность; вторая - поворотное крыло с тянущими винтами с увеличением его угла атаки на переходных режимах создает опасность появления на крыле срыва потока до создания винтами необходимой подъемной силы, что снижает безопасность; третья - вспомогательный двигатель продольного управления, выполненный в виде турбореактивного двигателя, установлен в хвостовой части фюзеляжа и снабжен удлинительной трубкой, смонтированной на хвостовой балке. Последнее предопределяет использование специального интегрирующего устройства управления, которое на переходных режимах полета с учетом возможного срыва потока на крыле не обеспечивает в совокупности с достаточной стабильностью управления и главное - возможность его базирования на воде.

Известен конвертоплан мод. "Оспри V-22" (США) [1 стр.27], представляющий собой моноплан с высокорасположенным крылом, которое имеет незначительную обратную стреловидность, небольшое положительное поперечное V, и на концах его консолей смонтированы двигатели с редукторами и тянущими винтами, установленные в поворотных гондолах, при повороте которых он преобразовывается в вертолет двухвинтовой поперечной схемы, имеющий трансмиссию с синхронизирующим валом, проложенным в носке крыла, двухкилевое оперение и шасси трехопорное, убирающееся в носовой отсек и герметичные борт-отсеки.

Признаки, совпадающие, - наличие поворотных гондол с тянущими винтами, создающими горизонтальную и вертикальную тягу соответствующим их отклонением вверх от горизонтального положения на угол 90°, диапазон поворота винтов от 0° до +97,5°, вращение винтов - синхронизирующее, избыточная тяговооруженность, обеспечивающая продолжение полета и на одном работающем двигателе, шасси трехопорное, убирающееся в носовой отсек и герметичные борт-отсеки, обеспечивающие при аварийной посадке на воду с волнением 4 балла нахождение на плаву в течение двух часов.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что консольное расположение поворотных гондол с двигателем, редуктором и винтами предопределяет конструктивно сложное прямое крыло, оснащенное мощными узлами поворота гондол и развитыми средствами механизации крыла, что усложняет конструкцию и снижает надежность; вторая - при вертикальном взлете поток от тянущих винтов, обдувая консоли крыла и создавая значительную потерю в вертикальной тяге винтов, затормаживается и большие скорости потока отбрасываемого от соответствующих консолей крыла предопределяют образование вихревых колец, которые на низких скоростях снижения могут резко уменьшать силу тяги винтов и создавать ситуацию неуправляемого падения, что снижает стабильность управления и безопасность; третья - невозможно кроме аварийной посадки на воду и его взлет с воды, так как расположение на концах крыла поворотных двигателей, имеющих с редукторами значительную длину, предопределяет непосредственную близость к поверхности и не обеспечивает их защиту от попадания брызг воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является конвертоплан мод. "Белл Х-22А" (США) [1 стр.52], содержащий моноплан с размещенными тандемом средне- и высокорасположенным крыльями, на которых смонтированы кольцевые каналы, оснащенные узлами поворота и винтами, создающими вертикальную и соответствующим отклонением горизонтальную тягу, и снабженные в их центре на горизонтальных ребрах жесткости редукторами винтов, из которых передние и задние объединены соответственно разноуровненными поперечными и продольными соединительными валами трансмиссии с двумя промежуточными Т-образными редукторами, приводимыми силовой установкой, включающей по меньшей мере два главных двигателя, установленных в гондолах по обе стороны от продольной оси фюзеляжа-гондолы на верхней части высокорасположенного крыла, вертикальное оперение, смонтированное на хвостовой балке, трехопорное шасси, убирающееся в носовой отсек, и герметичные борт-отсеки.

Признаки, совпадающие, - наличие четырех поворотных кольцевых каналов, имеющих диапазон поворота от -5° до +95°, снабженных консольными винтами, создающими горизонтальную и вертикальную тягу соответствующим их отклонением вверх от горизонтального положения на угол 90° и оснащенных в их центре на ребрах жесткости редукторами винтов. Последние связаны соединительными валами с промежуточными Т-образными редукторами, приводимыми силовой установкой, включающей четыре главных двигателя. Они смонтированы на верхней части высокорасположенного крыла малого удлинения в гондолах попарно и создают номинальную мощность, обеспечивающую продолжение самолетного и вертолетного режимов безопасных полетов соответственно при трех и четырех работающих двигателях. Двигатели установлены по обе стороны от продольной оси фюзеляжа-гондолы, снабженного на уровне высокорасположенного крыла плавно образованной хвостовой балкой и по бокам герметичными борт-отсеками.

