СИСТЕМА ПОВЫШЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ САМОЛЕТА-АМФИБИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК B64C35/00 B60F3/00 

Область техники

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию самолета-амфибии, а более конкретно имеет отношение к взаимодействию между спонсоном и законцовкой крыла самолета-амфибии.

Предпосылки к созданию изобретения

Самолет-амфибия представляет собой самолет, который может работать как на земле, так и на воде. При наземной эксплуатации, выходящее из фюзеляжа самолета шасси или другая аналогичная конструкция позволяют самолету-амфибии работать как обычный самолет наземного базирования. При эксплуатации на воде используют самолеты-амфибии двух категорий: 1) поплавковые гидросамолеты и 2) гидросамолеты корпусного типа. В случае поплавковых гидросамолетов обычный самолет устанавливают на два внешних поплавка, которые также называют понтонами. При работе на воде только понтоны или внешние поплавки находятся в воде. В случае гидросамолетов корпусного типа действующий фюзеляж самолета спроектирован так, что он может находиться в воде без необходимости в поплавках и действует аналогично водному судну в том, что касается функциональных возможностей на воде.

Каждый тип самолета-амфибии имеет свои недостатки. Одним из недостатков поплавковых гидросамолетов является значительно повышенное аэродинамическое и гидродинамическое сопротивление. Другим недостатком является значительно повышенный вес за счет поплавков и установочных конструкций. Повышенное аэродинамическое и гидродинамическое сопротивление и повышенный вес обычно приводят к снижению рабочих характеристик. В случае гидросамолетов корпусного типа одним из недостатков является трудность входа в самолет и выхода из него. Так как корпус самолета сидит в воде, вход и выход обычно производят с воды или из специального дока, построенного для приема гидросамолетов этого типа. Этот недостаток является существенным, так как он может значительно ухудшить эксплуатацию самолета. Кроме того, гидросамолеты корпусного типа требуют наличия устройств обеспечения плавучести для обеспечения поперечной устойчивости на воде, так как центр плавучести самолета находится непосредственно под центром тяжести, что создает неустойчивость. Эти добавочные устройства обеспечения поперечной устойчивости, которые обычно называют спонсонами, типично устанавливают под каждым крылом. Наличие спонсонов затрудняет докование гидросамолета и управление гидросамолетом корпусного типа при операциях на воде и повышает аэродинамическое сопротивление во время полета. Другим недостатком гидросамолета корпусного типа является то, что, в отличие от поплавкового гидросамолета, когда оператор может стоять вне самолета на поплавках, оператор гидросамолета корпусного типа имеет мало места, чтобы встать вне самолета и помогать при маневрах, когда самолет находится в воде. Например, обычно пилот поплавкового гидросамолета покидает самолет, и становится на один из поплавков при выполнении операций на воде, и использует весло, чтобы направить самолет в док.

Спонсоны поплавкового гидросамолета обеспечивают дополнительную плавучесть в ходе операций на воде. При рулении, посадке и взлете, как спонсоны, так и корпус испытывают гидродинамическое сопротивление корпуса. Задняя кромка спонсонов и корпуса действует как задняя кромка корпуса планирования, образующая гидродинамическую ступень. Как это хорошо известно специалистам в данной области, использование корпуса планирования снижает гидродинамическое сопротивление корпуса при высоких скоростях, так как в этом случае отсутствует задний участок корпуса, создающий отрицательное давление. Изогнутый задний участок корпуса используют для корпусов типа вытеснения, чтобы уменьшить отрицательное давление. Однако в корпусе планирования отрицательное давление может быть по существу устранено. Несмотря на то, что давление в корпусе планирования в первую очередь направлено вверх, так что корпус поднимается выше и выше, когда скорость возрастает, большая часть гидродинамического сопротивления все еще имеется у задней кромки. Величина этого явления зависит от того, является ли задний или кормовой участок корпуса существенно плоским. Если корпус изогнут вверх, то создается область низкого давления, так что гидродинамическое сопротивление возрастает. Если корпус изогнут вниз, то требуется дополнительная работа, чтобы сужать водяной поток, и имеется избыточное перемешивание воды, что также создает гидродинамическое сопротивление.

