Самолет интегральной аэродинамической компоновки Российский патент 2021 года по МПК B64C1/36 H01Q1/28 H01Q3/00 

Изобретение относится к многорежимным самолетам, эксплуатация которых возможна, как на дозвуковых, так и на сверхзвуковых скоростях. Преимущественная область применения изобретения - многорежимные сверхманевренные самолеты с крейсерским полетом на сверхзвуковой скорости и малым уровнем заметности в радиолокационном диапазоне.

Известным аналогом сверхзвуковых самолетов со схемным расположением радиотехнических антенных систем (АС) обзора воздушного пространства в планере самолета является F-22A, в котором реализовано размещение антенных систем вдоль кромок аэродинамических поверхностей крыла и фюзеляжа. Антенные системы F-22А, размещенные таким образом имеют традиционные подходы и способы обслуживания как единицы, размещенные в единой конструкции.

В качестве недостатков известного самолета и его антенных систем можно указать следующее:

- ограниченный компоновочный объем, в котором размещены антенные системы F-22A, приводит к ограничению апертуры антенного полотна и как следствие получению малых дальностей обзора;

- антенны расположены в наплывной части у корневой хорды консоли крыла и имеют значительные углы затенения фюзеляжем при полете с маневрированием, а также околонулевые углы перекрытия диаграммы обзора (ДО) в носовых ракурсах, что приводит к снижению дальности обзора системы в этом направлении;

- наличие смежных отклоняемых поверхностей поворотного носка крыла ограничивает возможности обзора антенных систем аналога в боковых ракурсах.

Известен самолет интегральной аэродинамической компоновки (RU, 2440916, опубл. 27.01.2012), содержащий фюзеляж с наплывом, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, цельноповоротное горизонтальное оперение, цельноповоротное вертикальное оперение. Средняя часть фюзеляжа выполнена уплощенной и образована в продольном отношении набором аэродинамических профилей. Двигатели расположены в мотогондолах, разнесенных друг от друга по горизонтали. Наплыв фюзеляжа включает управляемые поворотные части (ПЧНФ).

В отечественной авиации радиотехнические АС обзора воздушного пространства имеют обособленное контейнерное размещение по причине превышения габаритных размеров и компоновочного объема антенных отсеков в крыле и фюзеляже самолета. Контейнеры при этом размещаются на внешних узлах подвески и, таким образом, ухудшают аэродинамические характеристики и характеристики заметности самолета в радиолокационном диапазоне.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении влияния антенных систем на аэродинамические характеристики и характеристики радиолокационной заметности самолета за счет реализации антенной системы, являющейся агрегатом планера, имеющем оригинальные теоретические обводы планера, а также в улучшении условий обзора и повышении надежности работы элементов самолета. Улучшение условий обзора в сравнении с АС известного самолета обеспечивается за счет реализации: больших углов перекрытия диаграмм обзора антенных решеток в носовом ракурсе, реализации больших апертур антенных полотен и исключению углов затенения конструкцией за счет отклонения ПЧНФ при увеличении угла тангажа самолета в направлении вектора скорости самолета.

Сущность изобретения заключается в том, что самолет интегральной аэродинамической компоновки, содержащий двухдвигательную силовую установку, фюзеляж, снабженный наплывами, каждый из которых расположен над входом в воздухозаборник двигателя и включает управляемые поворотные части, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, горизонтальное и вертикальное оперение.

Согласно изобретению поворотная часть наплыва фюзеляжа (ПЧНФ) выполнена в виде съемной антенной системы, включающей силовой каркас с обшивкой, и состоящей из антенной и приборной секций.

Кроме того, в антенной секции системы размещены антенные решетки, закрепленные на переднем лонжероне ПЧНФ, а в приборной секции размещены активные сверхвысокочастотные устройства, схема суммирования, схема управления антенной системой, системы воздушного и жидкостного охлаждения, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения самолета. Причем излучатели антенной секции могут быть закреплены на переднем лонжероне параллельно ее передней кромке.

Кроме того, каркас антенной системы состоит из переднего и заднего лонжеронов, корневой, средней и концевой нервюр.

Также, что обшивка антенной системы состоит из съемного носового обтекателя, съемной законцовки, нижней панели и верхних съемных панелей.

Кроме того, антенная секция содержит защитные экраны, изготовленные из радиопоглощающих материалов и повышающие помехозащищенность антенной системы.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг. 1 - самолет интегральной аэродинамической компоновки, вид сверху;

фиг. 2 - поворотная часть наплыва фюзеляжа вид сверху, укрупненная внутренняя компоновка;

фиг. 3 - вид А-А на фиг. 2.