Причины, препятствующие поставленной задаче: первая - это то, что размещение тандемом крыльев соответственно переднего и заднего, снабженных на концах четырьмя консольными винтами в поворотных кольцевых каналах, при вертикальном взлете предопределяет удаленное расположение линий их вертикальной тяги от центра масс самолета, что снижает стабильность управления на переходных режимах полета; вторая - Н-образная в плане трансмиссия, продольные и поперечные соединительные валы которой проходят вдоль продольной оси и внутри соответственно фюзеляжа и крыльев переднего и заднего к редукторам винтов, смонтированным в центре ребер жесткости поворотных кольцевых каналов, выполнены разноуровненными, что предопределяет усложнение конструкции трансмиссии и уменьшение полезного объема фюзеляжа; третья - при самолетных режимах полета линии горизонтальной тяги левой и правой групп консольных винтов имеют значительное перекрытие задних винтов передними и ухудшение при этом взлетно-посадочных характеристик на самолетных режимах полета конвертоплана, для их улучшения необходима установка передних и задних кольцевых каналов под углом соответственно +2° и -3°, что впоследствии усложняет управление на переходных режимах полета; четвертая - смонтированные передние консольные винты на среднерасположенном крыле, поворотные кольцевые каналы которых находятся в непосредственной близости от поверхности земли, не позволяют также обеспечить и его базирование на воде без специальных поплавков или баллонетов.

Предлагаемым изобретением решается задача в указанном выше известном конвертоплане упрощения конструкции среднерасположенного крыла и трансмиссии, сближения линий вертикальной тяги консольных винтов с центром масс и улучшения взлетно-посадочных характеристик и стабильности управления на переходных режимах полета, обеспечения возможности стабильного образования экранного эффекта и повышения остойчивости при базировании на воде как на вертолетных, так и на самолетных режимах полета, упрощения конструкции центрального синхронизирующего вала и повышения надежности силовой установки.

Отличительными признаками предлагаемого гидроконвертоэкраноплана от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются наличие того, что он выполнен по трехбалочной схеме, при этом высокорасположенное крыло перед его кольцевыми каналами дополнительно оснащено двумя разнесенными балками на уровне хвостовой балки, а среднерасположенное крыло выполнено в виде стабилизатора, и два его винта в кольцевых каналах, представляющие собой межбалочные винты, снабжены узлами поворота кольцевых каналов боковыми и центральными, которые смонтированы сосно единой поперечной оси горизонтальных ребер жесткости каналов, расположенной в плоскости стабилизатора, герметичные борт-отсеки выполнены плавно переходящими за кормовой частью фюзеляжа-гондолы в кормовой отсек, который выполнен с двумя С-образными вырезами, расположенными соответственно под межбалочными винтами, не затеняя последние при создании ими вертикальной тяги, под хвостовой балкой и вдоль ее продольной оси в виде обтекаемого кормового поплавка продольной остойчивости, боковые и центральные узлы поворота кольцевых каналов межбалочных винтов соответственно размещены по внутренним бортам разнесенных балок и по внешним бортам хвостовой балки, при этом главные двигатели связаны центральным синхронизирующим валом, проложенным внутри высокорасположенного крыла, соединительные валы трансмиссии, проходящие от каждого редуктора межбалочных винтов к соответствующему промежуточному Т-образному редуктору перпендикулярно и вдоль продольной оси разнесенных балок, являются левым и соответственно правым, зеркально к нему расположенным, а трансмиссия, включая наряду с ними поперечную систему валов консольных винтов, выполнена в горизонтальной плоскости Д-образной с незамкнутым участком-перемычкой между редукторами межбалочных винтов, левые и правые части крыла, расположенные между разнесенными балками, выполнены в виде обратной поперечной М-образности с разновеликими плоскостями изломов, в нижней части последних дополнительно установлены поплавки, стойки которых выполнены перемещающимися вовнутрь и обратно соответствующих отклоненных вверх меньших их плоскостей, на которых сверху смонтированы разнесенные балки, при этом боковые и центральные узлы поворота кольцевых каналов межбалочных винтов соответственно размещены по внутренним бортам разнесенных балок и по бокам вынесенной вперед обтекаемой опоры, смонтированной в хвостовой части на вертикальном оперении, левый и правый зеркально друг дугу расположенные соединительные валы проходят от редукторов межбалочных винтов к промежуточным Т-образным редукторам, силовая установка дополнительно оснащена вспомогательным двигателем, размещенным внутри обтекаемой опоры, в передней части которой смонтирован дополнительный промежуточный Т-образный редуктор с валом-перемычкой, взаимодействующим с редукторами межбалочных винтов и выполненным с соединительными валами последних в виде П-образной в плане синхронизирующей системы, а трансмиссия, включающая наряду с последней и поперечные валы редукторов консольных винтов, выполнена в горизонтальной плоскости Д-образной, имеющей незамкнутый центральный участок между главными двигателями.

