СИСТЕМА ПОСАДКИ НА ТРОС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Область техники.
Полезная модель относится к авиации, а частности к конструкции систем посадки летательных аппаратов на трос.
Уровень техники.
Известна система посадки самолетов на трос (Пат. США №2, 448, 209, НПК 244-110, опубл. 31.08.1948), а которой посадочный трос установлен поперек опорного троса и прикреплен к троллее. Последняя установлена на опорном тросе с возможностью качения вдоль опорного троса. К троллее прикреплен вытягиваемый из тормозного устройства трос. Опорный трос натянут между двумя мачтами и стрелами мачт вынесен в сторону.
Садящийся на посадочный трос самолет имеет выдвинутый над самолетом тормозной крюк, который зацеплятся за посадочный трос при пролете самолета под ним. Под действием инерции и тяги движителя самолет тянет за собой посадочный трос, а вместе с ним тянет троллею и вытягиваемый из тормозного устройства трос. Вытягиваемый трос сматывается с барабана, вращение которого возможно только с преодолением силы торможения двух барабанных фрикционных механизмов торможения, установленных с торцов барабана. Преодолевая усилие торможения самолет замедляет полет под опорным тросом и останавливается после того, как израсходует свою кинетическую энергию. Путь торможения самолета равен расстоянию от точки зацепления до точки остановки.
Такая система посадки при больших посадочных скоростях требует длинного и прочного, а следовательно тяжелого опорного троса, для натяжения которого нужны мощные мачты, сооружение которых сравнимо по стоимости с обычным аэродромом. По этой причине очевидно такая система посадки не нашла применения.
Известна также система посадки на трос (Авт. свид. СССР №1837038, НПК В 64 F 1/024, оп. 30.08.1993), выбираемая за прототип, а которой используется пилотируемый самолет, имеющий в носовой части фюзеляжа захват (крюк) с замком, а на посадочной площадке на высоте, превышающей примерно вдвое длину самолета, натянут посадочный трос между двумя стреловыми кранами. Каждый
конец посадочного троса прикреплен к штоку воздушно-гидравлического амортизатора. Амортизатор размещен на двухстепенном подвесе наверху стрелы-крана. Гидроцилиндрами регулируется как высота, так и наклон строи. В режиме посадки автоматически стабилизируется положение и натяжение троса, а поскольку посадочной площадкой является палуба корабля, то направление троса в горизонтальной плоскости устанавливается маневрированием корабля, причем при посадке корабль движется против ветра, а направление посадочного троса выдерживается при этом поперек ветра и поперек траектории посадки.
Для осуществления посадки, самолет переводят на закритические углы атаки, обеспечивающие с помощью тяги двигателей почти вертикальное положение самолета. Затем снижают посадочную скорость и высоту полета. При подлете самолета к месту посадки, носовую часть обтекателя фюзеляжа раскрывают, выдвигая гидроцилиндрами траверсу с захватом, жестко установленный впереди на ее перемычке. При этом захват как в убранном так и а выпущенном положениях соединен с фюзеляжем самолета через гидроцилиндры, что достаточно жестко и такую систему можно отнести к летающим захватам (крюкам),рассчитанным на околонулевые скорости подлета к месту зацепа. Половинки раскрытого обтекателя образуют ловушку в виде зева, в глубине которого установлен захват с кулачковым замком. Ловушка направлена почти горизонтально в сторону троса. При постижении самолетом скорости полета относительно троса близкой к пулю, на трос медленно надвигается ловушка до упора троса а захват. Надвижение захвата на трос, вызывает поворот кулачков замка и запирание троса в захвате. Затем пол действием инерции и веса самолета трос принимает петлеобразную форму за счет выхода штоков из цилиндров амортизаторов, а система трос-самолет-амортизаторы становится физическим маятником, раскачивание которого компенсируется амортизаторами. Потом двигатели отключают, посадка самолета на трос закончена.
