САМОЛЕТ-АМФИБИЯ
AMPHIBIOUS AIRCRAFT

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к морской авиации, и предназначено для использования возможностей самолета-амфибии взлетать с воды и садиться на воду, плавания, а также в качестве сухопутного самолета для решения различных задач на суше и на море.
В ряде стран строятся и эксплуатируются гидросамолеты и самолеты-амфибии классической схемы: летающей лодки с подкрыльными поплавками и поплавковые самолеты с обычным фюзеляжем. В России построены и эксплуатируются самолеты производства ТАНТК им. Г.М.Бериева: Бе-12, Бе-200, А-40 - все они содержат лодку и подкрыльные поплавки, расположенные на концах крыльев.
Источниками информации являются:
1. «Справочник авиаконструктора», ЦАГИ, изд. ЦАГИ, Москва, 1938.
2. «Гидросамолеты», Н.И.Андреевский, Москва, Военное издательство, 1986.
3. «Военный парад», июль-август №14, 2004, с.30, «Текущие и перспективные проекты специализированного конструкторского бюро гидросамолетостроения».
4. «Самолеты Воронежского Авиазавода», В. Гагин, НПП «Траст», г.Воронеж, 1996.
5. «Летающие крылья» ЦК Костенко, Машиностроение, Москва, 1985.
За аналог принят самолет-амфибия W 2008054449 А2, кл. В64С 35/00. Трехкорпусный самолет-амфибия содержит центральный основной большой по объему корпус и два боковых малых корпуса. Посередине высоты фюзеляжа установлено крыло, с которым соединены боковые корпуса. Консоли крыла складывающиеся. Над хвостовой частью центрального корпуса установлен двигатель.
Недостатками аналога являются:
1) Незначительные объем и габариты (водоизмещения) боковых корпусов, носовая часть которых располагается от середины центрального корпуса, т.е. они ничем не отличаются от подкрыльных поплавков самолета со всем недостатками по качествам мореходности, устойчивости и низкому сопротивлению качке на волне.
2) Крыло «разрезано» основным корпусом и все его силовые элементы стыкуются на фюзеляже посередине, что снижает надежность конструкции и ресурс самолета.
3) Двигатель расположен в конце хвостовой части основного корпуса, что невыгодно с точки зрения центровки самолета и распределения инерционных сил. Очень большое плечо момента инерционных сил от двигателя до центра самолета.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является летательный аппарат - патент США №3627235, НКИ 244/12R, 1968 - способный летать на малых высотах как экраноплан. Летательный аппарат (л.а.) содержит корпус в виде лодки, изогнутое крыло, выпуклое вверх, двигатель в конце хвостовой части фюзеляжа, оперение и поддерживающие поплавки, расположенные на концах крыльев.
При указанной форме крыла (выпуклой вверх), высоко поднятого над поверхностью воды для создания экранного эффекта, используется воздушная подушка (без воздействия воды). В указанном л.а. отсутствует регулировка используемой дополнительной подъемной силой. Изогнутое крыло не выгодно по прочности из-за условий работы на изгиб (кривой брус).
К недостаткам поплавковых гидросамолетов, в том числе и прототипа, относятся: ограниченная мореходность, заключающаяся в наличии начального крена, в потере устойчивости курса при посадке с креном на один поплавок, в опасности разворота во время разбега при встрече поплавка с волной, в перегрузке концов крыльев вследствие ударов в поплавок. Поплавки гидросамолетов, имея относительно малое водоизмещение, не в состоянии значительно «гасить» качку самолета, т.к. парирующий момент от массы поплавка относительно незначителен. В связи с тем, что новые гидросамолеты ближайшего будущего должны качественно отличаться от своих предшественников, научно-исследовательские и конструкторские изыскания направлены на поиски возможного прорыва в улучшении параметров гидросамолета, его корпуса и в целом схемы гидросамолета.
Целью предлагаемого изобретения является достижение лучших параметров, опираясь на постулат о необходимости улучшения мореходных качеств гидросамолета, составляющими которых являются:
- плавучесть;
- непотопляемость;
- мореходность;
- прочность;
- способность маневрировать на воде;
- способность безопасно выдерживать качку при большой волне;
- взлетать и садиться на воду при наименьшей длине разбега при взлете и пробега при посадке.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение мореходных качеств: сокращение взлетной дистанции и длины пробега, обеспечение безопасности и надежности при посадке и взлете, а также при маневрировании на акватории, повышение сопротивляемости качке гидросамолета.