Таким образом, при разработке корпуса судна, гидродинамическую ступень часто образуют при помощи двух поверхностей, которые встречаются ориентировочно под прямыми углами. Этими поверхностями часто являются транец, который расположен почти вертикально, и нижняя поверхность планирования корпуса, которая обычно является горизонтальной у задней части водного судна. В случае самолета избегают использования вертикальной задней поверхности, образованной под углом 90 градусов, так как это повышает аэродинамическое сопротивление. Аэродинамическое сопротивление является пренебрежимо малым на водном судне, однако аэродинамическое сопротивление, созданное за счет вертикальной поверхности на самолете, приводит к разделению воздушного потока, которое может быть значительным. Таким образом, необходимо найти компромисс между минимизацией гидродинамического сопротивления при операциях на воде и минимизацией аэродинамического сопротивления при операциях в полете.

Спонсоны также обеспечивают поперечную устойчивость, когда самолет находится в состоянии покоя. Однако, когда самолет совершает поворот, центробежные силы разворачивают самолет от направления поворота. Движение крена, которое первоначально запрещено за счет спонсона, может приводить к погружению спонсона, если скорость поворота и вызванные силы являются значительными. Если спонсон становится погруженным, то сопротивление значительно возрастает, что тянет самолет в противоположном направлении, так что поворот становится невозможным. В результате, самолет должен остановиться, что позволяет спонсону всплыть на поверхность, после чего поворот может быть продолжен или начат вновь.

В известных устройствах существует проблема, связанная с конфигурацией имеющего спонсоны гидросамолета корпусного типа, который может совершать согласованный поворот при операциях на воде, но так, чтобы это не приводило к значительному снижению аэродинамических характеристик при полете. Также существует проблема, связанная с имеющим спонсоны самолетом-амфибией, чтобы он мог совершать поворот с умеренными скоростями без погружения своих спонсонов. Эти и другие проблемы известного уровня техники решены при помощи настоящего изобретения, которое описано далее в качестве примера.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система повышения поперечной устойчивости самолета-амфибии. Она содержит систему обеспечения плавучести, смещенную в боковом направлении от фюзеляжа самолета, объединенную с системой законцовки крыла, имеющей связанную с ней гидродинамическую поверхность планирования. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения гидродинамическая поверхность планирования на каждой законцовке крыла предотвращает погружение конструкции обеспечения плавучести, связанной с каждой стороной самолета.

Система обеспечения плавучести в соответствии с настоящим изобретением содержит конструкцию обеспечения плавучести, идущую в боковом направлении от каждой стороны фюзеляжа, чтобы повышать поперечную устойчивость самолета. Для повышения этой поперечной устойчивости, система или конструкция обеспечения плавучести законцовки крыла введена в каждую законцовку крыла. Каждая законцовка крыла содержит как конструкцию обеспечения статической плавучести, так и поверхность планирования, которая, при столкновении с водой, когда самолет находится в движении, создает выравнивающую силу, которая предотвращает дальнейшее увеличение бокового смещения самолета и результирующее погружение конструкции обеспечения плавучести.

Комбинация системы законцовки крыла и боковой системы обеспечения плавучести позволяет сконфигурировать самолет-амфибию так, что его можно транспортировать в соответствии с законодательством по автомагистрали с использованием трейлера. В соответствии с одним конструктивным вариантом максимальная ширина трейлера с установленным на нем самолетом-амфибией, содержащим систему повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением, составляет меньше чем 9 футов или равна 9 футам. В соответствии с другим конструктивным вариантом ширина самолета-амфибии, содержащего систему повышения поперечной устойчивости, в его конфигурации хранения составляет меньше чем 7 футов, 6 дюймов или равна 7 футам, 6 дюймам.

Следует иметь в виду, что признаки и преимущества настоящего изобретения, описанные в приведенном ниже подробном описании изобретения, не являются всеобъемлющими. Многие дополнительные признаки и преимущества станут очевидными для специалистов в данной области после изучения чертежей, описания и формулы изобретения. Более того, следует иметь в виду, что использованная в описании изобретения терминология выбрана принципиально для того, чтобы облегчить понимание сути изобретения, и не обязательно охватывает всю концепцию изобретения. Для определения концепции изобретения необходимо обратиться к формуле изобретения.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид в перспективе слева спереди самолета-амфибии, имеющего систему повышения поперечной устойчивости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показан вид сверху самолета-амфибии, совершающего левый поворот по дуге с использованием системы повышения поперечной устойчивости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан вид спереди самолета-амфибии, показанного на фиг.2, с двумя наложенными ватерлиниями, чтобы показать реализацию системы повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.4А показан самолет-амфибия в левом согласованном повороте на плаву, с использованием системы повышения поперечной устойчивости в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4В показано с увеличением взаимодействие между водой и одной из законцовок крыла системы повышения поперечной устойчивости самолета-амфибии, показанного на фиг.4А.