Благодаря наличию этих признаков у гидроконвертоэкраноплана, выполненного по трехбалочной схеме, на вертолетных режимах полета повышается стабильность управления благодаря сближению с центром масс линий вертикальной тяги пары межбалочных винтов, поворотные кольцевые каналы которых снабжены диаметрально расположенными узлами поворота центральными и боковыми, смонтированными по внешним и внутренним бортам балок соответственно хвостовой и дополнительных разнесенных левой и правой. Для обеспечения базирования на воде последние совместно с кольцевыми каналами винтов консольных и межбалочных и с их соответственно поперечными и соединительными валами расположены выше уровня первой, при этом левые и правые части крыла, расположенные между разнесенных балок, выполнены в виде обратной поперечной М-образности с разновеликими плоскостями изломов, в нижней части которых дополнительно установлены под ними убирающиеся подкрыльевые поплавки со стойками, перемещающимися вовнутрь, и обратно соответствующих отклоненных вверх меньших их плоскостей, на верху которых смонтированы разнесенные балки. Герметичные борт-отсеки, плавно переходящие за кормовой частью фюзеляжа-гондолы в кормовой отсек, снабжены под межбалочными винтами двумя соответствующими С-образными вырезами, не затеняющими последние при создании ими вертикальной тяги и образующими боковыми их поверхностями обтекаемый кормовой поплавок продольной остойчивости. Левый и правый зеркально друг дугу расположенные соединительные валы проходят от редукторов межбалочных винтов к промежуточным Т-образным редукторам, а трансмиссия, включающая наряду с последними валами и центральный синхронизирующий вал, выполнена в горизонтальной плоскости Д-образной, имеющей незамкнутый участок-перемычку между редукторами межбалочных винтов.

Предлагаемый гидроконвертоэкраноплан иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2 - базовое исполнение и на фиг.3 и фиг.4 - его модификации, соответственно конвертоплан и гидроконвертоплан.

На фиг.1 изображен гидроконвертоэкраноплан (общий вид спереди и сверху) с условным расположением винтов в поворотных кольцевых каналах левой и правой групп соответственно на вертолетных и самолетных режимах полета.

На фиг.2 изображен гидроконвертоэкраноплан (общий вид сбоку) с расположением винтов в поворотных кольцевых каналах для различных режимов полета соответственно: а) вертолетного; б) самолетного; в) околоэкранного.

На фиг.3 и фиг.4 изображены его модификации соответственно конвертоплан - вертолет-самолет наземного базирования и гидроконвертоплан, базирующийся как вертолет-самолет на суше, так и как вертолет на воде, представленные на общих видах спереди, сверху и сбоку с расположением винтов в поворотных кольцевых каналах левой и правой групп соответственно на вертолетных и самолетных режимах полета.

