ГИДРОСАМОЛЕТ /ВАРИАНТЫ/
HYDROPLANE (VERSIONS)

Изобретение относится к авиации.
Известны гидросамолеты, которые по способу плавания можно условно разделить на три группы: имеющие корпус типа «летающая лодка» достаточной для остойчивости ширины, имеющие корпус типа «летающая лодка» с дополнительными опорными поплавками на крыльях и имеющие два больших удлиненных поплавка, полностью обеспечивающих плавучесть и остойчивость, см. интернет . Все они имеют те или другие недостатки: первые недостаточно остойчивы на волнении, вторые имеют «лишние» с точки зрения веса и аэродинамического сопротивления вспомогательные поплавки и их стойки, третьи имеют тот же недостаток в еще большей степени.
Задача и технический результат изобретения - повышение остойчивости без «лишнего» веса и сопротивления.
ВАРИАНТ 1. Для этого консоли крыльев имеют концевые аэродинамические шайбы достаточного объема (то есть не плоские, как фанера), а внешние части консолей выполнены с возможностью поворота вниз относительно продольной или наклонной к ней оси, см. фиг.1, 4.
Этот наклон оси нужен для того, чтобы исключить влияние установочного угла атаки крыла на обтекание поворотной части крыла волной, то есть чтобы при входе этого участка консоли крыла в волну не возникало бокового усилия на крыле. Относительно горизонтальной плоскости ось поворота может совпадать с продольной осью самолета или с хордой крыла (при плоской нижней поверхности крыла удобно расположить петли поворота на ней), а в проекции на горизонтальную плоскость ось поворота при ее горизонтальном положении должна быть направлена вперед и к центру самолета, образуя как бы направленный вперед клин (если ось поворота параллельна хорде крыла, этого не нужно). В этом случае угол наклона этой оси относительно продольной оси должен примерно совпадать с установочным углом крыла.
Чтобы при входе повернутой части крыла в волну избежать больших продольных нагрузок, профиль крыла вблизи аэродинамической шайбы должен плавно переходить в острый симметричный профиль небольшой относительной толщины. Это, конечно, несколько повысит скорость отрыва и посадочную скорость вследствие срыва потока на больших углах атаки, но незначительно - на 2-3%. Чтобы этого избежать, можно применить на этих частях крыла предкрылки.
Форма и размеры аэродинамической шайбы должны примерно напоминать виндсерфер. Но она может быть и треугольной, ромбической или круглой в сечении - сигарообразной.
Уровень, на который опускаются аэродинамические шайбы, выполняющие роль поплавков, должен примерно соответствовать уровню статической ватерлинии.
Угол, на который поворачиваются концевые участки консолей крыла, должен быть равен примерно 70-90 градусов.
Управление креном при такой конструкции консолей крыла желательно осуществлять флаперонами (аэродинамические поверхности, работающие как закрылки и как элероны), расположенными на неподвижной части крыла. На поворотных частях консолей тоже можно расположить закрылки, но управление ими затруднительно и потому мало целесообразно ввиду их малой площади.
Следует подчеркнуть, что аэродинамические силы помогают и опусканию, и поднятию концевой части консоли с аэродинамической шайбой-поплавком. При разбеге на взлете за счет несимметричного профиля крыла на концевых участках появляется сила, стремящаяся повернуть их в горизонтальное положение, а при уменьшении скорости после посадки они под действием своего веса стремятся опуститься вниз. Вследствие этого гидроцилиндры, пневмоцилиндры или электроталрепы (винтовая штанга переменной длины с электроприводом), необходимые для поворота концевой части крыла, могут быть очень небольшой мощности. В самых легких самолетах возможно применение тросового привода.
Несмотря на то что в полетном положении концевые части крыла подъемной силой прижимаются к неподвижной части крыла, замки их фиксации все же желательны, чтобы при отрицательных перегрузках или при сильной турбулентности они не опустились.
Желательно, чтобы движитель самолета (винты) не давал реактивного крутящего момента, чтобы не было необходимости в большом откренивающем усилии на флаперонах. Лучше всего применить два двигателя на крыльях, вращающихся в противоположные стороны (можно применить редукторы), или два двигателя над фюзеляжем в связке типа «тянитолкай», или 4 двигателя - по два на крыльях - один тянущий, другой толкающий, причем можно в одной гондоле, а можно в разных. Для легкомоторной авиации в последнем случае можно использовать двигательные головки от подвесных моторов типа «Вихрь» или аналогичных.
Для одномоторного самолета желательно применение «Пропеллера Староверова», не дающего реактивного момента.
ВАРИАНТ 2. Для уменьшения ширины самолета при сложенных частях крыла можно применить расположение поплавка в крыле или как части крыла и применить двойное складывание консолей крыльев в трех местах - между поплавком и фюзеляжем, на стыке средней части крыла с поплавком и на стыке концевой части крыла с поплавком, см. фиг.2. Если применить поплавок в форме части крыла, то в сложенном состоянии он совершенно не будет заметен, см. фиг.5а и 5б. По сравнению с вариантом 1 этот вариант имеет несколько меньшее аэродинамическое сопротивление, но он значительно сложнее конструктивно, и потому его следует применять в исключительных случаях.
ВАРИАНТ 3. Этот вариант похож на предыдущий, но крыло складывается только в двух местах - между фюзеляжем и поплавком и на стыке средней или концевой части крыла, причем в последнем случае - на угол до 180 градусов, см. фиг.3. Складывание на угол до 180 градусов обеспечить возможно, но крыло в полетном состоянии будет иметь в этом месте уступ. В целом, этот вариант также следует применять только в особых случаях.
В вариантах 2, 3 необходимы мощные механизмы привода средней части консоли крыла, прочные замки во всех двух-трех сочленениях, усложненный механизм поворота на 180 градусов.
На фиг.1, 2, 3 показаны соответственно 1, 2, 3 варианты гидросамолета. К фюзеляжу 1 крепится крыло 2, имеющее аэродинамическую шайбу 3 или имеющее встроенный в крыло поплавок 4. Концевая часть консоли 5 может поворачиваться вниз (фиг.1) или вверх (фиг.2, 3). На фиг.2, 3 также поворачивается вниз средняя часть консоли 6.
На левых частях эскизов консоль показана в сложенном состоянии, на правой - в полетном.
На фиг.4 показан гидросамолет по варианту 1 вид сверху (без моторов).
На фиг.5а, 5б показано правое крыло по варианту 2 с поплавком 4, имеющим форму профиля крыла, то есть являющимся частью крыла. На фиг.5а - в полетном, на фиг.5б - в посадочном (сложенном) состоянии.
Работает гидросамолет так: на стоянке консоли крыла находятся в сложенном состоянии, и аэродинамическая шайба 3, являющаяся также поплавком, или поплавки 4 касаются воды. При разбеге, после достижения определенной скорости, на которой самолет начинает управляться по крену элеронами или флаперонами и, следовательно, не нуждается в боковых вспомогательных поплавках 3, 4, подвижные части консолей крыла 5, 6 принимают полетное выпрямленное положение, и самолет взлетает.
При посадке все в обратной последовательности: самолет касается воды фюзеляжем и начинает замедляться. Сразу же можно опускать поплавки 3 или 4.