На фиг.4С показан вид снизу поверхности планирования законцовки крыла системы повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.5 показан вид спереди самолета-амфибии, в котором использован один вариант осуществления системы повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением, в комбинации с трейлером.

Следует иметь в виду, что показанные на чертежах варианты осуществления настоящего изобретения приведены только для пояснения сути настоящего изобретения. Специалисты в данной области после ознакомления с последующим описанием легко поймут, что могут быть использованы варианты осуществления конструкций и способов, альтернативные рассмотренным здесь, не отходя от принципов описанного изобретения.

Подробное описание изобретения

Далее подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано с определенной степенью специфичности, следует иметь в виду, что оно приведено только в качестве примера и что различные изменения могут быть внесены в него специалистами в данной области, в рамках объема патентных притязаний настоящего изобретения и в соответствии с его сущностью.

Далее описана в качестве примера связанная с самолетом-амфибией система повышения поперечной устойчивости, которая содержит систему обеспечения плавучести и систему законцовки крыла. Как это хорошо известно из известного уровня техники, гидросамолеты или самолеты, в которых фюзеляж действует как водное судно, при нахождении в воде обладают малой поперечной устойчивостью. Для повышения поперечной устойчивости такого плавающего самолета используют спонсоны или поплавки, смещенные в боковом направлении от осевой линии фюзеляжа. Такие спонсоны обеспечивают адекватную поперечную устойчивость, когда самолет находится в состоянии покоя. Однако, когда самолет находится в движении и взаимодействует с окружающей средой, поперечная устойчивость, обеспеченная за счет спонсонов, может уменьшаться. Для противодействия этому эффекту уменьшения, увеличивают боковое смещение спонсонов от осевой линии фюзеляжа самолета. В самом деле, спонсоны создают максимальный эффект, когда они смещены почти к самим законцовкам крыла, что очевидно из некоторых известных конструкций плавающего самолета.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения система обеспечения плавучести введена в фюзеляж самолета-амфибии, чтобы создать адекватную статическую поперечную устойчивость, но без вредного влияния на аэродинамические характеристики. Для повышения поперечной устойчивости, обеспеченной за счет системы обеспечения плавучести, система законцовки крыла встроена в конец каждой законцовки крыла. Каждая система законцовки крыла содержит гидродинамическую поверхность планирования, которая, при контакте с поверхностью воды, когда самолет-амфибия находится в движении, создает выравнивающую силу, повышающую поперечную устойчивость, созданную при помощи системы обеспечения плавучести. Выравнивающая сила является по существу перпендикулярной к плоскости, образованной поверхностью воды.

На фиг.1 показан вид в перспективе слева спереди самолета-амфибии, который содержит систему повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением. Самолет-амфибия 100 содержит систему 110 обеспечения плавучести и две системы 120 законцовки крыла, расположенные на каждой законцовке крыла, как это показано на фиг.1. Система 110 обеспечения плавучести содержит две конструкции обеспечения плавучести, каждая из которых идет в боковом направлении от каждой стороны фюзеляжа. Каждая такая конструкция является плавучей по своей природе и обладает гидродинамическими характеристиками, позволяющими повысить поперечную устойчивость самолета, когда самолет находится в движении по воде. Более того, каждая конструкция обеспечения плавучести выполнена так, чтобы минимизировать отрицательные аэродинамические эффекты при полете. Система законцовки крыла в соответствии с настоящим изобретением содержит отрицательную диэдрально (ангедрально) ориентированную законцовку крыла, которая обладает поверхностью планирования, ориентированную в направлении поверхности воды. Когда самолет имеет крен относительно его продольной оси за счет боковой неустойчивости, законцовка крыла входит в контакт с водой в направлении крена. В статической ситуации свойства плавучести собственно одной законцовки крыла повышают поперечную устойчивость системы обеспечения плавучести. Однако, когда самолет находится в движении, эффект планирования поверхности планирования, который действует на нижнем участке законцовки крыла, когда она входит в контакт с водой, будет создавать выравнивающую силу, по существу перпендикулярную к поверхности воды и противоположную действующей боковой неустойчивости.

