УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗЛЁТА САМОЛЁТОВ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR AIRCRAFT TAKE-OFF (VERSIONS)

Изобретение относится к аэродромам и аэродромному оборудованию.
Известны стационарные устройства для способствования взлета самолетов, но они применяются только на авианосцах. Известны способы устройства самих взлетно-посадочных полос (далее ВПП), например, пат. №2436887. Но всем типам ВПП, даже улучшенным, свойственен один недостаток, особо заметный в случае начала войны: достаточно двух-трех бомб на ВПП, и целый авиаполк на время становится совершенно бесполезным и более того - очень уязвимым. Современная военная история знает такие примеры.
Задача и технический результат изобретения - взлет самолетов без помощи ВПП.
ВАРИАНТ 1. Для этого применяется данное устройство, состоящее из двух, трех или более швеллеров, закрепленных краями вверх на любом основании так, чтобы в поперечном сечении боковые швеллеры находились на одном горизонтальном уровне.
Разумеется, поперечное расстояние между швеллерами равно колее шасси самолета, включая носовое колесо, если оно есть. Что значит «если оно есть»? Известны так называемые «автомобильные» схемы шасси самолетов, когда шасси состоит из 4-х или более колес, расположенных продольно в два ряда. В этом случае носового колеса может не быть.
Соблюдается упомянутое расстояние с помощью поперечных связей, например траверс из швеллеров меньшего размера, жестко приваренных ко всем трем швеллерам. Так как нагрузка на швеллеры разная - основные стойки шасси нагружены значительно больше, чем носовая или хвостовая, то и прочность, то есть  размер швеллеров может быть разным. При этом следует учитывать, что на данном устройстве самолет не тормозит, и поэтому нагрузки на носовое колесо от тормозного момента нет - только часть веса самолета (здесь и далее в основном рассматривается современная классическая схема шасси с двумя основными боковыми опорами и одной центральной носовой опорой).
При «велосипедном» шасси наоборот - центральный швеллер наиболее нагружен, а боковые почти не несут нагрузки. Что интересно, боковые швеллеры в этом случае могут быть гораздо короче центрального, потому что при наборе даже половины взлетной скорости элероны начинают работать, и далее самолет поддерживает горизонтальное положение за счет них и за счет инерции.
При «автомобильном» шасси швеллеров понадобится всего два, и устройство получится немного дешевле (примерно на 10%), чем с тремя швеллерами.
Что значит «закрепленные на любом основании»? Это значит, что швеллеры могут быть уложены на упрочненный грунт (с подсыпкой щебнем), в местах небольших выпуклостей - выпуклости могут быть срезаны, в местах ямок или канав - они могут быть засыпаны или могут быть подложены подставки, например, железобетонные. Более того, швеллеры, как эстакада, могут проходить над сравнительно глубокими ямами, оврагами, и даже над реками. То есть, устройство напоминает эстакаду или мост.
Почему на одном уровне должны быть закреплены только боковые швеллеры? Потому что для уменьшения аэродинамического сопротивления при разбеге самолету может быть придан наклон на нос, и тогда центральный швеллер будет чуть опущен. Или наоборот - для увеличения подъемной силы средний швеллер может быть чуть приподнят выше боковых.
Центральный швеллер должен быть чуть длиннее боковых, ведь носовое колесо расположено на несколько метров впереди боковых (хвостовое колесо в настоящее время практически не применяется).
Чтобы швеллеры располагались в горизонтальном направлении достаточно ровно для безопасного взлета, их нижняя часть крепится к основанию через винты и винтовые или двухрезьбовые втулки, а возможно - и контргайки (двухрезьбовые - значит - с одного конца резьба правая, а с другого - левая). А для соблюдения прямолинейности в поперечном направлении швеллеры имеют периодически расположенные регулируемые оттяжки в стороны (например, с винтовыми талрепами).
Ширина швеллера должна быть несколько шире, чем катящееся по ним колесо (с запасом на боковое раздувание шины при повышенной нагрузке, и с запасом на конструктивный допуск колеи даже у однотипных самолетов).
Из этого, кстати, следует интересный организационный вывод - надо стремиться к тому, чтобы у большинства будущих самолетов была одна стандартная колея.
В продольном направлении устройство может быть не горизонтальным и даже не прямолинейным - швеллеры могут слегка опускаться для разгона самолета за счет гравитации, или могут загибаться вверх для придания при взлете начальной вертикальной скорости (как бы трамплин).
Для слива воды швеллеры могут иметь периодически расположенные отверстия, или их горизонтальная поверхность может быть выполнена из стальных прутков соответствующего прочности диаметра или сечения (если прутки, например, квадратные).
Входные концы швеллеров могут иметь расширения для более удобного заезда колес самолета.
Для повышения жесткости швеллеры могут иметь снизу ферменную конструкцию.
Длина устройства может быть разной. Она может быть такой, чтобы полностью загруженный самолет мог штатно взлететь с этого устройства, даже при попутном ветре, допустим, до 15 м/сек. Но этот вариант менее интересен. Потому что устройство получится дорогим и уязвимым к бомбежке или обстрелу. Ожидаемая длина устройства при этом - около 400 м (сильно зависит от типа самолета). Хотя оно все равно получится намного дешевле ВПП.
Гораздо целесообразнее делать устройства длиной, обеспечивающей взлет самолета данного типа с реактивным ускорителем (ориентировочная длина 35-50 метров, как на авианосце). Тогда в случае войны, если на аэродроме кроме ВПП есть 3-4 таких устройства, то авиаполк взлетит за полминуты, даже если будет повреждена ВПП. А если ВПП будет повреждена частично, то с оставшейся части можно будет также взлетать с реактивным ускорителем. Причем в качестве реактивного ускорителя можно использовать так называемую «водяную ракету», то есть - баллон, наполовину наполненный водой, а наполовину - сжатым воздухом (вместо сжатого воздуха можно применить пиротехническую шашку). Такая «водяная ракета» не дает демаскирующих факторов - пламени и звука.
