ЭКРАНОПЛАН
HOVERCRAFT

Изобретение относится к летательным аппаратам, использующим при полете динамическую воздушную подушку, а именно к экранопланам.
Известны экранопланы, выполненные по схеме "составное крыло", использующие в качестве взлетно-посадочного устройства поддув воздушными струями под крыло.
В патенте РФ №2286268 на изобретение «Экраноплан», МПК B60V 1/08, дата публикации 27.10.2006 г. [1], представлен экраноплан, содержащий фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, взлетно-посадочное устройство, при этом крыло выполнено составным, включающим центральное крыло - центроплан, и присоединенные к нему консоли, центроплан выполнен с отрицательным поперечным углом установки и с обратной стреловидностью по задней кромке, по концам центроплана установлены поплавки, консоли соединены с центропланом со стороны его задней кромки и установлены под положительным поперечным углом, силовая установка содержит, по меньшей мере, один двигатель, кинематически связанный с соответствующим воздушным движителем, взлетно-посадочное устройство содержит поплавки, соединенные с центропланом, пилон, установленный на фюзеляже перед передней кромкой центроплана, с размещенным на пилоне, по меньшей мере, одним воздушным движителем, оснащенным средством отклонения струи газа относительно центроплана. Представленная в описании изобретения [1] совокупность признаков экраноплана обеспечивает хорошие аэродинамические характеристики, устойчивость и управляемость. Однако представленный в описании изобретения [1] экраноплан выполнен однокилевым, что усложняет погрузку и разгрузку пассажиров и грузов и ограничивает габариты перевозимых грузов.
В патенте РФ №2252175 на изобретение «Многоцелевой самолет-амфибия (МСА)», МПК В64С 35/00, дата публикации 20.05.2005 г. [2], представлен гидросамолет, содержащий фюзеляж, крыло, силовую установку, взлетно-посадочное устройство, горизонтальное оперение и двухкилевое вертикальное оперение, при этом кормовая часть фюзеляжа выполнена сужающейся в вертикальной плоскости и оснащена грузовым люком. Представленная совокупность признаков позволяет выполнять погрузку и выгрузку грузов с габаритами в поперечном сечении, близкими к поперечному сечению кабины фюзеляжа. Однако отклонение створок люка в стороны и их фиксация вдоль килей вертикального оперения при обеспечении поперечного габарита входного люка равным габариту поперечного сечения кабины фюзеляжа приводит к усложнению конструкции. Кроме того, представленный в описании изобретения [2] гидросамолет не может совершать полеты в зоне действия экранного эффекта, что ограничивает его эксплуатационные свойства по сравнению с экранопланом.
Изобретение [1] принято в качестве наиболее близкого аналога.
Решаемой в изобретении задачей является улучшение эксплуатационных характеристик экраноплана. Достигаемый технический результат - увеличение габаритов перевозимых грузов и улучшение условий обслуживания экраноплана. Технический результат состоит также в улучшении взлетно-посадочных характеристик.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Экраноплан, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, взлетно-посадочное устройство, силовая установка содержит по меньшей мере один двигатель, соединенный с воздушным движителем, взлетно-посадочное устройство содержит поплавки, соединенные с крылом, и пилон, установленный на фюзеляже перед передней кромкой крыла, на пилоне размещен, по меньшей мере, один воздушный движитель, оснащенный средством отклонения струи газа относительно крыла, но в отличие от наиболее близкого аналога [1] между кормой фюзеляжа и задней кромкой крыла выполнен редан, поплавки выполнены, по меньшей мере, с одним боковым реданом, вертикальное оперение выполнено двухкилевым, содержащим форкили и кили, при этом форкили выполнены как продолжение соответствующей боковой стенки фюзеляжа, кормовая часть фюзеляжа выполнена сужающейся в вертикальной плоскости, верхняя поверхность кормовой части фюзеляжа оснащена люком, соединенным с фюзеляжем с возможностью его перемещения относительно фюзеляжа, и приводом перемещения люка.
Экраноплан характеризуется тем, что на поверхности форкилей выполнены направляющие, взаимодействующие с ответными элементами люка, а на фюзеляже установлен привод, обеспечивающий отклонение люка в вертикльном направлении.
