СУПЕРТЯЖЕЛОГРУЗНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ БЕЛОВИЦКОГО (СТЛАБ) Российский патент 2007 года по МПК B64C39/00 B64C39/08 

Изобретение относится к аэрокосмической технике.

Известен однофюзеляжный летательный аппарат с замкнутой системой крыльев рамной схемы биплана (В.Н.Семенов. Сравнение весовой отдачи конструктивно-силовых схем летательных аппаратов со свободнонесущим крылом и замкнутой системой крыльев. Ученые записки ЦАГИ, т.XIV, с.66, рис.2, Москва, 1983).

Недостатком схемы летательного аппарата рамной конструкции является, то что она не обеспечивает повышенной его жесткости и безопасности, а также многофункциональности аппарата.

Известен летательный аппарат, содержащий фюзеляж и тандемно расположенные крылья, на которых установлены воздушные винты с двигателями и приводы, смонтированные с возможностью поворота крыльев относительно поперечной оси летательного аппарата, каждое крыло выполнено в виде силовой фермы с поперечным набором, причем силовые стержни фермы выполнены в виде трубопроводов подачи рабочей жидкости к двигателям привода винтов, выполненным в виде гидромоторов, а крылья установлены в подшипниках фюзеляжа с возможностью поворота относительно поперечной оси летательного аппарата и соединены с приводом поворота (Патент SU №11533821, МКИ4 В64С 27/22, фиг.1, 2, 3, 30.04.85, Бюл. №16).

Недостатком данной схемы является то, что она не обеспечивает возможности выполнения летательного аппарата повышенных надежности, безопасности и грузоподъемности.

Известен испытываемый Украиной и Россией самолет АН124-100 в качестве самолета-носителя космической ракеты-носителя и ее воздушного старта из нижнего слоя стратосферы высотой 12 км. Совместно с сопровождающими его тремя такими же самолетами, соответственно снабженными системами управления пуска и полета космической ракеты-носителя. При этом после сброса ракеты с самолета-носителя и ее падения ее положение в пространстве стабилизируется парашютными системами. Маршевые двигатели ракеты запускают после ее удаления на безопасное расстояние от самолета-носителя (Газ. «Гравитон» №4, г.Калининград, 2004 г.).

Недостатком известного самолета АН124-100 является то, что из-за относительно малых его грузоподъемности и энерговооружонности он не в состоянии быть одновременно носителем космической ракеты (тем более сверхтяжелой) и систем управления ее пуска и полета. К тому же парашютные системы является лишним балластным грузом и лишней причиной возможного безуспешного старта ракеты по причине несрабатывания одной из парашютных систем особенно в средних слоях стратосферы.

Известно в общем виде информация МАКС - 2001, что фирма «Эрбас» отдает большое предпочтение схеме «триплан» (без указания отличительных конструктивных особенностей от известных «трипланов») и уже провела серию тщательных испытаний моделей такого самолета в аэродинамических трубах. Специалисты предполагают, что такая схема является одним из способов уменьшения расхода топлива за счет улучшения распределения аэродинамических нагрузок одновременно с уменьшением веса планера. Акцент был сделан на трех новых компоновках, которые обеспечат не только уменьшение сопротивления, но и снижение излучения шума, направленного к земле. Среди них две, у которых двигатели расположены в хвостовой части фюзеляжа, и одна с расположением двигателей над крылом. Такие схемы позволяют экранировать как шум, создаваемый вентилятором, так и шум реактивной струи. Схема, у которой двигатели расположены над крылом, более консервативна, она не создает проблем с сертификацией и при этом позволяет экранировать шум от вентилятора и реактивной струи, снижая его общий уровень на 10дБ (Журнал «Авиация и воздухоплавание» №4, стр.28, Москва, 2002, «Авиасалон 2001»).

Недостатком такой четко не указанной схемы «триплана» пока можно назвать лишь риск повреждения близко расположенных двигателей при разрушении турбины одного из них. Но этот недостаток устраним путем установки на каждом двигателе защитного экрана и прочих устройств.

Наиболее близким техническим решением к изобретению, выбранным в качестве прототипа, является самолет, содержащий фюзеляж, силовую установку, крылья с поверхностями управления, быстроразъемные узлы крепления, кильшайбы, вертикальную поверхность с рулем направления и закрепленной на ней горизонтальной несущей поверхностью и спасательные парашютные системы, он дополнительно снабжен двумя фюзеляжами, установленными относительно основного фюзеляжа со смещением по высоте и горизонту и плоскостями, соединяющими фюзеляжи по схеме силового многоугольника, при этом крылья выполнены по схеме биплан и их консоли соединены между собой кильшайбами с рулями направления, а вертикальная и горизонтальная несущие поверхности установлены в носовой части основного фюзеляжа, быстроразъемные узлы крепления установлены на консолях верхнего крыла со стороны дополнитеных фюзеляжей, на плоскостях, кильшайбах и горизонтальной несущей поверхности, а спасательные парашютные системы в дополнительных фюзеляжах (Патент SU №1804416, МКИ В64С 39/08, 23.03.93, Бюл. №11).

Недостатками данного изобретения являются:

во-первых, при сбросе дополнительных фюзеляжей с пассажирами на парашютах на землю (на воду не предусмотрено) жизнь пассажиров зависит от воли случая и не только от того, как сработают парашютные системы, но и от места приземления фюзеляжей, лишенных возможности управлять парашютными системами;

во-вторых, сложность и недостаточная надежность аварийно-спасательной системы;

в-третьих, аварийно-спасательные парашютные системы занимают много полезного объема в фюзеляжах с пассажирами;

в-четвертых, нарушается целостность самолета при отделении дополнительных фюзеляжей с пассажирами, что потребует сложного последующего ремонта, если только он будет возможен.

