САМОЛЕТ
AIRCRAFT

Изобретение относится к области авиации, в частности к многофюзеляжным самолетам. Они могут быть использованы в качестве пассажирских, грузовых, грузопассажирских, пожарных, спасательных, десантных и могут быть как сухопутными, так и гидросамолетами.
Известен, принятый за аналог, самолет /1/, содержащий фюзеляжи, поверхности управления по тангажу и курсу, вертикальную поверхность с рулями направления и закрепленную на ней горизонтальную несущую поверхность с рулями высоты, силовую установку и парашютные системы, причем один фюзеляж и, по крайней мере, два дополнительных фюзеляжа разнесены друг относительно друга по высоте и горизонту, соединены между собой быстроразъемными несущими плоскостями по схеме силового многоугольника.
Недостатками указанного самолета являются:
- бипланное расположение крыльев почти вдвое уменьшает их размах, что затрудняет управление по курсу;
- установка вертикальной поверхности с рулями направления и закрепленной на ней горизонтальной несущей поверхностью с рулями высоты создает дополнительную нагрузку на носовую часть одного из фюзеляжей, что вызывает необходимость в ее усилении и, следовательно, увеличение веса;
- крепление крыльев непосредственно к фюзеляжам увеличивает интерференцию, что снижает качество самолета;
- так как фюзеляжи разнесены относительно друг друга, то это приводит к увеличению потребных площадей поверхностей управления. Из известных технических решений наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является самолет 121, содержащий фюзеляж, две лодки, силовую установку, среднее крыло малого удлинения с поверхностями управления и основное крыло, также малого удлинения, шарнирно установленное на пилонах, соединяющие фюзеляж и лодки так, что соединительные элементы работают на сжатие-растяжение, горизонтальное оперение, установленное в носовой части самолета, быстроразъемные узлы стыковки, двухрежимные струйные рули, установленные на концевых частях консолей основного крыла и парашютные системы.
Недостатками указанного самолета являются:
он не обладает способностью быстрой замены фюзеляжей (лодок) одного назначения, например, пассажирские, на фюзеляжи (лодки) другого назначения, например, грузовые или пожарные, т.е. он не обладает модульностью;
установка на нем основного крыла малого удлинения улучшает взлетно-посадочные характеристики, однако отрицательно сказывается на режиме крейсерского полета.
Задачей предлагаемого изобретения является создание модульного многофюзеляжного самолета с улучшенными аэродинамическими качествами, снижение затрат на проектирование и изготовление самолетов, повышение коэффициента их использования, при тех же грузопотоках уменьшение количества обслуживающих их самолетов, повышение экономичности перевозок, снижение количества вредных выбросов в атмосферу, улучшение управляемости самолета по крену и курсу, повышение его качества.
Поставленная задача достигается тем, что самолет, содержащий фюзеляжи, отнесенное на пилонах и шарнирно установленное на них основное крыло с закрылками, соединяющее фюзеляжи среднее крыло с закрылками, переднее крыло (горизонтальное оперение), двухрежимные струйные рули и силовую установку, выполнен модульным, состоящим из «базового самолета», способного к самостоятельной эксплуатации с основным крылом большого удлинения с закрылками, имеющего возможность устанавливаться как выше, так и ниже фюзеляжа, и присоединяемых к нему сменяемых фюзеляжей (модулей), а указанные сменяемые фюзеляжи (модули) с пилонами, средним и передним крыльями жестко соединяются друг с другом при помощи силовых разъемных узлов, при этом между крыльями, пилонами и фюзеляжами образуются воздушные каналы, спрофилированные таким образом, что часть потока, прилегающая к основному крылу, при отклонении его закрылков становится конфузорным и давление под ним увеличивается, увеличивается и подъемная сила, а часть потока, прилегающая к среднему крылу, при отклонении его закрылков становится диффузорным, вызывая разрежение над ним, а струйные рули разнесены на большую величину.
Предлагаемое изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 показан общий вид самолета в трех проекциях, на фиг.2 - общий вид «базового самолета» в трех проекциях и на фиг.3 - сменяемый фюзеляж (модуль) в трех проекциях.
Самолет содержит «базовый самолет» 1, который является собственно самолетом, способным к самостоятельной эксплуатации и который может быть: пассажирским, грузовым, спасательным, пожарным или десантным.
Сменяемые фюзеляжи (модули) 2, которые могут быть различного назначения, присоединяемые к «базовому самолету» для выполнения заданных функций, в фюзеляже 3 «базового самолета» (см. фиг.2) размещены экипаж, груз, в зависимости от назначения самолета, оборудование и системы, обеспечивающие полет.
Фюзеляж 3 может быть как от эксплуатируемых в данный период самолетов, доработанных под модульный вариант, самолетов, уже снятых с производства, с использованием их серийной оснастки и оборудования, так и самолетов специально разработанных в зависимости от ТТТ.
