Самолет вертикального и ультракороткого взлета и посадки Советский патент 1992 года по МПК B64C29/00 

1

(21)4791249/23 (22)26.12.89 (46)07.10.92. Бюл. № 37

(71)Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе

(72)И.А.Орестов и М.Ю.Куприков

(56) 1. Хафер К. Техника вертикального взлета. М.: Мир, 1985, с.32.

2.Техническая информация ЦАГИ № 18, 1978, с.9.

3.Павленко В.Ф. Силовые установки с поворотом вектора тяги в полете. М.: Машиностроение, 1987, с.14.

(54) САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО УЛЬТРАКОРОТКОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

(57) Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано -при разработке самолетов вертикального и ультразвукового взлета и посадки. Целью изобретения является повышение обьемно-весовой эффективности самолета. Самолет вертикального и ультракороткого взлета и посадки содержит носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное и горизонтальное оперения, шасси, силовую установку, включающую двигатели, подъемный вентилятор и подъемно-маршевые вентиляторы, установленные в кольцевых каналах с устройством поворота вектора тяги, грузовой трап.

25

Л

f/

Ill Я

18

9

fe

ЗГ-1/

VI

О

Os 4j

00

8

Фиг. J

Для достижения поставленной цели хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде пространственной ферментной конструкции, включающей переднюю 13, заднюю 14 и нижнюю 20 поперечные балки. На передней балке 13 по краям расположены узлы навески 15 консолей крыла, а между ними передние узлы навески 16 двигателей. На задней балке 14 расположены соответственно задние узлы навески консолей крыла 17 и двигателей 18. На нижней поперечной балке 20 по краям расположены узлы навески 21 шасси, а между ними - узлы навески 22 грузового трапа. Передние 15 и задние 17 узлы навески консолей крыла, а также передние 16 и задние 18 узлы навески двигателей соединены между собой

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке самолетов вертикального ультракороткого взлета и посадки (СВ/УВП).

Известен СВВП ХУ-5А фирмы Райан 1. Самолет ХУ-5А содержит фюШяжТк р Йло, силовую установку, состоящую из трех подъемных вентиляторов с трубопроводом от газов ТРД, горизонтального и вертикального оперения и шасси.

Известен также противолодочный СВВП Боинг 1041-133-1 2. Самолет Боинг 1041-133-1 содержит фюзеляж, крыло, силовую установку, состоящую из двух повЪрот- ных подъемно-маршевых вентиляторов и одного подъемного вентилятора с механическим приводом, горизонтального и вертикального оперения и шасси.

Характерными признаками самолетов этого типа являются большие объемно-весовые затраты на силовую установку.

В качестве прототипа выбран самолет вертикального и ультракороткого взлета и посадки Макдоннел-Дуглас, содержаЧций фюзеляж, крыло, силовую установку, состоящую из двигателей, двух подкемно-марше- вых турбовентиляторо в с поворотными соплами, включающих привод, поворотные лопатки, лопатки вентилятора, кольцевой канал, и переднего подъемного турбовенти- лятора, установленного в носовой части самолета, вертикальное и горизонтальное оперения, шасси, грузовой трап 3.

Недостатком подобной компоновочной схемы являются большие затраты объемов и массы конструкции на увязку агрегатов

четырьмя продольными балками 19. Узлы навески 21 шасси и передние узлы навески 15 консолей крыла, а также узлы навески 22 грузового трапа и передние узлы навески 16 двигателей соответственно соединены между собой четырьмя вертикальными стойками 23. Узлы навески 21 шасси и задние узлы навески 17 консолей крыла, а также узлы навески грузового трапа 22 и задние узлы навески 18 двигателей соединены между собой подкосами 25. Задние узлы навески 17 консолей крыла связаны с передними узлами навески 16 двигателей раскосами, а задние узлы навески 18 двигателей совмещены в один узел с замками убранного положения грузового трапа. 5 ил.

силовой установки, что приводит к снижению полезной нагрузки.

Целью изобретения является повышение объемно-весовой эффективности самолета. Это достигается тем, что у известного самолета вертикального и ультракороткого взлета и посадки, содержащего носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное и горизонтальное оперения, шасси, силовую установку, включающую двигатели, подъемный вентилятор, установленный в носовой части фюзеляжа и подъемно-маршевые вентиляторы в кольцевых каналах с устройством поворота тяги,

грузовой трап, хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде пространственной ферменной конструкции, включающей переднюю, заднюю и нижнюю поперечные балки, на передней балке по краям расположены узлы навески консолей крыла, а между ними - передние узлы навески двигателей, на задней балке расположены соответственно задние узлы навески консолей крыла и двигателей, на нижней поперечной балке

по краям расположены узлы навески шасси, а между ними - узлы навески грузового трапа, при этом передние и задние узлы навески консолей крыла, а также передние и задние узлы навески двигателей соединены

