МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СВЕРХЗВУКОВОЙ ОДНОДВИГАТЕЛЬНЫЙ САМОЛЕТ
MULTIFUNCTIONAL SUPERSONIC SINGLE-ENGINE AIRCRAFT

Изобретение относится к авиации, в частности к сверхзвуковым самолетам с малым уровнем радиолокационной заметности.
Из уровня техники известен многорежимный высокоманевренный самолет интегральной аэродинамической компоновки патент RU 2400402 С1, опублик. 27.09.2010, Кл. В64С 30/00, В64С 1/22. Самолет содержит фюзеляж, средняя часть которого плавно сопряжена со стреловидными консолями крыла, головной и хвостовой частью, цельноповоротное вертикальное оперение и цельноповоротное горизонтальное оперение, имеющие возможность синфазного и дифференциального отклонения двухдвигательную силовую установку и два основных грузовых отсека. При этом фюзеляж, средняя часть которого выполнена уплощенной, имеет увеличенную ширину в поперечном сечении.
Из патента RU 2440916 С1, опублик. 27.01.2012, Кл. B64D 27/20, B64D 33/02, известен самолет интегральной аэродинамической компоновки. Самолет содержит фюзеляж, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, цельноповоротное вертикальное оперение и цельноповоротное горизонтальное оперение, двухдвигательную силовую установку и грузовые отсеки.
Из патента RU 2502643 С2, опублик. 27.12.2013, Кл. B64D 7/00, B64D 27/16, B64D 33/02, B64D 45/00, B64D 39/04, В64С 1/36 многофункциональный самолет с пониженной радтолокационной заметностью. Самолет содержит планер, двухдвигательную силовую установку и комплекс бортового оборудования.
Из патента RU 2583824 С2, опублик. 10.05.2016, Кл. B64D 7/08, В64С 30/00 сверхзвуковой самолет с внутрифюзеляжными грузовыми отсеками. Самолет содержит фюзеляж, в нижней части которого выполнены крупногабаритные продольные вырезы для тандемно расположенных грузовых отсеков.
К недостаткам известных из уровня техники самолетов относится большая геометрическая и весовая размерность, возникающая в связи с применением двух двигателей. Наличие двух основных грузовых отсеков вызывает невозможность размещения крупногабаритных грузов в боковых отсеках. Кроме того, размещение на одной дистанции основного и боковых грузовых отсеков, каналов воздухозаборников и ниш колес основных опор шасси увеличивает площадь миделевого сечения самолета, что в совокупности с большим количеством поверхностей аэродинамического управления, увеличивающим площадь омываемой поверхности самолета, ведет к увеличению веса и аэродинамического сопротивления самолета. Наличие цельноповоротного горизонтального оперения, образующего с цельноповоротным вертикальным оперением острый угол, ведет к увеличению ЭПР в боковой полусфере для снижения которой требуется нанесение специальных покрытий. Прямые каналы воздухозаборников силовой установки вызывают необходимость установки в них специальных устройств, снижающих эффективной площади рассеивания (ЭПР) двигателей в передней полусфере, что также ведет к увеличению веса самолета. Расположение воздухозаборников продува теплообменников самолетных систем и мотоотсеков на фронтальной части пилонов установки цельноповоротного вертикального оперения ведет к увеличению ЭПР в передней полусфере и боковой полусфере, что требует применения специальных мероприятий для снижения ЭПР, вызывающих увеличение веса самолета.
Техническая задача, на достижение которой направлено изобретение, заключается в устранении недостатков известных из уровня техники летательных аппаратов и создании легкого тактического самолета, обладающего меньшей геометрической и весовой размерностью, малой радиолокационной заметностью, обеспечении возможности размещения крупногабаритных грузов.
Технический результат заявленного изобретения заключается в уменьшении геометрической и весовой размерности самолета, уменьшении аэродинамического сопротивления, снижении ЭПР и радиолокационной заметности самолета, обеспечении высоких летно-технических и маневренных характеристик, характеристик устойчивости и управляемости самолета, увеличении относительного объема грузовых отсеков, обеспечении возможности размещения крупногабаритных грузов различного назначения и обеспечении многофункциональности самолета.
Указанный технический результат достигается тем, что самолет содержит фюзеляж, трапециевидное крыло, V-образное цельноповоротное хвостовое оперение, развитые боковые балки, нижнебоковой воздухозаборник двигателя, расположенный под носовой частью фюзеляжа, канал которого расположен вдоль оси симметрии самолета, центральный и боковые грузовые отсеки, однодвигательную силовую установку, включающую двигатель с реактивным поворотным соплом, расположенным по оси симметрии самолета.
