САМОЛЕТ-АМФИБИЯ (ГИДРОСАМОЛЕТ) С РЕАКТИВНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
JET-PROPELLED AMPHIBIOUS AIRCRAFT (HYDROAEROPLANE)

Изобретение относится к авиационной технике и касается создания самолетов-амфибий (гидросамолетов) с реактивными двигателями.
Известен патент РФ на промышленный образец №92742, МКПО 12-07 «Многоцелевой самолет-амфибия». В промышленном образце №92742 один из трех винтовых двигателей устанавливается на киль, обеспечивая ему обдув. Это позволяет сохранять управляемость самолета по курсу при движении по водной поверхности, в случае отказа одного двигателя от начала движения до взлета. При этом обеспечивается полная управляемость самолета по курсу и скорости при маневрировании на водной поверхности на малых скоростях.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является самолет-амфибия Бе-200 (патент РФ на промышленный образец №49563, МКПО 12-07 «Самолет-амфибия»), снабженный двумя реактивными двигателями. Самолет-амфибия Бе-200 содержит фюзеляж-лодку с выполненными по бортам в верхней части лодки обтекателями основных опор шасси, высокорасположенное крыло с поплавками поперечной остойчивости на концах, Т-образное оперение, силовую установку с двумя двухконтурными турбореактивными двигателями, установленными на пилонах над крылом на обтекателях шасси, и шасси.
Для самолета-амфибии Бе-200 управляемость самолета по курсу при взлете с воды при отказе одного двигателя обеспечивается в диапазоне скоростей от ~20 км/ч до ~90 км/ч с помощью водоруля, а при более высоких скоростях, когда водоруль уже неэффективен, только рулем направления при достижении минимальной скорости разбега, равной приблизительно 0,9 скорости отрыва.
При проектировании самолета-амфибии транспортной категории одним из основных требований безопасности является обеспечение управляемости при внезапном отказе одного критического двигателя в любой момент при контакте с водной поверхностью. Результаты сертификационных испытаний самолета-амфибии Бе-200 при взлете и заборе воды на глиссировании по водной поверхности показали, что при отказе одного двигателя определяющим фактором для выполнения продолженного взлета является не только располагаемая тяга оставшегося работающим двигателя, но и величина бокового увода от взлетного курса. Величина бокового увода определяется соотношением сил гидродинамического взаимодействия фюзеляжа-лодки с водной средой и аэродинамических сил на вертикальном оперении и руле направления, отклоненном для компенсации бокового увода. Величина бокового увода определяет величину минимальной эволютивной скорости разбега при взлете с водной поверхности и величину минимальной скорости забора воды при заборе воды на глиссировании по водной поверхности. Для двухдвигательного самолета-амфибии, такого как Бе-200, при внезапном отказе критического двигателя в процессе взлета с водной поверхности или при заборе воды на глиссировании по водной поверхности величина минимальной эволютивной скорости разбега и минимальной скорости забора воды равна приблизительно 0,9 величины скорости отрыва. Это означает, что самолет-амфибия при контакте с водной поверхностью при внезапном отказе критического двигателя управляем по курсу с помощью руля направления только в узком диапазоне предвзлетных скоростей и управляем по курсу с помощью водоруля в диапазоне скоростей от ~20 км/ч до ~90 км/ч в начале разбега или при предвзлетном или послепосадочном маневрировании.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении удобства управления и безопасности при эксплуатации самолета-амфибии (гидросамолета) на воде, расширении количества пригодных к использованию для взлета и посадки водоемов, сохранении парка самолетов-амфибий и уменьшении финансовых затрат на восстановление летной годности самолетов-амфибий с отказавшим двигателем на необорудованных малодоступных с суши водоемах.
Технический результат достигается тем, что на самолете-амфибии (гидросамолете), выполненном по нормальной схеме с высокорасположенным крылом с поплавками поперечной остойчивости на концах, нормальным хвостовым оперением, с шасси, основные стойки которого убираются в бортовые обтекатели в нижней части лодки, с двумя двигателями на крыле и двигателем(ями) на задней части лодки, сопловой аппарат двигателя(ей), расположенного на лодке, выведен в ее хвостовую часть и снабжен устройством отклонения вектора тяги для управления по курсу.
