МАЛОРАЗМЕРНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к области малоразмерной авиационной техники, в частности, беспилотной авиационной техники.
Одним из наиболее важных требований, предъявляемых к малоразмерным летательным аппаратам, в том числе беспилотным, является возможность их трансформирования для уменьшения габаритов в транспортном положении и при хранении.
Известны разнообразные схемы трансформируемых летательных аппаратов.
Так, в соответствии с авторским свидетельством СССР №1821422 (опубл. 15.06.1993, [1]) консоли крыла выполнены складывающимися с поворотом на 90° вниз, а в соответствии с патентом Российской Федерации №2125524 (опубл. 27.01.1999, [2]) - складывающимися с поворотом на 90° вверх. Решения, аналогичные последнему, описаны также в патентах Российской Федерации №2183182 (опубл. 10.06.2003, [3]) и №2228283 (опубл. 10.05.2004, [4]).
Летательный аппарат по патенту Российской Федерации №2183333 (опубл. 20.04.2002, [5]) имеет консоль с двумя секциями, поворачивающимися вокруг оси, параллельной продольной оси аппарата, и прижимающимися друг к другу и фюзеляжу после складывания путем такого поворота.
Согласно патенту Российской Федерации №2005663 (опубл. 15.01.1994, [6]) каждая консоль крыла выполнена поворотной и складывающейся таким образом, что консоли располагаются вдоль фюзеляжа по его бокам. В патенте Российской Федерации №2321477 (опубл. 27.06.2004, [7]) описано аналогичное решение, отличающееся тем, что поворот консолей перед их складыванием по бокам фюзеляжа осуществляется совместно.
В патенте США №5,050,817 (опубл. 24.09.1991, [8]) описано аналогичное [6] решение, дополненное возможностью складывания концов консолей путем их поворота на 90° после размещения консолей по бокам фюзеляжа, в результате чего эти концы занимают положение сзади фюзеляжа, уменьшая общую длину аппарата.
Из патента Российской Федерации №2125523 (опубл. 27.01.1999, [9]) известна схема летательного аппарата со складываемыми вдоль фюзеляжа консолями крыла, плоскости которых при этом занимают горизонтальное положение над фюзеляжем.
Общая особенность описанной выше группы технических решений [1]-[9] заключается в том, что они ограничиваются использованием тех или иных средств складывания консолей. Этого недостаточно для минимизации габаритов летательного аппарата в транспортном положении и при хранении.
В патенте Российской Федерации №2026781 (опубл. 30.07.1994, [10]) описан летательный аппарат, имеющий консоли крыла со складывающимися концевыми секциями с возможностью совместного поворота консолей вокруг поперечной оси фюзеляжа и последующего складывания консолей с размещением их по бокам фюзеляжа. Кроме того, предусмотрено размещение хвостового оперения на консольной подвеске переменной
длины с возможностью продвижения его вперед и уменьшения длины аппарата в сложенном положении. Данное техническое решение обеспечивает дополнительную возможность уменьшения габаритов летательного аппарата в сложенном положении за счет уменьшения его длины. Однако при этом остаются без изменения поперечные габариты, обусловленные размерами хвостового оперения.
В патенте Российской Федерации №2139795 (опубл. 20.10.1999, [11]) описан летательный аппарат, имеющий корневую и по две центральных и концевых секций консоли крыла. В результате посекционного складывания каждая концевая секция прижимается своей нижней стороной к нижней стороне соответствующей центральной секции, а центральная секция вместе с прижатой к ней концевой секцией поворачивается на 90° вниз относительно корневой секции и занимает вертикальное положение сбоку фюзеляжа. Кроме того, предусмотрен поворот двухкилевой хвостовой части фюзеляжа вместе с хвостовым оперением вокруг горизонтальной оси таким образом, что она ложится сверху на переднюю часть.