Консоли V-образного цельноповоротного хвостового оперения самолета установлены на пилонах и отклонены от вертикальной плоскости на увеличенный угол, предпочтительно 12°-50°, и выполняют функции горизонтального и вертикального оперения.
Канал нижнебокового воздухозаборника двигателя самолета имеет изгиб в вертикальной плоскости и изменяющуюся форму поперечного сечения от U-образной до круглой.
Под каналом нижнебокового воздухозаборника двигателя самолета расположен центральный грузовой отсек.
В боковых балках самолета последовательно размещаются боковые грузовые отсеки, ниши основных опор шасси, отсеки оборудования.
Боковые балки самолета включают управляемые поворотные хвостовые части, расположенные на хвостовых частях балок, и выполняющие функцию руля высоты.
На внутренних сторонах пилонов установки консолей V-образного цельноповоротного хвостового оперения расположены воздухозаборники продува мотоотсеков и теплообменников самолетных систем.
В одном из вариантов реализации изобретения передние горизонтальные кромки нижнебокового воздухозаборника, передние кромки консолей трапециевидного крыла и задние кромки поворотных хвостовых частей боковых балок выполнены параллельными.
Боковые поверхности нижних частей борта фюзеляжа отклонены от вертикальной плоскости на увеличенный угол, предпочтительно 12°-50°.
Боковые поверхности нижних частей борта фюзеляжа и внешние боковые поверхности консолей V-образного цельноповоротного хвостового оперения отклонены на одинаковый угол от вертикальной плоскости.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - вид на самолет сбоку,
фиг. 2 - вид на самолет сверху,
фиг. 3 - вид на самолет снизу,
фиг. 4 - вид на самолет спереди,
фиг. 5 - сечение А-А,
фиг. 6 - сечение Б-Б,
фиг. 7 - сечение В-В.
На представленных чертежах позициями обозначены:
1 - фюзеляж;
2 - боковые балки;
3 - консоли трапециевидного крыла;
4 - консоли V-образного цельноповоротного хвостового оперения;
5 - реактивное поворотное сопло;
6 - поворотные хвостовые части балки;
7 - пилоны;
8 - воздухозаборники продува мотоотсеков и теплообменников самолетных систем;
9 - нижнебоковой воздухозаборник двигателя;
10 - канал нижнебокового воздухозаборника двигателя;
11 - центральный грузовой отсек;
12 - боковые грузовые отсеки;
13 - ниши основных опор шасси;
14 - отсеки оборудования.
Многофункциональный сверхзвуковой однодвигательный самолет представляет собой моноплан, выполненный по балансировочной схеме «бесхвостка» с V-образным оперением. Самолет содержит фюзеляж 1, развитые боковые балки 2, трапециевидное крыло, консоли 3 которого плавно сопряжены с фюзеляжем 1, V-образное цельноповоротное хвостовое оперение, консоли 4 которого отклонены от вертикальной плоскости самолета, однодвигательную силовую установку, включающую двигатель с реактивным поворотным соплом 5, расположенным по оси симметрии самолета в мотогондоле.
Консоли 3 трапециевидного крыла плавно сопряжены с фюзеляжем 1 и снабжены механизацией передней и задней кромок, включающих поворотные носки, элевоны, флаппероны.
Механизация трапециевидного крыла применяется для обеспечения управления в каналах крена и тангажа, повышения аэродинамического качества, а также для увеличения подъемной силы.
Консоли 4 V-образного цельноповоротного хвостового оперения установлены на пилонах, отклонены от вертикальной плоскости на увеличенный угол, предпочтительно 12°-50°, и выполняют функции как горизонтального, так и вертикального оперения, обеспечивая необходимые характеристики устойчивости и управляемости самолета, не имеющего горизонтального оперения.
Таким образом, в предложенном самолете вместо центрального поворотного горизонтального оперения применено цельноповоротное хвостовое оперение, совмещающее функции вертикального и горизонтального оперения. V-образное цельноповоротное хвостовое оперение используется в качестве органов продольного, поперечного и путевого управления и обеспечивает эффективное управление и балансировку самолета в продольном и в поперечном канале на всех режимах полета.
Кроме того, отсутствие горизонтального оперения позволяет исключить острый угол между вертикальным и горизонтальным оперением, уменьшить количество кромок элементов самолета, тем самым обеспечивая снижение общего уровня ЭПР самолета как в азимутальной плоскости, так и в боковой полусфере.
Консоли 4 V-образного цельноповоротного хвостового оперения установлены на неподвижных пилонах 7, закрепленных на боковых балках 2 фюзеляжа 1.
Боковые балки 2 включают управляемые поворотные хвостовые части 6, расположенные в хвостовых частях боковых балок 2. Поворотные хвостовые части 6 используются в качестве органа продольного управления, т.е. служат рулями высоты для управления и балансировки в продольном канале.