Основное крыло большого удлинения 4 установлено шарнирно на пилонах 5 и 6, с возможностью изменения угла атаки на всех стадиях полета, причем пилон 5 жестко связан с фюзеляжем 3, а пилоны 6 - с основным крылом 4, и они установлены под углом к вертикали.
В основном крыле 4 проходят трассы управления его механизацией, размещены топливные баки, узлы шарнирной навески крыла 4 и механизмы управления изменением угла атаки.
В пилонах 5 и 6 проходят трассы управления основным крылом 4 и ответные узлы крепления основного крыла 4, а также установлены баки с аварийным запасом топлива.
Силовая установка 7 установлена на верхней части основного крыла 4 против пилонов 5 и 6 и содержит органы управления и трубопроводы подачи топлива.
Среднее крыло малого удлинения 8 жестко связано с фюзеляжем 3 и в нем проходят трассы управления и энергоснабжения самолетом и механизацией среднего крыла 8. Среднее крыло 8 и основное крыло 4 разнесены вдоль продольной оси самолета по обе стороны центра тяжести самолета для увеличения диапазона центровок и уменьшения балансировочного момента.
Силовая установка 7 может устанавливаться как на основном крыле 4, так и на среднем крыле 8
Двухрежимные струйные рули 9, установленные на концах основного крыла 4, питаются от компрессоров маршевых двигателей и содержат трубопроводы подвода сжатого воздуха, заслонки, органы управления, поворотные сопла, перекрываемые заслонками, камеру дожигания сжатого воздуха, включаемую для увеличения тяги струйных рулей 9.
Так как струйные рули 9 разнесены на большое расстояние друг от друга и могут создавать пары сил при управлении по крену и курсу, то потребные тяги будут небольшими, а вес системы - незначительным при достаточной надежности.
Кроме того, использование струйного управления позволит значительно уменьшить площадь вертикального оперения (или совсем отказаться от него), уменьшит нагрузки на хвостовые части фюзеляжей и снизит их вес.
Переднее крыло (горизонтальное оперение) 10, шарнирно закрепленное в носовой части самолета на пилонах 11, соединяет носовые части фюзеляжей, предотвращая их взаимное колебание, может изменять свой угол атаки на всех стадиях полета. В нем размещаются трассы управления и энергоснабжения, проходящие от «базового самолета» 1 к сменяемым фюзеляжам (модулям) 2, оно снабжено предкрылками, закрылками и рулями высоты.
Сменяемые фюзеляжи (модули) 2 (см. фиг.3) присоединяются к «базовому самолету» 1 при помощи силовых узлов 12, установленных на пилонах 6 основного крыла 4, силовых узлов 13, установленных на среднем крыле 8 и оси вращения 14 горизонтального оперения 10.
При взлете и посадке «базового самолета» 1 он опирается на управляемое переднее шасси 15, основное шасси велосипедного типа 16, которые убираются в фюзеляж 3, и вспомогательные шасси 17, убираемые в среднее крыло 8.
Собранный модульный самолет при взлете и посадке опирается на управляемые передние шасси 18 и основное шасси 19, при этом все шасси «базового самолета» убраны.
При отделении сменяемых фюзеляжей (модулей) на земле для их передвижения к ним пристыковываются специальные перекатные шасси 20, на боковых и верхней (нижней) сторонах установлены «ответные» силовые узлы 21-22-23 для соединения с силовыми узлами 12-13-14 «базового самолета» 1.
Предложенная конструкция самолета позволяет за счет создания возможности быстрого присоединения к «базовому самолету» 1 различных сменяемых фюзеляжей (модулей) 2, установки основного крыла 4 большого удлинения, которое может размещаться как выше, так и ниже фюзеляжа 3 «базового самолета» 1, образования между основным крылом 4, средним крылом 8, фюзеляжем 3, сменяемыми фюзеляжами (модулями) 2 и пилонами 5 и 6 профилированных воздушных каналов:
- снизить затраты на проектирование и изготовление самолетов, повысить коэффициент их использования, при тех же грузопотоках уменьшить количество обслуживающих их самолетов, повысить экономичность перевозок, снизить количество вредных выбросов в атмосферу, улучшить управляемость самолета по крену и курсу, повысить его качество;
- присоединять к «базовому самолету» одного назначения (к примеру - пассажирскому) сменяемые фюзеляжи (модули) любого другого назначения (к примеру - грузовые) не только в условиях сборочного завода, но и непосредственно в аэропортах, в зависимости от потребностей;
- открывает возможность разработки стандартизованного ряда крыльев, фюзеляжей и сменяемых фюзеляжей (модулей), по которому можно будет собрать прямо в аэропорту самолет с требуемыми заказчиком свойствами;
- повысить качество самолета;
- при установке основного крыла ниже фюзеляжей самолет может взлетать и садиться как с суши, так и с водной поверхности.
Источники информации
1. Патент СССР №1804416.
2. Патент РФ №2308399 - прототип.