Экраноплан характеризуется тем, что задняя кромка форкилей выполнена вертикальной.
Экраноплан характеризуется тем, что кили вертикального оперения установлены под углом к вертикальной плоскости, проходящей через строительную горизонталь экраноплана.
Экраноплан характеризуется тем, что крыло выполнено составным, образованным из центроплана и присоединенных к нему консолей, центроплан выполнен с отрицательным поперечным углом установки и с обратной стреловидностью по задней кромке, по концам центроплана установлены поплавки, консоли соединены с центропланом со стороны его задней кромки и установлены под положительным поперечным углом установки.
При этом экраноплан характеризуется тем, что центроплан оснащен бесщелевыми двухзвеньевыми закрылками, а подфюзеляжная часть центроплана - двухзвеньевым щитком, при этом каждое из звеньев закрылков и щитка оснащено собственным приводом перемещения.
Экраноплан характеризуется тем, что средство отклонения струи газа относительно крыла выполнено в виде механизма поворота в вертикальной плоскости пилона с установленными на нем двигателями.
Экраноплан характеризуется тем, что он оснащен, по меньшей мере, одним двигателем, соединенным с горизонтальным оперением.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 показан экраноплан при виде в плане.
На фиг.2 показан экраноплан при виде сбоку.
На фиг.3 показан экраноплан при виде спереди.
На фиг.4 показан разрез А-А на фиг.1.
На фиг.5 показан разрез Б-Б на фиг.4.
На фиг.6 показан разрез В-В на фиг.1.
На фиг.7 показан разрез Г-Г на фиг.1.
На фиг.8 показан разрез Д-Д на фиг.1.
Экраноплан устроен следующим образом.
Экраноплан (фиг.1, 2, 3) содержит фюзеляж 1, крыло, вертикальное и горизонтальное 2 оперение, поплавки 3, по меньшей мере, один двигатель 4, соединенный с воздушным движителем, выполненным, например, в виде воздушного винта 5 и расположенный перед крылом. В качестве двигателя 4 могут использоваться авиационные поршневые, турбовинтовые и другие двигатели. На легких экранопланах в качестве двигателя 4 может использоваться автомобильный двигатель.
Горизонтальное оперение 2 установлено выше фюзеляжа 1, например, на вертикальном оперении. Вертикальное оперение выполнено двухкилевым, каждый из которых содержит форкиль 6 и собственно киль 7, оснащенный рулем направления (на фиг. не обозначен). Форкили 6 выполнены как продолжение соответствующей боковой стенки 8 фюзеляжа 1, их задняя кромка может выполняться как стреловидной, имеющей, например, одинаковую стреловидность с задней кромкой килей 7 вертикального оперения (фиг.2), так и перпендикулярной строительной горизонтали (СГФ) фюзеляжа 1 (фиг 4). Кили 7 вертикального оперения могут устанавливаться как вертикально (на фиг. не показано), так и под углом к вертикальной плоскости, проходящей через строительную горизонталь экраноплана (фиг.3).
Фюзеляж 1 в кормовой части 9 выполнен с сохранением постоянной ширины и сужающимся в вертикальной плоскости (фиг.2). Кормовая часть 9 фюзеляжа 1 оснащена люком 10, расположенным на ее верхней поверхности. Люк 10 соединен с фюзеляжем 1 с возможностью его перемещения относительно фюзеляжа 1 посредством привода. Привод перемещения люка 10 содержит силовой привод, выполненный, например, в виде, по меньшей мере, одного гидроцилиндра 11, соединенного с конструкцией фюзеляжа 1, и установленные на форкилях 6 направляющие 12, взаимодействующие с ответным элементом люка 10 (фиг.4).
Направляющая 12 может выполняться в виде расположенного вдоль дуги незамкнутого профиля 13, оснащенного рельсом 14 и т.п. элементом, не выходящим за теоретические обводы форкиля 6. При этом ответный элемент люка 10, взаимодействующий с соответствующей направляющей 12, может выполняться в виде ролика 15 с ребордами 16, охватывающими рельс 14 (фиг.5). В крайних положениях, а именно при закрытом и открытом люке 10, каждая из направляющих 12 и роликов 15 оснащена фиксатором их взаимного положения (на фиг. не показано). Фиксатор может выполняться в виде электромеханизма, например соленоида с выдвижным стержнем, входящим в соосные отверстия на направляющих 12 и в ролике 15 (на фиг. не показано), электрических замков и иным образом.
