Штурмовик - 2 (варианты) Российский патент 2018 года по МПК B64D7/02 B64D7/08 

Изобретение относится к боевой авиации и предназначено в основном для самолетов-штурмовиков.

Известны такие самолеты, см. интернет, википедия, СУ-25, А-10, MQ-9, или пат. №RU 132575. Известно и использование в качестве штурмовиков вертолетов, летающих «по-самолетному». Но эта тактика и для самолетов и, особенно, для вертолетов является очень нерациональной. Во-первых, штурмовик может обстреливать цель только периодически - сначала он слишком далеко от цели, а затем ему необходимо выходить из пикирования, чтобы не врезаться в землю. Во-вторых, после лобовой атаки летательный аппарат вынужден выходить из боевого пикирования близко от цели, и к тому же подставляя под обстрел свою максимальную проекцию (как говорят летчики - «брюхо»).

Задача и технический результат изобретения - создание практически неуязвимого штурмовика.

ВАРИАНТ 1. Ранее мною был предложен летательный аппарат (далее «штурмовик), который использует тактику американцев во Вьетнаме - штурмовик летает с креном по кругу, в центре которого находится цель, и обстреливает ее постоянно и с безопасной для себя дистанции (имеется отдельная заявка на изобретение). Тот штурмовик был рассчитан на одну пушку, и имел аэродинамическую схему «тандем».

Он имеет пушку, направленную в один бок под углом до +-45 градусов по горизонтали. По вертикали угол наводки пушки может быть достаточно большим - вплоть до диапазона +15 - -70 градусов.

Пушка может иметь дульный тормоз, но струи пороховых газов из него для самолета-штурмовика должны выходить вниз и вверх.

Пушка может быть достаточно мощной, например, калибром 125 или 152 мм. Можно использовать стандартную танковую пушку от «Арматы», перенеся откатник выше ствола, чтобы он не мешал автоматической системе заряжания. Но как самолет выдержит отдачу от такой мощной пушки? Во-первых, конечно, конструкция фюзеляжа должна быть усиленной. А во-вторых, и самое главное, следует как можно больше удлинить откатный механизм («сверхдлинный» фрикционный откат, возможно, превышающий длину ствола, имеется отдельная заявка на изобретение). Ведь чем длиннее ход отката, тем меньшую силу дает гашение кинетической энергии отдачи ствола. Откатный механизм будет выходить не только за габариты фюзеляжа, но и, возможно, за габариты крыла, например, он может иметь длину 10 м., см. фиг. 2.

Конечно, можно применить и обычную безоткатную пушку, но, во-первых, они, как правило, имеют меньшую начальную скорость снаряда, а во-вторых, сильный выхлоп с другого борта самолета может привести к нарушению аэродинамики самолета (срыв в штопор) или к срыву горения в турбореактивных двигателях. Впрочем, сели применить поршневые двигатели внутреннего сгорания, которым срыв пламени не страшен, возможно применение и безоткатных пушек.

Желательно применение на стволе пушки отводов с повернутыми назад реактивными соплами, см. заявку на изобретение по заявке №2009106924. Чтобы отводы не мешали движению по откатнику, отводы следует сделать вбок (направо и налево), а на каждом отводе разместить по два реактивных сопла, направленных назад-вверх под углом 10-15 градусов к оси ствола.

Разумеется, силу отдачи уменьшит и дульный тормоз. Но он должен не выходить по диаметру за габарит казенной части ствола, чтобы не задевать откатный механизм при сверхдлинном откате.

Ствол пушки в полете будет несколько прогибаться от встречного потока воздуха, а в процессе интенсивной стрельбы он нагреется, и будет неравномерно охлаждаться со стороны набегающего потока воздуха. Поэтому прицельное приспособление (например, тепловизор) должно крепиться как можно ближе к дулу орудия, желательно с передней от него стороны (все направления даны относительно направления полета), чтобы воздушные завихрения не искажали прицеливание. Желательно использование телевизионных и тепловизионных систем автоматического сопровождения целей (можно использовать от БМП «Бахча»).