между собой четырьмя продольными балками, узлы навески шасси и передние узлы навески консолей крыла, а также узлы навески грузового трапа и передние узлы крепления двигателей соответственно

соединены между собой четырьмя вертикальными стойками, при этом каркас коль- цевого канала подъемно-маршевого

вентилятора образован крайними и внутренними вертикальными стойками и передней и нижней поперечными балками, а стыковой шпангоут хвостовой и центральной частей фюзеляжа образован внутренними вертикальными стойками и передней и нижней поперечной балками, узлы навески шасси и передние узлы навески двигателей соединены между собой подкосами, на каждом из которых установлены подьемио-«гар- шевые вентиляторы, узлы навески uiactn и задние узлы навески консолей крыла, а также узлы навески грузового трапа и задше узлы навески двигателей соединены между собой подкосами, на которых закреплено устройство поворота вектора тяги, задние узлы навески консолей крыла связаны с передними узлами навески двигателей раскосами, а задние узлы навески двигателей совмещены в один узел с замками убранного положения грузового трапа.

Из анализа патентной и технической литературы известно использование указанной совокупности отличительных признаков, характеризующей достижение положительного эффекта за счет выполнения отсека подъемно-маршевых вентиляторов в виде конструктивно-силового модуля, позволяющего провести навеску основных стоек шасси, консолей крыла, двигателей на ферму, образованную продольным и поперечным наборами центроплана крыла, кольцевых каналов, кожуха привода вентилятора и подкосов крепления поворотных лопаток, что позволяет уменьшить вес конструкции, занимаемый объем. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство самолета отличается тем, что отсек подъемно-маршевых вентиляторов выполнен в виде модуля, силовые элементы которого имеют узлы навески шасси, консолей крыла, двигателей.

Таким образом, заявленное устройство самолета соответствует критерию изобретения новизна.

Из сравнения заявленного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями, не выявлено признаков, которые отличают заявленное решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлен самолет, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - ферменная конструкция отсека подъемно- маршевых вентиляторов; на фиг. 4- подъемно-маршевый вентилятор,вид сбоку.

СВ/УВП, выполненный по схеме утка, содержит крыло 1, вертикальное 2 и горизонтальное 3 оперения, шасси 4, фюзеляж

5, грузовой трап б, силовую установку, состоящую из двигателей 7, подъемно-маршевых вентиляторов 8 (ГМВ) и подъемного вентилятора 9. ПМ8 включает привод 10 (не 5 показан ), поворотные лопатки 11, лопатки

12вентилятора. Отсек ПМВ выполнен в виде ферменной конструкции vt Содержит силовые элементы. Две поперечные балки 13 и 14 являются лонжеронами центроплана,

10 На передней попёрё чн ой балке 13 по краям расположены передние узлы навески 15 консолей крыла, а между ними расположены передней навески 16 двигателей. Соответственно гё1Э;йнё й поперечной бал15 ке 14 аналогично рШШОжены задние узлы навески 17 консолей крыла и задние узлы навески 18 двигателей. Передние 1B и задние Г узлы наМСкй к бн соле й крыла, а также передние 16 и задние 18 узлы навески

0 двигателей соединены между собой четырьмя продольными балками 19, являющимися силовыми нервюрами центроплана. На нижней поперечной балке 20 по краям расположены узлы навески 21 шасси, а между ними

5 - узлы навески 22 грузового трапа. Передние узлы навески 15 консолей крыла и узлы навески 21 шасси, а также передние узлы навески 16 двигателей и узлы нॸс ки 22 грузового трапа связаны между собой че0 тырьмя вертикальными стойками 23. Внут- . ренние вертикальные стойки 23 и передняя

13и нижняя 20 поперечные балки образуют стыковой шпангоут с центральной частью фюзеляжа 5. Узлы навески 21 шасси и пере5 дние узлы навески 16 двигателей связаны между собой подкосами 24, на серединах которых закреплены подъемно-маршевые вентиляторы 8. Вдоль них же приходит привод 10 подъемно-маршевых вентиляторов.

0 Узлы навески 21 шасси и задние узлы навески 17 консолей крыла, а также узлы навески 22 грузового трапа и задние узлы навески 18 двигателей соответственно связаны между собой подкосами 25. На этих

5 подкосах закреплены параллелограммные механизмы 26 поворота вектора тяги.

Задние узлы навески 17 консолей крыла связаны с передними узлами навески 16 двигателей раскосами 27.

0 Задние углы навески 18 двигателей конструктивно совмещены с замками 28 убранного положения грузового трапа в один узел. Силовую конструкцию кольцевого канала в поперечном сечении образуют край5 няя и внутренняя вертикальные Стойки 23, соединенные с крайними участками передней поперечной балки 13, верхнюю панель образуют крайняя и средняя продольные балки 19 с крайними элементами поперечных балок 13 и 14, и раскос 27, а боковые

стенки образуют расположенные соответственно подкосы 25. На силовую конструкцию канала крепится обечайка 29 и кожух канала 30.