Технической задачей изобретения является выбрать такую рациональную конструктивно-силовую схему летательного аппарата, которая наилучшим образом обеспечивала бы выполнение требований повышенных прочности, жесткости, надежности и безопасности, ресурса, минимума удельной массы, повышенной энерговооруженности и повышенной живучести конструкции при повреждениях, легкости управления аппаратом в полете, в том числе при порывах ветра и вертикальном взлете-посадке на грунт и воду, требований всепогодного полета, кроме грозы и урагана, как в самолетном, так и вертолетном режимах, а также в режимах полета дирижабля, экраноплана и планера, требований достаточного запаса топлива, его экономии на тонна-километр полета и пополнение возобновляемого запаса топлива без использования самолета-заправщика и не заходя в базы снабжения, требований ремонтопригодности, удобства эксплуатации и технического обслуживания с относительно минимальными затратами труда, средств и времени, многофункциональности и возможности его трансформации для многовариантного исполнения:

- в вариантах исполнения для длительного автономного и кругосветного полета без захода в базы снабжения топливом;

- в варианте исполнения в качестве грузового дальнемагистрального сверхтяжелогрузного транспорта крупногабаритных сверхтяжелых грузов под фюзеляжем весом до 5000 тонн и больше;

- в варианте исполнения в качестве воздушного танкера с одним-тремя дополнительными газгольдерами объемом до 1 млн. м³ каждого газгольдера;

- в варианте исполнения в качестве воздушного транспортно-монтажного крана особо большой грузоподъемности;

- в варианте исполнения для выполнения большого объема работ по противопожарной и экологической защите людей и объектов на суше и на море;

- в грузопассажирском дальнемагистральном варианте исполнения;

- в варианте исполнения в качестве воздушного старта сверхтяжелых космических ракет-носителей и сверхтяжелых космических самолетов-челноков из средних или верхних слоев стратосферы для обеспечения, например, весьма актуальной в настоящее время противоастероидной защиты Земли и так далее;

- в варианте исполнения для проведения крупных аварийно-спасательных работ на суше и на море;

- в варианте исполнения для длительных автономных кругосветных путешествий туристов по разным маршрутам;

- в варианте военного воздушно-десантного сверхтяжелогрузного транспорта.

Решение поставленной задачи достигается,

во-первых, тем, что сверхтяжелогрузный летательный аппарат, содержащий фюзеляж, тандемно установленные на нем замкнутой системы крылья с поверхностями управления, вертикальные кили с рулями направления, закрепленную на вертикальных килях и фюзеляже горизонтальною несущую поверхность с рулем высоты, силовые установки, быстроразъемные узлы крепления, выполнен так, что в каждой замкнутой системе крыльев фюзеляж, верхнее, нижнее и промежуточное крылья, а также соединительные концевые кильшайбы соответственно связаны с учетом углов рационального параметрического схождения двухгранных углов крыльев и рациональных параметров углов V-образности каждого из крыльев, все они вместе образуют в поперечном сечении, относительно продольной оси фюзеляжа, жесткую плоскую силовую ферму без лишних стержней, где каждая часть аппарата в указанном сечении принята соответственно за один стержень, в том числе и поперечное сечение фюзеляжа, при этом соединительные силовые шарнирные узлы концов верхних и промежуточных крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб каждой замкнутой системы крыльев соответственно снабжены соединительными силовыми шарнирами, которые охвачены верхними боковыми правой и левой гондолами, а соединительные шарнирные силовые узлы тандемно расположенных нижних крыльев и нижних концов соединительных концевых кильшайб связаны нижними боковыми правой и левой гондолами.

Во-вторых, тем, что большая верхняя внутренняя часть фюзеляжа аппарата совмещена с мягким корпусом дирижабля, наполненного гелием или гелиеводородной смесью, при этом фюзеляж аппарата и дирижабль снабжены системами регулирования давления воздуха в фюзеляже и гелия или гелиеводородной смеси в дирижабле, которые соответственно включают высокопроизводительные, высокоэкономичные, надежные компрессоры высокого давления, например, по патенту UA №52614.

В-третьих, тем, что на переднем промежуточном крыле аппарата равномерно размещены турбовинтовые или турбовентиляторные маршевые силовые установки, а на заднем промежуточном крыле размещены резервные маршевые жидкостные ракетные силовые установки, причем на верхних переднем и заднем крыльях равномерно размещены силовые установки с вертолетными воздушными винтами с обеспечением возможности заданного наклона их оси вперед от вертикали относительно поперечной оси фюзеляжа и обратно к вертикали, при этом соединительные силовые шарнирные узлы концов верхних и промежуточных крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб каждой замкнутой системы крыльев снабжены амортизаторами и несущими шарнирами с поворотными муфтами, на которых жестко закреплены, с обеспечением возможности реверсивного поворота вокруг своей оси, поперечной относительно продольной оси фюзеляжа, поворотные концевые шайбы, на которых установлены по два-три жидкостных ракетных концевых двигателя, которые гидравлически связаны системой подачи топлива, соединительные силовые шарниры выполнены рессорного и торсионного типа, каждая из указанных типов силовых установок, или чередуясь, выполнены с возможностью их работы как на традиционных топливах, так и на водороде, соответственно с воздухом или чистым кислородом и подобраны с пониженной шумностью, все силовые установки защищены друг от друга защитными экранами, для защиты от разрушения близкорасположенных установок при разрушении турбины одной из них, кроме того, на топливных трубопроводах установлены огневзрывопреградители двухстороннего действия.

В-четвертых, тем, что нижние и верхние боковые гондолы выполнены с возможностью воспринимать на себя ударные нагрузки и гасить колебания с учетом посадочных случаев нагружения, причем нижние боковые гондолы выполнены как полозы и поплавки одновременно с обеспечением возможности посадки аппарата на грунт и воду, при этом нижние боковые гондолы снабжены соплами, которые газодинамически связаны с системой подачи сжатого воздуха с целью создания воздушной подушки под аппаратом для обеспечения мягкого взлета-посадки на грунт и воду.