Гидроконвертоэкраноплан, представленный на фиг.1, выполнен по трехбалочной схеме и содержит фюзеляж-гондолу 1, имеющий днище килеватой формы и хвостовую балку 2, плавнообразованную на уровне высокорасположенного крыла 3 с увеличенной хордой и небольшого удлинения, обеспечивающего необходимый и достаточный прирост подъемной силы только при крейсерском полете или полете вблизи экрана. Левая и правая части крыла 3, расположенные между разнесенных балок левой 4 и правой 5, отклонены вниз и вверх и выполнены в виде составного крыла с разновеликими плоскостями изломов, образующими обратную поперечную М-образность. За счет значительного уменьшения волнового сопротивления составное крыло позволяет обеспечить установку меньших их плоскостей, отклоненных вверх, с достаточно большим положительным поперечным +V. При этом установка вниз их больших плоскостей, имеющих небольшое отрицательное поперечное -V, предопределяет возможность полета на достаточно малой высоте с использованием частичного экранного эффекта и более полного его использования с принудительным под них поддувом потока воздуха. Кроме этого, в нижней части изломов обратной поперечной М-образности установлены под ними убирающиеся подкрыльевые поплавки 6 с вертикальными стойками 7. Последние выполнены с возможностью взаимодействия с направляющими и возвратно-поступательным приводом (на фиг.1 не показаны), размещенными в соответствующих отклоненных вверх под углом +V\2 меньших плоскостях 8 крыла 3, большие плоскости которых позволяют разместить в них подкрыльевые поплавки. На верху плоскостей 8 над хвостовой балкой 2 смонтированы две тонкие разнесенные балки 4 и 5, соотносящиеся с горизонтально расположенными консолями 9 крыла 3. На их плоскостях смонтированы консольные (тянущие) винты 10 в поворотных кольцевых каналах 11, имеющих на выходе рулевые поверхности 12 и снабженных с одной стороны узлами поворота 13 (приводными), горизонтальная ось поворота которых размещена в плоскости консолей 9 крыла 3 и перпендикулярно продольной оси фюзеляжа-гондолы 1. Вертикальное оперение 14, смонтированное на конце тонкой хвостовой балки 2, снабжено в перекрестии со стабилизатором вынесенной вперед обтекаемой опорой 15. По внешним бортам последней и по внутренним бортам разнесенных балок 4 и 5 установлены два межбалочных (толкающих) винта 16 в поворотных кольцевых каналах 17 соответственно на диаметрально расположенных центральных 18 и боковых (приводных) 19 узлах поворота, которые смонтированы соосно с горизонтальными ребрами жесткости их каналов (на фиг.1 не показаны), единая поперечная ось которых размещена перпендикулярно продольным осям разнесенных балок 4 и 5 и расположена в плоскости стабилизатора 20. Воздушные винты 10 и 16 трехлопастные, лопасти трапециевидной формы в плане, стеклопластиковые, со стальными лонжеронами, установлены в обтекателях на горизонтальных ребрах жесткости их кольцевых каналов. В обтекателе, имеющем спереди кок, установлен редуктор винта. Диапазон изменения углов установки лопастей 55°. Поворот кольцевых каналов 11 и 17 осуществляется с помощью гидромеханических приводов (на фиг.1 не показаны).

