Транспортный гидросамолёт
TRANSPORT SEAPLANE

Изобретение относится к области морской авиации и может быть использовано при конструировании гидросамолетов.
Известен гидросамолет АИР-2 конструкции А.С. Яковлева, одностоечный биплан с хвостовым оперением, со звездообразным двигателем и тянущим винтом в передней части фюзеляжа, двумя поплавками малой килеватости, каждый из которых имеет один редан. Скорость максимальная 150 км/час, посадочная скорость 65 км/час, мощность двигателя 60 л.с., год постройки 1931.
(В.Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР до 1938 г., изд. 3, М., Машиностроение, 1986, с. 459-460, рис. 230, табл. 32 на с. 710).
Недостатками известного гидросамолета являются: малая грузоподъемность, недостаточная мощность двигателя, большое сопротивление поплавков.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидросамолета.
Известна летающая лодка "Дорнье-Валь", подкосный моноплан - парасоль с жабрами боковой остойчивости. Два двигателя, установленные в тандем на крыле. Корпус лодки низкий широкий двухреданный, днище слабокилеватое. Каркас крыла, оперения и подкосы дура-люминовые, обтяжка - полотном. Выпуск 1931 года. Скорость максимальная у земли 210 км/час, крейсерская скорость 160 км/час, скорость посадочная 100 км/час. Потолок 3600 м. Продолжительность полета 12 часов. Дальность полета 2000 км. Весовая отдача 38%. (Там же, с. 441-442, рис. 223, табл. 27).
Недостатки известной летающей лодки "Дорнье-Валь": большая посадочная скорость, большой разбег при взлете, большое время набора высоты, малая грузоподъемность.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией лодки, большим сопротивлением, создаваемым жабрами боковой остойчивости и двигателями.
2
Известен также гидросамолет Ш-3 конструкции В.Б. Шаврова, представляющий собой поплавковый низкоплан с механизмом выпуска колес из поплавков, закрепленных шарнирно, а сзади на телескопических стойках. Поплавки съемные. Двигатель "Циррус-Гермес" 120 л.с. Фюзелаж цельнометаллический монокок-лимузин. Консоли крыла и оперения - деревянные, обтяжка - полотно. Количество мест 3. Поплавки металические. Длина гидросамолета 7,8 м, размах крыла 14, 0 м, площадь крыла 24 м, вес пустого 750 кг. Продолжительность полета 5 часов. (Там же, с. 628-629, рис. 323, табл. 38).
Известный гидросамолет Ш-3, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.
Недостатки известного гидросамолета Ш-3 те же.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидросамолета.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик гидросамолета.
Технический результат обеспечивается тем, что в транспортном гидросамолете, содержащем фюзеляж, правую и левую консоли крыла, два поплавка, каждый с одним поперечным реданом, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, двигатель, кинематически соединен с двумя толкающими винтами, установлеными тандемом сверху в задней части фюзеляжа, механизмы управления, согласно изобретению каждая консоль крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками, переходящими в продольные гребни, одинаковые по конструкции, каждый из которых содержит переднюю стенку, наклоненную в сторону передней части гидросамолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку, выполненную в форме части гиперболы, понижающейся в сторону задней части гидросамолета, причем между началом гиперболической поверхности и задним концом верхней горизонтальной поверхности выполнено наклонное окно, закрываемое верхней крышкой, установленной с возможностью открытия вверх, кроме того на нижней части кессона выполнен воздухозаборник, начинающийся от нижнего конца передней стенки и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности воздухозаборным щитком, размещенным горизонтально, закрывающим часть входного отверстия воздухозаборника и установленным с возможностью отклонения вниз, причем все нижние воздухозаборные щитки всех кессонов одной консоли соединены между собой одним валом и связаны кинематически с механизмом регулирования подъемной силы, аналогично и для другой консоли, кроме того все верхние крышки всех кессонов одной консоли соединены между собой общим валом, кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболических поверхностях кессонов консоли, аналогично и для другой консоли крыла, кроме того на оконечностях консолей крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы с рулями и элеронами для управления поворотом фюзеляжа вокруг продольной оси, причем угол атаки консолей крыла 5-8 градусов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен общий вид транспортного гидросамолета;
на фигуре 2 - вид на транспортный гидросамолет спереди;
на фигуре 3 - вид на транспортный гидросамолет сверху;
на фигуре 4 - вид на транспортный гидросамолет снизу;
на фигуре 5 - вид на левую консоль крыла транспортного гидросамолета спереди;
на фигуре 6 - вид на левую консоль крыла гидросамолета сверху;
на фигуре 7 - вид на левую консоль крыла гидросамолета снизу;
на фигуре 8 - вид на консоль крыла транспортного гидросамолета сбоку в разрезе;
на фигуре 9 - схема создания подъемной силы на консоли крыла транспортного гидросамолета;
на фигуре 10 - схема силовой установки транспортного гидросамолета.