Самолет интегральной аэродинамической компоновки представляет собой моноплан, выполненный по нормальной балансировочной схеме, и содержит уплощенный фюзеляж 1 с наплывами 2, крыло, консоли 3 которого плавно сопряжены с фюзеляжем 1, цельноповоротное горизонтальное оперение 4, цельноповоротное вертикальное оперение 5, двухдвигательную силовую установку, двигатели (не показаны) которой расположены в мотогондолах 6 с двух сторон от фюзеляжа. Мотогондолы 6 двигателей разнесены друг от друга по горизонтали, а оси двигателей ориентированы под острым углом к плоскости симметрии самолета в направлении полета. Каждый наплыв 2 фюзеляжа 1 расположен над воздухозаборником двигателя и включает управляемые поворотные части (ПЧНФ) 7. ПЧНФ 7 являются передними кромками средней уплощенной части фюзеляжа 1.

Каждая ПЧНФ 7 выполнена в виде съемной антенной системы (фиг. 2, 3), которая является управляемой аэродинамической поверхностью самолета, включающей силовой каркас с обшивкой, и состоит из антенной 8 и приборной 9 секций. Каркас системы состоит из переднего 10 и заднего 11 лонжеронов, корневой 12, средней 13 и концевой 14 нервюр. Обшивка состоит из съемного носового обтекателя 15, съемной законцовки 16, нижней панели 17 и двух верхних съемных панелей 18. Элементы обшивки 15, 16 и 18 выполнены съемными для обеспечения доступа внутрь антенной системы для ее технического обслуживания в процессе эксплуатации летательного аппарата. ПЧНФ 7 выполнена в виде съемной антенной системы для возможности ее замены в случае критической поломки, которую невозможно устранить без вывода самолета из эксплуатации. Ось вращения ПЧНФ 7 расположена вдоль ее задней стенки параллельно заднему лонжерону 11. Приборная секция 9 располагается, преимущественно, в зоне ПЧНФ 7, ограниченной передним 10 и задним 11 лонжеронами и корневой нервюрой 12.

В антенной секции 8 параллельно ее передней кромке размещены n антенные решетки 19, закрепленные на переднем лонжероне 10, и закрытые съемным обтекателем 15. В антенной секции 8 размещены защитные экраны 20, закрепленные на переднем лонжероне 10, предназначенные для снижения заметности антенной системы. В представленном варианте осуществления изобретения в приборной секции 9 системы размещены активные СВЧ устройства, схема суммирования и схема управления, закрепленные на лонжеронах и нервюрах напрямую или при помощи монтажных панелей. Также в приборной секции 9 размещены технологические разъемы высокочастотных и низкочастотных трактов, системы электроснабжения, систем жидкостного и воздушного охлаждения антенной системы, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения. Трубопроводы системы охлаждения крепятся к силовому каркасу ПЧНФ 7. Воздух системы воздушного охлаждения подается на элементы в приборной секции по распределенным трубопроводам. Силовой каркас ПЧНФ 7 имеет отверстия для перетекания воздуха системы воздушного охлаждения. Законцовка 16 имеет профилированное отверстие для выброса за борт воздуха системы воздушного охлаждения.

При возникновении неисправностей в работе аппаратуры, размещенной в ПЧНФ 7, любой элемент антенной системы демонтируется и отправляется для ремонта в специализированный сервисный центр. При этом сама антенная система (ПЧНФ 7) может быть заменена на исправную из состава запасных частей (ЗИП) в случае невозможности устранения неисправностей на месте. Подобная конструкция ПЧНФ позволяет улучшить, помимо прочего, эксплуатационные характеристики самолета.

Между антенной 8 и приборной 9 секциями по стенке лонжерона 10 осуществляется экранирование антенной секции 8 за счет крепления к стенке лонжерона 10 защитных экранов 20, препятствующих взаимному прохождению ВЧ излучения между секциями через стенку лонжерона 10. Защитные экраны изготовлены из радиопоглощающих материалов, для обеспечения помехозащищенности приборной секции и снижения радиолокационной заметности антенной секции.

