АЭРОТРАНСФОРМЕР
CONVERTIBLE PLANE

Изобретение относится к транспортным средствам, способным двигаться по воде, земле и воздуху на воздушной подушке в режимах аэростатической и аэродинамической поддержки, а также в режиме комбинированной поддержки, использующим подъемные силы как статической, так и динамической воздушных подушек.
Известен комбинированный экраноплан (см. GROUND EFFECT VEHICLE. Патент EP 1247712. МПК B60V 1/08, B60V 3/08, B60V 1/22. Опубликован 09.10.2002.), который содержит: фюзеляж, крыло, T-образное оперение, маршевый двигатель, нагнетатели воздуха и ограждение воздушной подушки. Последнее образовано под фюзеляжем симметричными боковыми скегами, передним и задним приводными подвижными элементами. Пространство воздушной подушки соединено с нагнетателями воздуха.
Экраноплан взлетает и садится на статической воздушной подушке, которая при выдвинутых подвижных элементах ограждения образуется воздухом, подаваемым нагнетателями. С увеличением тяги маршевых двигателей между экранопланом и опорной поверхностью формируется динамическая воздушная подушка. При достижении достаточной подъемной силы подвижные элементы убираются, нагнетатели отключаются и экраноплан переходит в крейсерский режим с аэродинамической поддержкой. С уменьшением тяги маршевых двигателей скорость и высота полета снижаются, подвижные элементы выдвигаются, включаются нагнетатели, в ограждении формируется статическая воздушная подушка и экраноплан переводится в посадочный режим с аэростатической поддержкой.
Экраноплан не приспособлен для крейсерских режимов с аэростатической и комбинированной поддержкой. Его статическая воздушная подушка используется только в качестве взлетно-посадочного устройства.
Наиболее близок к предлагаемому изобретению летательный аппарат с шасси на воздушной подушке (см. ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С ШАССИ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ. Патент RU 2066644. МПК B60V 1/08. Опубликован 20.09.1996), который содержит фюзеляж, крыло, оперение, маршевые двигатели, нагнетатели воздуха и ограждение воздушной подушки. Последнее образовано под фюзеляжем и крылом симметричными боковыми скегами, передними и задними приводными подвижными элементами. Пространство воздушной подушки соединено с нагнетателями воздуха и разделено центральным скегом на две секции с возможностью регулирования в них давления. Отношение ширины ограждения воздушной подушки к его длине ограничено пределами 1,5-3,0.
Летательный аппарат обладает хорошими взлетно-посадочными и маневровыми свойствами, но, как и аналог, не приспособлен для крейсерских режимов с аэростатической и комбинированной поддержкой.
Задача, решаемая изобретением, - создание транспортного средства, последовательно реализующего крейсерские режимы с аэростатической, комбинированной и аэродинамической поддержкой.
Технический результат от использования изобретения заключается в создании аэротрансформера - транспортного средства для грузопассажирских перевозок по воде, земле и воздуху на воздушной подушке в режимах аэростатической, комбинированной и аэродинамической поддержки.
Аэротрансформер содержит фюзеляж, крыло, оперение, маршевые двигатели, нагнетатели воздуха и ограждение воздушной подушки. Последнее образовано под фюзеляжем и крылом симметричными боковыми скегами, передними и задними приводными подвижными элементами. Пространство воздушной подушки соединено с нагнетателями воздуха и разделено на секции с возможностью регулирования в них давления. Для последовательной реализации крейсерских режимов с аэростатической, комбинированной и аэродинамической поддержкой контуры крыла и ограждения воздушной подушки в плане выполнены в форме симметричных относительно главной плоскости равнобедренных пятиугольников с прямыми углами в основании и углами 80°-120° при средней вершине. Фюзеляж, крыло и ограждение удовлетворяют следующим геометрическим связям.
Средние вершины пятиугольных контуров крыла и ограждения воздушной подушки в плане совпадают с носовой оконечностью фюзеляжа.
Пятиугольный контур крыла вписан в окружность с диаметром, равным длине фюзеляжа.
Пятиугольный контур ограждения совпадает с пятиугольным контуром крыла по части основания и части сторон при средней вершине на ширине, равной 0,9-1,1 длины крыла.
Для улучшения аэродинамических свойств, по меньшей мере, один угол пятиугольного контура крыла может быть округлен аэродинамическим обводом.
Указанные геометрические связи обеспечивают размещение равновеликой по длине и ширине пятиугольной воздушной подушки, которая позволяет реализовать на аэротрансформере крейсерские режимы с аэростатической, комбинированной и аэродинамической поддержкой.