Можно также закрыть ствол теплоизолирующим и аэродинамически обтекаемым чехлом. Откатному механизму также желательно придать обтекаемую форму.

Учитывая раскачивание самолета на турбулентности воздуха и «вздрагивание» его от собственных выстрелов, пушки следует выполнить гиростабилизированными.

Количество орудий на тяжелом штурмовике может быть 2, 4, 6, 8. И расположены они должны быть попарно симметрично относительно центра масс самолета. Под крылом пушку располагать нельзя.

При выстреле тяжелый ствол переходит с одного борта на другой. Чтобы в этот момент не было резкого крена, возможны три решения:

1. при выстреле по сигналу датчика выстрела автопилот дает команду на кратковременное срабатывание элеронов. Датчиком выстрела может быть концевой выключатель, взаимодействующий с выступом на стволе в момент выхода снаряда из ствола (на него действуют выхлопные газы).

2. ствол кинематически соединен с закрылком или крылоподобным элементом на откатном механизме, например, в конечной фазе отката ствол нажимает на рычаг, связанный с расположенным на конце откатного механизма крылоподобным элементом.

3. ствол закреплен ниже центра масс штурмовика, и тогда кренящий момент от смещения массы ствола будет компенсироваться противоположно направленным моментом от отдачи.

Так как штурмовик все время обращен к цели одним боком, то он может быть бронирован только с этого бока, включая бронирование одного крайнего двигателя на крыле. Для уменьшения поверхности брони и для увеличения прочности фюзеляжу следует придать горизонтально ориентированную прямоугольную форму, см. фиг. 1.

Однако предложенный ранее штурмовик сравнительно небольшой взлетной массы не может полностью защитить себя от вражеских средств поражения. Почему штурмовики до конца 20-го века делали сравнительно легкими? Потому что основным средством, чтобы избежать поражения ПВО противника были маленькие размеры штурмовика, и слабое инфракрасное излучение.

Однако прогресс в области электроники и лазерного оружия диаметрально изменили ситуацию - рациональным стал тяжелый штурмовик. В чем его преимущества? Во-первых, он может нести достаточное количество брони, защищающей его от 30-40 мм снарядов. Во-вторых, тяжелый штурмовик может нести достаточное количество мощных инфракрасных ловушек, например по пат. №№2399014 или 2428406. В-третьих, тяжелый штурмовик может нести мощную стацию постановки радиопомех для борьбы с ракетами с радиолокационным наведением. И в-четвертых, он может нести активные средства поражения подлетающих ракет и снарядов калибром свыше 100 мм (радиотехническую часть можно унифицировать с танком «Армата»). Это 30-мм пушки, стреляющие пучками стрел калибром 4,28-6 мм с вольфрамовым наконечником, например по пат. №2462685. Эти же пушки, но уже стреляющие снарядами (пушки должны быть с двойным питанием), могут эффективно защитить штурмовик от наземных средств ПВО. А живую силу противника, оказавшуюся в радиусе их досягаемости, лучше уничтожать упомянутыми пучками стрел. Живую силу и инфракрасные ракеты можно ослеплять лазерным лучом.

Для уменьшения инфракрасного излучения двигатели могут охлаждаться орошением жидкостью, например, водой.

Для уменьшения вероятности поражения зенитными снарядами штурмовик должен летать с таким креном, чтобы его крылья оказались повернуты точно своим профилем к направлению траектории подлетающих снарядов. Но самолет может летать по заданному радиусу с креном, изменяемым в достаточно узких диапазонах. И если ему требуется обстреливать цель с достаточно большой высоты, то самолет не может летать там с нужным по соображениям упомянутой безопасности креном. Конечно, можно подняться повыше, а пушку направить покруче вниз. Но есть возможность помочь самолету приобрести нужный крен. Для этого на концах крыла (крыльев) самолет имеет развитые концевые шайбы и аэродинамические гребни с управляемой задней кромкой, или полностью поворотные в горизонтальной плоскости. Также могут иметься развитые аэродинамические гребни (на нижней, на верхней, или на обеих сторонах крыла). В этом случае для полета с большим креном можно использовать боковое усилие на аэродинамических шайбах и гребнях. Для увеличения этого усилия аэродинамические шайбы и гребни могут быть изначально установлены с углом атаки по отношению к продольной оси самолета, и/или могут иметь несимметричный профиль.