Транспортный гидросамолет содержит фюзеляж 1, правую 2 и левую 3 консоли крыла, два поплавка 4 и 5, каждый с одним реданом 6, вертикальный 7 и горизонтальные 8 стабилизаторы с рулями направления 9 и высоты 10, двигатель 11, расположенный внутри задней части фюзеляжа 1 карданным валом 12 соединен с ведущей шестерней 13 нижнего редуктора 14, входящей в зацепление с ведомой шестерней 15, которая посредством вертикального карданного вала 16, через ведущую шестерню 17 верхнего редуктора 18, входит в зацепление с ведомыми шестернями 19, 20, закрепленными на осях 21, 22 и приводящие во вращение в противоположные стороны толкающие воздушные винты 23, 24, установленные тандемом в задней верхней части фюзеляжа 1, механизмы управления.
Каждая консоль 2,3 крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов 25, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками 26, переходящими в продольные гребни. Кессоны одинаковые по конструкции и каждый из них содержит переднюю стенку 27, наклоненную в сторону передней части гидросамолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью 28, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку 29, выполненную в форме части пораболы, понижающейся в сторону задней части транспортного гидросамолета. (О гиперболе см. И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, т. 2, М., "Наука", гл. редакция физико-математической литературы, 1979, с. 122, №1023, кривая р-р). Между началом гиперболической поверхности 29 и задним концом верхней горизонтальной поверхности 28 выполнено наклонное окно 30, закрываемое верхней крышкой 31, установленной с возможностью открытия вверх. На нижней части кессона 25 выполнен воздухозаборник 32, начинающийся от нижнего конца передней стенки 27 и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности 29 воздухозаборным щитком 33, размещенным горизонтально внутри воздухозаборника 32 с возможностью отклонения вниз. Все нижние воздухозаборные щитки 33 всех кессонов 25 одной консоли 2 или 3 соединены между собой одним валом 34 и связаны кинематически с механизмом регулирующим подъемную силу консолей крыла. Верхние крышки 31 всех кессонов 25 одной консоли 2 или 3 соединены между собой общим валом 35 и кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболической поверхности 29. На оконечностях консолей 2, 3 крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы 36 с рулями 37 и 38 для управления поворотом фюзеляжа 1 вокруг продольной оси. Угол атаки консолей 2, 3 крыла 5-8 градусов. Работа транспортного гидросамолета.
1
1
При движении транспортного гидросамолета со скоростью V в направлении, показанном стрелкой на фигуре 9, подъемная сила на консолях 2 и 3 возникает следующим образом. Воздушный поток, движущийся навстречу наклонной передней стенке 27 ударяет в нее с силой F и с силой F отражается вниз, создавая реактивную силу Fp, направленную вверх, приложенную к верхней горизонтальной поверхности 28. Кроме того передняя верхняя горизонтальная поверхность 28 обтекается воздушным потоком (на фигуре 9 показано горизонтальными стрелками) и на ней возникает сила разрежения Fpaзp, направленная вверх. Так как консоли 2 и 3 крыла находятся под углом атаки, нижний воздухозаборный щиток 33 находится в горизонтальном положении относительно нижней поверхности кессона 25, а верхняя крышка 31 закрыта (фиг. 8), то воздушный поток поступает, как показано на фигуре 9, внутрь кессона 25 и производит давление на внутренние стенки 28 и 29 с силой Fвн. Эти силы, действующие на указанные стенки, увеличивают подъемную силу консоли 2 или 3, а сила Fвн, действующая изнутри на переднюю стенку 27, уравновешивается, так как сила F больше. Воздушный поток, обтекающий наружную гиперболическую поверхность 29 создает силу разрежения Fгип. Для повышения подъемной силы кессона 25 необходимо воздухозаборный щиток 33 отклонить вниз, а верхнюю крышку 31 повернуть вверх и открыть проход воздуха из кессона 25 наружу на гиперболическую поверхность, как показано на фигуре 9 стрелкой. В результате увеличится количество воздуха, поступающего внутрь кессона 25, возрастет давление на внутренние стенки 28 и 29, увеличится подъемная сила. Кроме того воздух, поступающий внутрь кессона 25 в большом количестве, получит возможность выходить через окно 30 в верхней части кессона 25 и дополнительно, в зависимости от величины открытия окна 30, увеличивать скорость обтекания воздушным потоком гиперболической поверхности 29. При этом появится дополнительная подъемная сила Fщ. Это может быть использовано при взлете и посадке, а также при полете на больших высотах, где воздух разрежен. Таким образом величина подъемной силы будет суммой всех подъемных сил, создаваемых всеми кессонами 25, которые работают одинаково. Fобщ=Fp+Fpaзp+Fгип+Fщ+Fвн. Работа всех кессонов 25 одинакова. При необходимости сделать крен на правый или левый борт необходимо отклонять в соответствующую сторону закрылки 37 и 38.
Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики гидросамолета, увеличить подъемную силу консолей крыла, высоту полета и грузоподъемность, а также повысить безопасность полета.