Самолет оказывается подвешенным за носовую часть к тросу вниз хвостовым оперением. Затем с помощью гидроцилиндров стреловых кранов самолет в подвешенном состоянии транспортируют и устанавливают на палубу корабля вертикально (по ракетному) на хвостовое оперение.
Недостатками такой системы посадки является возможность посадки летательных аппаратов с малой кинетической энергией (что выполнимо при небольшой посадочной скорости, либо при больших перегрузках торможения садящегося аппарата с малой массой, но при этом аппарат должен лететь на докритических углах атаки я иметь тормозной крюк выдвинутый над аппаратом - как в первом аналоге).
Но небольшая посадочная скорость требует наличия на самолете двигателей с суммарной тягой превышающей вес аппарата, для совершения предпосадочного маневра - перехода с полета на докритических углах атаки на полет с закритическими углами атаки и удержания почти околовертикального полета - висения.
Кроме того такая система посадки требует добавочного топлива для выполнения сложного маневра посадки и пилота высочайшей квалификации.
К недостаткам относится также неудобство посадки пилотов, связанное с вертикальным стояночным положением аппарата. О практическом применении такой системы посадки неизвестно.
Сущность полезной модели.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков прототипа, а именно расширение арсенала применяемых летательных аппаратов для посадки на трос и упрощение системы посадки.
Поставленная задача решается тем, что в системе посадки на трос летательного аппарата, содержащей устройство установки направления посадочного троса, устройство натяжения посадочного троса над посадочной площадкой на высоте, превышающей путь торможения аппарата не менее чем на высоту подвешенного за тормозной крюк аппарата, и стройство торможения зацепившегося за посадочный трос летящего аппарата, согласно предложению устройство торможения содержит барабан, двигатель барабана, вытягиваемый трос, закрепленный на барабане с возможностью наматывания на барабан и сматывания с него, и механизм торможения вращения барабана, причем посадочный трос является продолжением или частью вытягиваемого троса.
В системе посадки на трос летательного аппарата механизм торможения выполнен в виде дискового фрикционного тормоза.
В системе посадки на трос летательного аппарата устройство торможения содержит два барабана со своими вытягиваемыми тросами.
В системе посадки на трос летательного аппарата двигатель является механизмом торможения.
В системе посадки на трос летательного аппарата каждый барабан имеет свой двигатель.
Отличительные признаки заявленной модели известны из уровня техники по двум разным изобретениям, а ограничительные признаки взяты у прототипа. Но сумма признаков является новой и дает новый технический результат - это возможность посадки на трос летательных аппаратов летящих со значительно большей кинетической энергией, а также упрощается система посадки.
Перечень фигур чертежей.
Сущность предложенной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема работы системы посадки, где изображена посадочная площадка (например, палуба корабля который выполняет роль устройства установки направления посадочного троса, либо при неподвижности посадочной площадки все остальные элементы системы должны иметь возможность разворачиваться в горизонтальной плоскости относительно площадки - что показано стрелкой поворота по и против часовой стрелки). Над посадочной площадкой на высоте "h" натянут посадочный трос 2, который соединен с вытягиваемым тросом 3 муфтами 4. Узлы перегиба 5 вытягиваемого троса (изображены не все, чтобы не усложнять сущность работы системы посадки) входят в устройство натяжения посадочного троса и имеют кинематические связи 6 с посадочной площадкой (изображены прямыми пунктирными линиями). Тормозное устройство 7 изображено отдельно и имеет кинематическую связь 8 с посадочной площадкой. Связи 6 - это стреловые краны прототипа.