Для усиления бокового скольжения двигатели самолета также могут быть выполнены поворотными в горизонтальной плоскости.

Тяжелый штурмовик, так же, как и упомянутый легкий, может иметь аэродинамическую схему «тандем», но может иметь и традиционную аэродинамическую компоновку. Однако в любом случае консоль крыла/крыльев, обращенная к противнику, должна быть, прочнее и должна иметь большую площадь, нежели противоположная консоль.

Прочнее она должна быть, конечно, потому, что вероятность попадания в нее гораздо больше, чем в противоположную консоль, которую защищает от поражения фюзеляж. А также для того, чтобы выдерживать без повреждения попадание пуль калибра 7,62 мм с расстояния 1-2 км (предполагаемая высота полета во время штурмовки). Имея такую прочность, поверхность консоли сможет вызывать рикошетирование от нее снарядов калибром до 40 мм, попадающих вскользь.

Консоль, обращенная к противнику, должна быть больше по площади и/или по размаху потому, что несколько масс сосредоточены на одной стороне самолета: это бортовая броня фюзеляжа, бронезащита двигателей (в основном, только с одной стороны), бронированная концевая аэродинамическая шайба.

Так как центр масс самолета сдвинут в одну сторону, то двигатели должны быть расположены так, чтобы создаваемый ими суммарный горизонтальный момент относительно центра масс самолета был равен нулю. Иначе при взлете, при полной тяге, самолет сразу начнет поворачивать. При наборе скорости, в следствие неодинакового сопротивления правой и левой консолей крыла, может возникнуть момент сил, разворачивающий самолет вбок, который следует вручную или автоматически парировать рулем направления.

Симметрично относительно центра масс должны быть расположены и боковые стойки шасси, иначе при посадке самолет может занести вбок. А носовое колесо желательно расположить точно впереди центра масс самолета.

За основу при проектировании такого штурмовика можно взять двигатели, узлы и агрегаты от ИЛ-76МД-90А. Только фюзеляж должен быть как можно меньше, рамной конструкции и с малой боковой проекцией.

Рули высоты и кили желательно крепить на пироболтах (см. пат №2336203), чтобы при сильном их повреждении, угрожающем управляемости самолета, можно было их отстрелить. Перед отстрелом передних (да и задних) рулей надо все четыре руля повернуть вниз, чтобы отлетевший руль не врезался в двигатели, а полетел вниз.

На фиг. 1 показан штурмовик в варианте самолета в виде сзади (пушки и рули высоты не показаны), а на фиг. 2 - в виде сверху.

Штурмовик содержит фюзеляж 1 с крылом 2, с двумя горизонтальными рулями высоты 3 - спереди и сзади (для повышения живучести), причем передние рули должны быть выполнены по патенту «Регрессивная флюгерная утка» №2410286. На фюзеляже имеются два киля 4. На крыле установлены четыре двигателя 5.

Желательно, чтобы стволы пушек 6 в рабочем положении были ниже струй от турбореактивных двигателей, иначе стволы будут испытывать изгибающее усилие от струй, а траектория выпущенных снарядов будет отклоняться назад, и придется ее корректировать. С другого борта штурмовика видны сверхдлинные фрикционные откатные механизмы 7. Пушки обращены вправо (или могут быть влево). Рекомендуется посылать на штурмовку как минимум два самолета - один с правой ориентацией пушек, другой - с левой.

На конце левой консоли крыла имеется концевая шайба 8, а на конце правой консоли имеется бронированная концевая шайба 9. На консолях имеются аэродинамические гребни 10, самый правый из которых бронирован (на эскизе он более толстый). Размер этого гребня таков, что он полностью экранирует инфракрасное излучение двигателей и защищает их от поражения снарядами. Правая концевая шайба и правый гребень, возможно, установлены на упругих элементах, чтобы не перегружать места их крепления к консоли.

