САМОЛЕТ-АМФИБИЯ СХЕМЫ "ЛЕТАЮЩЕЕ КРЫЛО"
AMPHIBIOUS AIRCRAFT OF "FLYING WING" SCHEME

Область техники
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к морской авиации, и предназначено для использования возможностей самолета-амфибии взлетать с воды и садиться на воду, плавать, а также использовать в качестве сухопутного самолета при решении различных задач на суше и на море.
Уровень техники
В ряде стран строятся и эксплуатируются гидросамолеты и самолеты-амфибии классической схемы: летающие лодки с подкрыльными поплавками и поплавковые самолеты с обычным фюзеляжем. В России построены и эксплуатируются самолеты производства ТАНТК им. Г.М. Бериева: Бе-12, Бе-200, А-40 - все они содержат лодку и подкрыльные поплавки, расположенные на концах крыльев.
За аналог принят самолет-амфибия РФ 2471677 С1, кл. В64С 35/00. Самолет-амфибия содержит крыло с механизацией, хвостовое оперение, силовую установку, шасси, водоруль. Самолет-амфибия выполнен по схеме «летающее крыло», снабженное на нижней поверхности встроенными в него килевыми двухреданными выступами-днищами лодок. Нижняя поверхность крыла создает положительный угол по отношению к поверхности воды и установлена с зазором от нее. Лодки в совокупности с нижней поверхностью крыла образуют полости, имеющие форму клина, сужающегося к задней части крыла.
Недостатками аналога являются:
1) утяжеление планера и усложнение конструкции крыла за счет прикрепления сравнительно габаритных боковых лодок;
2) снижение эффективной площади крыла из-за установки двух силовых установок сверху и боковых лодок снизу, что в целом ухудшает аэродинамические характеристики самолета-амфибии.
Наиболее близким техническим решением является грузовой и пассажирский самолеты схемы «летающее крыло» - в патентах США №8366050 В2, опуб. 05.02.2009 и США № US 6708924 В2 опуб. 23.05.2003. В первом изобретении размеры планера ограничивают объем помещаемого груза. Грузовая дверь и рампа расположены на заднем конце секции планера и, когда дверь находится в закрытом положении, имеют форму, соответствующую внешней форме аэродинамической поверхности. Во втором изобретении предлагается повышение вместимости той же формы самолета за счет использования модульной конструктивно-силовой схемы, заменяемой при необходимости на более широкие или узкие фюзеляжи.
При указанной аэродинамической форме и компоновке, выполненной без поплавковых поверхностей, у аналога отсутствуют основные качества для самолета-амфибии, такие как способность безопасно взлетать и садиться на воду, непотопляемость и мореходность и др. Это непосредственно исключает возможность эксплуатации аналога на поверхности воды.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является достижение лучших качеств плавучести, непотопляемости, мореходности и способности маневрировать на воде.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение мореходных качеств дозвукового самолета-амфибии схемы «летающее крыло»: повышение дальности и продолжительности полета, снижение аэродинамических нагрузок по размаху путем оптимальной разгрузки, обеспечение безопасности и надежности при посадке и взлете, а также при маневрировании на акватории.
Технический результат достигается предлагаемой схемой конструкции - схемой самолета-амфибии «летающее крыло».
Самолет-амфибия представляет собой «летающее крыло», на нижней поверхности которого образованы три выступающие вниз днища лодки с реданами, центральное из которых соединено с нижней средней поверхностью планера, а две бортовые маленькие поплавковые лодки прикреплены к законцовкам крыла для обеспечения высокой поперечной балансировки при движении по воде. При этом крыло установлено с положительным углом по отношению к поверхности воды, что образует зазор от нее, и в совокупности с бортами балансировочных лодок и поверхностью воды образует полость, сужающуюся в продольном сечении к задней части крыла. Следовательно, при движении самолета по воде создается дополнительная подъемная сила за счет экранного эффекта.
Краткое описание чертежей
Сущность предлагаемого изобретения поясняется кратким описанием и прилагаемыми чертежами, где:
на фиг. 1 показана фронтальная проекция самолета-амфибии;
на фиг. 2 показана плановая проекция самолета-амфибии;
на фиг. 3 показана профильная проекция самолета-амфибии;
на фиг. 4 показана трехмерная модель самолета-амфибии.
Самолет-амфибия, показанный на чертежах (фиг. 1-4), представляет собой транспортный самолет. Самолет выполнен по схеме «летающее крыло» с расположением крыла - центроплан. Крыло 5 переменной стреловидности по передней и задней кромке имеет положительное «V» поперечное. Крыло 5 имеет высокую степень механизации, включающей как минимум два предкрылка 11, две секции двухщелевого или трехщелевого закрылка 14 и нижние щитки 15, интерцептора/воздушные тормозы 12, элероны 13. Кессонное крыло 5 выполнено герметичным и содержит топливные баки, основные шасси 16 и отсеки для перевозки коммерческого груза.