Для базирования на воде фюзеляж-гондола 1 по бокам снабжен герметичными борт-отсеками 21 поперечной остойчивости, которые в конце кормовой части продлены и плавно переходят в совместно смонтированный кормовой отсек продольной остойчивости. Последний расположен под межбалочными винтами 16 за центром их поворотных кольцевых каналов 17 и снабжен двумя соответствующими С-образными вырезами 22, которые соответственно размещены под балками 2-4 и 2-5. При этом они обеспечивают незатенение межбалочных винтов 16 при создании ими вертикальной тяги и образуют своими боковыми поверхностями из кормового отсека обтекаемый центральный кормовой поплавок 23 продольной остойчивости вертикального оперения 14. Для маневрирования на воде кормовой поплавок 23 снабжен водяным рулем (на фиг.2 не показан), при этом для повышения запаса поперечной остойчивости используются под изломами крыла 3 подкрыльевые поплавки 6, втягивающиеся стойки 7 которых показаны в выдвинутом положении (на фиг.1 и 2). Главные двигатели 24 (например, газотурбинные), выполненные с задним выводом вала и расположенные в гондолах 25 по обе стороны от продольной оси фюзеляжа-гондолы 1 над меньшими плоскостями обратной М-образности, установлены с максимальной их защитой от попадания воды и вынесены вперед разнесенных балок 4 и 5. Передача крутящего момента от главных двигателей 24 к редукторам винтов консольных и межбалочных, смонтированным в центре поворотных кольцевых каналов 11 и 17 на их горизонтальных ребрах жесткости, осуществляется от промежуточных Т-образных редукторов (на фиг.1 не показаны) посредством системы соединительных валов, состоящей соответственно из поперечных валов консольных винтов 10 правого Е-А и левого D-F и соединительных валов межбалочных винтов 16 с коническими редукторами (на фиг.1 не показаны) соответственно правого Г-образного в плане А-В и левого C-D ему зеркального, образующие с центральным синхронизирующим валом A-D в горизонтальной плоскости Д-образную трансмиссию Е-А-B-C-D-F, имеющую незамкнутый участок-перемычку В-С между редукторами межбалочных винтов 16, и объединяющие с каждой стороны левую и правую группу винтов с отдельным двигателем 24, связанным с другим валом A-D, обеспечивающим муфтой сцепления (на фиг.1 не показаны) привод всех четырех винтов при отказе одного из двух двигателей 24. Избыточная тяговооруженность последних обеспечивает продолжение полета при любом промежуточном положении поворотных кольцевых каналов 11 и 17 во время переходного режима и осуществления полета или аварийной посадки.

Для устранения гироскопического эффекта и обеспечения более плавного обтекания крыла потоком от винтов левая группа винтов вращается по часовой стрелке в направлении полета, а правая - против часовой стрелки. На вертикальном оперении 14, оснащенным рулем направления 26, смонтирован крестообразный стабилизатор 20 с рулями высоты 27, консоли которого смонтированы на концах разнесенных балок 4 и 5, которые оснащены дополнительными вертикальными киль-шайбами 28, позволяющими уменьшить высоту вертикального оперения 14 и преобразовать его в развитое трехбалочное оперение.

Для упрощения конструкции трансмиссии, в том числе и центрального синхронизирующего вала A-D, проходящего внутри крыла 3, повышения надежности и безопасности и улучшения характеристик вертикального взлета, посадки и висения, силовая установка к двум имеющимся главным (маршевым) двигателям 24 может быть оснащена дополнительным вспомогательным (стартовым) двигателем 29. Он может быть (например, газотурбинным) с передним выводом вала и воздухозаборным устройством 30, который располагается в перекрестии вертикального оперения 14 и стабилизатора 20 и устанавливается внутри вынесенной вперед обтекаемой опоры 15, в передней части которой размещен промежуточный Т-образный редуктор с валом-перемычкой В-С, проходящим внутри горизонтальных ребер жесткости поворотных кольцевых каналов 17 (на фиг.1 не показаны) и передающим дополнительную мощность к редукторам межбалочных винтов 16 и преобразующим с Г-образными в плане соединительными валами А-В и C-D всех их в единую П-образную синхронизирующую систему A-B-C-D, которая совместно с поперечными валами правым Е-А и левым D-F редукторов консольных винтов 10 объединяет их всех в единую Д-образную трансмиссию E-A-B-C-D-F, расположенную в горизонтальной плоскости и имеющую незамкнутый центральный участок A-D между главными двигателями 24. Эта синхронизирующая система позволяет равномерно распределять мощность между всеми редукторами винтов, автоматически отключать двигатели в крейсерском полете, когда имеется избыточная мощность, или при выходе любого из строя муфтами свободного хода (на фиг.1 не показаны). Также повышает безопасность полетов, т.к. аварийная посадка на режиме авторотации с неработающими двигателями, возможная для вертолетов с винтами большого диаметра, не возможна для гидроконвертоэкранопланов с винтами в кольцевых каналах из-за большей, чем у вертолетов, нагрузки на сметаемую винтами площадь и соответственно очень больших скоростей аварийного снижения. Шасси трехопорное, убирающееся, имеющее главные боковые опоры с колесами 31 и носовую опору с колесом 32.