В-пятых, тем, что нижние крылья аппарата дополнительно снабжены полыми разомкнутого профиля предкрылками, в полостях которых размещены связанные с приводами барабаны, при этом в предкрылках переднего нижнего крыла на барабанах закреплены одним концом и намотанны на них тонкие, двухслойные, высокопрочные, эластичные, морозожаростойкие, водоотталкивающие выдвижные оболочки-экраны, которые посредством трособлочной системы имеют гибкую связь с барабанами, установленными в предкрылках заднего нижнего крыла, причем выдвижные оболочки-экраны выполнены полыми, полости которых газодинамически связаны с системой их наддува сжатым воздухом, для их использования в качестве надувных подушек-поплавков при посадке аппарата на воду, а без наддува - в качестве экрана для длительного планирования при аварии или при полете в режиме планера или экраноплана, при взлете-посадке на грунт.

В-шестых, тем, что в аппарате в вариантах его исполнения для длительного автономного и кругосветного полетов в отдельный его комплект входит, с обеспечением возможности быстроразъемного крепления под фюзеляжем, энергетическая гондола, которая снабжена оборудованием для забора из водоемов воды, ее очистки и обессоливания, установками для получения из воды обновляемого запаса водорода и кислорода, например, с использованием инфразвука с обеспечением взрыво-пожаропредупреждения, подавления пожаров и аварийного сброса гондолы, при этом энергетическая гондола снабжена аппаратурой регулирования внутреннего давления воздуха, причем она связана с фюзеляжем быстроразъемными основной и запасной герметизируемыми шлюзовыми шахтами, снабженными каждая грузопассажирским подъемником с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами.

В-седьмых, тем, что в варианте исполнения аппарата в качестве грузового дальнемагистрального сверхтяжелогрузного транспорта крупногабаритных сверхтяжелых грузов весом до 5000 тонн и больше под фюзеляжем в последнем дополнительно размещены сменные мягкой конструкции газгольдер, наполненный гелием или гелие-водородной смесью, и топливные танки, гидравлически связанные с системой подачи топлива к силовым установкам.

В-восьмых, тем, что в варианте исполнения аппарата в качестве воздушного танкера с дополнительным наполненным гелием или гелиеводородной смесью газгольдером он снабжен сменной гондолой-танкером и размещенными в фюзеляже сменными мягкой конструкции топливными танками для транспортирования по воздуху разного рода жидкого топлива, а также он дополнительно снабжен закрепленными на верху фюзеляжа одним-тремя сменными быстроотделяемыми чечевицеобразными надувными газгольдерами для транспортирования по воздуху природного газа.

В-девятых, тем, что аппарат в варианте исполнения в качестве воздушного транспортно-монтажного крана особо большой грузоподъемности он снабжен дополнительным мягкой конструкции наполненным гелием или гелиеводородной смесью газгольдером, а также необходимыми такелажем и средствами автоматической строповки-растроповки соответственно для тяжелых и особо тяжелых грузов.

В-десятых, тем, что аппарат в варианте исполнения для противопожарной и экологической защиты снабжен комплектом сменных гондол-танкеров и мягких танков, заполняемых соответственно или водой, или пенообразующим раствором, или порошковым составом, или растворами химических веществ соответственно для тушения крупных пожаров, дезактивации и дегазации больших территорий, подвергшихся радиоактивному или химическому заражению, для уничтожения полчищ саранчи и других вредителей, для обработки пенообразующим составом пленок нефтепродуктов на море после аварии танкеров, для обеспечения искусственного выпадения атмосферных осадков, при этом каждая гондола-танкер в каждом конкретном случае гидравлически связана с соответствующими танками и содержит аппаратуру для перемешивания, вылива или распыления соответствующих химических веществ.

В-одиннадцатых, тем, что аппарат в грузопассажирском дальнемагистральном варианте исполнения он содержит первую и вторую нижние грузовые палубы, снабженные оборудованием и такелажем для погрузки-выгрузки и крепления тяжелых громоздких грузов на первой грузовой палубе и более легких грузов и багажа пассажиров - на второй, третью техническую палубу, на которой размещены технические службы, верхние пасажирские палубы, на которых размещены пассажирские каюты и разного рода салоны бытового, культурного и медицинского обслуживания пассажиров, наружную несущую палубу, на которой размещены и закреплены пассажирский и санитарный вертолеты для доставки пассажиров к месту назначения от необорудованных мест приземления или приводнения аппарата, причем аппарат содержит также связанные с наружной несущей палубой герметизируемые основную и запасную верхние шлюзовые шахты, снабженные грузопассажирскими подъемниками с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами, при этом аппарат снабжен дополнительными аварийными люками и средствами спасения пассажиров и экипажа и их длительного жизнеобеспечения в случае аварийного приземления или приводнения вдали от крупных населенных пунктов.

В-двенадцатых, тем, что аппарат в варианте исполнения для воздушного старта сверхтяжелых космических ракет и сверхтяжелых космических самолетов-челноков из средних и верхних слоев стратосферы для противоастероидной защиты Земли и других целей он оборудован системами дистанционного управления их пуска и полета, при этом быстроразъемные узлы крепления космической ракеты или космического самолета-челнока под фюзеляжем аппарата соответственно выполнены так, что после отрыва последних от аппарата, при их падении, до запуска их маршевых ракетных двигателей и двигателей ориентации в пространстве ракеты или самолета-челнока их продольные оси были параллельны продольной оси фюзеляжа аппарата, как и в момент их сброса с аппарата, или были перпендикулярны к поверхности Земли с вектором тяги их двигателей вверх.

В-тринадцатых, тем, что аппарат в варианте исполнения для проведения крупных аварийно-спасательных работ на суше и на море укомплектован соответственно необходимыми инженерной техникой и транспортными средствами, средствами спасения и длительного жизнеобеспечения пострадавших и соответственно спасателей, а также госпиталем.

В-четырнадцатых, тем, что аппарат в туристическом варианте исполнения для автономных длительных кругосветных путешествий оборудован средствами для разных видов отдыха и развлечений туристов, а также туристическими наземными, водными и воздушно-спортивными средствами передвижения, а для любителей - снаряжением для экзотических видов спортивной охоты и рыбной ловли в разных районах земного шара.