В данной конструкции, как и в техническом решении по патенту [10], тоже имеется дополнительная возможность уменьшения продольного габарита летательного аппарата в транспортном положении и при хранении. Однако эта возможность ограничена рамками двухкилевой схемы. При этом значительно наращиваются вертикальные габариты летательного аппарата, обусловленные размерами хвостового оперения и узлов его крепления, а также размерами других элементов при повороте хвостовой части фюзеляжа к его носовой части и последующего расположения в вертикальной плоскости над последней.
Известен малоразмерный летательный аппарат по патенту США №4, 706, 907 (опубл. 17.11.1987, [12]). Он имеет телескопически складывающиеся консоли крыла, которые после такого складывания могут быть
опущены вниз путем поворота на 90° вокруг оси, параллельной продольной оси аппарата. Элементы хвостового оперения могут быть сложены в плоскую вертикально ориентированную фигуру, после чего хвостовое оперение может быть повернуто вокруг горизонтальной поперечной оси на 180° и занять положение под фюзеляжем. После перечисленных преобразований длина аппарата может быть дополнительно уменьшена благодаря выполнению фюзеляжа из двух телескопически складывающихся частей.
Известен также малоразмерный беспилотный летательный аппарат по патенту РФ на полезную модель №63771 (опубл. 10. 06.2007, [13]). Летательный аппарат содержит фюзеляж с хвостовым оперением и складывающееся крыло, имеющее две консоли. Фюзеляж содержит носовую и кормовую части и выполнен с возможностью поворота кормовой части относительно носовой в горизонтальной плоскости при переводе аппарата в состояние для транспортирования и хранения. Консоли крыла установлены на носовой части фюзеляжа. Первая консоль крыла установлена жестко, а вторая - шарнирно с возможностью закрепления ее в положении, соответствующем полетному состоянию летательного аппарата, и с возможностью поворота в сторону первой консоли в состоянии для транспортирования и хранения. Кормовая часть фюзеляжа выполнена в виде кормовой балки, связанной с носовой частью узлом соединения, содержащим трехстепенный шарнир, который смещен вперед относительно заднего конца носовой части фюзеляжа, и фиксатор, который смещен назад относительно переднего конца кормовой балки. Нижний край носовой части фюзеляжа расположен выше верхнего края кормовой балки и точка пересечения трех осей вращения трехстепенного шарнира находится на продолжении продольной оси кормовой балки. Фиксатор выполнен с возможностью закрепления кормовой балки в полетном состоянии летательного
аппарата с ориентацией ее продольной оси параллельно продолжению продольной оси носовой части. Хвостовое оперение выполнено V-образным и имеет две аэродинамические поверхности, первая из которых жестко соединена с кормовой балкой, а вторая соединена шарнирно с первой в ее нижней части или с кормовой балкой с возможностью поворота в сторону первой или в сторону, противоположную ей.
Данное техническое решение с точки зрения конструктивных особенностей малоразмерного летательного аппарата, относящихся к его трансформации в положение для транспортирования и хранения, наиболее близко к предлагаемому. Ему присущи недостатки, обусловленные наличием сложного трехстепенного шарнира для осуществления манипуляций по изменению взаимного расположения элементов конструкции при транспортировании и хранении. Поворот кормовой части фюзеляжа относительно носовой части в горизонтальной плоскости, осуществляемый в данной конструкции на угол примерно 90°, уменьшает продольный габарит, но увеличивает поперечный габарит, поскольку хвостовое оперение выходит за продольный габарит крыла. При этом для снижения «толщины» летательного аппарата в положении для транспортирования и хранения V-образное хвостовое оперение выполнено с возможностью поворота его частей друг относительно друга, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность.
Предлагаемая полезная модель направлена на получение технического результата, заключающегося в уменьшении габаритных размеров летательного аппарата в сложенном положении для транспортирования и хранения при упрощении конструкции подвергаемых трансформированию узлов и летательного аппарата в целом, а также в упрощении обслуживания летательного аппарата благодаря простоте трансформирования.
