Самолёт дальнего радиолокационного обнаружения Российский патент 2017 года по МПК B64C1/36 H01Q1/28 

Изобретение относится к двум областям - к авиации и к радиолокации.

Известны российские самолеты дальнего радиолокационного обнаружения (далее ДРЛО) А-50 и перспективный А-100, см. интернет ресурс, www.zvezda.ru. Их основной недостаток заключается в том, что они сделаны на основе серийных самолетов ИЛ-76, не обладающих нужными для самолета ДРЛО качествами, а именно: самолету ДРЛО не надо лететь далеко, и тем более быстро. Ему надо максимально экономично и долго «висеть» в воздухе, желательно высоко. А серийные самолеты для этого не пригодны. К тому же наружная антенна радиолокатора ухудшает и без того неблагоприятные аэродинамические характеристики серийного самолета (особенно широкофюзеляжного ИЛ-76). Все это приводит к тому, что время нахождения самолета в воздухе невелико, невелик также и практический потолок.

Задача и технический результат изобретения - увеличение времени нахождения в воздухе и увеличение практического потолка.

Для этого самолет имеет встроенную в радиопрозрачный киль или в радиопрозрачный борт фюзеляжа одну или две антенны с фазированной активной решеткой.

Чтобы облучать обе стороны - справа и слева - самолет может иметь две таких антенны - с правой и с левой стороны киля, а также с правого и с левого борта. Но самолету ДРЛО не обязательно «видеть» пространство на 360 градусов, так как противник, как правило, находится в секторе не более 160 градусов от района полетного дежурства самолета (в крайнем случае, самолет может лететь зигзагом, расширяя сектор обзора, или даже кругами). Поэтому в случае нахождения антенны в киле возможно другое решение: антенна имеется одна, но киль в виде осесимметричной фигуры закреплен на горизонтальной оси с возможностью вращения не менее чем на 180 градусов. В этом случае элементы антенны могут иметься только с одной стороны такого киля - условно с правой. Совершив пролет правой стороной к противнику, самолет разворачивается в обратном направлении, и киль поворачивают на 180 градусов относительно горизонтальной оси. После этого элементы антенны будут ориентированы влево, то есть в сторону противника.

При этом поменяются местами «верх» и «низ», но это легко может быть скорректировано электронным способом.

Если такой киль будет иметь площадь больше, чем необходимо для стабильного полета, то его можно разместить несколько ближе к центру масс самолета, что уменьшит вес конструкции фюзеляжа.

Кратковременное ухудшение курсовой устойчивости во время прохождения килем горизонтального положения не представляет никакой опасности.

У этого варианта есть и еще один плюс - можно применить систему гироскопической стабилизации киля при крене самолета. В этом случае киль всегда будет находиться в вертикальном, или в любом другом желаемом положении.

Поворотный киль может быть закреплен на одном пилоне, или, для жесткости, на двух.

В варианте размещения антенны внутри фюзеляжа самолета возможно выполнение антенны в виде нескольких расположенных в продольный ряд поворотных блоков с чувствительными элементами фазированной решетки, причем эти блоки должны иметь возможность переключаться после их поворота так, чтобы опять элементы фазированной решетки были расположены в нужной последовательности.

Эти поворотные вокруг вертикальной оси блоки можно сделать и поворотными вокруг горизонтальной оси и, так же как и кили, сделать гироскопически стабилизированными. Причем в отличие от килей поворотные блоки могут быть гиростабилизированы в двух плоскостях - относительно вертикальной и горизонтальной осей вращения.

В самолете с внутренними поворотными блоками поперечное сечение негерметичной части фюзеляжа желательно сделать более прямоугольной или квадратной, потому что при повороте антенные боки будут проходить и в поперечном сечении фюзеляжа. Впрочем, есть и другой путь - скруглить углы поворотных антенных блоков.

В варианте с поворотным килем желательно применить аэродинамическую схему «регрессивная флюгерная утка» по патенту №2410286 (как известно, «утка» обладает наибольшим аэродинамическим качеством по сравнению с другими аэродинамическими схемами, а регрессивная флюгерная утка свободна от недостатка продольной неустойчивости «утки»).

В варианте с расположением антенн в фюзеляже желательно применить аэродинамическую схему «тандем» (с двумя крыльями в передней и задней частях фюзеляжа), чтобы консоль крыла не мешала прохождению радиоволн в направлении поперек самолета.

Понятно, что для экономичного полета с минимальной возможной по аэродинамическим показателям скоростью (несколько быстрее предела сваливания), крыло должно быть прямым, большого удлинения. А для достижения большого потолка (чем выше летает самолет, тем лучше он «видит» цели в складках местности) крыло должно иметь малую удельную нагрузку. При этом возможно даже применение на новом эволюционном уровне полотняной обшивки из современных материалов типа вектран, зайлон, спектра и т.п.

Понятно, что чем медленнее летает самолет, тем меньше он тратить топлива, и тем дольше он будет находиться в воздухе. А для таких скоростей полета высоким КПД будет обладать только движитель в виде воздушного винта.