В-пятнадцатых, тем, что аппарат в варианте военного воздушно-десантного сверхтяжелогрузного транспорта для переброски по воздуху воинских частей и соединений быстрого реагирования в любой район военных конфликтов на земном шаре он укомплектован необходимой боевой техникой, материально-техническим обеспечением, госпиталем, воздушным и другим боевым прикрытием, носимым на борту аппарата подобно морским авианосцам.

На фиг.1 схематично показан общий вид летательного аппарата, вид спереди, в поперечном сечении по А-А относительно продольной оси фюзеляжа фиг.3.

На фиг.2 - то же, вид сверху.

На фиг.3 - то же, вид сбоку.

На фиг.4 показана схема размещения в предкрылках нижних крыльев выдвижных оболочек-экранов, вид сбоку.

Сверхтяжелогрузный летательный аппарат Беловицкого (СТЛАБ) содержит фюзеляж 1 и тандемно установленные замкнутые системы с поверхностями управления крылья. Замкнутая система передних крыльев (фиг.1, 3) включает фюзеляж 1, верхнее крыло 2, нижнее крыло 3, промежуточное крыло 4 и соединительные концевые кильшайбы 5 тоже с поверхностями управления. Замкнутая система задних крыльев (фиг.2, 3, 4) выполнена аналогично и включает фюзеляж 1, верхнее крыло 6, нижнее крыло 7, промежуточное крыло (не показано) и соединительные концевые кильшайбы 8. Хвостовое оперение (фиг.1, 2, 3) включает вертикальные кили 9 с рулями направления 10, закрепленную на вертикальных килях 9 и фюзеляже 1 горизонтально несущую поверхность 11 с рулем высоты 12. В замкнутой системе передних крыльев (фиг.1) фюзеляж 1, верхнее крыло 2, нижнее крыло 3, промежуточное крыло 4, а также соединительные концевые кильшайбы 5 (вид спереди) соответственно связаны с учетом рационального параметрического схождения двухгранных углов крыльев и рациональных параметров углов V-образности каждого из крыльев, все они вместе образуют в поперечном сечении, относительно продольной оси фюзеляжа, жесткую плоскую силовую ферму без лишних стержней, где каждая часть аппарата в указанном сечении принята соответственно за один стержень, в том числе и поперечное сечение фюзеляжа 1, при этом соединительные силовые шарнирные узлы (не показаны) концов верхних промежуточных крыльев соответственно передних 2, 4 и задних 6 (промежуточное не показано) и верхних концов соединительных концевых кильшайб передних 5 и задних 8 каждой замкнутой системы крыльев соответственно снабжены соединительными силовыми шарнирами (не показаны), которые охвачены верхними боковыми правой 13 и левой 14 гондолами, а соединительные шарнирные узлы (не показаны) тандемно расположенных нижних крыльев 3, 7 и нижних концов соединительных концевых кильшайб 5, 8 связаны нижними боковыми правой 15 и левой 16 гондолами.

Замкнутая система задних крыльев выполнена аналогично. В аппарате большая верхняя внутренняя часть фюзеляжа 1 совмещена с мягким корпусом дирижабля 17 (фиг.1) наполненного гелием или гелие-водородной смесью. При этом фюзеляж 1 и дирижабль 17 снабжены системами регулирования давления (не показано) соответственно воздуха в фюзеляже 1 и гелия или гелие-водородной смеси дирижабле 17, которые соответственно включают высокопроизводительные, высокоэкономичные, надежные компрессоры высокого давления, например, по патенту UA №52614 (не показано).

На переднем промежуточном крыле 4 (фиг.1) равномерно размешены турбовинтовые или турбовентиляторные силовые установки 18-31, а на заднем промежуточном крыле размещены резервные маршевые жидкостные ракетные силовые установки (не показано). На верхних переднем 2 и заднем 6 крыльях (фиг.1, 2) равномерно размещены силовые установки 32-47 с вертолетными воздушными винтами, с обеспечением возможности заданного наклона их оси вперед от вертикали относительно поперечной оси фюзеляжа 1 и обратно к вертикали. (Из-за малости ширины листа формата А-4 на фиг.2 показано меньшее число силовых установок с вертолетными воздушными винтами, чем на фиг.1.) Соединительные силовые узлы концов верхних 2, 6 (фиг.1, 2, 3), промежуточных передних 4 и задних крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб 5, 8 (фиг.1, 2, 3) каждой замкнутой системы крыльев соответственно снабжены и амортизатарами (не показано), несущими шарнирами 48, 49 (фиг.1, на фиг.2 не обозначено) с поворотными муфтами (не показано), на которых жестко закреплены с обеспечением возможности реверсивного поворота вокруг своей оси, поперечной относительно продольной оси фюзеляжа 1, поворотные концевые шайбы 50, 51, 52, 53, на которых установлены по два-три жидкостных концевых ракетных двигателя 54-61, которые гидравлически связаны с системой подачи топлива (не показано). Соединительные силовые шарниры выполнены рессорного и торсионного типа. Каждая из указанных типов силовых установок, или чередуясь, выполнены с возможностью их работы как на традиционных топливах, так и на водороде, соответственно, с воздухом или чистым кислородом и подобраны с пониженной шумностью. Все силовые установки защищены друг от друга защитными экранами (не показано) для защиты от повреждения близкорасположенных силовых установок при разрушении турбины одной из них. Кроме того, на топливных трубопроводах установлены огневзрывопреградители двухстороннего действия (не показано).

В аппарате нижние 15 и 16, как и верхние 13 и 14 боковые гондолы выполнены с возможностью воспринимать на себя ударные нагрузки и гасить колебания с учетом посадочных случаев нагружения. Нижние боковые гондолы 15, 16 выполнены как полозы и поплавки одновременно с обеспечением возможности посадки аппарата на грунт и воду. Нижние боковые гондолы 15, 16 снабжены соплами (не показано), которые газодинамически связаны с системой подачи сжатого воздуха с целью создания воздушной подушки под аппаратом для обеспечения его мягкого взлета-посадки на грунт и воду.

