САМОЛЕТ-АМФИБИЯ ПОВЫШЕННОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ

Полезная модель относится к области воздухоплавания, а именно, к летательным аппаратам тяжелее воздуха, и может быть использована в качестве грузопассажирского средства, с возможностью загрузки своим ходом малогабаритных транспортных средств (снегоход, квадрацикл и пр.).
Самолет-амфибия повешенной грузоподъемности предназначен для взлета как с твердой поверхности, так и с поверхности воды, предпочтительно при перевозке грузов и пассажиров в районах со слаборазвитой дорожной сетью, но с развитой водной акваторией, а также для патрулирования, спасательных работ, разведывания ледовой обстановки, мониторинга пожаров и т.д.
Известен самолет-амфибия - LA-8RS (патент RU №169994, В64С 35/00, 02.02.2017), содержащий фюзеляж в виде лодки с обводами, позволяющими разместить убираемые шасси без изменений габаритов кабины самолета, причем фюзеляж выполнен единым агрегатом с килем вертикального оперения и снабжен тремя дверьми (люками): главным входным люком, расположенным на верхней части фюзеляжа и обеспечивающим посадку и высадку пассажиров или погрузку и разгрузку как на плаву, так и на земле, и двумя аварийно-сбрасываемыми боковыми герметичными люками, хвостовой балкой с килем и хвостовым оперением, крыло, выполненное неразъемным со сплошным лонжероном и шарнирным креплением к фюзеляжу, силовую установку из двух или более двигателей с тянущими воздушными винтами, укрепленную на крыле, убираемое трехстоечное шасси с передней опорой, поплавки поперечной остойчивости, расположенные под крылом, часть которого выполнена герметизированной и служит топливными баками и снабжено двухсекционными закрылками с одинаковыми углами отклонения внешних и внутренних секций закрылков и элеронами, а законцовки крыла выполнены герметичными, при этом хвостовое оперение выполнено крестообразным, а к килю крепится стабилизатор с рулем высоты и триммерами.
Недостатком данного самолета-амфибии следует признать несовершенные аэродинамические обводы фюзеляжа, что влечет за собой увеличение лобового сопротивления самолета-амфибии.
Известен самолет-амфибия Dornier CD-2 Seastar (Канада) (https://www.bjtonline. com/aircraft/dornier-seaplane-company-seastar-cd2), который является самым большим цельнокомпозитным амфибийным самолетом, не подвержен коррозии, что дает возможность эксплуатировать его как в соленой, так и в пресной воде. Самолет Dornier CD-2 Seastar оснащен двумя турбовинтовыми двигателями РТ-6 и обладает крейсерской скоростью 330 км/ч и дальностью полета 1300 км. Dornier CD-2 Seastar позволяет безопасно совершать посадки на воду при высоте волны до 1 метра. Данный самолет обладает лучшими летно-техническими характеристиками в своем классе, он надежен и многофункционален. Dornier CD-2 Seastar сертифицирован по стандартам FAA и EASA.
Основным недостатком данного самолета-амфибии является парасольная схема крепления крыла, что значительно ухудшает аэродинамическое качество планера и увеличивает коэффициент лобового сопротивления (Сх). А так же маленький входной люк, находящийся с боку фюзеляжа, что затрудняет погрузку и выгрузку грузов.
Известен самолет-амфибия (патент RU №173780, В64С 35/00, 11.09.2017), выбранный авторами в качестве прототипа, содержащий фюзеляж, выполненный в форме лодки - монокок, в котором расположена кабина, объединяющая рабочее место экипажа и грузопассажирский салон. Крыло выполнено свободнонесущим в виде единой конструкции, с профилем выпукло-вогнутой формы, трапециевидное в плане и снабжено закрылками и элеронами. Под консолями крыла расположены поддерживающие поплавки. Над крылом на пилонах в капотах обтекаемой формы расположены двигатели. Фюзеляж плавно переходит в хвостовую балку с двумя килями расположенными V-образно, на вершинах которых размещено горизонтальное оперение, состоящее из стабилизатора, руля высоты и триммера. Две основные опоры шасси убираются в ниши методом подъема и прижатия к боковым частям фюзеляжа. В задней части хвостовой балки расположена ниша для размещения хвостовой опоры шасси. На задней части фюзеляжа выполнен входной люк, являющийся основным средством входа и выхода в кабину, находящуюся во внутреннем пространстве фюзеляжа для экипажа, пассажиров и грузов. Над рабочим местом экипажа в верхней части фюзеляжа расположен верхний остеклененный люк. Фронтальная и боковая поверхность кабины фюзеляжа выполнена также остеклененной.
