Экранолет
GROUND-EFFECT CRAFT

Изобретение относится к области авиастроения и может быть использовано для создания летательных аппаратов в режиме экраноплана.
Известен Экраноплан интегральной аэрогидродинамической компоновки*автора Колганова В.В., патент RU №2016145256, МПК B60V 1/08, B60V 1/18, опубл. 29.08.2017 Бюл. № 25, содержащий длинный фюзеляж, хвостовое оперение, реактивные двигатели, крылья и крылья на воздушной подушке.  Устройство устойчиво в полете, обладает хорошим аэродинамическим качеством и для полета вне экрана, не требует взлетной полосы и безопасно при отказе двигателей. К недостаткам относятся обусловленный большими подводными объемами длительный разгон, требующий большой оборудованной полосы,  наличия дополнительных в виде поплавков массивных элементов конструкции для разгона, что увеличивает  аэродинамическое сопротивление его корпуса. Наличие фюзеляжа несмотря на придания ему аэродинамической формы, как всегда, уменьшает коэффициент аэродинамического качества крыльев. Малые поперечные размеры (удлинения) крыла на воздушной подушке, как и других крыльев, мало эффективны при полетах  вне экрана. Погрузка грузов через  корму создает дополнительные сложности вместо простой парковки к пристани или любому  другому прямому борту, а длинный фюзеляж снижает прочность самолета и затрудняет маневрирование и движение в портах. Кроме того, возникающие трудности управления продольной  устойчивостью экраноплана  потребовали усложнения и утяжеления крыльев на  воздушной подушке.
За прототип принят самолет Flying-V, Делфузский технический университет и авиакомпания КLM, Нидерланды, описанный в aviation 21.ru> самолет с гибридным крылом, 4 июля 2019. Устройство содержит V-образные крылья с салоном внутри, в их хвостовой части крылья с вертикальными стабилизаторами и рулями, а также реактивные двигатели. По сравнению с обычными самолетами обводы салонов создают основную часть подъемной силы, поэтому как и в самолетах, выполненных по схеме  самолет-крыло, снижают аэродинамическое сопротивление фюзеляжа самолета. Большая доля ламинарного потока на частичных обтекаемых прямолинейным потоком воздуха V-образных участках крыльев снижает аэродинамическое сопротивление фюзеляжа по сравнению с самолетами  (экранопланами), выполненными по стандартной технологии. Недостатком является обусловленное размещением элеронов внешнее расположение крыльев относительно салонов, увеличивающих поперечные габариты самолета и затрудняющие парковку и маневрирование на аэродромах. Массивные узлы крепления двигателей к крыльям добавляют существенно к аэродинамическому сопротивлению самолета. При большой аварии посадка на поверхность земли не возможна, а выход одного из двух двигателей требует траектории с отклонением от прямолинейного маршрута между пунктами отправки и назначения. Это увеличивает время полета, снижает его топливную экономичность.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании высокоэффективного транспортного средства используемого как в воздухе, так и на воде.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении взлетной массы, повышении топливной эффективности, выпрямлении траектории полета,  упрощении  бортовой парковки.
Технический результат достигается тем, что в экранолете, содержащем V-образный фюзеляж с салоном внутри, в хвостовой части фюзеляжа расположены крылья, снабженные элеронами, и стабилизаторами с рулями поворота для воздуха, а также реактивные двигатели, элементы конструкции для регулировки положения днища при разгоне устройства, новым является то, что стабилизаторы прикреплены к концам фюзеляжа и снабжены дополнительными рулями поворота для воды, крылья расположены между концами фюзеляжа и образуют единое заднее крыло, которое прикреплено сверху к стабилизаторам в хвостовых частях фюзеляжа, при этом периферийные части заднего крыла с элеронами дополнительно с помощью двух стоек прикреплены к хвостовым частям фюзеляжа, а на поворотной в вертикальной плоскости центральной части заднего крыла  закреплены  реактивные двигатели, в передней части фюзеляжа расположено опоясывающее кольцо с крыловым профилем в нижней части, а в задней части с боков  стабилизаторов расположены спонсоны плавного входа в водную поверхность, опоясывающее крыло механически связано с гидроцилиндром, установленным внутри и в начале V-образного фюзеляжа.
Конструктивная схема предлагаемого устройства представлена на  фиг.1, фиг.2, фиг.3.
На фиг.1 приведен вид сбоку на экранолет.
На фиг.2 приведен вид сверху на экранолет.
На фиг.3 приведен фрагмент вида сзади на экранолет.