Предлагаемый малоразмерный летательный аппарат, как и указанный наиболее близкий к нему известный, содержит фюзеляж, имеющий носовую часть и кормовую часть, соединенную с носовой частью с возможностью поворота относительно нее при трансформировании летательного аппарата в состояние для транспортирования и хранения. На кормовой части фюзеляжа установлено V-образное хвостовое оперение. На носовой части фюзеляжа установлено крыло, имеющее две консоли.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом малоразмерном летательном аппарате, в отличие от наиболее близкого к нему известного, каждая из консолей крыла выполнена в виде корневой и концевой секций. Соединение корневых секций консолей крыла с носовой частью фюзеляжа выполнено жестким, а каждая концевая секция соединена с корневой с возможностью складывания таким образом, что нижние поверхности этих секций в сложенном состоянии соприкасаются друг с другом. При этом соединение каждой концевой секции консоли крыла с соответствующей корневой секцией выполнено посредством узла крепления, содержащего фиксатор взаимного положения корневой и концевой секций и осевой шарнир, имеющий ось вращения, лежащую в плоскости консоли и перпендикулярную ее продольной оси. Кроме того, на носовой части фюзеляжа сверху со смещением вперед относительно заднего конца смонтированы узел крепления кормовой части фюзеляжа, содержащий одностепенной шарнир с осью вращения, параллельной поперечной строительной оси малоразмерного летательного аппарата, и фиксатор кормовой части в полетном состоянии. Аэродинамические поверхности V-образного хвостового оперения жестко закреплены на кормовой части фюзеляжа таким образом, чтобы при складывании фюзеляжа они располагались по бокам его носовой части.
Кроме того, летательный аппарат может быть снабжен двигателем со складывающимся воздушным винтом.
Фиксатор взаимного положения концевой и корневой секций консоли крыла может быть выполнен, в частности, в виде пластинчатого пружинного замка.
Фиксатор кормовой части фюзеляжа в полетном состоянии выполнен в виде винта, расположенного в отверстии хвостовой части фюзеляжа, и самоконтрящейся гайки, расположенной в ответном гнезде носовой части фюзеляжа.
Выполнение фюзеляжа из двух частей - носовой и кормовой, которая имеет возможность поворота относительно носовой части и размещения над носовой частью, обеспечивает снижение продольного горизонтального габаритного размера летательного аппарата в положении для транспортирования и хранения.
Выполнение каждой из консолей крыла из двух секций и возможность складывания концевых секций консолей способствует уменьшению поперечных габаритов летательного аппарата в положении для транспортирования и хранения.
Выполнение хвостового оперения V-образным с позволяет путем выбора мест крепления его консолей и угла их размаха обеспечить в процессе трансформирования, когда кормовая часть фюзеляжа располагается над носовой частью, возможность размещения указанных консолей с правой и левой стороны носовой части фюзеляжа таким образом, чтобы эти консоли не выступали за вертикальный габарит фюзеляжа. Благодаря этому вертикальный размер летательного аппарата увеличивается не более, чем на толщину кормовой части. Жесткое соединение аэродинамических
поверхностей V-образного хвостового оперения с кормовой частью фюзеляжа повышает надежность его крепления и упрощает конструкцию.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показаны:
- на Фиг.1 - общий вид предлагаемого малоразмерного летательного аппарата в полетном положении (виды сбоку, сверху, снизу и спереди);
- на Фиг.2 - малоразмерный летательный аппарат в состоянии для транспортирования и хранения (виды снизу и сверху);
- на Фиг.3 - фиксатор кормовой части фюзеляжа;
- на Фиг.4 - осевой шарнир крыла и фиксатор концевой и корневой секций консоли крыла.