Недостатки - низкая грузоподъемность, самолет другой весовой категории, в связи с небольшим грузопассажирским люком невозможна загрузка крупногабаритных и длинномерных грузов. Наличие крыла единой конструкции усложняет регламентные работы по системам управления и осложняет демонтаж и монтаж силовых установок.
Задача изобретения - создание самолета-амфибии повышенной грузоподъемности с универсальными условиями эксплуатации.
Технический результат - повышение грузоподъемности без снижения надежности и экономичности при эксплуатации; возможность производить загрузку и выгрузку крупногабаритных грузов; возможность погрузки-выгрузки малых транспортных средств своим ходом; удобство входа и выхода пассажиров; возможность садится как на водную поверхность, так и на прибрежные полосы.
Поставленный технический результат достигается тем, что самолет-амфибия повышенной грузоподъемности состоит из планера, включающего фюзеляж, выполненный в виде лодки-монокок с хвостовой балкой и хвостовым оперением, крыло, выполненное свободнонесущим и трапециевидным в плане с профилем выпукло-вогнутой формы, снабженное закрылками и элеронами, под консолями крыла расположены поддерживающие поплавки, над фюзеляжем расположен верхний остеклененный люк, по бокам фюзеляжа расположены ниши для размещения двух основных шасси, которые убираются методом подъема и прижатия к боковым частям фюзеляжа, а в задней части хвостовой балки расположена ниша для третьей шасси, при этом хвостовая балка выполнена с плоской верхней поверхностью и имеет двухкилевое V-образное хвостовое оперение с размещением стабилизатора и руля высоты на вершине килей, а также силовых установок. Планер самолета-амфибии является цельнокомпозитным и дополнительно снабжен передними площадками - брызгоотбойниками, расположенными на носовой части фюзеляжа, крыло снабжено механизацией - щелевыми закрылками, служащими для обеспечения меньшей посадочной скорости, и состоит из трех частей - центроплана и двух консолей, при этом на верхней части центроплана расположены пилоны с установленными на них силовыми установками. Кабина пилота вынесена вперед за плоскости вращения винтов и снабжена боковыми дверцами для входа и выхода экипажа. Фюзеляж самолета включает в себя рабочее место экипажа, передний технический отсек, пассажирский салон и грузовой отсек с погрузочной рампой для загрузки малой самоходной техники и прочего груза. Хвостовая балка выполнена прямой с широкой плоской верхней поверхностью с разнесенным вертикальным оперением, причем на верхней плоской поверхности хвостовой балки выполнен сдвигающийся люк-трап для погрузочно-разгрузочных работ и посадки пассажиров.
Отличительной особенностью самолета-амфибии повышенной грузоподъемности является то, что планер самолета полностью выполнен из композитного материала, что повышает ремонтопригодность и позволяет исключить коррозию при эксплуатации в активной среде и улучшить его аэродинамические качества. До настоящего времени в России для производства самолетов такой размерности композитные материалы не применялись. В качестве композитного материала может быть использованы стеклотканные и углеродистые ткани, а также использование специальных эпоксидных смол, которые не подвержены влиянию ультрафиолета. Что обеспечивает внеангарное хранение самолета-амфибии.
Аэродинамические обводы фюзеляжа, достигающего 15 метров в длину, обеспечивают ламинарное обтекание воздушного потока, что снижает лобовое сопротивление. Гидродинамические обводы нижней части фюзеляжа обеспечивают безопасную, без тенденций к барсу, эксплуатацию на водной поверхности на всех расчетных режимах и исключают попадание водных струй на лобовое стекло, на лопасти несущего винта, крыло и хвостовое оперение. Обводы фюзеляжа также создают достаточный внутренний полезный объем.
Хвостовая балка данного самолета-амфибии повышенной грузоподъемности снабжена выдвижным трапом, который обеспечивает погрузку и выгрузку малогабаритных транспортных средств своим ходом.
Предложенная конструкция крыла, имеющая полный размах 20 метров, представляет собой разъемную конструкцию, состоящую из трех элементов - из центроплана и двух консолей, что улучшает техническое обслуживание систем управления находящихся в крыле и монтаж демонтаж силовых установок самолета. Крыло оснащено развитой механизацией в виде закрылков и элеронов. Эффективный профиль консоли крыла выпукло-вогнутой формы, наличие развитой механизации в виде закрылков, отсутствие подкосов крыла, размещение двигателей на пилонах над крылом в совокупности снижает лобовое сопротивление и увеличивает подъемную силу крыла.