В носу, в хвосте и под центропланом имеются установки 11 со спаренными 30-мм пушками для уничтожения ракет и снарядов крупнее 100 мм, и для поражения наземных целей.

Нижняя часть фюзеляжа и гондол двигателей бронированы от стрелкового оружия. Следует учесть, что эта броня является «конструктивной», то есть она не является балластом, а несет прочностную нагрузку фюзеляжа (фюзеляж в виде прямоугольной трубы хорошо будет воспринимать все действующие на него нагрузки).

Желательно также правое крыло сделать с несколько более толстой обшивкой, так, чтобы обеспечить рикошетирование снарядов калибра 30-40 мм при угле попадания 1-2 градуса.

Работает штурмовик так: самолет подлетает к цели правым бортом, и переходит в полет по кругу с радиусом 3-4 км с правым креном в сторону противника. Пушки постоянно направлены на цель, и могут непрерывно ее обстреливать (тактика американцев во Вьетнаме). Самолет при этом повернут к цели только одним бронированным боком.

Штурмовик ведет наблюдение за окружающим пространством с помощью радиолокаторов, телекамер и тепловизоров. Обнаружив приближающуюся ракету или 100-мм снаряд, штурмовик обстреливает их из шести 30-мм пушек стреловидными элементами. Ракеты и наземные зенитки могут кроме того ослепляться лазерным лучом.

Однако тот факт, что основные пушки всегда направлены на цель, не означает, что можно стрелять без упреждения. Пушки надо направлять несколько позади нахождения цели, то есть - вносить упреждение на относительное движение неподвижной цели относительно подвижного самолета.

В память компьютера самолета надо вводить направление и силу ветра в районе цели на соответствующей высоте. Дело в том, что направление и скорость полета самолета относительно воздуха и относительно земли не совпадают. Необходимо также вносить поправку на снос снаряда ветром, а возможно, и струей реактивного двигателя.

Выход из атаки проводится после полного уничтожения противника, и к тому же, как говорят летчики, «блинчиком», то есть - без крена. С учетом двух последних факторов поражение самолета зенитным огнем очень маловероятно.

Следует особо отметить, что целесообразно групповое применение самолетов не менее двух. Например, при обстреле с самолета пехота противника укрылась за зданием или в воронке. В этом случае ее поражение маловероятно, а она наоборот - может удобно и безопасно обстреливать самолет. При этом в процессе облета цели по кругу пехота будет перемещаться за зданием или в воронке так, чтобы не подставляться под огонь с самолета. Все резко меняется, если самолетов будет хотя бы два, которые будут летать по кругу, расположившись диаметрально (даже если один из них будет «правый», а второй - «левый»). Тогда, спрятавшись от одного самолета, пехота как раз окажется в прицеле другого. Можно сказать, что боевая эффективность группы из двух самолетов равна эффективности четырех одиночных самолетов.

Обстреливать цель можно снарядами любого типа, в том числе с дистанционным лазерным взрывателем. А из 152-мм пушки можно обстреливать цели снарядами с лазерным наведением «Краснополь». Но для этого на штурмовике должны быть несколько гиростабилизированных станций лазерного наведения.

Чтобы уменьшить время нахождения штурмовика в зоне обстрела с земли, желательно сделать пушку как можно более скорострельной (можно взять за основу 125-мм пушку от танка «Армата», применив телескопический или фрикционный сверхдлинный откатный механизм).

Чтобы уменьшить вероятность попадания выпущенных по штурмовику снарядов, причем не только 30-мм-вых, но и значительно более опасных танковых, штурмовик может летать по кругу, каждые 3-4 секунды меняя высоту полета, или волнообразно. Но чтобы такой полет не сбивал с нужной траектории свои снаряды, в компьютере прицела должен быть акселерометр, измеряющий вертикальную скорость штурмовика и вводящий эту поправку в прицеливание.