Все имеющиеся органы управления при одновременном отклонении могут быть использованы для увеличения аэродинамического сопротивления для выполнения функции тормозных щитков.
На внутренних сторонах пилонов 7 расположены воздухозаборники 8 продува мотоотсеков и теплообменников самолетных систем. Кроме того, пилоны 7 являются обтекателями гидроприводов цельноповоротного хвостового оперения.
Нижнебоковой воздухозаборник 9 двигателя расположен под носовой частью фюзеляжа, под кабиной экипажа. Вход нижнебокового воздухозаборника 9 двигателя расположен снизу и по бокам носовой части фюзеляжа 1.
Канал 10 нижнебокового воздухозаборника 9 двигателя имеет изгиб в вертикальной плоскости и изменяющуюся форму поперечного сечения от U-образной до круглой. Такое выполнение канала 10 исключает прямую видимость входного направляющего аппарата двигателя в передней полусфере.
Под каналом 10 нижнебокового воздухозаборника 9 двигателя расположен центральный грузовой отсек 11. В передней части боковых балок 2 фюзеляжа 1 располагаются боковые грузовые отсеки 12, за ними в средней части боковых балок 2 располагаются ниши 13 основных опор, за ними в задней части боковых балок 2 располагаются отсеки 14 оборудования. За отсеками 14 оборудования размещаются поворотные хвостовые части 6 боковых балок.
Предложенная конструкция самолета, воплощенная в ряде взаимосвязанных компоновочных элементов и взаимном расположении элементов, а именно: применение V-образного цельноповоротного хвостового оперения, выполняющего функции как горизонтального, так и вертикального оперения, взамен цельноповоротного горизонтального оперения, расположение нижнебокового воздухозаборника двигателя под носовой частью фюзеляжа, применение однодвигательной силовой установки и наличие центрального и боковых грузовых отсеков, обеспечивает уменьшение геометрической и весовой размерности самолета, уменьшение аэродинамического сопротивления, снижение ЭПР и радиолокационной заметности самолета и высокие летно-технические, маневренные характеристики и характеристики устойчивости и управляемости самолета.
Кроме того, использование нижнебокового воздухозаборника с изогнутым в вертикальной плоскости каналом, изменяющим форму поперечного сечения от U-образной до круглой, позволяет исключить прямую видимость входного направляющего аппарата двигателя и дополнительно снижает ЭПР самолета в переднем и боковых ракурсах, а также позволяет разместить под нижнебоковым воздухозаборником центральный грузовой отсек большого объема и обеспечивает устойчивую работу двигателя на всех режимах полета самолета.
Расположение ниш основных опор шасси позади боковых грузовых отсеков позволяет уменьшить площадь миделевого сечения, одновременно позволяя получить значительный объем боковых грузовых отсеков, обеспечивающий размещение в них крупногабаритных грузов. При этом обеспечивается уменьшение количество грузовых отсеков при сохранении возможности размещения того же количества крупногабаритных грузов по сравнении с известными аналогами.
Предложенная конструкция и расположение грузовых отсеков и ниш позволяет выполнить их большим объемом при сохранении малой размерности самолета и даже уменьшении геометрической размерности самолета. Наличие грузовых отеков большого объема обеспечивает размещение крупногабаритных грузов различного назначения, благодаря чему самолет обладает многофункциональностью.
Выполнение передних горизонтальных кромок нижнебокового воздухозаборника двигателя, консолей трапециевидного крыла и задних кромок поворотных хвостовых частей боковых балок параллельными позволяет локализовать пики отраженных от несущих поверхностей планера самолета электромагнитных волн и, тем самым, уменьшить общий уровень радиолокационной заметности самолета в азимутальной плоскости.
Боковые поверхности нижних частей борта самолета и внешние боковые поверхности консоли цельноповоротного хвостового оперения отклонены на одинаковый угол от вертикальной плоскости симметрии самолета (см. фиг. 4). Такая ориентация элементов самолета способствует отражению электромагнитных волн, попадающих на элементы планера с боковых ракурсов, в верхнюю и нижнюю полусферы, тем самым, уменьшая общий уровень ЭПР самолета в боковой полусфере.
Благодаря предложенной конструктивно-компоновочной схеме самолета достигается снижение радиолокационной заметности в передней и боковой полусферах.
Таким образом, заявленный многофункциональный сверхзвуковой однодвигательный самолет представляет собой новое техническое решение объемно-весовой и конструктивно-силовой компоновки и является легким тактическим самолетом, обладающим высокими ключевыми характеристиками: малой весовой и геометрической размерностью, малой заметностью в радиолокационном диапазоне длин волн, высокими летно-техническими и маневренными характеристиками, благодаря чему выполняет задачи в широком диапазоне высот и скоростей полета.