Технический результат достигается предлагаемой схемой конструкции - схемой многокорпусного самолета-амфибии.
Самолет-амфибия представляет собой «летающее крыло», на нижней поверхности которого образованы три выступающие вниз днища лодки с реданами. При этом нижняя поверхность крыла создает положительный угол по отношению к поверхности воды и установлена с зазором от нее, и в совокупности с бортами лодок и поверхностью воды образует полости, имеющие в продольном сечении вертикальной плоскостью форму клина, сужающегося к задней части крыла. В этих полостях при движении самолета по воде создается дополнительная подъемная сила, способствующая сокращению длины разбега, и использованию экранного эффекта. В отличие от прототипа, при движении по воде в полостях образуется смесь брызг, завихрений струй воды и воздуха, т.е. создается среда в виде пены, по которой самолет скользит со значительно меньшим сопротивлением, чем по воде. Одновременно создается дополнительная подъемная сила за счет указанного выше «клина».
Такая схема самолета-амфибии значительно улучшает мореходные качества: по сравнению с поплавковым гидросамолетом; предлагаемый самолет-амфибия обладает высокой плавучестью, это обеспечивается суммарным объемом трех лодок, высокой устойчивостью, что обеспечивается значительным водоизмещением боковых лодок. При воздействии внешних сил плоскость действующей ватерлинии отклоняется незначительно от ее первоначального нормального положения, т.к. значение восстанавливающего момента больше моментов от внешних сил (при определенной волне).
Динамическая устойчивость высокая и стабильная, т.к. работа восстанавливающего момента больше работы внешних моментов, что обеспечивается значительной массой и водоизмещением боковых лодок.
Способность самолета-амфибии удовлетворительно маневрировать на воде обеспечивается водяным рулем и двигателями.
Повышается значительно способность гидросамолета выдерживать качку, что обеспечивается значительными массами и водоизмещением боковых лодок, которые размещены на значительном расстоянии от центра тяжести самолета и создают значительные парирующие моменты.
Предлагаемая схема самолета-амфибии предусматривает создание трехкорпусного (многокорпусного) гидросамолета в виде летающего крыла, снабженного на нижней части поверхности встроенными в него килевыми двухреданными выступами-днищами лодок, количеством не менее трех, слитных по конструкции воедино с крылом, что обеспечивает высокую жесткость и прочность конструкции.
Предлагаемый самолет-амфибия обеспечивает высокую гарантию непотопляемости, т.к. вместо одной лодки, в данном варианте три отдельных водонепроницаемых объема, каждая лодка, кроме того, разделена на водонепроницаемые отсеки.
Способность самолета глиссировать одновременно на трех реданах обеспечивает устойчивое движение самолета по воде при взлете, посадке и при маневрировании на акватории, повышает безопасность движения по воде. Глиссирование на трех реданах обеспечивает устойчивое движение по воде на большой скорости с использованием экранного эффекта.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами показывает, что оно обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется кратким описанием и прилагаемыми чертежами, где:
на фиг.1 показана фронтальная проекция самолета-амфибии;
на фиг.2 показана плановая проекция самолета-амфибии;
на фиг.3 показана профильная проекция самолета-амфибии.
Самолет-амфибия, показанный на чертежах (фиг.1-3), представляет собой поисково-спасательный самолет. Самолет выполнен по схеме летающее крыло - «высокоплан». Крыло 1 стреловидной формы с переменной стреловидностью по передней кромке и постоянной стреловидностью по задней кромке имеет отрицательное «V» поперечное между лодками и горизонтальные концевые части. Крыло имеет высокую степень механизации. Механизация каждого полукрыла состоит из: предкрылков 2, двух секций двухщелевого закрылка 3, тормозного щитка 4, интерцептора 5, элерона 6 и нижних щитков 7. Отсеки кессона крыла выполнены герметичными и являются топливными баками.
Лодки как центральная 8, так и боковые 9, 10 двухреданные, большого удлинения с днищем переменной килеватости.
Лодки разделены на водонепроницаемые отсеки перегородками для обеспечения непотопляемости в аварийной ситуации.
В центральной лодке размещены кабины пилотов 11 и экипажа, бытовые отсеки, грузовой отсек с донным люком. Во всех лодках выполнены отсеки для размещения оборудования и снаряжения в зависимости от назначения самолета. Лодки снабжены морским оборудованием, обеспечивающим эксплуатацию на воде, швартовку на бочку и якорь, буксировки гидросамолета на акватории.