Если боеприпасы израсходованы, а цель не уничтожена и отстреливает самолет, то уходить надо без крена, отвернув влево на угол 45-90 градусов. При таком отходе поражение самолета из стрелкового оружия маловероятно.

ВАРИАНТ 2. Можно применить в таком самолете не пушки, а реактивные системы залпового огня (далее РСЗО), желательно гиростабилизированные. Их может быть 10 и более штук. Причем, так как дальность стрельбы не будет превышать 6-7 км, то двигатели ракет могут иметь в 2-3 раза меньший импульс. В таком случае штурмовик превращается в летающую систему залпового огня с боекомплектом до 1000 ракет.

В этом варианте имеются и существенные трудности: во-первых, как и в безоткатных пушках, выхлопы ракет могут вызвать срыв горения в турбореактивных двигателях. Этого можно избежать, если применить аэродинамическую схему «тандем» с расположением двигателей только на переднем крыле.

Во-вторых, большое время полета ракет повышает требования к выбору упреждения.

В-третьих, оперенные ракеты будут разворачиваться и сноситься вбок поперечным для них потоком набегающего воздуха. Требуется коррекция прицеливания.

Есть возможность избежать срыва горения в двигателях, если вести залповую стрельбу с планирования с выключенными двигателями. Однако это повышает требования к электронной системе прицеливания, так как потребуется одновременно учитывать уменьшение упреждения вследствие уменьшения скорости самолета (впрочем, можно выбрать режим, когда она будет постоянной), уменьшение высоты полета, вертикальную скорость снижения самолета, повышение плотности воздуха с уменьшением высоты, и уменьшение сноса ракет набегающим потоком воздуха.

Для предупреждения нарушения аэродинамики самолета и срыва горения в двигателях можно сделать блоки РСЗО выдвижными из своих отсеков вниз, причем нижние поверхности блоков будут являться аэродинамическими крышками этих отсеков.

Применение РСЗО вместо пушек имеет свои преимущества: можно вести огонь по противнику с расстояния до 10 км и с высоты около 5 км, что делает штурмовик абсолютно недосягаемым для зенитной артиллерии и переносных зенитно-ракетных комплексов типа «Стингер». Однако для уничтожения несущественных целей, например, группы из 10-15 боевиков, а также для уничтожения подвижных бронированных целей этот вариант не рационален. Впрочем, если использовать для уничтожения танков самонаводящиеся парашютируемые модули, то наоборот - этот вариант весьма эффективен.

Работает этот вариант так: самолет описывает круг радиусом 5-10 км вокруг цели и производит пуск всех или части ракет. Если цель линейная (например, колонна техники), то, чтобы расстояние до каждого участка цели оставалось постоянным, самолет должен лететь по дуге с бóльшим радиусом, например 15-20 км (рассчитывается процессором прицела в зависимости от длины и изгиба колонны).

Следует отметить для обоих вариантов один нюанс - на самолете следует применить автомобильное шасси (то есть, четыре колеса двумя парами с одинаковой колеей). Это позволит применить взлетное «Устройство для взлета самолетов» по патенту №2583410 из двух швеллеров вместо трех для трехколесного шасси. Это устройство позволит взлетать при поврежденной или заснеженной взлетной полосе.

Особо отмечу большой экспортный потенциал самолета. Если мы организуем массовое производство таких штурмовиков, то оно не только окупит себя, но и принесет большую валютную прибыль.

В-третьих, оперенные ракеты будут разворачиваться и сноситься вбок поперечным для них потоком набегающего воздуха. Требуется коррекция прицеливания.

Есть возможность избежать срыва горения в двигателях, если вести залповую стрельбу с планирования с выключенными двигателями. Однако это повышает требования к электронной системе прицеливания, так как потребуется одновременно учитывать уменьшение упреждения вследствие уменьшения скорости самолета (впрочем, можно выбрать режим, когда она будет постоянной), уменьшение высоты полета, вертикальную скорость снижения самолета, повышение плотности воздуха с уменьшением высоты, и уменьшение сноса ракет набегающим потоком воздуха.