Перед вертикальным взлетом, посадкой или висением поворотные кольцевые каналы 11 и 17 отклоняются от горизонтального положения соответственно вверх и вниз (на фиг.2а вид сбоку гидроконвертоэкраноплана при его полете как вертолета) и поворачиваются по часовой стрелке. Для улучшения продольной устойчивости гидроконвертоэкраноплана увеличение угла поворота его кольцевых каналов 11 и 17 может при необходимости сопровождаться одновременным отклонением рулевых поверхностей 27. После установки всех четырех кольцевых каналов 11 и 17 в вертикальное положение вдоль линий вертикальной тяги их соответственно винтов консольных (тянущих) 10 и межбалочных (толкающих) 16 осуществляется возможность вертолетных режимов полета. При этом рулевые поверхности 27 при необходимости продолжают отклоняться на соответствующий отрицательный угол, парирующий пикирующий момент и обеспечивающий возможность вертикального взлета, посадки или висения. С приближением к поверхности земли или воды и при полете вблизи них трехлопастные винты консольные 10 и межбалочные 16 соответственно в поворотных кольцевых каналах 11 и 17 образуют под гидроконвертоэкранопланом область уплотненного воздуха, создающего эффект воздушной подушки и тем самым повышающего их КПД. Кольцевые каналы 11 и 17 поворачиваются на угол 90° и 35° соответственно при вертикальном взлете и взлете с коротким разбегом. Для соответствующей посадки на поверхность земли или воды используются соответственно колеса 31 и 32 убирающегося шасси или герметичные борт-отсеки 21, поплавки 6 с втягивающимися стойками 7 поперечной остойчивости и центральный кормовой поплавок 23 продольной остойчивости трехбалочного оперения.

Управление гидроконвертоэкранопланом обеспечивается общим и дифференциальным изменением шага винтов консольных 10 и межбалочных 16 и отклонением рулевых поверхностей 12, 26 и 27, работающих в зоне активного обдува этих винтов. При этом в крейсерском полете подъемная сила создается крылом 3 и винтами 10 и 16, на режиме висения только винтами, на режиме перехода - крылом и винтами.

При вертикальном взлете, посадке и висении продольное управление гидроконвертоэкранопланом осуществляется путем изменения шага пары межбалочных 16 и пары консольных 10 винтов, поперечное управление - изменением шага левой и правой пары винтов консольных 10 и межбалочных 16, путевое управление - изменением крутящих моментов диагонально расположенных винтов консольных 10 и межбалочных 16.

После вертикального взлета и набора высоты для перехода на самолетный режим полета убираются шасси или втягиваются подкрыльевые поплавки 6 и четыре поворотных кольцевых канала 11 и 17, синхронно устанавливаются в горизонтальное положение (фиг.26 вид сбоку гидроконвертоэкраноплана при полете его как самолета). После чего производится горизонтальный крейсерский полет, при котором путевое управление обеспечивается рулем направления 26 или дифференциальным изменением тяги левой и правой пары винтов. Продольное и поперечное управление может осуществляться отклонением соответственно рулевых поверхностей 27 и 12, а также совместным и раздельным небольшим отклонением кольцевых каналов 17 без существенных потерь тяги в осевой составляющей путем их поворота.