Поверхность планирования каждой законцовки крыла ориентирована так, что, при первом контакте с водой, передняя кромка законцовки крыла находится вне воды. Это обусловлено положительным углом атаки законцовки крыла. Таким образом, первый контакт поверхности планирования законцовки крыла с водой происходит на задней кромке. При возрастании контакта поверхности планирования с водой растет крен или выравнивающая сила. Более того, увеличение погружения поверхности планирования приводит к увеличению выравнивающей силы с повышенной скоростью. Положительный угол атаки законцовки крыла также поддерживает способность законцовки крыла создавать выравнивающую силу при малых волнах на море.

В дополнение к положительному углу атаки задняя кромка законцовки крыла, в виде снизу от поверхности планирования, заострена, чтобы содействовать чистому разделению воды от поверхности законцовки крыла. Напомним, что закругленные углы способствуют прикреплению потока к радиусу, что будет создавать режим отрицательного давления, приводящий к созданию направленной вниз подъемной силы.

На фиг.2 показан вид сверху при левом повороте самолета-амфибии, который содержит систему повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением. В то время как самолет 100 пытается выполнить левый согласованный поворот 220, самолет 100 также испытывает в левой четверти встречный ветер 210. Когда самолет 100 совершает поворот влево, сила инерции самолета и центробежные силы, вызванные поворотом, пытаются создать крен самолета вправо. Напомним, что поворот создает ускорение, направленное к центру поворота. Это ускорение создает силу, действующую в противоположном направлении через центр тяжести. Также напомним, что центр тяжести самолета-амфибии находится над поверхностью воды. Когда самолет 100 совершает поворот, сила инерции тянет верхнюю половину самолета в направлении наружу от поворота, что приводит к тому, что самолет будет крениться относительно его центра тяжести, а именно крениться относительно продольной оси самолета в направлении, противоположном направлению поворота. Эта тенденция создания крена усиливается, когда самолет-амфибия при левом повороте испытывает боковой ветер 210 в левой четверти.

В данном конструктивном варианте самолет-амфибия спроектирован с высокорасположенным крылом, что является типичным для большинства самолетов-амфибий. Самолет с высокорасположенным крылом обычно является динамически устойчивым относительно его продольной оси во время полета. Это связано с тем, что во время полета аэродинамические силы, воздействующие на крыло, взаимодействуют с силами, воздействующими на фюзеляж, и создают область высокого давления под крылом на внутренней стороне поворота. При прочих равных условиях, эта область высокого давления создает тенденцию выравнивания самолета, если прекратить ввод сигналов управления. Комбинация высокорасположенного крыла и фюзеляжа создает полезный диэдральный эффект. Этот же эффект получают, когда самолет-амфибия находится на плаву и на него воздействует боковой ветер в левой четверти. Пилоты самолета наземного базирования с высокорасположенным крылом должны иметь информацию о боковом ветре при посадке, чтобы предотвратить подъем крыла, находящегося с той стороны, откуда дует ветер, и переворачивание самолета в ходе операций руления. Когда самолет-амфибия пытается совершит поворот в направлении ветра, тогда действующий в этой четверти боковой ветер взаимодействует с крылом и фюзеляжем снизу от той стороны самолета, откуда дует ветер, что создает тенденцию кренения самолета в направлении от бокового ветра. В это же время, боковой ветер взаимодействует с рулями самолета, что создает тенденцию поворота самолета или точки самолета как флюгера в направлении ветра и может усугублять ситуацию и создавать тангенциальную силу, которая тоже создает крен самолета в направлении от бокового ветра. В результате, если не контролировать левый поворот, будет происходить несогласованный поворот влево при низкой конфигурации правого крыла.

Самолет наземного базирования, который находится в аналогичной ситуации, направляет свои органы управления полетом таким образом, что элероны крыла, расположенного с той стороны, откуда дует ветер, отклоняются вверх, так чтобы принудительно направить крыло вниз. Это помогает управлять подъемным моментом крыла. Следует иметь в виду, что самолет наземного базирования взаимодействует с землей при посадке при помощи шасси, которое взаимодействует с устойчивой фрикционной поверхностью. Однако, самолет-амфибия в аналогичной ситуации не имеет такой устойчивой поверхности. Поэтому необходимо повышать поперечную устойчивость самолета-амфибии за счет использования спонсонов или некоторых других смещенных в боковом направлении средств обеспечения плавучести.