В аппарате его нижние крылья 3, 7 дополнительно снабжены полыми разомкнутого профиля предкрылками 62, 63 (фиг.4), в полостях которых размещены связанные с приводами (не показано) барабаны 64, 65. В предкрылках 62 переднего нижнего крыла 3 на барабанах 64 (фиг.4) закреплены одним концом и намотаны на них тонкие, двухслойные, высокопрочные, эластичные, морозожаростойкие, водоотталкивающие оболочки-экраны 66, которые посредством трособлочной системы 67 имеют гибкую связь 68 с барабанами 65, установленными в предкрылках 63 заднего нижнего крыла 7. Выдвижные оболочки-экраны 66 выполнены полыми, полости 69 которых газодинамически связаны с системой его наддува сжатым воздухом (не показано), для их использования в качестве надувных подушек-поплавков 69 при посадке аппарата на воду, а без наддува - в качестве экрана 66 для длительного планирования аппарата при аварии или при полете в режиме планера или экраноплана, или при взлете-посадке на грунт.

В вариантах исполнения аппарата для длительного автономного и кругосветного полета в отдельный его комплект входит, с обеспечением возможности быстроразъемного крепления под фюзеляжем 1, энергетическая гондола 70 (фиг.1, 3), которая снабжена оборудованием для забора из водоемов воды, ее очистки и обессоливания, установками для получения из воды обновляемого запаса водорода и кислорода, например, с использованием инфразвука (не показано), с обеспечением взрыво-пожаропредупреждения, подавления пожаров и аварийного сброса энергетической гондолы 70. Энергетическая гондола 70 снабжена аппаратурой регулирования внутреннего давления воздуха. Она связана с фюзеляжем 1 быстроразъемными герметизируемыми основной и запасной шлюзовыми шахтами (не показано), снабженными каждая грузопассажирским подъемником с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами.

Аппарат в варианте исполнения в качестве грузового дальнемагистрального сверхтяжелогрузного транспорта крупногабаритных сверхтяжелых грузов весом до 5000 тонн и больше под фюзеляжем 1, в фюзеляже 1 дополнительно размещены сменные мягкой конструкции газгольдер, наполненный гелием или гелиеводородной смесью, и топливные танки (не показано), гидравлически связанные с системой подачи топлива к силовым установкам.

В варианте исполнения аппарата в качестве воздушного танкера с дополнительным наполненным гелием или гелиеводородной смесью газгольдером аппарат снабжен сменной гондолой-танкером (не показано) и размещенными в фюзеляже 1 сменными мягкой конструкции топливными танками (не показано) для транспортирования по воздуху различного рода жидкого топлива. Аппарат дополнительно снабжен с закрепленными на верху фюзеляжа одним-тремя сменными быстроотделяемыми чечевицеобразными надувными газгольдерами (не показано) объемом до 1 млн. м³ каждого для транспортирования по воздуху природного газа.

Аппарат в варианте исполнения в качестве воздушного транспортно-монтажного крана особо большой грузоподъемности снабжен дополнительным мягкой конструкции наполненным гелием или гелиеводородной смесью газгольдером (не показано), а также необходимыми такелажем и средствами автоматической строповки-расстроповки соответственно для тяжелых и особо тяжелых грузов (не показано).

В варианте исполнения для противопожарной и экологической защиты аппарат снабжен комплектом сменных гондол-танкеров (не показано) и мягких танков (не показано), размещаемых в фюзеляже 1 и заполняемых или водой, или пенообразующим раствором, или порошковым составом, или растворами соответствующих химических веществ соответственно для тушения крупных пожаров, для дезактивации и дегазации больших территорий, подвергшихся радиоактивному или химическому заражению, для уничтожения полчищ саранчи и других вредителей, для обработки пенообразующим составом пленок нефтепродуктов на море после аварии танкеров, для обеспечения искусственного выпадения атмосферных осадков. Каждая гондола-танкер, в каждом конкретном случае, гидравлически связана с соответствующими танками, которые размещены в фюзеляже 1, и содержит аппаратуру для перемешивания, вылива или распыления соответствующих химических веществ (не показано).

В грузопассажирском дальнемагистральном варианте исполнения аппарата он содержит первую и вторую нижние грузовые палубы (не показано), снабженные оборудованием и такелажем для погрузки-выгрузки и крепления тяжелых громоздких грузов на первой грузовой палубе и более легких грузов и багажа пассажиров - на второй, третью техническую палубу, на которой размещены технические службы (не показано), верхние пассажирские палубы, на которых размещены пассажирские каюты и разного рода салоны бытового, культурного и медицинского обслуживания пассажиров, и наружную несущую палубу 71. На наружной несущей палубе 71 (фиг.1, 2, 3) размещены и закреплены пассажирский 72 и санитарный 73 вертолеты для доставки пассажиров к месту назначения от необорудованных мест приземления или приводнения аппарата. Аппарат содержит также связанные с наружной несущей палубой 71 герметизируемые основную 74 и запасную (не показано) верхние шлюзовые шахты, снабженные грузопассажирскими подъемниками с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами. Аппарат снабжен дополнительными аварийными люками (не показано) и средствами спасения пассажиров и экипажа и их длительного жизнеобеспечения в случае аварийного приземления или приводнения вдали от крупных населенных пунктов.

В варианте исполнения аппарата в качестве воздушного старта сверхтяжелых космических ракет и сверхтяжелых космических самолетов-челноков из средних или верхних слоев стратосферы, например, для противоастероидной защиты Земли и так далее он оборудован системами дистанционного управления их пуска и полета (не показано), при этом быстроразъемные узлы крепления космической ракеты или космического самолета-челнока под фюзеляжем 1 аппарата (не показано) соответственно выполнены так, что после отрыва последних от аппарата, при падении, до запуска их маршевых двигателей и двигателей ориентации в пространстве ракеты или самолета-челнока их продольные оси были параллельны продольной оси аппарата, как и в момент их сброса с аппарата, или были перпендикулярны к поверхности Земли с вектором тяги их двигателей вверх.