Центральная лодка 6, обладающая днищем переменной килеватости, разделена на водонепроницаемые отсеки перегородками для обеспечения непотопляемости в аварийной ситуации.
В центральной лодке 6 размещены кабины пилотов и экипажа 8, кабина пассажиров с основными выходами 9 и передними окнами 18 и аварийными 10, отсек багажа с донными люками 17. Предложенный самолет-амфибия снабжен морским оборудованием, обеспечивающим эксплуатацию на воде, швартовку на бочку и якорь, его буксировки на акватории.
Два турбореактивных двухконтурных или турбовинтовых двигателя 1, т.е. ТРДД или ТВД, крепятся над верхней поверхностью центральной лодки у хвостовой части с помощью пилонов, а остальные два ТРДД или ТВД 1 крепятся над стреловидными килями 2. Законцовка крыла образует базу крепления 3 к 2 и опор 7 боковых поплавковых лодок 4. База крепления 3 выполнена в виде обтекателя, содержащего радиоэлектронную аппаратуру и аэронавигационные огни.
Киль 2 имеет двухсекционный руль направления 20. Шасси самолета состоит из управляемой передней опоры 19 с двумя нетормозными колесами, двух (или больше) опор 16 по бокам центральной лодки с четырьмя колесами на каждой тележке. Убираются опоры 16 в подпольную часть крыла 5 через бортовые люки.
Реданы 6 и 4 сделаны так, чтобы обеспечивать высокую степень устойчивости при взлете и посадке, а также при равномерном движении и глиссировании.
Полет вблизи поверхности воды (земли) сопровождается созданием дополнительной подъемной силы благодаря экранному эффекту, что способствует улучшению взлетно-посадочных характеристик (ЛТХ) самолета в виде сокращения дистанции разбега. На задней кромке крыла 5 установлены трехщелевые закрылки 14 и нижние щитки 15, отклоняющиеся вниз, которые, изменяя направление потока, создают и регулируют дополнительную подъемную силу. При пробеге воздушные тормоза и интерцепторы 12, прикрепленные к верхней задней поверхности крыла 5, отклоняются вверх, увеличивая значительно тормозной эффект механизации крыла. Одновременно с этим в рамках данного изобретения предложено симметричное отклонение секций двухсекционного руля направления на углы до 40 градусов в момент касания с взлетно-посадочной полосой (ВПП) или водой. Верхняя секция отклоняется направо, а нижняя налево, или наоборот. В другом варианте изобретения, где существует горизонтальное оперение или переставной стабилизатор с двухсекционными рулями высоты симметрично отклоняются корневые и концевые его секции. В сумме это увеличивает лобовое сопротивление самолета и значительно сокращает дистанцию пробега. Кроме того, это расширяет функциональность органов управления оперения для работы в качестве воздушных тормозов.
Управление движением по воде осуществляется дифференциальной тягой двигателей 1. Такой эффект достигается за счет длинного плеча, равного полуразмаху крыла, боковых двигателей 1.
Выбраны четыре двигателя 1 для повышения надежности самолета, два из которых способны обеспечить безопасный горизонтальный полет. Возможность балансировки и обеспечение достаточной боковой управляемости в случае отказа одного бокового двигателя 1 учитывается при выборе параметров органа путевого управления 20.
Согласно одному из вариантов изобретения - пассажирского самолета-амфибии, пассажирская кабина находится в центральной лодке и имеет окна 18, вырезанные по передней кромке крыла 5 и выходы 9 и 10. Аварийные выходы 10 открываются внутрь и направлены вниз и снабжены надувными трапами, позволяющими пассажирам скользить вниз при аварийной ситуации. Помимо окон 18 пассажирская кабина может иметь верхние окна 21, которые можно расширять по мере необходимости. Багажный отсек с люками 17, вырезанными на нижней поверхности крыла 5.
В других вариантах заявленный самолет-амфибия может использоваться в качестве грузового самолета для перевозки коммерческих и других типов грузов, при этом элементы 9, 10 и 19 отсутствуют.
Заявляемое изобретение реализуемо на основе достигнутого уровня авиационной техники.
Отмеченные высокие ВПХ дают предложенному самолету-амфибии эксплуатационные преимущества для посадки в зонах коротких ВПП.
Самолет-амфибия в патрульном варианте может выполнять задачи по мониторингу океанов, морей и прибрежных районов.
Аэродинамическую компоновку самолета-амфибии можно использовать для проектирования беспилотного летательного аппарата-амфибии (БПЛА-амфибии) с высокими летно-техническими характеристиками, взлетающего с палубы авианосца или запускаемого специальной катапультой.