РЕАКТИВНЫЙ САМОЛЕТ С УКОРОЧЕННЫМ ЛИБО ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ (ВАРИАНТЫ)
JET AIRCRAFT WITH SHORTENED OR VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING (OPTIONS)

Изобретение относится к области авиации, в частности к самолетам с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой с использованием реактивных двигателей. Известны технические решения летательных аппаратов с возможностью вертикального взлета и посадки с использованием истекающей реактивной струи двигателей по периметру кольцевого либо кругового крыла с изменением вектора тяги (патент РФ N 2005660, автор Брагин С.Ф., опубл. 15.01.1994 г., патент РФ N 2406650, автор Андреев Ю.П., опубл. 20.12.2010 г., патент РФ N 2491206, автор Ансеров Д.О., Ансеров А.Д., опубл. 20.05.2013 г.) При многих компоновочных и конструктивных недостатках перечисленных технических решений следует отметить рациональность использования равномерного истечения реактивной струи по периметру летательного аппарата для создания суммарного уравновешенного реактивного момента относительно центра тяжести летательного аппарата с максимальным эксцентриситетом в размере периметрального радиуса кольцевого либо кругового крыла в режиме вертикального подъема, зависания и посадки. Известны также реализованные технические решения самолетов с укороченным и вертикальным взлетом и посадкой (см. кн. Ружицкий Е.И., «Европейские самолеты вертикального взлета», ООО изд. «Астрель», ООО изд. ACT, 2000 г.) ЯК-38, ЯК-141 и серия модификаций самолетов ХАРРИЕР GR.Mk.3 принятый за прототип. Данный самолет выполнен по схеме моноплана с одним подъемно-маршевым двигателем ТРДД Бристоль-Сидпи «Пегас», при этом поворотные сопла установлены по бокам фюзеляжа. Воздухозаборники боковые нерегулируемые. Все четыре сопла поворачиваются синхронно при этом максимальный угол поворота сопел составляет 98,5 град. Недостатком данного технического решения с расположением сопел вблизи центра тяжести самолета является его неустойчивость в режимах вертикального подъема, зависания и посадки, а также в промежуточном режиме перехода от зависания к горизонтальному полету. Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости самолета на всех режимах полета, кроме этого повышение его маневренности и грузоподъемности.
Данная цель достигается для реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой включающего кабину управления, фюзеляж, крылья, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, систему воздухозаборников, интегрированную систему управления самолетом, при этом силовая установка состоит из одного либо группы одиночных реактивных двигателей, которые имеют выходные сопла с изменяемым силовым вектором тяги (ИСВТ), при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента относительно центра тяжести самолета в режиме вертикального подъема, зависания и посадки основания сопел с ИСВТ всех реактивных двигателей расположены на периметре дискообразного фюзеляжа, при этом срединные оси оснований одиночных либо группы сопел с ИСВТ расположены радиально как минимум в трех направлениях. Второй вариант реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой включает кабину управления, фюзеляж, крылья, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, систему воздухозаборников, интегрированную систему управления самолетом, при этом силовая установка состоит из одного либо группы одиночных реактивных двигателей, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента относительно центра тяжести самолета в режиме вертикального подъема, зависания и посадки срединные оси оснований одиночных либо группы сопел расположены радиально как минимум в трех направлениях, кроме этого над выходными соплами реактивных двигателей предусмотрены участки круговых либо поворотных крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей. Кроме того для первого и второго вариантов исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой реактивные двигатели могут быть установлены на поворотных платформах для возможности поворота вокруг вертикальной оси. Кроме того для второго варианта исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой реактивные двигатели могут иметь сопла с изменяемым маневренным вектором тяги (ИМВТ). Кроме того для обеих вариантов исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой для каждого реактивного двигателя предусмотрены воздухозаборные системы с нагнетающими компрессорами. Кроме того для обеих вариантов исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой кабина управления имеет обзорные окна с нижней стороны кабины, а также с нижней стороны самолета могут быть установлены обзорные видео камеры. Кроме того для первого и второго вариантов исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой кабина управления может быть установлена на поворотной платформе. На иллюстрационных примерах применения данного изобретения показаны варианты исполнения реактивного самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой. На чертежах изображено:
на фиг. 1 - сечение А1-А1 по реактивным двигателям, например ТРДД, с круглыми выходными соплами с ИСВТ для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 2 - сечение А2-А2 по реактивным двигателям, например ТРДД, с круглыми выходными соплами с ИМВТ и с расположенными над выходными соплами с ИМВТ участками круговых либо поворотных крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 3 - сечение A3-A3 по реактивным двигателям, например ТРДД, с круглыми выходными соплами и с расположенными над выходными соплами участками круговых либо поворотных крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 4 - сечение А4-А4 по реактивным двигателям, например ТРДД, с плоскими выходными соплами с ИСВТ для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 5 - сечение А5-А5 по реактивным двигателям, например ТРДД, с плоскими выходными соплами с ИМВТ и с расположенными над выходными соплами с ИМВТ участками круговых либо поворотных крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 6 - сечение А6-А6 по реактивным двигателям, например ТРДД, с плоскими выходными соплами и с расположенными над выходными соплами участками круговых либо поворотных крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета;
на фиг. 7 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки, включающего кабину управления, дискообразный фюзеляж, крылья прямой стреловидной формы, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, при этом реактивная силовая установка состоит из трех реактивных двигателей ТРДД с круглыми выходными соплами с ИСВТ расположенных по периметру дискообразного фюзеляжа на кольцевых опорных направляющих, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного реактивного момента относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета срединные оси оснований сопел с ИСВТ расположены радиально под углом 120 град;
на фиг. 8 - тоже что и на фиг. 7, с расположением двигателей ТРДД с круглыми выходными соплами с ИСВТ в режиме горизонтального полета;
на фиг. 9 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки, включающего кабину управления, дискообразный фюзеляж, крылья прямой стреловидной формы, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, при этом реактивная силовая установка состоит из трех реактивных двигателей ТРДД со спаренными круглыми выходными соплами с ИСВТ расположенных по периметру дискообразного фюзеляжа на кольцевых опорных направляющих, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного реактивного момента относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета срединные оси оснований спаренных круглых сопел с ИСВТ расположены радиально под углом 120 град;
на фиг. 10 - тоже что и на фиг. 9, с расположением двигателей ТРДД с круглыми спаренными выходными соплами с ИСВТ в режиме горизонтального полета;
на фиг. 11 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки, включающего кабину управления, дискообразный фюзеляж, крылья прямой стреловидной формы, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, при этом реактивная силовая установка состоит из трех реактивных двигателей ТРДД с плоскими выходными соплами с ИСВТ расположенных по периметру дискообразного фюзеляжа на кольцевых опорных направляющих, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного реактивного момента относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета срединные оси оснований плоских сопел с ИСВТ расположены радиально под углом 120 град;
на фиг. 12 - тоже что и на фиг. 11, с расположением двигателей ТРДД с плоскими выходными соплами с ИСВТ в режиме горизонтального полета;
на фиг. 13 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки включающего кабину управления, фюзеляж, крылья прямой стреловидной формы, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, систему воздухозаборников, при этом реактивная силовая установка состоит из центрального осевого маршевого реактивного двигателя, при этом реактивный маршевый двигатель имеет шесть круглых либо плоских попарно расположенных выходных сопла с ИСВТ, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента относительно центра тяжести самолета, в режиме подъема, зависания и посадки самолета все основания сопел с ИСВТ расположены на периметре дискообразного фюзеляжа, при этом срединные оси оснований парных сопел с ИСВТ расположены радиально под углом 120 град;
на фиг. 14 - тоже что и на фиг. 13 в режиме горизонтального полета;
на фиг. 15 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки, включающего кабину управления, дискообразный фюзеляж, три участка поворотных крыльев с элементами механизации для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей, при этом каждый участок поворотного крыла объединен соосно в единый блок с реактивным двигателем ТРДД с круглыми либо плоскими выходными соплами, при этом объединенные блоки участков поворотных крыльев с реактивными двигателями ТРДД расположены по периметру дискообразного фюзеляжа на кольцевых опорных направляющих, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета срединные оси оснований сопел реактивных двигателей ТРДД совместно с участками поворотных крыльев расположены радиально под углом 120 град;