Горизонтальный полет гидроконвертоэкраноплана может осуществляться в непосредственной близости от поверхности воды или ровного участка земли (экрана) с использованием экранного эффекта, образующегося на малых высотах с обеспечением прироста подъемной силы и снижением сопротивления крыла небольшого удлинения, имеющего закрылки увеличенной хорды. Стабилизация экранного полета достигается наличием развитого трехбалочного оперения и тандемного расположения винтов в поворотных кольцевых каналах, соответственно, передних консольных 8 перед рулевыми поверхностями 12, а задних межбалочных 16 - за закрылками крыла 3, левые и правые части которого отклонены вниз и вверх, образуя обратную поперечную М-образность. Для обеспечения более полного использования околоэкранного эффекта узлы поворота кольцевых каналов 11 и 17 имеют расширенные возможности синхронного их отклонения в противоположные стороны соответственно по часовой стрелке и против на дополнительные соответствующие положительный и отрицательный углы. Это обеспечивает без потерь тяги в осевой составляющей и снижения необходимой продольной устойчивости полета и достаточную возможность осуществления направления воздушного потока из под крыла 3 и его закрылок к межбалочным (толкающим) винтам 16 (фиг.2в, вид сбоку гидроконвертоэкраноплана при его полете как экраноплана). При этом по мере набора скорости и появления динамической воздушной подушки от межбалочных винтов 16 отрицательный угол отклонения их потока уменьшается, и он в большей мере используется для увеличения тяги осевой составляющей, а незначительное расположение отклоненных вниз больших плоскостей изломов, левых и правых частей крыла 3 от поверхности экрана и его относительно небольшое удлинение с увеличенной хордой позволяют в значительной мере реализовать экранный эффект. Это создает дополнительную возможность выполнения экономичного поисково-спасательного длительного полета и даже при частичном использовании экранного эффекта, обеспечивающего минимальные топливно-энергетические затраты за счет снижения сопротивления, обусловленного уменьшением индуктивных скосов потока, вызванных экраном.

Таким образом, трехбалочная аэродинамическая компоновочная схема гидроконвертоэкраноплана с трехбалочным оперением и составным крылом малого удлинения, имеющим левые и правые части, расположенные между разнесенных балок, и выполненным в виде обратной поперечной М-образности с разновеликими плоскостями изломов, повышают его универсальность и обеспечивают его использование с высокими амфибийными качествами, значительными мореходными возможностями как вертолета, самолета и экраноплана. Большая тяговооруженность, создаваемая трехдвигательной силовой установкой, позволяет, среди гидроконвертоэкранопланов с тандемно расположенными четырьмя поворотными кольцевыми каналами, улучшить взлетно-посадочные характеристики и повысить безопасность. Кроме этого, его избыточная тяговооруженностъ создает возможность при вертикальном взлете, посадке, висении и взлете с коротким разбегом использовать соответственно только 66% и 58% располагаемой мощности, а в горизонтальном крейсерском полете и полете вблизи экрана соответственно 40% и 33%. Поэтому безопасный полет гидроконвертоэкраноплана на первых трех и последнем режиме полета возможен соответственно при двух и одном работающем двигателе силовой установки, что в сочетании с экономичностью значительно повышает и ресурс наработки.