В описанном выше сценарии для самолета-амфибии, на который при повороте действует боковой ветер в левой четверти, это может приводить к подъему крыла, расположенного с той стороны, откуда дует ветер, так что противоположная конструкция обеспечения плавучести или спонсон будут погружены в воду. Если спонсон на противоположной стороне поворота погружен, то гидродинамическое сопротивление, созданное за счет спонсона, будет препятствовать осуществлению поворота самолетом. В самом деле это сопротивление может быть таким значительным, что самолет начинает совершать поворот в противоположном направлении. В этой ситуации поворот должен быть прекращен, чтобы самолет восстановил статическую плавучесть. После выравнивания самолета и восстановления поперечной устойчивости можно вновь начать поворот.

Не имеющие большого значения при работе на низких скоростях, неспособность ограничения бокового смещения и неспособность осуществления согласованного поворота при боковом ветре может серьезно ограничивать рабочий диапазон самолета-амфибии и может приводить к опасным режимам взлета и посадки. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения эффект гидродинамического планирования законцовки крыла предотвращает затопление подветренной или расположенной в направлении ветра стороны спонсона. В результате никогда не будут превышены пределы бокового смещения, и рабочий диапазон относительно компонента бокового ветра для самолета-амфибии может быть расширен. Когда скорость самолета возрастает, элероны становятся эффективными и поперечная устойчивость может быть восстановлена за счет аэродинамических сил от элеронов и без использования гидродинамической поверхности планирования законцовки крыла.

На фиг.3 показан вид спереди самолета-амфибии, имеющего систему повышения поперечной устойчивости в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Можно видеть, что самолет-амфибия 100 содержит смещенные в боковом направления конструкции 310, 315 обеспечения плавучести, на противоположных сторонах самолета. Когда самолет находится в состоянии покоя, конструкции 310, 315 обеспечения плавучести создают адекватную поперечную устойчивость, чтобы удерживать самолет 100 в вертикальном положении относительно поверхности 320 воды. Когда самолет 100 имеет движение вперед, как это показано на фиг.2, и пытается сделать поворот, сила инерции и боковой ветер будут создавать силу 345 крена, воздействующую на самолет 100. В этом случае боковой ветер в левой передней четверти создает направленную вправо силу крена. Когда самолет 100 кренится вправо, тогда самая правая законцовка 325 крыла сталкивается с водой.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в этом случае гидродинамическая поверхность планирования самой правой законцовки 325 крыла создает выравнивающую силу, по существу перпендикулярную к поверхности 340 воды. Конструкция законцовки крыла такова, что законцовка крыла не становится погруженной и сохраняет свою способность создавать выравнивающую силу, когда скорость увеличивается. Выравнивающая сила 350 противодействует моменту 345 крена, вызванному поворотом и боковым ветром. В результате подветренная конструкция 315 обеспечения плавучести не становится погруженной. Когда скорость самолета увеличивается, эффект планирования гидродинамической законцовки 325 крыла и выравнивающая сила 350 увеличиваются, также как и эффект планирования конструкции 315 обеспечения плавучести за счет ее взаимодействия с водой. В конечном счете, элероны становятся эффективными, что позволяет законцовкам крыла 325 выравниваться самим, без использования гидродинамического планирования законцовок крыла.

На фиг.4А показан вид спереди самолета-амфибии с системой повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением, взаимодействующей с поверхностью воды. Можно видеть, что поверхность 440 воды взаимодействует с левой законцовкой 405 крыла гидродинамического планирования самолета-амфибии 100. На фиг.4А также показаны элероны 410, 420 самолета-амфибии. В данном случае самолет-амфибия 100 пытается по существу осуществить левый согласованный поворот за счет отклонения левой законцовки 405 крыла в воду с использованием элеронов 410, 420. За счет принудительного ввода левой законцовки 405 крыла в поверхность 440 воды и за счет использования эффекта гидродинамического планирования в соответствии с настоящим изобретением самолет 100 по существу осуществляет согласованный поворот, когда он находится на воде. Следует иметь в виду, что, как это показано на фиг.4А, в то время как законцовка 405 крыла взаимодействует с водой 440, связанная с ней конструкция 460 обеспечения плавучести не погружена в воду.