В процессе выполнения полета самолета антенные решетки антенной секции 8 ПЧНФ 7, работающие на прием сигнала, формируют пространственную диаграмму обзора в ограниченных угловых секторах, далее принимаемый сигнал поступает в аппаратуру суммирования и усиления сигнала, расположенную в приборной секции 9. В аппаратуре суммирования и усиления происходит обработка сигнала и его объединение в общую диаграмму. Устройства управления, расположенные в приборной секции 9, работая в каскаде со схемой усиления обеспечивают формирование выходного сигнала антенной системы для других систем-потребителей самолета и дискретное управление системой в пространственных ограниченных угловых секторах. В ходе выполнения полета ПЧНФ устанавливается по углу атаки в горизонтальное положение, тем самым сохраняя постоянным пространственное положение диаграммы обзора антенной системы.

Выполнение антенной системы в виде поворотной части наплыва фюзеляжа позволяет снизить ее влияние на аэродинамические характеристики и характеристики радиолокационной заметности самолета.

В продольном сечении внешний контур обшивки ПЧНФ (и следующего за ним фюзеляжа) образован аэродинамическим профилем. Что позволяет в дополнении к крылу получить прирост подъемной силы, обеспечить повышение несущих свойств самолета, а также с учетом отклонения обеспечить надежную управляемость самолета в продольном канале при больших углах атаки. В сравнении с традиционным контейнерным размещением радиотехнических антенных систем на самолетах предложенное исполнение антенной системы обеспечивает снижение лобового сопротивления самолета при реализации одинаковых функциональных возможностей.

Антенные решетки в антенной секции установлены параллельно передней кромке ПЧНФ. В пространстве вокруг антенных решеток под обтекателем установлены защитные экраны. Предлагаемая конфигурация антенной секции позволяет обеспечить снижение характеристик радиолокационной заметности антенной системы в составе самолета. В сравнении с традиционным контейнерным размещением радиотехнических антенных систем на самолетах предложенное исполнение антенной системы обеспечивает существенное снижение заметности за счет исключения вклада контейнера и реализации малозаметной конфигурации антенной секции.

Наличие в конструкции антенной системы систем воздушного и жидкостного охлаждения, соединенных с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения, способствует повышению стойкости антенного оборудования к климатическим воздействиям, то есть повышению надежности работы. Улучшение условий обзора достигается за счет обеспечения больших углов перекрытия ДО антенных решеток в носовом ракурсе, реализации больших апертур антенных полотен и исключению углов затенения конструкцией за счет отклонения ПЧНФ при увеличении угла тангажа самолета в направлении вектора скорости самолета.

Изобретение относится к конструкции многорежимных дозвуковых и сверхзвуковых самолетов с малым уровнем заметности в радиолокационном диапазоне. Самолет интегральной аэродинамической компоновки содержит фюзеляж с наплывами, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, горизонтальное и вертикальное оперение, двухдвигательную силовую установку, включающую двигатели с воздухозаборниками, над входами в которые расположены управляемые поворотные части наплывов фюзеляжа (ПЧНФ). Каждая ПЧНФ выполнена в виде съемной антенной системы, включающей силовой каркас с обшивкой и состоящей из антенной и приборной секций. В антенной секции системы размещены антенные решетки, а в приборной секции размещены активные сверхвысокочастотные устройства, схема суммирования, схема управления антенной системой, системы воздушного и жидкостного охлаждения, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения. Изобретение направлено на снижение характеристик радиолокационной заметности, повышение стойкости антенного оборудования к климатическим воздействиям и улучшение условий обзора. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Самолет интегральной аэродинамической компоновки, содержащий двухдвигательную силовую установку, фюзеляж, снабженный наплывами, каждый из которых расположен над входом в воздухозаборник двигателя и включает управляемые поворотные части, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, горизонтальное и вертикальное оперение, отличающийся тем, что поворотная часть наплыва фюзеляжа (ПЧНФ) выполнена в виде съемной антенной системы, включающей силовой каркас с обшивкой и состоящей из антенной и приборной секций.

2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что в антенной секции системы размещены антенные решетки, закрепленные на переднем лонжероне ПЧНФ, а в приборной секции размещены активные сверхвысокочастотные устройства, схема суммирования, схема управления антенной системой, системы воздушного и жидкостного охлаждения, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения самолета.

3. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что каркас антенной системы состоит из переднего и заднего лонжеронов, корневой, средней и концевой нервюр.

4. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что обшивка антенной системы состоит из съемного носового обтекателя, съемной законцовки, нижней панели и верхних съемных панелей.

5. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что антенная секция содержит защитные экраны, изготовленные из радиопоглощающих материалов.

6. Самолет по п. 3, отличающийся тем, что антенные решетки антенной секции закреплены на переднем лонжероне параллельно ее передней кромке.