САМОЛЕТ-АМФИБИЯ

Предложенное техническое решение относится к области воздухоплавания, а именно к летательным аппаратам тяжелее воздуха, и может быть использовано в качестве грузопассажирского средства, предназначенного 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, мониторинг пожаров и т.д.
Известен самолет-амфибия (US, патент 4962978, 1990), содержащий фюзеляж в виде лодки, хвостовое оперение и низкорасположенное глиссирующее крыло с положительным углом поперечного V и механизацией в виде щитков и закрылков, при этом размах щитков или закрылков не превышает размаха горизонтального оперения. Закрылки или щитки установлены на омываемом водой участке крыла подвижно-поворотно в отклоняемом на рабочий угол положении. Щитки установлены с возможностью прижатия к крылу, а закрылки - с возможностью повторения положения исходного профиля крыла под действием водяных струй. Кроме того, они установлены таким образом, что при отсутствии водяных струй они способны восстановить начальное положение.
Недостатком известного самолета-амфибии следует признать сложность пилотирования, особенно в сложных погодных условиях.
Известен самолет-амфибия (RU, патент на промышленный образец 53134, 2003), содержащий фюзеляж в виде лодки с расширенными обводами, служащими нишами для шасси, ординарной хвостовой балкой с плоской верхней поверхностью, два крыла, разъемно соединенных с фюзеляжем, двигатели и поплавки, размещенные под крыльями, по бокам в нижней части фюзеляжа расположены два колеса шасси, над фюзеляжем расположен спасательный остеклененный люк, а на задней части фюзеляжа расположен входной остекленный люк.
Недостатком известного самолета-амфибии следует признать несовершенные аэродинамические обводы фюзеляжа, а также наличие подкосов крыла, что влечет за собой увеличение лобового сопротивления самолета-амфибии.
Известен самолет-амфибия (RU, патент на полезную модель №47323, 27.08.2005), содержащий фюзеляж в виде лодки с расширенными обводами, хвостовой балкой с килем и хвостовым оперением, два крыла, разъемно соединенных с фюзеляжем, двигатели, размещенные на крыле, поплавки, размещенные под крылом, по бокам в нижней части фюзеляжа расположены расширенные обводы и два колеса шасси, над фюзеляжем расположен спасательный остекленный люк, а на задней части фюзеляжа расположен входной остекленный люк, причем самолет-амфибия дополнительно содержит третье колесо шасси в передней части фюзеляжа, выполненного из трех изолированных друг от друга отсеков, хвостовая балка выполнена обтекаемой, а киль выполнен с горизонтально расположенным оперением. Крыло в плане выполнено трапециевидным с двухсекционными закрылками. Дополнительное колесо шасси выполнено самоориентированным.
Недостатками известного самолета-амфибии следует признать наличие передней стойки, что осложняет применение самолета-амфибии на водных акваториях при столкновении с плавающими предметами - возможно повреждение передней стойки, что влечет за собой нарушение герметичности и отказ работы шасси при посадке на сушу. Наличие передней стойки также осложняет выезд из воды на неподготовленные береговые линии. Наличие расширенных обводов влечет за собой увеличение лобового сопротивления и нарушение аэродинамического ламинарного обтекания воздушного потока фюзеляжа лодки. Крыло выполнено разъемным, состоящим из двух консолей и центроплана, что приводит к увеличению веса конструкции и повышенной трудоемкости сборки.
Техническая задача, решаемая посредством предложенной конструкции, состоит в разработке самолета-амфибии повышенной надежности эксплуатации, простоты пилотирования, с высокой экономичностью, а также способного использовать в качестве взлетно-посадочной полосы водную поверхность, ледовое покрытие, а также площадки, имеющие твердые и грунтовые покрытия.
Технический результат заключается в повышении надежности и экономичности при эксплуатации, повышении устойчивости и управляемости.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать конструкцию самолета-амфибии, содержащего фюзеляж в виде лодки с хвостовой балкой и хвостовым оперением, крыло, выполненное трапециевидным и соединенное с фюзеляжем, двигатели, размещенные на крыле, поддерживающие поплавки, размещенные под крылом, по бокам в нижней части фюзеляжа расположены две опоры шасси, третья опора шасси выполнена самоориентированной, над фюзеляжем расположен верхний остеклененный люк, а на задней части фюзеляжа расположен входной люк, причем, фюзеляж самолета выполнен по схеме лодка-монокок, в фюзеляже расположена кабина, объединяющая рабочее место экипажа и грузопассажирский салон, по бокам фюзеляжа расположены ниши, крыло выполнено свободнонесущим в виде единой конструкции с закрылками и элеронами, профиль крыла выполнен выпукло-вогнутым с относительной толщиной порядка 13%, двигатели приподняты над крылом посредством пилонов, хвостовая балка выполнена с плоской верхней поверхностью и имеет двойное V-образное хвостовое оперение с размещением стабилизатора и руля высоты на вершине килей, при этом две основные опоры шасси убираются методом подъема и прижатия к боковым частям фюзеляжа в ниши, а третья опора шасси, расположенная в хвостовой части фюзеляжа, убирается в нишу, расположенную в задней части хвостовой балки.