на фиг. 16 - тоже что и на фиг. 15, с расположением двигателей ТРДД и участков поворотных крыльев в режиме горизонтального полета;
на фиг. 17 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки, включающего фюзеляж сигарообразной формы, два участка поворотных крыльев с элементами механизации для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей, при этом каждый участок поворотного крыла соосно объединен в единый блок с реактивным двигателем ТРДД с круглыми либо плоскими выходными соплами, которые расположены на горизонтальных консолях с поворотной платформой в передней части фюзеляжа для возможности совместного поворота двух передних ТРДД и участков передних поворотных крыльев, и два задних реактивных двигателя ТРДД, размещенных под боковыми прямыми крыльями в хвостовой части фюзеляжа, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета срединные оси оснований сопел реактивных двигателей ТРДД совместно с участками поворотных крыльев расположены радиально в трех направлениях;
на фиг. 18 - тоже что и на фиг. 17, с расположением двигателей ТРДД и участков поворотных крыльев в режиме горизонтального полета;
на фиг. 19 - в режиме вертикального подъема, зависания и посадки показана компоновочная схема самолета с укороченным либо вертикальным взлетом и посадкой в плане с дискообразной формой фюзеляжа, с тремя поворотными реактивными двигателями ТРДД, размещенными на кольцевых фюзеляжных опорных направляющих, при этом над поворотными реактивными двигателями ТРДД предусмотрено круговое замкнутое крыло с элементами механизации для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей, при этом в режиме вертикального подъема, зависания и посадки результирующие тяговые усилия от реактивных двигателей ТРДД направлены радиально в трех направлениях под углом 120 град, для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета;
на фиг. 20 - тоже что и на фиг. 19, с расположением двигателей ТРДД в режиме горизонтального полета;
на фиг. 21 - компоновочная схема реактивного самолета в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки включающего кабину управления, фюзеляж, крылья, элементы механизации крыльев и оперения, реактивную силовую установку, систему воздухозаборников, при этом реактивная силовая установка состоит из центрального осевого маршевого реактивного двигателя при этом реактивный маршевый двигатель имеет шесть круглых либо плоских выходных сопла, при этом для возможности создания устойчивого суммарного уравновешенного силового реактивного момента Мр относительно центра тяжести самолета, в режиме подъема, зависания и посадки самолета все основания сопел расположены на периметре дискообразного фюзеляжа, при этом срединные оси оснований парных сопел расположены радиально под углом 120 град, кроме того над выходными соплами реактивных двигателей предусмотрены участки круговых крыльев с изменяемым профилем для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей. Основные крылья для горизонтального полета выполнены телескопическими в виде правильного трилистника с осями под углом 120 град, которые плавно сопряжены с дискообразным фюзеляжем;
на фиг. 22 - тоже что и на фиг. 21 в режиме горизонтального полета.
На представленных чертежах позициями обозначены:
1 - дискообразный фюзеляж;
2 - сигарообразный фюзеляж;
3 - крыло;
4 - телескопическое крыло;
5 - крыло с элементами механизации для для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей ТРДД;
6 - поворотное крыло с элементами механизации для для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей ТРДД;
7 - кольцевое крыло с элементами механизации для для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей ТРДД;
8 - крыло переднего стабилизатора;
9 - хвостовое оперение;
10 - элементы механизации крыла для для изменения направления истекающей реактивной струи двигателей ТРДД;
11 - центральный маршевый реактивный двигатель ТРДД;
12 - одиночный реактивный двигатель ТРДД;
13 - поворотная платформа на горизонтальной консоли в передней части фюзеляжа, для фюзеляжа сигарообразной формы, для поворота участков поворотных крыльев и реактивных двигателей ТРДД вокруг вертикальной оси;
14 - кольцевые опорные направляющие, для дискообразного фюзеляжа, для поворота участков поворотных крыльев и реактивных двигателей ТРДД вокруг вертикальной оси;
15 - сопло реактивного двигателя круглое с изменяемым силовым вектором тяги (ИСВТ);
16 - сопло реактивного двигателя плоское с изменяемым силовым вектором тяги (ИСВТ);
17 - сопло реактивного двигателя круглое с изменяемым маневренным вектором тяги (ИМВТ);
18 - сопло реактивного двигателя плоское с изменяемым маневренным вектором тяги (ИМВТ);
19 - сопло реактивного двигателя круглое с неизменяемым вектором тяги (НВТ);
20 - сопло реактивного двигателя плоское с неизменяемым вектором тяги (НВТ);
Мр - реактивный момент от истекающей реактивной струи двигателей относительно центра тяжести самолета в режиме подъема, зависания и посадки самолета.