Люк 10 может выполняться составным, имеющим верхнюю часть, поднимаемую силовым приводом, а также нижнюю часть 17, отклоняемую вниз и служащую аппарелью при погрузо-разгрузочных работах (фиг.4).
Для повышения взлетно-посадочных характеристик и движения в режиме плавания экраноплана между кормой фюзеляжа 1 и задней кромкой крыла выполнен редан 18 (фиг.2, 4), поплавки 3 выполнены, по меньшей мере, с одним боковым реданом 19 (фиг.1, 2). Установленный перед крылом, по меньшей мере, один воздушный движитель оснащен средством наклона струи газа, выполненным, например, в виде соединенного с фюзеляжем 1 пилона 20 с установленным на нем, по меньшей мере, одним двигателем 4, который перемещается посредством привода 21 относительно оси 22 (фиг.6). В качестве воздушного движителя могут использоваться воздушный винт 5, сопло турбореактивного двигателя и другие устройства для перемещения газа (на фиг. не показаны).
Для повышения экономичности в крейсерском режиме экранного полета экраноплан может оснащаться, по меньшей мере, одним двигателем 23, соединенным с горизонтальным оперением 2 (фиг.1…4).
В предпочтительном варианте выполнения экраноплана крыло выполнено составным, состоящим из центроплана 24 и консолей 25, центроплан 24 выполнен с обратной стреловидностью по задней кромке (фиг.1) и с отрицательным поперечным углом установки (поперечным «V» - фиг.3), консоли 25 оснащены элеронами 26 (фиг.1) и могут оснащаться механизацией передней и/или задней кромок (на фиг. не показано), а фюзеляж 1 не выходит за теоретические обводы нижней поверхности профиля центроплана 24 (фиг.3). Центроплан 24 оснащен механизацией задней кромки, выполненной в виде закрылка 27, который в предпочтительном варианте выполнен безщелевым двухзвеньевым. Закрылок 27 может выполняться разделенным по размаху, по меньшей мере, на две секции. Каждое звено безщелевого двухзвеньевого закрылка 27 обладает собственным приводом 28 и 29 (фиг.7). Под фюзеляжем 1 установлен щиток 30, содержащий одинаковое с закрылком 27 количество звеньев, при этом каждое звено, например, двухзвеньевого щитка 30 оснащено собственными приводами 31 и 32 (фиг.8).
Экраноплан работает следующим образом.
При погрузо-разгрузочных работах люк 10 поднят вверх посредством выдвижения тяги гидроцилиндра 11, перемещения соединенного с люком 10 ролика 16 вдоль направляющих 12 и фиксации люка 10 относительно форкилей 6. При выполнении люка 10 из верхней и нижней 17 частей верхняя часть люка 10 поднята, а нижняя часть 17 люка 10 опущена для перемещения по ней грузов. После завершения погрузо-разгрузочных операций люк 10 закрывается и фиксируется в закрытом положении. Экраноплан переводится во взлетную конфигурацию (штрихпунктирные линии на фиг.4, 6, 7, 8). При этом пилон 20 с установленными на нем двигателями 4 поворачивается приводом 21 с обеспечением наклона струи за воздушным движителем, выполненным, например, в виде воздушного винта 5 (Фиг.6).
При выполнении экраноплана в предпочтительном варианте бесщелевые двухзвеньевые закрылки 27 центроплана 24 переводятся во взлетное положение, при котором первое звено приводом 28 отклоняется вниз, а второе звено приводом 29 отклоняется вверх относительно первого звена (фиг.7). Синхронно со звеньями закрылка 27 отклоняются приводами 31 и 32 соответственно первое и второе звено щитка 30 (фиг.8).