Эксплуатация аэротрансформера на крейсерском режиме с аэростатической и комбинированной поддержкой позволяет выполнять грузопассажирские перевозки по воде, земле и воздуху в сложных акваториях рек и труднодоступных районах.
На фиг.1 представлен общий вид аэротрансформера, на фиг.2 - его совмещенные виды с носа и кормы, на фиг.3 - вид сверху (план) с пятиугольными контурами крыла и ограждения, на фиг.4 - разрез A-A на фиг.2 с выдвинутыми и убранными приводными подвижными элементами.
На фигурах и далее в тексте использованы следующие обозначения:
D - длина фюзеляжа и диаметр окружности, в которую вписан пятиугольный контур крыла;
L - длина крыла и ограждения воздушной подушки;
B - ширина ограждения воздушной подушки;
ДП - диаметральная плоскость;
ОП - основная плоскость.
Аэротрансформер содержит фюзеляж 1, крыло 2, оперение 3, маршевые двигатели 4, нагнетатели воздуха 5 и ограждение воздушной подушки, которое образовано под фюзеляжем и крылом симметричными боковыми скегами 6, передними 7 и задними 8 приводными подвижными элементами. Пространство воздушной подушки соединено с нагнетателями воздуха и разделено центральным скегом 9 на секции с возможностью регулирования в них давления. Для последовательной реализации крейсерских режимов с аэростатической, комбинированной и аэродинамической поддержкой контуры крыла и ограждения воздушной подушки в плане выполнены в форме симметричных относительно диаметральной плоскости равнобедренных пятиугольников с прямыми углами в основании и углами 80°-120° при средней вершине.
Фюзеляж, крыло и ограждение удовлетворяют следующим геометрическим связям. Средние вершины пятиугольных контуров крыла и ограждения воздушной подушки в плане совпадают с носовой оконечностью фюзеляжа. Пятиугольный контур 10 крыла 2 вписан в окружность с диаметром D, равным длине фюзеляжа. Пятиугольный контур 11 ограждения совпадает с пятиугольным контуром 10 крыла по части основания и части сторон средней вершины на ширине B, равной длине крыла L. Носовая оконечность фюзеляжа и угол при средней вершине пятиугольного контура крыла в плане округлены аэродинамическим обводом 12.
Аэротрансформер перемещается следующим образом.
Нагнетатели 5 подают воздух в ограждение воздушной подушки, образованное под фюзеляжем 1 и крылом 2 симметричными боковыми скегами 6 и выдвинутыми передними 7 и задними 8 приводными подвижными элементами, см. фиг.4. В ограждении формируется статическая воздушная подушка, которая поднимает аэротрансформер над опорной поверхностью. Маршевые двигатели 4 переводятся в режим тяги и аэротрансформер начинает движение в крейсерском режиме с аэростатической поддержкой. Режим применяется для маневров и движения с умеренной скоростью над гладкой опорной поверхностью по извилистым маршрутам.
С увеличением тяги маршевых двигателей и скорости движения под фюзеляжем, крылом и оперением формируется динамическая воздушная подушка. Аэротрансформер переходит в комбинированный крейсерский режим, использующий подъемные силы как статической, так и динамической воздушных подушек. Режим используется в акваториях больших рек и водоемов с хорошим фарватером при доставке тяжелых грузов, а также когда режим с аэродинамической поддержкой не может быть использован по условиям ограничения движения с полетными скоростями.
При дальнейшем увеличении скорости движения, когда подъемная сила аэродинамической поддержки достаточна для поддержания аэротрансформера без воздушной подушки, приводные подвижные элементы 7, 8 убираются, нагнетатели 5 отключаются, статическая воздушная подушка трансформируется в динамическую воздушную подушку и аэротрансформер переходит в крейсерский режим с аэродинамической поддержкой. Режим применяется для ускоренных грузопассажирских перевозок.
С уменьшением тяги маршевых двигателей подъемная сила динамической воздушной подушки уменьшается, аэротрансформер снижается, нагнетатели 5 включаются, приводные подвижные элементы 7, 8 выдвигаются. При достаточном снижении в ограждении формируется статическая воздушная подушка, которая поддерживает аэротрансформер над опорной поверхностью. Аэротрансформер переходит в экономичный крейсерский режим с аэростатической поддержкой.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждена модельными испытаниями. Опытный образец строится в условиях судостроительного предприятия.