Вид предложенной конструкции приведен на фиг. 1 - вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху и на фиг. 3 - вид спереди, при этом использованы следующие обозначения: фюзеляж 1, крыло 2, закрылки 3, элероны 4, хвостовая балка с килями и горизонтальным оперением 5, основные опоры шасси 6, ниши для основных опор 7, хвостовая опора шасси 8, ниша для хвостовой опоры 9, поддерживающие поплавки 10, двигатели 11, пилоны двигателей 12, горизонтальное оперение 13, состоящее из стабилизатора 14, руля высоты 15, триммера 16, входной люк 17, верхний остеклененный люк 18.
В базовом варианте реализации предложенная конструкция самолета-амфибии содержит фюзеляж 1, выполненный в форме лодки-монокок, в котором расположена кабина, объединяющая рабочее место экипажа и грузопассажирский салон, по бокам фюзеляжа расположены ниши 7. Крыло 2 выполнено свободнонесущим в виде единой конструкции, с профилем выпукло-вогнутой формы, трапециевидное в плане и снабжено закрылками 3 и элеронами 4. Под консолями крыла 2 расположены поддерживающие поплавки 10. Над крылом 2 на пилонах 12 в капотах обтекаемой формы расположены двигатели 11, которые расположены таким образом, что плоскости вращения винтов вынесены вперед относительно корпуса кабины. Фюзеляж 1 плавно переходит в хвостовую балку 5 с двумя килями расположенными V-образно, на вершинах которых размещено горизонтальное оперение 13, состоящее из стабилизатора 14, руля высоты 15 и триммера 16. Две основные опоры шасси 6 убираются методом подъема и прижатия к боковым частям фюзеляжа 1 в ниши 7. В хвостовой балке 5 расположена ниша 9 для размещения хвостовой опоры шасси 8. На задней части фюзеляжа 1 выполнен входной люк 17, являющийся основным средством входа и выхода в кабину, находящуюся во внутреннем пространстве фюзеляжа 1 для экипажа, пассажиров и грузов. Над рабочим местом экипажа в верхней части фюзеляжа 1 расположен верхний остеклененный люк 18. Фронтальная и боковая поверхность кабины фюзеляжа 1 выполнена остеклененной. Остекление кабины состоит из лобового окна и шести боковых.
Предложенная конструкция фюзеляжа представляет собой силовую пространственную обшивку монокок, подкрепленную шпангоутами и стенками, образующими надежную силовую конструктивную оболочку для кабины и воспринимающую нагрузки от крыла, хвостового оперения, шасси, а также гидродинамическую нагрузку при эксплуатации с водной поверхности.
Аэродинамические обводы фюзеляжа обеспечивают плавное обтекание воздухом, что снижает лобовое сопротивление. Гидродинамические обводы нижней части фюзеляжа обеспечивают безопасную, без раскачки, эксплуатацию на водной поверхности на всех расчетных режимах и исключают попадание водных струй на лобовое стекло, двигатели, крыло и хвостовое оперение. Обводы фюзеляжа также создают достаточный внутренний полезный объем.
Конструкция хвостовой балки предложена одинарной, выполненной с плоской верхней поверхностью, обеспечивающей функциональную эксплуатацию на воде - возможность использовать ее как трап для посадки и высадки из самолета.
Оперение самолета предложено с двумя килями с V-образным расположением на конце хвостовой балки, на вершинах которых расположено горизонтальное оперение. Расположение оперения в зоне обдува винтов обеспечивает повышенную устойчивость и путевую управляемость на всех расчетных режимах эксплуатации.
Предложенная конструкция крыла представляет собой единую неразъемную конструкцию, имеющую меньший вес по сравнению с разъемной. Крыло оснащено развитой механизацией в виде закрылков и элеронов. Эффективный профиль 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.
Эксплуатация и обслуживание предложенного самолета-амфибии не имеет особенностей в пилотировании и обслуживании от самолетов подобного типа.
Повышенная надежность эксплуатации заявленной конструкции самолета-амфибии заключается в простоте пилотирования и безопасной эксплуатации на всех расчетных режимах, которые обеспечиваются за счет использования схемы планера со свободнонесущим высокорасположенным крылом, имеющим эффективный выпукло-вогнутый профиль; с водоизмещающим фюзеляжем, включающим в себя кабину, объединяющую рабочее место экипажа и грузопассажирский салон, имеющим обтекаемые формы и глиссирующие поверхности днища; с одинарной хвостовой балкой, выполненной с плоской верхней поверхностью обеспечивающей функциональную эксплуатацию на воде; с двойным V-образным хвостовым оперением, расположенным в зоне обдува винтов, обеспечивающим повышенную устойчивость и путевую управляемость.
Высокая экономичность заявленной конструкции самолета-амфибии обеспечивается высоким аэродинамическим качеством планера, которое достигается за счет отсутствия расширенных обводов фюзеляжа, за счет применения свободнонесущего высокорасположенного крыла без подкосов, имеющего эффективный выпукло-вогнутый профиль, за счет расположения двигателей на пилонах, приподнимающих их над крылом, за счет убирающегося в ниши шасси, что в совокупности снижает лобовое сопротивление и увеличивает подъемную силу планера.
Предложенная конструкция самолета-амфибии обеспечивает удобство пользования и безопасность эксплуатации с водной поверхности, а также с площадок, имеющих твердые или грунтовые покрытия.