Аппарат в варианте исполнения для проведения крупных аварийно-спасательных работ на суше и на море укомплектован соответственно необходимыми инженерной техникой и транспортными средствами, средствами спасения и длительного жизнеобеспечения пострадавших и соответственно спасателей, а также госпиталем (не показано).

Аппарат в туристическом варианте исполнения для автономных длительных кругосветных путешествий оборудован средствами для разных видов отдыха и развлечений туристов, а также туристическими наземными, водными и воздушно-спортивными средствами передвижения, а для любителей - снаряжением для экзотических видов спортивной охоты и рыбной ловли в разных районах земного шара (не показано).

Аппарат в варианте военного воздушно-десантного сверхтяжелогрузного транспорта для переброски по воздуху воинских частей и соединений быстрого реагирования в любой район военных конфликтов на земном шаре укомплектован необходимой боевой техникой, материально-техническим обеспечением и продовольствием на длительное время, госпиталем, воздушным 75 (фиг.1, 2) и другим боевым прикрытием, носимым на борту аппарата подобно морским авианосцам (не показано).

Способ использования аппарата, выполненного в варианте грузового дальнемагистрального сверхтяжелогрузного транспорта, заключается в следующем.

В исходном положении аппарат закреплен на грузовой подвижной платформе, которая находится в эллинге (не показано). Грузовая подвижная платформа выполнена с обеспечением возможности ее перемещения на воздушной подушке. Ее размеры обеспечивают возможность вертикального взлета-посадки на нее груженого аппарата. После загрузки аппарата длинномерным крупногабаритным сверхтяжелым грузом весом до 5000 тонн и более грузовую подвижную платформу с груженым аппаратом перемещают из эллинга на взлетно-посадочную площадку (не показано). Там аппарат заправляют топливом и проводят заключительную контрольную проверку работы всех его систем для всех режимов его полета. После этого объем дирижабля 17 доводят до максимальной его грузоподъемности. Вертолетные воздушные винты силовых установок 32-47 и поворотные концевые шайбы 50-53 с концевыми ракетными двигателями 54-61 переводят в положение для обеспечения вертикального взлета аппарата с грузом. Раскрепляют нижние боковые гондолы 15, 16. Запускают названные силовые установки. Поднимают вертикально груженый аппарат до заданной высоты и разворачивают его в заданном направлении. Включают маршевые силовые установки 18-31, вертолетные воздушные винты силовых установок 32-47 наклоняют вперед, а жидкостные ракетные концевые двигатели 54-61 отключают и переводят в горизонтальное положение. Набор высоты аппаратом ведут по заданной траектории в самолетном и вертолетном режимах полета аппарата. При достижении аппаратом статического потолка подъема и экономически выгодной скорости полета полет аппарата переводят в режим полета планера, для чего включают приводы барабанов 64, 65. Первые на разматывание, а вторые на сматывание трособлочной системы 68, которая выдвигает из предкрылка 62 переднего нижнего крыла 3 выдвижную оболочку-экран 66 под заднее нижнее крыло 7 до упора в задний блок 67 трособлочной системы 68. После чего останавливают работу лебедок 64, 65, работу маршевых силовых установок 18-31 и вертолетных силовых установок 32-47. Аппарат продолжает полет уже в режиме планера до постепенного его снижения на минимально заданную высоту над уровнем поверхности суши или моря. Потом аппарат снова поднимают в самолетном и вертолетном режимах полета до статического потолка подъема и разгоняют его до заданной максимальной скорости. После чего самолетный с вертолетным режим полета аппарата переводят на режим полета планера. И так цикл повторяют до полета аппарата к пункту назначения. У пункта назначения аппарат переводят в режим его зависания над взлетно-посадочной площадкой. Для чего жидкостные ракетные концевые двигатели 54-61 переводят в вертикальное положение и запускают их с вертолетными силовыми установками 32-47 с вектором их тяги вверх. Управляя работой жидкостных ракетных концевых двигателей 54-61 и вертолетных воздушных винтов силовых установок 32-47 аппарат ориентируют над взлетно-посадочной площадкой для его зависания над ее центром. При зависании аппарата на заданной высоте над центром взлетно-посадочной площадки выдвигают выдвижные оболочки-экраны 66 (фиг.4), аппарат опускают с одновременной подачей под аппарат сжатого воздуха из сопел, размещенных в нижних боковых гондолах 15, 16, для мягкого приземления аппарата. После приземления аппарата его разгружают и готовят к дальнейшей эксплуатации.

Для посадки аппарата на воду крупногабаритный длинномерный сверхтяжелый груз грузят в герметизируемую гондолу-контейнер, которую крепят к днищу фюзеляжа 1. При полете и посадке аппарата на воду поступают аналогично, с той лишь разницей, что при зависании аппарата над местом его приводнения его оболочки-экраны 66 надувают сжатым воздухом до обеспечения аппарата надувными подушками-поплавками 69 заданной грузоподъемности. После посадки аппарата на воду, управляя работой поворотных концевых шайб 50-53 и концевых жидкостных ракетных двигателей 54-61, аппарат подводят к причалу для разгрузки, где его разгружают вместе с гондолой-контейнером.

Способ использования аппарата, выполненного в варианте воздушного старта сверхтяжелых космических ракет и сверхтяжелых космических самолетов-челноков, заключается в следующем.