Предлагаемый малоразмерный летательный аппарат (Фиг.1) содержит фюзеляж 1, который выполнен из двух частей: носовой 2 и кормовой 3, V-образное хвостовое оперение 4, жестко закрепленное на кормовой части 3 фюзеляжа 1, крыло 5, выполненное из двух консолей 6 и 7, двигатель 8 и воздушный винт 20. Каждая консоль крыла содержит корневую секцию 6 и концевую секцию 7. Крепление концевых секций 7 к корневым секциям 6 консолей крыла осуществляется с помощью узлов крепления. Каждый из этих узлов крепления содержит осевой шарнир 9, имеющий ось вращения, лежащую в плоскости консоли и перпендикулярную ее продольной оси, и фиксаторы концевых и корневых секций консолей крыла в полетном положении 10, выполненные, например, в виде пластинчатых пружинных замков (Фиг.4).
Крепление кормовой части 3 фюзеляжа 1 к его носовой части 2 осуществляется узлом крепления (Фиг.3), содержащим одностепенной
шарнир 11 и фиксатор 12. Фиксатор 12 содержит винт 13, вмонтированный в установочный узел 14, при этом верхняя часть винта 13 выполнена в виде маховичка 15 для удобства манипуляций с винтом. Установочный узел 14 жестко закреплен в кормовой части 3 фюзеляжа и имеет контактную резьбовую поверхность 16 для монтажа винта 13. В соответствующем месте носовой части 2 фюзеляжа 1 смонтирован ответный винту 13 фиксатора 12 элемент крепления в виде самоконтрящейся гайки 17. Монтаж ответного элемента крепления выполнен с помощью заклепок 18,и шайбы 19.
На двигателе 8 укреплен воздушный винт 20, имеющий шарнирно закрепленные складывающиеся лопасти.
Предлагаемый малоразмерный летательный аппарат работает и используется следующим образом.
В рабочем (полетном) состоянии крыло 5 находится в установившемся горизонтальном положении, и секции 6 и 7 его консолей зафиксированы пластинчатыми пружинными замками 10. Носовая 2 и кормовая 3 части фюзеляжа закреплены фиксатором 12.
Для перевода летательного аппарата в положение для транспортирования и хранения пластинчатые пружинные замки 10 раскрывают, после чего концевые секции 7 консолей крыла 5 поворачивают вниз посредством шарнира 9 и далее вплоть до соприкосновения с корневыми секциями 6 (Фиг.2).
Стопорящий винт 13 выкручивают из самоконтрящейся гайки 17, в результате чего кормовая часть освобождается. Ее поворачивают вверх и далее размещают над носовой частью фюзеляжа. При этом консоли V-образного оперения 4 располагаются справа и слева от носовой части 2 фюзеляжа (Фиг.2).
Лопасти воздушного винта 20 складываются таким образом, чтобы они прилегали к носовой части 2 фюзеляжа.
Вышеуказанные особенности трансформации малоразмерного летательного аппарата обусловлены, главным образом, конструктивной спецификой беспилотной авиационной техники и требованиями, предъявляемыми к габаритам малоразмерного летательного аппарата при транспортировании и хранении.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1821422, опубл. 15.06.1993.
2. Патент Российской Федерации №2125524, опубл. 27.01.1999.
3. Патент Российской Федерации №2183182, опубл. 10.06.2003.
4. Патент Российской Федерации №2228283, опубл. 10.05.2004.
5. Патент Российской Федерации №2183333, опубл. 20.04.2002.
6. Патент Российской Федерации №2005663, опубл. 15.01.1994.
7. Патент Российской Федерации №2321477, опубл. 27.06.2004.
8. Патент США No. 5,050,817, опубл. 24.09.1991.
9. Патент Российской Федерации №2125523, опубл. 27.01.1999.
10. Патент Российской Федерации №2026781, опубл. 30.07.1994.
11. Патент Российской Федерации №2139795, опубл. 20.10.1999.
12. Патент США No. 4,706,907, опубл. 17.11.1987.
13. Патент Российской Федерации на полезную модель №63771, опубл. 10. 06.2007.