Устройство на фиг.1 содержит V-образный фюзеляж с салоном внутри 1, два стабилизатора 2, две неподвижные части крыла 3, каждая  с опорой 4, подвижная часть крыла 5 с закрепленными на ней реактивными двигателями 6. Стабилизаторы 2 заканчиваются рулями поворота 7 с надводной и подводной частями. Элероны 8 вынесены наверх в свободный поток воздуха неподвижной части крыла 3 и не влияют на работу крыльев в экранном эффекте. Спереди устройство содержит опоясывающее кольцо 9 на двух вертикальных стойках 10 и 11, а сзади по бокам пара спонсонов 12. Гидроцилиндр 13 регулирует положение опоясывающего кольца  9.  Аэродинамические профили сечений каждой части V – образного фюзеляжа содержат хорды, которые могут быть выполнены как прямолинейными, так и с другой, например,  плавно   расширяющимися за  прямолинейной частью с направлением выходящей струи по вектору скорости набегающего  потока при нулевом угле атаки. В перпендикулярном оси экранолета двух  сечениях фюзеляжа хорды верхних сечений немного наклонены и завалены к оси  устройства для улучшения аэродинамики и гидродинамики обводов.
Устройство работает следующим образом. Подводная часть устройства вначале движения  поднимает нос и начинает движение с большими углами дифферента (атаки) и при достижении некоторой скорости  движения достигает максимального значения сопротивления движения, которое  преодолевается тягой двигателей. Далее дифферент медленно уменьшается, сохраняя положительные значения до требуемой величины полета на режиме отрыва от водной поверхности. При этом всплытии подъемная сила опоясывающего кольца 9, подъем днищевых поверхностей в районе задней части (как и реданы на корпусах самолетах амфибий) и  отклонение вектором тяги двигателей снижают силу реакции воды при погружении кормовых поверхностей. Раздвоение устройства и  килеватость поперечных сечений (уменьшение их высоты к оси экраноплана) способствует плавным изменению пятна касания водной поверхности и выходу на режим отрыва полета со  скоростью отрыва от земли прототипа, но с большей величиной коэффициента аэродинамического качества. Поэтому суммарная площадь крыльев  3 предлагаемого экранолета получится меньше, чем у прототипа.  На режимах полета (высота несколько метров) плоско - параллельный воздушный поток обтекает аэродинамические профили сечений каждой части V – образного фюзеляжа с увеличивающими скоростями до верхней границы зоны экранного эффекта, куда предлагаемый летательный аппарат прилетает с величиной коэффициента аэродинамического качества примерно равной прототипу при его полете на  данной скорости. Основная часть подъемной силы самолета создается при обтекании крыльевых салонов фюзеляжа воздушным потоком, остаточная часть подъемной силы  реализуется при обтекании концевого крыла. После  разгона над водной поверхностью не выше влияния экранного эффекта далее с увеличением подачи топлива в двигатели экранолет разгоняется аналогично прототипу, но с меньшей массой, с увеличением  высоты и скорости  полета самолетов с двухконтурными двигателями. По сравнению с известными экранопланами значительно снижена взлетная масса, так как они содержат  массивные крылья и поплавки с дополнительным увеличением подводных объемов экраноплана с целью обеспечения начального положения крыльев над водной поверхностью.   На режиме посадки подъем днищевых поверхностей в районе задней части (как и реданы на корпусах самолетах амфибий)  снижают силу реакции воды при погружении кормовых поверхностей. Касание водной поверхности спонсонами 12 и нижней частью опоясывающего кольца 9   поможет выдержать дифферент и обеспечит плавное снижение скорости экранолета. Поможет стабилизации движения и плавному останову  поворот центральной части крыла 5 с двигателями 6 до 180 градусов с отклонением вектора тяги двигателей при пробеге до остановки. Наконец, выработка топлива к концу полета, облегчающее вес самолета, позволит снизить скорость полета перед касанием водной поверхности. Отсутствие системы шасси  и громоздкие опорные рамы  прототипа компенсирует наличие элементов обеспечения разгона и посадки.  Экранный эффект, препятствующий вертикальным смещениям профильных сечений  двухкорпусного самолета, расположенных по обе стороны от центра тяжести самолета  и эффективное управление поворотом в вертикальной плоскости центральной частью заднего крыла вместе с двигателями способствует безопасному движению на больших скоростях полета без продольных колебаний. Большие удлинения корпусов по сравнению с крыльями типичных экранопланов более эффективны при полетах вне экранного эффекта. Центральное расположение крыла не препятствует маневрированию и причаливанию к прямым причалам и к судам на водной поверхности, что  может быть использовано еще и для простой дозапровки топливом и ремонта двигателя. Вынужденное приводнение безопасно,  для продолжения плавания могут быть использованы также небольшие поршневые двигатели самолета, установленные для маневрирования в портах.
Таким образом, предлагаемая одна и та же материальная часть (экранолет) может эффективно использоваться как на коротких перелетах в режимах экраноплана или самолета тушения пожаров, так и на дальних полетах в высотах скоростях двухконтурной авиации. Это удовлетворяет и задаче повышения серийности производства, и рентабельности портов за счет многопрофильности и более гибкого использованием меньшего количества парка судов и самолетов. Спрямление траектории полета радикально увеличивают топливную эффективность предлагаемого экранолета.  Простота маневрирования и причаливания снижают дополнительные затраты инфраструктуры портов. В случае необходимости посадки в море обеспечивается продолжение движения двигателями маневрирования или техническая поддержка. Конструкция предлагаемого экранолета идеально приспособлена для использования буксиров  для укорочения трассы и добавления усилия  преодоления горба сопротивления разгона.