Затем пилон 20 вместе с установленными на нем двигателями 4 приводом 21 отклоняется во взлетное положение, включаются двигатели 4, и воздушная струя от движителей, например воздушных винтов 5, направляется под крыло, например, под центроплан 24. При этом создается динамическая воздушная подушка, а отклоненные вверх вторые звеньям закрылка 27 и щитка 30 предотвращают возникновение под центропланом 24 обратных течений, и вытекающая из-под закрылков 27 и щитков 30 воздушная струя создает тягу. Экраноплан начинает движение, сходит с пологого берега в воду и начинает разбег по воде. Наличие боковых реданов 19 на поплавках 3 обеспечивает выход экраноплана с поддувом на режим глиссирования, а редан 18 предотвращает выход экраноплана на неустойчивые режимы глиссирования. Благодаря поддуву экраноплан разгружается и выходит из воды на скорости, при которой аэродинамическая подъемная сила меньше силы веса экраноплана. После выхода из воды гидродинамическое сопротивление уменьшается, и экраноплан движется с ускорением. При достижении крейсерской скорости пилон 20 с установленными на нем двигателями 4 с воздушными движителями, например винтами 5, переводится в крейсерскую конфигурацию, закрылки 27 и щитки 30 убираются (сплошные линии на фиг.6, 7, 8), и экраноплан выполняет крейсерский полет в экранном режиме. После выполнения полета закрылки 27 и щитки 30 переводятся в посадочную конфигурацию, и экраноплан совершает посадку. Для выхода на берег пилон 20 с установленными на нем двигателями 4 поворачивается в посадочное положение, закрылки 27 и щитки 30 переводятся в посадочную конфигурацию, благодаря поддуву экраноплан разгружается и на динамической воздушной подушке выходит на берег.
После остановки экраноплана верхняя часть люка 12 поднимается, нижняя часть 19 опускается и производится разгрузка экраноплана. При проведении профилактических и ремонтных работ, а также при подготовке к следующему рейсу, особенно вдали от базы, может использоваться верхняя поверхность поднятого люка 12 в качестве опоры для установки стремянок, размещения на ней инструментов и оборудования. Это улучшает эксплуатационные свойства экраноплана как в части проведения погрузо-разгрузочных работ, так и в части выполнения обслуживания и ремонта вертикального оперения и двигателя 23, установленного на горизонтальном оперении 2.
Таким образом, заявленная совокупность признаков улучшает эксплуатационные свойства экраноплана как при режиме взлета и посадки, так и при проведении погрузо-разгрузочных работ, технического обслуживания и ремонта экраноплана.
Представленный в описании изобретения уровень раскрытия совокупности существенных признаков достаточен для разработки и изготовления планера экраноплана на специализированных предприятиях с достижением заявленного технического результата.
Перечень позиций к фигурам изобретения «Экраноплан»
1 - фюзеляж;
2 - горизонтальное оперение;
3 - поплавки;
4 - двигатель;
5 - воздушный винт;
6 - форкиль;
7 - киль;
8 - боковая стенка фюзеляжа 1;
9 - кормовая часть фюзеляжа;
10 - люк;
11 - гидроцилиндр;
12 - направляющая;
13 - незамкнутый профиль направляющей 12;
14 - рельс;
15 - ролик;
16 - реборды ролика 15, охватывающие рельс 14;
17 - нижняя часть люка 10;
18 - редан между кормой фюзеляжа 1 и задней кромкой крыла;
19 - боковой редан на поплавке 3;
20 - пилон;
21 - привод пилона 20;
22 - ось поворота пилона 20;
23 - двигатель, установленный на горизонтальном оперении 2;
24 - центроплан составного крыла;
25 - консоли составного крыла;
26 - элероны консолей 25;
27 - бесщелевой двухзвеньевой закрылок центроплана 24;
28 - привод отклонения первого звена закрылка 27 центроплана 24;
29 - привод отклонения второго звена закрылка 27 центроплана 24;
30 - двухзвеньевой щиток;
31 - привод отклонения первого звена щитка 30 центроплана 24;
32 - привод отклонения второго звена щитка 30 центроплана 24.
СГФ - средняя горизонталь фюзеляжа;
ВЛ - ватерлиния.