В средней части каждой лодки над палубой на пилонах крепятся двигатели 12.
На хвостовой части центральной лодки крепится Т-образное оперение, состоящее из форкиля 13, стреловидных вертикального 14 и подвижного горизонтального 15 оперения, стык киля со стабилизатором закрывает обтекатель 16. Киль имеет две секции руля направления 17. Шасси самолета состоит из управляемой передней опоры 18 с двумя нетормозными колесами, двух опор 19 по бокам центральной лодки с четырьмя колесами на каждой тележке и двух опор - по одной опоре 20 на каждой боковой лодке, имеющих также на каждой опоре по четыре колеса. Убираются опоры в центральную лодку в подпольную часть через бортовые люки. На боковых лодках шасси убирается также в подпольную часть лодок в ниши через люки в днище.
В конце хвостовой части центральной лодки внизу устанавливается водоруль 21. На концах крыла установлены обтекатели 22 радиоэлектронной аппаратуры.
Реданы (23) на лодках расположены так, что создают возможность одновременного касания поверхности воды при посадке и глиссирования на трех реданах одновременно, что обеспечивает высокую степень устойчивости гидросамолета при взлете и посадке, а также при равномерном движении и глиссировании.
При полете на малой высоте в зоне влияния поверхности воды (земли) поток воздуха, разделенный и направляемый лодками на два направленных потока между лодками 8, 9, 10, определяет наилучший результат экранного эффекта и делает полет самолета, как экраноплана - наиболее устойчивым. На нижней поверхности задней части крыла 1 находятся щитки 7, отклоняющиеся вниз, которые, изменяя направление потока, создают и регулируют дополнительную подъемную силу, влияя тем самым на длину разбега при взлете и создавая тормозной эффект при пробеге.
Отмеченные отличительные признаки обеспечивают безопасность при взлете, посадке и плавании самолета, поперечную и путевую устойчивость, комфорт.
Предлагаемое изобретение осуществимо по существующей технологии из материалов, применяемых в самолетостроении.
Самолет-амфибия может использоваться в варианте поисково-спасательном (ПС), что дает возможность оказания скорой помощи пострадавшим морякам, терпящим бедствие на корабле или подводной лодке. Приемные люки бортовые по 2 в каждой лодке (шесть приемных люков на самолете) обеспечивают оперативный прием пострадавших. В каждой лодке размещается и выгружается через приемный люк надувной катер с жестким днищем. Самолет оснащен также спасательными плотами, которые могут сбрасываться в полете над терпящими бедствие или после посадки для временного размещения большого количества пострадавших.
Самолет-амфибия ПС может стать единственной надеждой терпящих бедствие на быстрое и эффективное оказание помощи и на спасение. Это касается терпящих бедствия кораблей, подводных лодок, в аварийной ситуации на нефтеплатформах, танкерах и на территориях прибрежных районов.
Самолет-амфибия в варианте ДРЛО способен садиться в любой точке океана при определенных погодных условиях и иметь непосредственную связь с кораблями, подводными лодками и дозаправляться от них; самолет-амфибия ДРЛО имеет явные преимущества перед самолетом ДРЛО А-50 на базе самолета Ил-76.
Самолет-амфибия в патрульном варианте предназначен для мониторинга океанов, морей и прибрежных районов.
Самолет-амфибия в противопожарном варианте с тактико-техническими характеристиками, аналогичными самолету ИЛ-76ТДП (по другим данным ИЛ-76ТП или ИЛ-76П), способен брать на борт до 44 т воды и покрывать ею площадь до 5000 кв.м в течение 6 с или сбрасывать в районе очага до 44 пожарных-парашютистов и 5 т спецоборудования, будет отличаться возможностями садиться на воду ближайшего водоема и непосредственно из водоема набирать воду. Это намного сократит время оборачиваемости самолета при тушении пожара; также может эффективно использоваться для тушения пожара на нефтяных скважинах-платформах на морях и океанах, при тушении пожаров на кораблях и танкерах и в прибрежных районах.
Технико-экономическая эффективность выражается в повышении качеств мореходности самолета, уменьшении дистанции взлета и использовании экранного эффекта самолета-амфибии предлагаемой схемы, улучшения непотопляемости, устойчивости и безопасности как при плавании, так и при глиссировании на взлете и при посадке на воду, повышении способности гидросамолета выдерживать качку.