Для предупреждения нарушения аэродинамики самолета и срыва горения в двигателях можно сделать блоки РСЗО выдвижными из своих отсеков вниз, причем нижние поверхности блоков будут являться аэродинамическими крышками этих отсеков.

Применение РСЗО вместо пушек имеет свои преимущества: можно вести огонь по противнику с расстояния до 10 км и с высоты около 5 км, что делает штурмовик абсолютно недосягаемым для зенитной артиллерии и переносных зенитно-ракетных комплексов типа «Стингер». Однако для уничтожения несущественных целей, например, группы из 10-15 боевиков, а также для уничтожения подвижных бронированных целей этот вариант не рационален. Впрочем, если использовать для уничтожения танков самонаводящиеся парашютируемые модули, то наоборот - этот вариант весьма эффективен.

Работает этот вариант так: самолет описывает круг радиусом 5-10 км вокруг цели и производит пуск всех или части ракет. Если цель линейная (например, колонна техники), то, чтобы расстояние до каждого участка цели оставалось постоянным, самолет должен лететь по дуге с бóльшим радиусом, например 15-20 км (рассчитывается процессором прицела в зависимости от длины и изгиба колонны).

Следует отметить для обоих вариантов один нюанс - на самолете следует применить автомобильное шасси (то есть четыре колеса двумя парами с одинаковой колеей). Это позволит применить взлетное «Устройство для взлета самолетов» по патенту №2583410 из двух швеллеров вместо трех для трехколесного шасси. Это устройство позволит взлетать при поврежденной или заснеженной взлетной полосе.

Особо отмечу большой экспортный потенциал самолета. Если мы организуем массовое производство таких штурмовиков, то оно не только окупит себя, но и принесет большую валютную прибыль.

Группа изобретений относится к боевой авиации. В первом варианте штурмовик представляет вооруженный самолет, который имеет пушки, расположенные попарно симметрично относительно центра масс самолета, направленные вбок. Консоль крыла/крыльев, обращенная к противнику, прочнее и имеет большую площадь и/или размах, нежели противоположная консоль. Во втором варианте штурмовик представляет вооруженный самолет, который имеет реактивные установки залпового огня (РСЗО), расположенные симметрично относительно центра масс самолета и направленные вбок. Блоки РСЗО выполнены выдвижными из своих отсеков вниз. Нижние поверхности блоков являются аэродинамическими крышками этих отсеков. Группа изобретений направлена на уменьшение уязвимости от обстрела. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Штурмовик, представляющий собой вооруженный самолет, отличающийся тем, что имеет пушки, расположенные попарно симметрично относительно центра масс самолета, направленные вбок, а консоль крыла/крыльев, обращенная к противнику, прочнее и имеет большую площадь и/или размах, нежели противоположная консоль.

2. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что имеет бронированную концевую аэродинамическую шайбу на консоли, обращенной к противнику.

3. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что имеет концевые шайбы и аэродинамические гребни выполнены с управляемой задней кромкой, или полностью поворотные в горизонтальной плоскости.

4. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что прицельное приспособление крепится как можно ближе к дулу орудия.

5. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что при выстреле по сигналу датчика выстрела автопилот дает команду на кратковременное срабатывание элеронов.

6. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что ствол кинематически соединен с закрылком или крылоподобным элементом на откатном механизме.

7. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что ствол закреплен ниже центра масс штурмовика.

8. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что имеет бронирование только с одного бока.

9. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что двигатели должны быть расположены так, чтобы создаваемый ими суммарный горизонтальный момент относительно центра масс самолета был равен нулю.

10. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что боковые стойки шасси расположены симметрично относительно центра масс.

11. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что двигатели самолета выполнены поворотными в горизонтальной плоскости.

12. Штурмовик, представляющий собой вооруженный самолет, отличающийся тем, что имеет реактивные установки залпового огня (РСЗО), расположенные симметрично относительно центра масс самолета и направленные вбок, причем блоки РСЗО выполнены выдвижными из своих отсеков вниз, а нижние поверхности блоков являются аэродинамическими крышками этих отсеков.