Система законцовки крыла в соответствии с настоящим изобретением содержит отрицательно диэдрально (ангедрально) ориентированную законцовку крыла, которая содержит поверхность планирования, ориентированную в направлении к поверхности воды. Когда самолет имеет крен относительно его продольной оси за счет боковой неустойчивости, тогда законцовка крыла в направлении крена входит в контакт с водой. В статической ситуации, свойства плавучести собственно одной законцовки крыла позволяют повысить поперечную устойчивость системы обеспечения плавучести. Однако, когда самолет находится в движении, эффект планирования поверхности планирования на нижнем участке законцовки крыла, когда она входит в контакт с водой, будет создавать выравнивающую силу, по существу перпендикулярную к поверхности воды и противоположную созданной боковой неустойчивости.

На фиг.4В с увеличением показано взаимодействие законцовки крыла с поверхностью воды в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Поверхность 475 планирования каждой законцовки 405 крыла ориентирована так, что, при первом контакте с водой, передняя кромка 460 законцовки крыла не находится в воде. Это вызвано положительным углом атаки законцовки крыла. Таким образом, первый контакт с водой поверхности 475 планирования законцовки крыла будет происходить на задней кромке 450. При увеличении контакта с водой поверхности планирования возрастает крен или выравнивающая сила. Кроме того, увеличение погружения поверхности 475 планирования создает увеличение выравнивающей силы с повышенной скоростью. Положительный угол атаки законцовки крыла также поддерживает способность законцовки крыла создавать выравнивающую силу при небольших волнах на море.

На фиг.4С показана эта же законцовка крыла, показанная на фиг.4В, в виде снизу. В дополнение к положительному углу атаки законцовки крыла, законцовка крыла в виде снизу поверхности планирования имеет две заостренные задние кромки, одну бортовую и другую забортную (коллективно, задняя кромка 450), способствующие чистому разделению воды при ее взаимодействии с поверхностью законцовки крыла. Напомним, что закругленные углы способствуют прикреплению потока к радиусу, что будет создавать режим отрицательного давления, приводящий к направленной вниз подъемной силе. Следует иметь в виду, что поверхность планирования законцовки крыла идет вверх под углом к передней кромке крыла, так что при крене самолета, достаточном для того, чтобы законцовка крыла (поверхность планирования) вошла в контакт с водой, поверхность планирования будет расположена по существу параллельно поверхности воды.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения самолет-амфибия может иметь повышенную поперечную устойчивость для операций на воде, но при сохранении возможности транспортировки на трейлере. На фиг.5 показан вид спереди самолета-амфибии с системой повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением, сконфигурированной для транспортировки на трейлере. Самолет-амфибия 100 содержит систему 110 обеспечения плавучести и систему 120 законцовки крыла, как уже было описано здесь выше. Гидродинамические законцовки 120 крыла (не видны) и связанное с ними крыло показаны в их положении хранения. В этом случае самолет 100 расположен на трейлере 510, который имеет боковую ширину 520 размером Y. Комбинация гидродинамической поверхности 120 планирования каждой законцовки крыла и системы 110 обеспечения плавучести системы повышения поперечной устойчивости позволяет самолету-амфибии иметь конфигурацию хранения минимальной ширины. В одном варианте осуществления объединенные ширина трейлера 510 и ширина самолета 100 будут меньше чем предусмотренное законом ограничение ширины для транспортирования по автомагистралям общего пользования. Несмотря на то, что максимальная боковая ширина трейлера, буксируемого по дорогам общего пользования, может быть различной, настоящее изобретение позволяет трейлеру, транспортирующему самолет-амфибию с системой повышения поперечной устойчивости, иметь максимальную боковую ширину 9 футов или меньше. В другом варианте осуществления максимальная боковая ширина Y 520 самолета в конфигурации хранения, в комбинации с его трейлером, составляет меньше, чем 8 футов, 6 дюймов, или равна 8 футам, 6 дюймов. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения максимальная боковая ширина самолета в его конфигурации хранения составляет меньше чем 7 футов, 6 дюймов или равна 7 футам, 6 дюймам. Такая способность минимизировать боковую ширину самолета, но при сохранении его эксплуатационной поперечной устойчивости, не только позволяет транспортировать самолет-амфибию по дорогам общего пользования на трейлере, но и отгружать его в стандартной транспортной таре.

