САМОЛЕТ СВЕРХКОРОТКОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Полезная модель относится к области авиастроения, в частности к конструкциям самолетов сверхкороткого или вертикального взлета и посадки.;
Известен самолет, включающий фюзеляж с кабиной, два поршневых маршевых двигателя, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, шасси (патент РФ №83237, МПК В64С 1/00, опубл. 27.05.2009). При этом фюзеляж в носовой части и под сиденьем пассажиров имеет свободные ниши для уборки шасси, крыло состоит из центроплана большого размаха, проходящего насквозь через фюзеляж, причем центроплан соединен с силовыми элементами фюзеляжа технологическим стыком, вертикальное оперение состоит из руля направления и киля, выполненного единой деталью с фюзеляжем, горизонтальное оперение состоит из неразъемных по размаху стабилизатора и руля высоты, а маршевые двигатели выполнены с винтами, закрыты в мотогондолы и расположены на крыле симметрично относительно фюзеляжа.'
Недостатком известного технического решения является большая длина разбега и пробега, невозможность совершать взлет и посадку по крутой траектории.
Также известен самолет вертикального или сверхкороткого взлета и посадки, включающий фюзеляж с кабиной, маршевый двигатель, неподвижное или поворотное относительно поперечной оси самолета крыло с развитой механизацией, вертикальное и горизонтальное оперение, шасси (патент РФ №2284280, МПК В64С 29/00, опубл. 27.09.2006 - прототип). При этом маршевый двигатель установлен в центральной части фюзеляжа и представляет собой комбинированный ротор, содержащий элементы осевого и радиального вентиляторов, выполненный в виде колеса, состоящего из лопастей, закрепленных в ступице, и дисков, между которыми расположены лопатки, а в хвостовой части фюзеляжа расположен проточный канал, в котором размещены неповоротные лопатки и поворотные лопатки и щитки, причем поворотные щитки установлены с возможностью выполнения функции тормозных щитков.
Недостатками данного самолета являются сложность конструкции силовой установки и элементов управления воздушным потоком, приводящая к снижению надежности самолета, силовая установка занимает все пространство центральной части фюзеляжа и центроплана самолета, не оставляя места для размещения полезной нагрузки, низкая эффективность силовой установки на крейсерском режиме, низкая весовая отдача.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание дополнительного тягового усилия на взлете, создание дополнительной подъемной силы крыла, превышающей взлетную массу самолета на режимах взлета, посадки и висения, увеличение проекции вектора полной аэродинамической силы на направление, противоположное направлению движения центра масс самолета на посадке.
Указанный технический результат достигается тем, что самолет вертикального или сверхкороткого взлета и посадки, включающий фюзеляж с кабиной, по меньшей мере, один поршневой или турбовинтовой маршевый двигатель, неподвижное или поворотное относительно поперечной оси самолета крыло с развитой механизацией, вертикальное и горизонтальное оперение, шасси, содержит три маршевых двигателя, один из которых установлен в передней части фюзеляжа, второй - на правой консоли крыла и третий - на левой консоли крыла, а электрические подъемные двигатели, снабжены воздушными винтами и установлены на передней кромке консолей крыла самолета в зонах, не обдуваемых маршевым двигателем, при этом электрические подъемные двигатели выполнены с возможностью создания подъемной силы на режимах взлета и посадки самолета.
Кабина имеет площадь остекления, обеспечивающую обзор на взлете и посадке самолета при больших углах атаки.
Кабина может иметь трансформируемую конструкцию.
Установка электрических подъемных двигателей на передней кромке консолей крыла самолета в зонах, не обдуваемых маршевым двигателем, и выполнением их с возможностью создания подъемной силы на режимах взлета, посадки и висения самолета позволяет обеспечить дополнительный управляемый обдув крыла и создание дополнительного тягового усилия на взлете и посадке.
Предлагаемая конструкция самолета позволяет обеспечить подъемную силу, создаваемую за счет обдува крыла маршевым (маршевыми) и подъемными двигателями, превышающую полную взлетную массу самолета при малой или нулевой горизонтальной скорости.
Электромеханическая силовая установка (ЭМСУ) самолета может включать один или несколько маршевых двигателей (АПД) и многодвигательную электросиловую установку, распределенную по всему размаху крыла. ЭМСУ обеспечивает основное и вспомогательное тяговое усилие, а также дополнительный обдув крыла на этапах взлета и посадки.
Самолет содержит комбинированную систему управления (КСУ), обеспечивающую управление самолетом в пилотируемом, директорном и беспилотном вариантах.