После погрузки подъем аппарата, например, с космической ракетой до статического потолка подъема в нижних слоях стратосферы проводят силовыми установками 18-31 и 32-47, как было указано выше. Затем включают в работу размещенные на заднем промежуточном крыле (не обозначено) маршевые ракетные силовые установки (не показано) и жидкостные ракетные концевые двигатели 54-61. Силовые установки 18-31 и 32-47 отключают. Разгоняют аппарат по заданной траектории до достижения им максимальной скорости и статического потолка подъема в средних или в верхних слоях стратосферы. После чего ракету сбрасывают так, чтобы при ее падении ее продольная ось была параллельна траектории полета аппарата в момент ее сброса или была вертикальной к поверхности Земли. Сразу же после отрыва ракеты от аппарата отключают его правые 54, 55 и 58, 59 или левые 56, 57 и 60, 61 концевые ракетные двигатели и в результате созданного крутящего момента круто разворачивают аппарат в сторону. После удаления аппарата от ракеты на безопасное расстояние запускают ее двигатели первой ступени и выводят космическую ракету на заданною траекторию с заданной скоростью. Аппарат с помощью ракетных двигателей снижают до плотных слоев атмосферы, где его переводят на режим полета планера. Останавливают все ракетные двигатели аппарата. Далее полет аппарата осуществляют до посадки, как было описано выше. Дальнейшее управление запуском ракетных двигателей второй и третей ступеней и полетом космической ракеты осуществляют с аппарата до момента взятия на себя управления ее полетом Центром управления полетами космических аппаратов. После чего аппарат-носитель возвращают на базу.