Здесь были описаны различные варианты осуществления системы повышения поперечной устойчивости для транспортируемого самолета-амфибии. Система повышения поперечной устойчивости в соответствии с настоящим изобретением содержит систему обеспечения плавучести, которая содержит противоположные конструкции обеспечения плавучести, расположенные на каждой стороне фюзеляжа самолета-амфибии. Конструкции обеспечения плавучести системы обеспечения плавучести дополнены гидродинамическими поверхностями планирования законцовок крыла. Используемые совместно с конструкциями обеспечения плавучести гидродинамические поверхности планирования, связанные с каждой законцовкой крыла, предотвращают погружение конструкций обеспечения плавучести системы обеспечения плавучести, которое может произойти при повороте или в условиях воздействия бокового ветра. За счет предотвращения погружения конструкции обеспечения плавучести, самолет-амфибия может продолжать разгон до тех пор, пока элероны не создадут достаточную подъемную силу для управления поперечной устойчивостью.

За счет повышения поперечной устойчивости конструкций обеспечения плавучести с использованием гидродинамических поверхностей планирования, связанных с законцовкой крыла, объединенная боковая ширина фюзеляжа и конструкций обеспечения плавучести может быть уменьшена без вредного влияния на эксплуатационные характеристики самолета-амфибии. Эта уменьшенная боковая ширина позволяет сконфигурировать самолет-амфибию для хранения и транспортировки на трейлере или в таре. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения объединенная ширина трейлера и самолета-амфибии, когда он находится в конфигурации хранения, будет меньше чем максимальная разрешенная ширина для транспортировки по автомагистралям общего пользования. Более того, самолет-амфибия может быть сконфигурирован для транспортировки в транспортной таре, без вредного влияния на его эксплуатационные характеристики.

Несмотря на то, что выше были описаны принципы осуществления настоящего изобретения в связи с системой повышения поперечной устойчивости, следует иметь в виду, что вышеприведенное описание было дано только в качестве примера и не ограничивает объем патентных притязаний относительно настоящего изобретения. В частности, следует иметь в виду, что указания, которые имеются в вышеприведенном описании, могут подсказать другие модификации, которые могут быть осуществлены специалистами в данной области. Такие модификации могут предусматривать использование других характеристик, которые уже известны сами по себе и которые могут быть использованы вместо уже описанных здесь характеристик или в дополнение к ним.

Изобретение относится к повышению поперечной устойчивости самолетов-амфибий. Самолет-амфибия содержит полиэдральное крыло и фюзеляж. Система повышения поперечной устойчивости содержит систему обеспечения плавучести и систему законцовки крыла. Систему обеспечения плавучести смещена в боковом направлении от фюзеляжа и содержит гидродинамическую ступень. Система законцовки крыла связана с каждой законцовкой полиэдрального крыла самолета-амфибии. Каждая законцовка крыла содержит ангедральную законцовку крыла с положительным углом атаки и гидродинамическую поверхность планирования. Достигается снижение гидродинамического сопротивления при операциях на воде и аэродинамического сопротивления при операциях в полете. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система повышения поперечной устойчивости для самолета-амфибии, который имеет полиэдральное крыло и фюзеляж, при этом указанная система содержит:
систему обеспечения плавучести, смещенную в боковом направлении от фюзеляжа, причем указанная система содержит гидродинамическую ступень; и
систему законцовки крыла, связанную с каждой законцовкой полиэдрального крыла самолета-амфибии, причем каждая законцовка крыла содержит ангедральную законцовку крыла с положительным углом атаки и по меньшей мере одну гидродинамическую поверхность планирования.

2. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна гидродинамическая поверхность планирования, связанная с каждой ангедральной законцовкой крыла, имеет диэдральную ориентацию законцовки, так что при крене самолета-амфибии, достаточном для входа в контакт ангедральной законцовки крыла с поверхностью воды, по меньшей мере одна гидродинамическая поверхность планирования будет расположена по существу параллельно поверхности воды.

3. Система по п.2, в которой первоначальный контакт системы законцовки крыла с поверхностью воды происходит на задней кромке по меньшей мере одной гидродинамической поверхности планирования.

4. Система по п.1, в которой система обеспечения плавучести введена в корпус самолета-амфибии, удлиняет корпус в боковом направлении от фюзеляжа и действует так, чтобы обеспечивать статическую устойчивость.

5. Система по п.1, в которой система обеспечения плавучести обеспечивает статическую поперечную устойчивость на плаву самолета-амфибии, а система законцовки крыла обеспечивает динамическую поперечную устойчивость.

6. Система по п.1, в которой по меньшей мере одна гидродинамическая поверхность планирования содержит заостренную бортовую заднюю кромку и заостренную забортную заднюю кромку.