На фиг.2 показан общий вид тормозного устройства. В корпусе 9 размещен барабан 10 с намотанным на него вытягиваемым тросом 3 и элементом крепления 11 этого троса к барабану. По торная барабана расположены два дисковых тормозных механизма 12, устройство которых показано на разрезе левого механизма. Корпус 13 тормозного механизма жестко соединен с барабаном. Внутри корпуса 13 установлены в прижиме 14 два фрикционных диска 15 из
материала с высоким коэффициентом трения и один дополнительный диск трения 16 (все на скользящих посадках относительно соседних детален) из стали. При этом диск 15 установлен с возможностью передавать тормозящий момент на корпус 13 и от него на барабан 10. Вал 17 барабана установлен с возможностью скольжения внутри прижима 14, который жестко прикреплен к левой стенке корпуса 9. Диски 15 сидят на шлицах прижима 14 и не имеют возможности вращения. К прижиму 14 правого механизма торможения прилегает поршень 18 гидропривода 19, подсоединенного через штуцер 20 к гидросистеме. Двигатель 21 через шестеренчатый редуктор 22 и барабан 10 осуществляет намотку вытягиваемого троса, а после окончания намотки создает момент достаточный для натяжения вытягиваемого и связанного с ним посадочного троса, в ожидании посадки летательного аппарата, перед посадкой в гидроцилиндр 19 под давлением подается тормозная жидкость. В результате поршень '8 давит на правый прижим 14, силовое воздействие которого выпирает все зазоры между неподвижными фрикционными дисками 15 и вращаемыми дисками 16 и корпусами 13.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
Посадка летательного аппарата 23 (фиг.1)основана на эффекте прямого торможения после его зацепления за посадочный трос 2 системы посадки. При этом тормозной крюк 24 аппарата установлен с возможностью поворота вокруг оси, находящейся а районе центра масс аппарата. После зацепления за посадочный трос летательный аппарат по инерции продолжает полет. В результате действия тормозящей силы скорость полета замедляется, подъемная сила от замедления скорости снижается и аппарат тоже снижается. Затем аппарат расходует всю свою кинетическую энергию горизонтального полета, в результате чего его горизонтальная скорость становится равной нулю, хотя вертикальная скорость нарастает. Путь торможения аппарата по горизонтали закончен. Тяга движителя предотвращает маятниковое раскачивание аппарата и он повисает с вытянутыми в петлю посадочным и частично вытягиваемым тросами, Снижая давление в гидроцилиндре 19, снижают величину тормозящей силы и опускают аппарат на посадочную площадку 1. После
отопления посадочного троса 2 от тормозного крюка 24, снимают давление в гидроцилиндре до минимума, в результате включенный двигатель 21 медленно наматывает на барабан 10 вытягиваемый трос 3 до полного натяжения тросов. Работа системы посадки на этом закончена. При этом необходимо отметить, что высота "п" поднятия посадочного троса должна превышать путь торможения и высоту подвешенного за крюк аппарата, иначе последний, подвешенный на петле троса, при маятниковом ходе назад может задеть посадочную площадку.
Описанный вариант полезной модели является оптимальным. По существу это вариант системы посадки, давно применяемый на авианосцах, но в отличии от известного в предлагаемой системе посадочный трос (в известной системе он называется приемным тросом и играет вспомогательную роль - только торможение уже севшего на палубу самолета, имеющего тормозной крюк внизу хвостовой части фюзеляжа) поднят на высоту превышающую путь торможения, причем поднять его можно значительно упрощенными мачтами и даже одной мачтой со стрелой, но двумя точками опоры посадочного троса. Отсюда ясно, что посадочный трос в предложенной системе участвует в торможении и является главным элементом подвеса (т.е. посадки) аппарата.
Варианты системы посадки на трос относятся к известным приемам модификации устройства торможения.
Применение предложенной полезной модели сводится к замене в известной системе посадки одного тормозного устройства на другое тоже известное, но сочетание признаков является новым и дает возможность посадки на трос аппаратов с большой кинетической энергией (например, пассажирских самолетов идущих на посадку на докритических углах атаки). Поглощение большой кинетической энергии происходит на большем посадочном пути торможения, что обеспечивается возможностью вытяжения тросов и возможностью увеличения высоты натяжения без заметного увеличения стоимости системы посадки. Стоимость системы посадки не увеличивается столь заметно, потому что не увеличивается расстояние между точками подвеса посадочного троса (с частью вытягиваемого троса) и не увеличивается нагрузка на тросы.