Располагать эти устройства следует в местах, где перепад местности минимален. И около них следует группировать укрытия для самолетов, направленные выходом к устройству.
Несмотря на то что сейчас все до деталей просматривается со спутников, не следует пренебрегать и визуальной маскировкой. Устройство должно быть окрашено в соответствующий местности цвет, может иметь висящие утяжеленные, например стальные, или прикрепленные к земле маскировочные сети, имитирующие кусты, а в самой середине устройства может стоять искусственное поворачивающееся дерево или несколько таких деревьев. Причем поворачиваться деревья должны «назад», чтобы не ломались струей двигателя.
На фиг. 1 показано такое устройство, где: 1 - боковые швеллеры, 2 - центральный швеллер для носового колеса (видно, что он несколько длиннее), 3 - поперечные траверсы, связывающие все три швеллера (показана только одна траверса, оттяжки не показаны). На швеллерах показаны расширения 4 для удобства въезда колеса. На фиг. 3 показан швеллер 1 с ферменной конструкцией 5 снизу. Видно, что швеллер периодически крепится на регулировочных резьбовых втулках 6 и винтах 7.
Работает устройство так. Прежде всего нужно правильно установить все швеллеры, а если они установлены, периодически проверять их положение. Для этого лучше всего использовать лазер и уровень (строительный прибор с водяной трубкой). Уровень должен быть такой длины, чтобы ложиться поперек на два боковых швеллера. Лазер на подставке ставится на начало швеллера, нацеливается в конец швеллера, и, ставя Т-образную подставку, проверяют продольную прямолинейность или нужную изогнутость швеллера. При необходимости подправляют продольную и поперечную горизонтальность винтовыми втулками или винтами, откручивая или закручивая их. Поперечную прямолинейность проверяют во время проверки лазером и корректируют, отпуская и подтягивая боковые талрепы на оттяжках. Допустимое отклонение в боковом направлении - 2-3 см, а вертикальном - 5-6 см.
Самолет заезжает колесами внутрь швеллеров и взлетает штатно или с реактивным ускорителем.
ВАРИАНТ 2. При взлете с короткого устройства с помощью реактивного ускорителя желательно в конце разгона принудительно придать самолету положительный тангаж, чтобы он сразу получил подъемную силу. Можно для этого просто немного поднять центральный швеллер, и самолету слегка подбросит нос. Но дело в том, что современные самолеты итак иногда задевают хвостом землю при резком взлете, а если еще центральный швеллер будет торчать выше уровня боковых швеллеров, то такая вероятность значительно повысится. Чтобы этого избежать, сразу после схода носового колеса с приподнятого центрального швеллера надо этот приподнятый конец резко опустить.
Для этого данное устройство, как и предыдущее, состоит из двух, трех или более швеллеров, закрепленных краями вверх на любом основании так, чтобы в поперечном сечении боковые швеллеры находились на одном горизонтальном уровне. Но концевой участок центрального швеллера крепится к центральному швеллеру шарнирно и приподнят, имеет боковые элементы жесткости, и крепится к швеллеру и к траверсе на поперечных соосных шарнирах. Причем приподнятый концевой участок швеллера крепится в таком положении замком, состоящим из кронштейна, упора, тяги и пластины, шарнирно закрепленной на концевом участке швеллера на пути движения колеса самолета.
Для более четкой работы замок, как и любой замок, содержит вспомогательные элементы - пружину и ограничитель хода элементов замка.
Смысл этого варианта понятен - при проходе носового колеса концевой участок центрального швеллера опускается. Однако свободное падение концевого участка швеллера может оказаться недостаточно быстрым, поэтому устройство может иметь пружину, тянущую конец центрального швеллера вниз. А чтобы при падении не было поломок механизма, под концевым участком центрального швеллера имеется амортизатор, например, в виде резинового сильфона.
На фиг. 1, 2 упрощенно показан такой вариант устройства, на фиг. 2 - в виде кинематической схемы. Концевой участок 8 центрального швеллера 2 имеет боковые элементы жесткости 9 (так называемые «косынки») и шарнирно с помощью трех соосных шарниров 10 крепится к центральному швеллеру 2 и траверсе 3.
Концевой участок 8 удерживается в приподнятом положении замком, состоящим из кронштейна 11 (показан пунктиром), на котором закреплен упор 12 в виде двуплечего рычага, соединенного тягой 13 с пластиной 14, шарнирно закрепленной на конце концевого участка центрального швеллера. Упор 12 в закрытом положении упирается в стояк 15. Концевая часть 8 швеллера для ускорения опускания притянута вниз пружиной 16. А для смягчения удара концевой части имеется резиновая гофра 17.
Работает этот вариант так: самолет резко разгоняется по швеллерам 2, 3. На последних метрах концевой участок центрального швеллера 8 слегка подкидывает нос самолета, самолет уходит с устройства с положительным, мягко нарастающим тангажом, и далее управляется летчиком.
Носовое колесо самолета при сходе с устройства попадает на пластину 14, своим весом и инерцией давит ее вниз, тяга 13 при этом поворачивает упор 12, упор сходит со стояка 15, и концевой участок 8 резко падает вниз, чтобы не мешать низко опущенному хвосту самолета. Падение участка 8 ускоряется пружиной 16 и амортизируется амортизатором 17. После чего носовой участок 8 вручную или пневмоцилиндром (не показан) поднимается до защелкивания упора 12. Устройство готово к взлету следующего самолета.