Изобретение относится к авиационной технике и касается строительства гидроконвертоэкранопланов. Гидроконвертоэкраноплан имеет моноплан с размещенными тандемом средне- и высокорасположенным крыльями. На их консолях смонтированы кольцевые каналы, оснащенные узлами поворота и консольными винтами, создающими вертикальную и соответствующим отклонением горизонтальную тягу, и снабженные в их центре на горизонтальных ребрах жесткости редукторами винтов, из которых передние и задние объединены соответственно разноуровневыми поперечными и продольными соединительными валами трансмиссии с двумя промежуточными Т-образными редукторами, приводимыми силовой установкой. Силовая установка имеет по меньшей мере два главных двигателя, установленных в гондолах по обе стороны от продольной оси фюзеляжа-гондолы на верхней части высокорасположенного крыла. Вертикальное оперение установлено на хвостовой балке. Трехопорное шасси убирается в носовой отсек. Гидроконвертоэкраноплан выполнен по трехбалочной схеме. Высокорасположенное крыло перед его кольцевыми каналами дополнительно оснащено двумя разнесенными балками на уровне хвостовой балки. Среднерасположенное крыло выполнено в виде стабилизатора, и два его винта в кольцевых каналах, представляющие собой межбалочные винты, снабжены узлами поворота кольцевых каналов боковыми и центральными, которые смонтированы соосно с единой поперечной осью горизонтальных ребер жесткости, расположенной в плоскости стабилизатора. Герметичные борт-отсеки выполнены плавно переходящими за кормовой частью фюзеляжа-гондолы в кормовой отсек, который выполнен с двумя С-образными вырезами, расположенными соответственно под межбалочными винтами, не затеняя последние при создании ими вертикальной тяги. Кормовой отсек выполнен под хвостовой балкой и вдоль ее продольной оси в виде обтекаемого кормового поплавка продольной остойчивости. Технический результат реализации изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик гидроконвертоэкраноплана. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидроконвертоэкраноплан, содержащий моноплан с размещенными тандемом средне- и высокорасположенными крыльями, на которых смонтированы кольцевые каналы, оснащенные узлами поворота и винтами, создающими вертикальную и соответствующим отклонением горизонтальную тягу, и снабженные в их центре на горизонтальных ребрах жесткости редукторами винтов, из которых передние и задние объединены соответственно разноуровневыми поперечными и продольными соединительными валами трансмиссии с двумя промежуточными Т-образными редукторами, приводимыми силовой установкой, включающей по меньшей мере два главных двигателя, установленные в гондолах по обе стороны от продольной оси фюзеляжа-гондолы на верхней части высокорасположенного крыла, вертикальное оперение, смонтированное на хвостовой балке, трехопорное шасси, убирающееся в носовой отсек, и герметичные борт-отсеки, отличающийся тем, что он выполнен по трехбалочной схеме, при этом высокорасположенное крыло перед его кольцевыми каналами дополнительно оснащено двумя разнесенными балками на уровне хвостовой балки, а среднерасположенное крыло выполнено в виде стабилизатора, и два его винта в кольцевых каналах, представляющие собой межбалочные винты, снабжены узлами поворота кольцевых каналов, боковыми и центральными, которые смонтированы соосно единой поперечной оси горизонтальных ребер жесткости каналов, расположенной в плоскости стабилизатора, герметичные борт-отсеки выполнены плавно переходящими за кормовой частью фюзеляжа-гондолы в кормовой отсек, который выполнен с двумя С-образными вырезами, расположенными соответственно под межбалочными винтами, не затеняя последние при создании ими вертикальной тяги, под хвостовой балкой и вдоль ее продольной оси в виде обтекаемого кормового поплавка продольной остойчивости.2. Гидроконвертоэкраноплан по п.1, отличающийся тем, что боковые и центральные узлы поворота кольцевых каналов межбалочных винтов соответственно размещены по внутренним бортам разнесенных балок и по внешним бортам хвостовой балки, при этом главные двигатели связаны центральным синхронизирующим валом, проложенным внутри высокорасположенного крыла, соединительные валы трансмиссии, проходящие от каждого редуктора межбалочных винтов к соответствующему промежуточному Т-образному редуктору перпендикулярно и вдоль продольной оси разнесенных балок, являются левым и соответственно правым, зеркально к нему расположенным, а трансмиссия, включая наряду с ними поперечную систему валов консольных винтов, выполнена в горизонтальной плоскости Д-образной с незамкнутым участком-перемычкой между редукторами межбалочных винтов.3. Гидроконвертоэкраноплан по п.1, отличающийся тем, что левые и правые части крыла, расположенные между разнесенными балками, выполнены в виде обратной поперечной М-образности с разновеликими плоскостями изломов, в нижней части последних дополнительно установлены поплавки, стойки которых выполнены перемещающимися вовнутрь и обратно соответствующих отклоненных вверх меньших их плоскостей, на которых сверху смонтированы разнесенные балки, при этом боковые и центральные узлы поворота кольцевых каналов межбалочных винтов соответственно размещены по внутренним бортам разнесенных балок и по бокам вынесенной вперед обтекаемой опоры, смонтированной в хвостовой части на вертикальном оперении, левый и правый зеркально друг другу расположенные соединительные валы проходят от редукторов межбалочных винтов к промежуточным Т-образным редукторам, силовая установка дополнительно оснащена вспомогательным двигателем, размещенным внутри обтекаемой опоры, в передней части которой смонтирован дополнительный промежуточный Т-образный редуктор с валом-перемычкой, взаимодействующим с редукторами межбалочных винтов и выполненным с соединительными валами последних в виде П-образной в плане синхронизирующей системы, а трансмиссия, включающая наряду с последней и поперечные валы редукторов консольных винтов, выполнена в горизонтальной плоскости Д-образной, имеющей незамкнутый центральный участок между главными двигателями.