Предложенная конструкция самолета-амфибии повышенной грузоподъемности поясняется графическим материалом, где на Фиг. 1 - вид сбоку, на Фиг. 2 - вид сверху и на Фиг. 3 - вид спереди, при этом использованы следующие обозначения: фюзеляж 1, центроплан 2, консоли крыла 3, закрылки 4, элероны 5, хвостовая балка с килями и горизонтальным оперением 6, основные опоры шасси 7, ниши для основных опор 8, хвостовая опора шасси 9, ниша для хвостовой опоры 10, поддерживающие поплавки 11, силовые установки 12, пилоны двигателей 13; горизонтальное оперение 14, стабилизатор 15, руля высоты 16, триммера руля высоты 17; входной люк 18, выдвижной погрузо-разгрузочный трап 19, верхний остекленный люк 20, входная площадка - брызгоотбойник 21, законцовки крыла 22, входная дверь 23, рули направления 24; кабина пилотов снабжена двумя лобовыми стеклами 25 и двумя боковыми 26.
В базовом варианте реализации предложенная конструкция самолета-амфибии повышенной грузоподъемности содержит фюзеляж 1, имеющий форму лодки - монокок и выполненной из композитного материала, в котором расположена кабина, объединяющая рабочее место экипажа и грузопассажирский салон, разделенная силовым шпангоутом, по бокам фюзеляжа расположены ниши 8 для размещения основного шасси в убранном положении. Крыло также выполнено из композитного материала и состоит из трех составных частей, центроплан 2 и две присоединяющиеся к нему консоли крыла 3. Профиль каждой консоли крыла имеет выпукло-вогнутую форму, трапециевидное в плане и снабжено закрылками 4 и элеронами 5. Под консолями крыла 3 расположены поддерживающие поплавки 11. На верхней части центроплана 2 расположены пилоны 13, на которые крепятся силовые установки 12 в капотах обтекаемой формы, которые расположены таким образом, что плоскости вращения винтов находятся за кабиной пилотов в специальной безопасной зоне. Фюзеляж 1 плавно переходит в хвостовую балку 6 с двумя килями расположенными V-образно, на вершинах которых размещено горизонтальное оперение 14, состоящее из стабилизатора 15, руля высоты 16 и триммера руля высоты 17. Две основные опоры шасси 7 убираются методом подъема и прижатия к боковым частям фюзеляжа 1 в ниши 8. В хвостовой балке 6 расположена ниша 10 для размещения хвостовой опоры шасси 9. На задней части фюзеляжа 1 выполнен входной люк 18, являющийся основным средством входа и выхода пассажиров и загрузки-выгрузки грузов. В носовой части фюзеляжа с обеих сторон предусмотрены две двери 23 для входа-выхода членов экипажа. На передних боковых частях фюзеляжа распложены площадки брызгоотбойники 21, служащие одновременно ступенями для входа-выхода экипажа. Над рабочим местом экипажа в верхней части фюзеляжа 1 расположен верхний остеклененный люк 20. Фронтальная и боковая поверхность кабины пилота также выполнена остеклененной. Остекление кабины состоит из двух лобовых стекол 25 и двух боковых 26. Конструкция хвостовой балки 6 выполнена одинарной с плоской верхней поверхностью, обеспечивающей функциональную эксплуатацию как на воде, так и на твердой поверхности - она снабжена открывающимся вверх люком 18 и выдвижным погрузо-разгрузочным трапом 19, что дает возможность использовать ее для посадки и высадки пассажиров, а так же загрузке и выгрузке грузов, в том числе малого самоходного транспорта своим ходом.
Данная конструкция самолета-амфибии обеспечивает повышенную грузоподъемность без снижения надежности и экономичности при эксплуатации, возможность производить загрузку и выгрузку крупногабаритных и длинномерных грузов, обеспечивает удобство входа и выхода пассажиров, а также обеспечивает безопасную эксплуатацию как с водной поверхности, так и с асфальто-бетонных площадок и прибрежных полос.
Повышенная надежность эксплуатации заявленной конструкции самолета-амфибии обеспечивается простотой пилотирования и безопасной эксплуатацией на всех расчетных режимах.