Изобретение относится к аэрокосмической технике. Летательный аппарат содержит фюзеляж, тандемно установленные на нем замкнутой системы крылья с поверхностями управления, вертикальные кили с рулями направления, закрепленную на вертикальных килях и фюзеляже горизонтальную несущую поверхность с рулем высоты, силовые установки, быстроразъемные узлы крепления. В каждой замкнутой системе крыльев фюзеляж, верхнее, нижнее и промежуточное крылья, соединительные концевые кильшайбы связаны с учетом рационального параметрического схождения двухгранных углов крыльев и рациональных параметров углов V-образности каждого из крыльев. Все они вместе образуют в поперечном сечении, относительно продольной оси фюзеляжа, жесткую плоскую силовую ферму без лишних стержней. Каждая часть аппарата в указанном сечении принята за один стержень. Соединительные силовые шарнирные узлы концов верхних и промежуточных крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб каждой замкнутой системы крыльев снабжены соединительными силовыми шарнирами, которые охвачены верхними боковыми правой и левой гондолами. Соединительные шарнирные силовые узлы тандемно расположенных нижних крыльев и нижних концов соединительных концевых кильшайб связаны нижними боковыми правой и левой гондолами. Технический результат направлен на выбор наиболее рациональной конструктивно-силовой схемы летательного аппарата. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сверхтяжелогрузный летательный аппарат, содержащий фюзеляж, тандемно установленные на нем замкнутой системы крылья с поверхностями управления, вертикальные кили с рулями направления, закрепленную на вертикальных килях и фюзеляже горизонтальную несущую поверхность с рулем высоты, силовые установки, быстроразъемные узлы крепления, отличающийся тем, что в каждой замкнутой системе крыльев фюзеляж, верхнее, нижнее и промежуточное крылья, а также соединительные концевые кильшайбы соответственно связаны с учетом рационального параметрического схождения двухгранных углов крыльев и рациональных параметров углов V-образности каждого из крыльев, все они вместе образуют в поперечном сечении, относительно продольной оси фюзеляжа, жесткую плоскую силовую ферму без лишних стержней, где каждая часть аппарата в указанном сечении принята соответственно за один стержень, в том числе и поперечное сечение фюзеляжа, при этом соединительные силовые шарнирные узлы концов верхних и промежуточных крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб каждой замкнутой системы крыльев соответственно снабжены соединительными силовыми шарнирами, которые охвачены верхними боковыми правой и левой гондолами, а соединительные шарнирные силовые узлы тандемно расположенных нижних крыльев и нижних концов соединительных концевых кильшайб связаны нижними боковыми правой и левой гондолами.2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что большая верхняя внутренняя часть фюзеляжа совмещена с мягким корпусом дирижабля, наполненного гелием или гелий-водородной смесью, при этом фюзеляж аппарата и дирижабль снабжены системами регулирования давления воздуха в фюзеляже аппарата и гелия или гелий-водородной смеси в дирижабле.3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на переднем промежуточном крыле равномерно размещены турбовинтовые или турбовентиляторные маршевые силовые установки, а на заднем промежуточном крыле размещены резервные маршевые жидкостные ракетные силовые установки, причем на верхних переднем и заднем крыльях равномерно размещены силовые установки с вертолетными воздушными винтами, с обеспечением возможности заданного наклона их оси вперед от вертикали относительно поперечной оси фюзеляжа и обратно к вертикали, при этом соединительные силовые шарнирные узлы концов верхних и промежуточных крыльев и верхних концов соединительных концевых кильшайб каждой замкнутой системы крыльев снабжены амортизаторами и несущими шарнирами с поворотными муфтами, на которых жестко закреплены с обеспечением возможности реверсивного поворота вокруг своей оси, поперечной относительно продольной оси фюзеляжа, поворотные концевые шайбы, на которых установлены по два-три жидкостных ракетных концевых двигателя, которые гидравлически связаны с системой подачи топлива, соединительные силовые шарниры выполнены рессорного и торсионного типа, каждая из указанных типов силовых установок, или чередуясь, выполнены с возможностью их работы как на традиционных топливах, так и на водороде, соответственно с воздухом или с чистым кислородом и подобраны с пониженной шумностью, все силовые установки защищены друг от друга защитными экранами для защиты от повреждения близкорасположенных силовых установок при разрушении турбины одной из них, кроме того, на топливных трубопроводах установлены огневзрывопреградители двухстороннего действия.4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что нижние и верхние боковые гондолы выполнены с возможностью воспринимать на себя ударные нагрузки и гасить колебания с учетом посадочного случаев нагружения, причем нижние боковые гондолы выполнены как полозы и поплавки одновременно с обеспечением возможности посадки аппарата на грунт и воду, при этом нижние боковые гондолы снабжены соплами, которые газодинамически связаны с системой подачи сжатого воздуха с целью создания воздушной подушки под аппаратом для обеспечения его мягкого взлета-посадки на грунт и воду.5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что его нижние крылья дополнительно снабжены полыми разомкнутого профиля предкрылками, в полостях которых размещены связанные с приводами барабаны, при этом в предкрылках переднего нижнего крыла на барабанах закреплены одним концом и намотаны на них тонкие, двухслойные, высокопрочные, эластичные, морозожаростойкие, водоотталкивающие выдвижные оболочки-экраны, которые посредством трособлочной системы имеют гибкую связь с барабанами, установленными в предкрылках заднего нижнего крыла, причем выдвижные оболочки-экраны выполнены полыми, полости которых газодинамически связаны с системой их наддува сжатым воздухом, для их использования в качестве надувных подушек-поплавков при посадке аппарата на воду, а без наддува - в качестве экрана для длительного планирования при аварии или при полете в режиме планера, или экраноплана, или при взлете-посадке на грунт.6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в вариантах его исполнения для длительного автономного и кругосветного полета, в отдельный его комплект входит, с обеспечением возможности быстроразъемного крепления под фюзеляжем, энергетическая гондола, которая снабжена оборудованием для забора из водоемов воды, ее очистки и обессоливания, установками для получения из воды обновляемого запаса водорода и кислорода, например, с использованием инфразвука, с обеспечением взрыво-пожаропредупреждения, подавления пожаров и аварийного сброса гондолы, при этом энергетическая гондола снабжена аппаратурой регулирования внутреннего давления воздуха, причем она связана с фюзеляжем быстроразъемными герметизируемыми основной и запасной шлюзовыми шахтами, снабженными каждая грузопассажирским подъемником с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами.7. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в варианте исполнения в качестве грузового дальнемагистрального сверхтяжелогрузного транспорта крупногабаритных сверхтяжелых грузов под фюзеляжем, в последнем дополнительно размещены сменные мягкой конструкции газгольдер, наполненный гелием или гелий-водородной смесью, и топливные танки, гидравлически связанные с системой подачи топлива к силовым установкам.8. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в варианте исполнения в качестве воздушного танкера с дополнительным наполненным гелием или гелий-водородной смесью газгольдером, он снабжен сменной гондолой-танкером и размещенными в фюзеляже сменными мягкой конструкции топливными танками для транспортирования по воздуху разного рода жидкого топлива, а также он дополнительно снабжен закрепленными на верху фюзеляжа одним-тремя сменными быстроотделяемыми чечевицеобразными надувными газгольдерами для транспортирования по воздуху природного газа.9. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что в варианте исполнения в качестве воздушного транспортно-монтажного крана большой грузоподъемности, он снабжен дополнительным мягкой конструкции наполненным гелием или гелий-водородной смесью газгольдером, а также необходимыми такелажем и средствами автоматической строповки-растроповки соответственно тяжелых и особо тяжелых грузов.10. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в варианте исполнения для противопожарной и экологической защиты он снабжен комплектом сменных гондол-танкеров, заполняемых, или водой, или пенообразующим раствором, или порошковым составом, или растворами химических веществ соответственно для тушения крупных пожаров, для дезактивации и дегазации больших территорий, подвергшихся радиоактивному или химическому заражению, для уничтожения полчищ саранчи и других вредителей, для обработки пенообразующим составом пленок нефтепродуктов на море после аварии танкеров, для обеспечения искусственного выпадения атмосферных осадков, при этом каждая гондола-танкер в каждом конкретном случае гидравлически связана с соответствующими танками и содержит аппаратуру для перемешивания, вылива или распыления соответствующих химических веществ.11. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в грузопассажирском дальнемагистральном варианте исполнения он содержит первую и вторую нижние грузовые палубы, снабженные оборудованием и такелажем для погрузки-выгрузки и крепления тяжелых громозких грузов на первой грузовой палубе и более легких грузов и багажа пассажиров - на второй, третью техническую палубу, на которой размещены технические службы, верхние пассажирские палубы, на которых размещены пассажирские каюты и разного рода салоны бытового, культурного и медицинского обслуживания пассажиров, и наружную несущую палубу, на которой размещены и закреплены пассажирский и санитарный вертолеты для доставки пассажиров к месту назначения от необорудованных мест приземления или приводнения аппарата, причем аппарат содержит также связанные с наружной несущей палубой герметизируемые основную и запасную верхние шлюзовые шахты, снабженные грузопассажирскими подъемниками с механическим и ручным приводами, а также аварийными лестницами, при этом аппарат снабжен дополнительными аварийными люками и средствами спасения пассажиров и экипажа и их длительного жизнеобеспечения в случае аварийного приземления или приводнения вдали от населенных пунктов.12. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в варианте исполнения для воздушного старта сверхтяжелых космических ракет и космических самолетов-челноков из средних или верхних слоев стратосферы, например для обеспечения противоастероидной защиты Земли и других задач, он оборудован системами дистанционного управления их пуска и полета, при этом быстроразъемные узлы крепления космической ракеты или космического самолета-челнока под фюзеляжем аппарата соответственно выполнены так, что после отрыва последних от аппарата, при падении, до запуска их маршевых ракетных двигателей и двигателей ориентации в пространстве ракеты или самолета-челнока их продольные оси были параллельны продольной оси фюзеляжа аппарата, как и в момент их сброса с аппарата или были перпендикулярны к поверхности Земли с вектором тяги их двигателей вверх.13. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в варианте исполнения для проведения крупных аварийно-спасательных работ на суше и на море, он укомплектован соответственно необходимыми инженерной техникой и транспортными средствами, средствами спасения и длительного жизнеобеспечения пострадавших и соответственно спасателей, а также госпиталем.14. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в туристическом варианте исполнения для автономных длительных кругосветных путешествий он оборудован средствами для разных видов отдыха и развлечений туристов, а также туристическими наземными, водными и воздушно-спортивными средствами передвижения, а для любителей - снаряжением для экзотических видов спортивной охоты и рыбной ловли в разных районах земного шара.15. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в варианте военного воздушно-десантного сверхтяжелогрузного транспорта для переброски по воздуху воинских частей и соединений быстрого реагирования в любой район военных конфликтов на земном шаре, он укомплектован необходимой боевой техникой, материально-техническим обеспечением, госпиталем, воздушным и другим боевым прикрытием, носимым на борту аппарата подобно морским авианосцам.