7. Система по п.1, в которой гидродинамическая поверхность планирования действует так, чтобы обеспечивать противодействующую силе погружения динамически увеличивающуюся выравнивающую силу, связанную с системой обеспечения плавучести, когда погружен в воду по меньшей мере участок системы плавучести.

8. Система по п.1, в которой в ответ на контакт гидродинамической поверхности планирования по меньшей мере одной законцовки крыла с поверхностью воды во время движения самолета-амфибии, поверхность планирования по меньшей мере одной законцовки крыла создает динамически увеличивающуюся выравнивающую силу, по существу перпендикулярную к поверхности планирования, достаточной величины, чтобы предотвратить погружение любого участка системы плавучести.

9. Система по п.1, в которой гидродинамическая поверхность планирования законцовки крыла предотвращает погружение по меньшей мере участка системы обеспечения плавучести, когда самолет-амфибия имеет крен относительно оси, совмещенной с фюзеляжем.

10. Система по п.1, в которой в ответ на контакт гидродинамической поверхности планирования по меньшей мере одной законцовки крыла с поверхностью воды во время движения самолета-амфибии, поверхность планирования по меньшей мере одной законцовки крыла создает по существу согласованный поворот на плаву.

11. Система по п.1, в которой самолет-амфибия выполнен с перестраиваемой конфигурацией для транспортировки на трейлере, так что объединенная ширина самолета-амфибии и трейлера составляет меньше чем 9 футов или равна 9 футам, без модификации системы обеспечения плавучести или системы законцовки крыла.

12. Система по п.1, в которой полиэдральное крыло самолета-амфибии сгибают без какой-либо модификации системы законцовки крыла или удаления крыла из самолета-амфибии, так что полная ширина самолета-амфибии без модификации системы обеспечения плавучести или системы законцовки крыла составляет меньше чем 7 футов, 6 дюймов или равна 7 футам, 6 дюймам.

13. Система по п.1, в которой полиэдральное крыло самолета-амфибии сгибают без какой-либо модификации системы законцовки крыла или удаления крыла из самолета-амфибии, для транспортировки на трейлере, причем трейлер имеет ширину меньше чем или равную максимально допускаемой ширине для транспортных трейлеров.

14. Система по п.1, в которой боковая ширина самолета-амфибии, когда полиэдральное крыло сгибают и оставляют прикрепленным к самолету-амфибии, для транспортировки на трейлере, меньше чем или равна максимально допускаемой ширине для транспортных трейлеров.

15. Система повышения поперечной устойчивости для самолета-амфибии, который имеет полиэдральное крыло и фюзеляж, содержащая:
систему обеспечения плавучести, связанную с фюзеляжем самолета-амфибии, причем система обеспечения плавучести содержит гидродинамическую ступень; и
гидродинамическую поверхность планирования, имеющую положительный угол атаки, расположенную у каждого из противоположных концов полиэдрального крыла.

16. Система повышения поперечной устойчивости по п.15, в которой гидродинамическая поверхность планирования связана с ангедральной законцовкой крыла, а система обеспечения плавучести содержит по меньшей мере участок, отходящий от каждой боковой поверхности фюзеляжа самолета.

17. Система повышения поперечной устойчивости по п.15, в которой гидродинамическая поверхность планирования, связанная с ангедральной законцовкой крыла, имеет такую ориентацию законцовки, что, после взаимодействия с поверхностью воды, гидродинамическая поверхность планирования будет расположена по существу параллельно поверхности воды.

18. Система повышения поперечной устойчивости по п.15, в которой, в ответ на контакт гидродинамической поверхности планирования с поверхностью воды во время движения самолета-амфибии, гидродинамическая поверхность планирования создает выравнивающую силу, которая увеличивается динамически относительно перемещения и скорости, по существу перпендикулярно к поверхности воды.

19. Система повышения поперечной устойчивости по п.18, в которой выравнивающая сила предотвращает погружение конструкции обеспечения плавучести.

20. Система повышения поперечной устойчивости по п.15, в которой боковая ширина самолета-амфибии, конструкции обеспечения плавучести и гидродинамической поверхности планирования, расположенной у каждого из концов крыла, могут быть сконфигурированы за счет сгибания полиэдрального крыла, без модификации гидродинамической поверхности планирования или без ее удаления из самолета-амфибии, для транспортировки на трейлере.