Самолет также содержит систему аварийного спасения (САС) парашютного типа, обеспечивающую спасение экипажа и пассажиров.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан общий вид самолета вертикального или сверхкороткого взлета и посадки с двумя маршевыми двигателями.
Самолет вертикального или сверхкороткого взлета и посадки представляет собой планер, выполненный по нормальной аэродинамической схеме высокоплан и включающий фюзеляж 1 с кабиной 2 пилота, крыло 3 большого удлинения с развитой механизацией, оперение (горизонтальное 4 и вертикальное 5) в хвостовой части фюзеляжа 1 и шасси 6 (трехопорное). Самолет содержит, по меньшей мере, один поршневой или турбовинтовой маршевый двигатель 7 и электрические подъемные двигатели (на фиг. не показаны), снабженные воздушными винтами 8.
Крыло 3 может быть выполнено неподвижным или поворотным относительно поперечной оси самолета (на малый угол).
Кабина 2 может быть выполнена трансформируемой конструкции (пассажирская, санитарная, грузовая и т.д.). Кабина 2 пилота имеет большую площадь остекления 9, обеспечивающего хороший обзор на взлете и посадке при больших углах атаки.
При наличии в конструкции самолета одного маршевого двигателя 7 его располагают в передней части фюзеляжа 1 самолета.
Самолет может содержать два маршевых двигателя 7 (вариант, представленный на фиг.), один из которых установлен на правой консоли крыла 3, а второй - на левой консоли крыла 3. Также самолет может быть выполнен с тремя маршевыми двигателями 7, один из которых установлен в передней части фюзеляжа 1, второй - на правой консоли крыла 3 и третий - на левой консоли крыла 3.
Электрические подъемные двигатели установлены на передней кромке консолей крыла 3 самолета в зонах, не обдуваемых маршевым двигателем (маршевыми двигателями) 7, и выполнены с возможностью создания подъемной силы на режимах взлета, висения и посадки самолета.
Эксплуатация предлагаемого самолета вертикального или сверхкороткого взлета и посадки осуществляется следующим образом (показана на варианте самолета с двумя маршевыми двигателями, представленном на фиг.).
Фиксируют тормоза колес основных стоек шасси 6 и запускают маршевые двигатели 7. После прогрева маршевых двигателей 7 закрылки (на фиг. не показаны) и крыло 3 (при необходимости) отклоняют во взлетное положение. Одновременно устанавливают максимальные обороты маршевых двигателей 7 и подъемных электрических двигателей (электродвигатели работают от аккумуляторных батарей). Расфиксируют тормоза колес основных стоек шасси 6. Самолет после короткого (5-10 метров) разбега либо без него начинает движение с набором скорости и набором высоты по крутой траектории. При достижении безопасной высоты траектория выполаживается для набора скорости до значения, соответствующего режиму набора высоты с выключенными электрическими подъемными двигателями. При достижении этого значения скорости подъемные двигатели выключают, лопасти винтов 8 подъемных двигателей складывают вдоль оси вращения либо убирают. При достижении скорости убирания закрылков, закрылки переводят в полетное положение. При достижении необходимой высоты и скорости маршевые двигатели 7 переводят в режим крейсерского полета.
Во время взлета, посадки и висения - режимах работы самолета с включенными подъемными двигателями, самолет управляется по тангажу рулем высоты, по крену элеронами, по курсу дифференциальным регулированием мощности внешних электрических двигателей. На остальных режимах полета самолет управляется по тангажу рулем высоты, по крену элеронами, по курсу рулем направления.
Изменение скорости полета производят за счет регулирования оборотов маршевых двигателей 7.
Посадку самолета выполняют следующим образом.
Обороты маршевых двигателей 7 уменьшают до величины, соответствующей необходимой скорости снижения. Закрылки отклоняют в посадочное положение. При достижении заданной высоты включают подъемные электрические двигатели, а маршевые двигатели 7 выводят на полную мощность с одновременным увеличением угла тангажа до значений, соответствующих режиму посадки, и, при необходимости, поворотом крыла 3 в посадочное положение. Самолет снижается до касания земли.
Торможение самолета при пробеге (если необходимо) по земле происходит за счет системы торможения колес основных стоек.
Таким образом, предлагаемая конструкция самолета с электросиловой установкой, распределенной по всему размаху крыла, позволяет обеспечить взлет самолета с минимальным разбегом либо без разбега и посадки с минимальным пробегом, либо без пробега за счет увеличения мощности силовой установки на взлете путем применения электрических двигателей, работающих от аккумуляторных батарей, дополнительного управляемого обдува крыла для увеличения его подъемной силы на взлете и посадке, а также за счет отклонения вектора полной аэродинамической силы для создания вертикальной составляющей на взлете и гашения скорости на посадке.