В качестве основы для такого самолета почти идеально подходит бомбардировщик ТУ-95. Он имеет узкий аэродинамичный фюзеляж и турбовинтовые двигатели. Разницу в центровке от изменения стреловидных крыльев на прямые можно нивелировать перенесением рулей высоты в переднюю часть фюзеляжа (схема «утка»). Да, собственно, и сама центровка сильно изменится от перенесения веса больших и сравнительно тяжелых крыльев «вперед», особенно, если учесть, что они будут являться основными топливными баками. Можно также несколько удлинить переднюю часть фюзеляжа, вставив в фюзеляж вставку. Взлетный вес самолета можно увеличить ориентировочно в 2 раза.

Такой самолет мог бы находиться в воздухе непрерывно 25-30 часов. А с учетом дозаправки в воздухе - круглосуточно.

Учитывая боевые потери (современные противорадарные ракеты противника бьют на 300 км, а перспективные - для поражения наших С-500 - еще вдвое дальше), потребуется сравнительно большое количество таких самолетов. А значит, имеет смысл не переделывать существующие ТУ-95, тем более что они выработали свой ресурс, а строить новые. За счет отказа от бомболюков, оборонительных пушек и т.п. эти самолеты будут иметь лучшие характеристики, чем переделанные. К тому же объем переделок при модернизации настолько велик (требуется изготовить не только основной элемент самолета - крыло, но и новый киль с антенной, и усиленное шасси), что постройка нового самолета будет не намного дороже модернизации старого.

На фиг. 1 показан первый вариант самолета ДРЛО. Он имеет фюзеляж 1, крыло 2, переднее горизонтальное оперение (ПГО) 3, пилон 4 поворотного киля с продольной горизонтальной осью вращения и радиопрозрачный поворотный киль 5 с одной фазированной антенной внутри.

Возможен интересный нюанс конструкции: на пилоне 4 может быть расположен еще один турбореактивный двигатель. А всего самолет может нести пять или три двигателя.

Работает этот вариант так: при необходимости сменить направление излучения (вправо-влево) поворотный киль поворачивается на 180 градусов, а электронное оборудование меняет местами «верх» и «низ».

На фиг. 2 показан второй вариант самолета ДРЛО. Показана только носовая часть фюзеляжа 1 в сечении в виде сверху. Внутри установлены три поворотных антенных блока 6 с вертикальной осью вращения, имеющие антенные элементы только с одной стороны (условно справа или слева). При необходимости смены борта излучения блоки 6 синхронно поворачиваются на 180 градусов, и электроника меняет очередность излучения антенных элементов в блоках так, чтобы они и в этом положении образовывали фазированную антенную решетку.

Следует отметить одну особенность и первого, и второго вариантов самолетов - после взлета и ускоренного набора высоты (если таковой нужен) часть двигателей выключается, и винты флюгируются. Если двигателей было четыре, то выключаются два. А если двигателей было пять или три, то работающим может остаться всего один центральный двигатель, чтобы обеспечить полет на нужной высоте с минимальной скоростью (120-130% от скорости сваливания). Летчики должны помнить о необходимости избегать резких маневров в направлении «вверх».

Желательная высота полета должна быть выше возможных грозовых фронтов, то есть 14-15 тысяч метров.

Желательно иметь для защиты прежде всего от противорадарных ракет две ракеты класса «воздух-воздух» - одну инфракрасную, другую пассивную радиолокационную (подсветку обеспечит основной радиолокатор самолета). Желательно также наличие тепловых и радиопередающих ловушек.

Изобретение относится к области авиации и к области радиолокации. Самолет дальнего радиолокационного обнаружения содержит фюзеляж, крыло и двигатели. Он имеет встроенную в радиопрозрачный киль или в радиопрозрачный борт фюзеляжа одну или две антенны с фазированной активной решеткой. Киль в виде осесимметричной фигуры закреплен на горизонтальной оси с возможностью вращения на 180 градусов. Возможно выполнение антенны внутри фюзеляжа в виде нескольких расположенных в продольный ряд поворотных блоков с чувствительными элементами фазированной решетки. Киль и антенные блоки могут быть гироскопически стабилизированными. Изобретение направлено на увеличение времени нахождения в воздухе и практического потолка. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Самолет дальнего радиолокационного обнаружения, содержащий фюзеляж, крыло и двигатели, отличающийся тем, что имеет встроенную в радиопрозрачный киль или в радиопрозрачный борт фюзеляжа одну или две антенны с фазированной активной решеткой.

2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что киль в виде осесимметричной фигуры закреплен на горизонтальной оси с возможностью вращения не менее чем на 180 градусов.

3. Самолет по п. 2, отличающийся тем, что имеет систему гироскопической стабилизации киля при крене самолета.

4. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что антенны размещены внутри фюзеляжа самолета в виде нескольких расположенных в продольный ряд поворотных блоков с чувствительными элементами фазированной решетки, причем эти блоки имеют возможность переключаться после их поворота так, чтобы опять элементы фазированной решетки были расположены в нужной последовательности.

5. Самолет по п. 4, отличающийся тем, что упомянутые блоки выполнены и поворотными вокруг вертикальной и горизонтальной осей, и выполнены гироскопически стабилизированными в одной или в двух плоскостях.