В конструкции модуля силовая ферма воспринимает нагрузки от основных стоек шасси 4 (на взлете и посадке) от ПМВ 8, консолей крыла 1 и двигателей 7 (на переходных режимах и в полете).

На переходных режимах и в полете уси- лие на ПВМ 8 поступает по механическому приводу 10, это усилие также используется для открытия и управления параллелйграм- мных механизмом 26 поворота вектора тяги и для выпуска и уборки шасси 4.

Параллелограммные механизмы 26 выполняют роль силовых элементов и позволяет повысить подъемную силу за счет обтека ния лопаток 11 в крейсерском полете, а на режиме взлета и посадки повернуть вектор тяги.

Трап 6 после уборки через замки 28 убранного положения включается в работу силовой конструкции совместно с силовыми элементами фермы (внутренними подкоса- ми 25 и продольными балками 19), он образует хвостовой отсек фюзеляжа, который имеет стыковой шпангоут, образованный передней 13 и нижней 20 поперечными балками и внутренними вертикальными стойка- ми 23.

Устройство работает следующим образом.

На взлете шасси 4 находится в выпущенном положении, поворотные створки и жалюзи подъемного вентилятора 9 открыты, а у ПМВ 8 поворотные лопатки 11 отклонены параллелограммным механизмом 26 в положение, обеспечивающее поворот вектора тяги 6 в вертикальное положение. На пере- ходном режиме самолет за Счет тяги подъемно-маршевых 8 и подъемных 9 вентиляторов взлетает, при этом происходит уборка шасси 4 и поворот лопаток 11 в горизонтальное положение. В крейсерском полете подъемный вентилятор Я не работает, поворотные лопатки закрывают его нишу снизу, а жалюзи сверху фюзеляжа. ПВМ 8 работает в режиме крейсерского полета, причем поворотные лопатки 11 выполняют функции решетчатого крыла, создавая подъемную силу. При посадочном переходном режиме в работу включается подъемный вентилятор 9, причем поворотные створки ПМВ 8 отклоняют вектор тяги. После выпу- ска шасси 4 самолет совершает посадку.

По сравнению с прототипом выполнение отсека ПМВ в виде конструктивно-силового модуля, позволяющего провести навеску: основных стоек шасси, консолей

крыла, ПВМ, двигателей на взаимосвязанную ферменную конструкцию позволяет уменьшить вес конструкции и занимаемый объем за счет интеграции силовых элементов в единые силовые узлы, этому способствует также интеграция функций силовой конструкции планера и функциональных элементов силовой установки.

Положительный эффект заключается в том, что за счет уменьшения веса и объемов, увеличивается масса полезной нагрузки или дальность полета.

Формула изобретения Самолет вертикального и ультракороткого взлета и посадки, содержащий носовую, центральную и хвостовую части фюзеляжа, крыло, вертикальное и горизонтальное оперения, шасси, силовую установку, включающую двигатели, подъемный вентилятор, установленный в носовой части. фюзеляжа, подъемно-маршевые вентилято ры в кольцевых каналах с устройством пово-- рота вектора тяги, грузовой трап, отличающийся тем, что, с целью повышения объемно-весовой эффективности самолета, хвостовая часть фюзеляжа выполнена в виде пространственной ферменной конструкции, включающей переднюю, заднюю и нижнюю поперечные балки, на передней балке по краям расположены узлы навески консолей крыла, а между ними - передние узлы навески двигателей, на задней балке расположены соответственно задние узлы навески консолей крыла и двигателей, на нижней поперечной балке по краям расположены узлы навески шасси, а между ними - узлы навески грузового трапа, при этом передние и задние узлы навески консолей крыла, а также передние и задние узлы навески двигателей соединены между собой четырьмя продольными балками, узлы навески шасси и передние узлы навески консолей крыла, а также узлы навески грузового трапа и передние узлы крепления двигателей соответственно соединены между собой четырьмя вертикальными стойками, при этом каркас кольцевого канала подъемно-маршевого вентилятора образован крайними и внутренними вертикальными стойками и передней и нижней поперечными балками, а стыковой шпангоут хвостовой и центральной частей фюзеляжа образован внутренними вертикальными стойками и передней и нижней поперечными балками, узлы навески шасси и передние узлы навески двигателей соединены между собой подкосами, на каждом из которых установлены подъемно-маршевые вентиляторы, узлы навески jiiaccH и задние узлы навески консолей крыла, а также узлы навески грузового трала и задние узлы навески двигателей соединены между собой подкосами, на которых закреплено устройство поворота вектора тяги, задние узлы навески консо3-Г

. Г

лей крыла связаны с передними узлами навески двигателей раскосами, а задние узлы навески двигателей совмещены в один узел с замками убранного положения грузового трапа.

Фиг. 2.

Фиг.5