Таким образом, заявляемый самолет-амфибия (гидросамолет) соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими защищенными патентами техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень». Заявляемое решение пригодно к осуществлению промышленным путем.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где
на фиг. 1 изображен вид сбоку самолета-амфибии (гидросамолета);
на фиг. 2 изображен вид сверху самолета-амфибии (гидросамолета);
на фиг. 3 изображен вид спереди самолета-амфибии (гидросамолета);
на фиг. 4 изображено сечение А-А, перпендикулярное плоскости симметрии самолета-амфибии (гидросамолета) по оси заднего двигателя.
Самолет-амфибия (гидросамолет) с реактивными двигателями (фиг. 1, 2, 3, 4) выполнен по нормальной схеме с фюзеляжем типа лодка 1 и высокорасположенным крылом 2 с поплавками поперечной остойчивости 3 на его концах, с нормальным хвостовым оперением. По бортам нижней части лодки 1 выполнены обтекатели основных опор шасси 4, нижняя поверхность которых выполняет роль гидродинамических щитков, понижающих брызгообразование и улучшающих устойчивость хода на воде. Два двигателя 5 размещены над крылом на пилонах 6 с выносом вперед, а двигатель 7 (фиг. 4) установлен на лодке перед передним лонжероном киля 8. Выхлопная труба 9 этого двигателя проходит через киль 8 и заканчивается соплом в хвостовой части лодки, снабженным устройством 10 для отклонения вектора тяги для поворота по курсу, где в качестве примера приведен механизм с поворотными створками. Лонжероны стабилизатора 11 проходят над выхлопной трубой 9. Устройство изменения вектора тяги 10 для управления по курсу может быть совмещено с устройством реверса тяги, что позволяет управлять самолетом-амфибией и по скорости при внезапном отказе критического двигателя в любой момент при контакте с водной поверхностью: при взлете с воды от начала движения до останова при прерванном взлете, при посадке на воду от касания с водной поверхностью до останова на воде, а также при рулении самолета-амфибии на воде.
Устройство для отклонения вектора тяги 10 для управления по курсу включено в контур управления по курсу системы управления самолетом и осуществляет, в дежурном режиме, постоянное отслеживание отказных ситуаций двигателя 5, возникающих при эксплуатации самолета-амфибии на воде. При взлете самолета-амфибии, его посадке и рулении на воде данное устройство включается в активную работу при определении отказа одного из двигателей 5. При этом устройство для отклонения вектора тяги 10 для управления по курсу, которое установлено на выведенное в хвостовую часть лодки 1 сопло двигателя 9, включается в работу, обеспечивая путем отклонения вектора тяги управляемость (восстановление и улучшение управляемости) самолета-амфибии по курсу. При отказе одного из двигателей 5 на крыле 2 разворачивающий момент компенсируется поворотом вектора тяги среднего двигателя 7, а при отказе среднего двигателя 7 управляемость на малых скоростях осуществляется за счет разности тяг двигателей на крыле и с помощью водоруля при его наличии. В противопожарном варианте самолет-амфибия может осуществлять забор воды при меньших минимальных скоростях забора воды и также при заборе воды самолет-амфибия может производить продолженный взлет при отказе одного из двигателей на водоемах меньшей ширины. В дополнение к этому, при отсутствии полезной нагрузки самолет-амфибия способен обеспечивать взлет с воды с одним неработающим двигателем, что позволяет избежать потери самолета-амфибии или больших финансовых затрат на восстановление летной годности самолета-амфибии с отказавшим двигателем на необорудованных малодоступных с суши водоемах.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого самолета-амфибии (гидросамолета) с двигателем(ями) в хвостовой части лодки, снабженным устройством для изменения вектора тяги для управления по курсу, состоит в:
1. Повышении удобства управления и безопасности при эксплуатации самолета-амфибии (гидросамолета) на воде.
2. Расширении количества пригодных к использованию для взлета и посадки водоемов.
3. Сохранении парка самолетов и уменьшении финансовых затрат на восстановление летной годности самолетов с отказавшим двигателем на необорудованных малодоступных с суши водоемах.
Предлагаемое изобретение можно реализовать по существующим технологиям из применяемых в самолетостроении материалов.