СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ПОВЫШЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, ЭКРАНОПЛАН ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО СПОСОБА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЛЕТА

1. Способ комплексного повышения аэродинамических и транспортных характеристик экраноплана (ЭП), включающий создание необходимой подъемной силы (ПС) с помощью зоны повышенного давления между несущей плоскостью малого удлинения (ПМУ) и опорной поверхностью, а также путем сдува (отсоса) потока с верхней поверхности ПМУ, обеспечение поступательного движения с помощью маршевых движителей, управление по тангажу, крену и курсу, отличающийся тем, что изменяют естественный характер зависимостей величины подъемной силы и положения фокусов несущей плоскости малого удлинения от угла атаки и высоты полета путем создания в продольном направлении по меньшей мере двух локальных зон образования подъемных сил - передней (38) и задней (39), с точками их приложения на продольной оси, соответственно, впереди и сзади центра масс (41) (ЦМ), на основе по меньшей мере двух ПМУ - передней ПМУ (1), с носовым щитком (2), полукольцевым участком верхней поверхности (3) и флаперонами (4), задней ПМУ (5), с винтокольцевым движителем (ВКД) (6), двигателем (7) и флаперонами (8), и аэродинамических шайб - поплавков (АШП) (10), объединяющих торцы ПМУ (9), которым создают разные условия обтекания воздушными потоками, с образованием под ПМУ статической (СтВП) (11), динамической (ДВП) (12) и статодинамической (СДВП) (13) воздушных подушек (ВП), а над ЭП области воздушного разрежения с уменьшенной неравномерностью в продольном направлении, при взаимной компенсации моментов передней и задней подъемных сил относительно центра масс (41), и положении фокуса по высоте (40) впереди, а фокуса по углу атаки (43) сзади ЦМ (41), который размещают между фокусом по высоте и точкой (42) середины расстояния между фокусами, для чего допускают естественное взаимодействие невозмущенного набегающего потока воздуха с нижней поверхностью передней ПМУ (46), уменьшают это взаимодействие с ее верхней поверхностью (30) с помощью отсоса маршевыми движителями слоя воздуха по всему размаху и исключают такое взаимодействие с нижней (33) и верхней поверхностями задней (последующих) ПМУ путем обдува их поверхностей по всему размаху маршевыми движителями (6), управляют величинами передней и задней подъемных сил с помощью изменения углов отклонения флаперонов ПМУ и (или) изменением режима работы движителя (движителей), дополнительно стабилизируют полет и демпфируют колебания по тангажу путем автоматического изменения величины передней ПС как функции угла тангажа по типу глубокой отрицательной обратной связи, которое осуществляют с помощью динамического управления положением флаперонов передней ПМУ, на исполнительные механизмы которых подают управляющее воздействие от датчика угла атаки (ДУА), с помощью движителя (движителей) создают: поступательное движение, сдув и отсос потока с верхних поверхностей несущих плоскостей, весовую разгрузку ЭП посредством избыточного давления в статической и статодинамической воздушных подушках, дополнительную весовую разгрузку посредством вертикальной составляющей силы (сил) тяги, дополнительную управляемость и дополнительную силу (силы) тяги за счет «эффекта Бартини» и мультиплицирования скорости потока, проходящего сквозь движители.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно стабилизируют полет и демпфируют колебания по тангажу путем автоматического изменения величины задней ПС (39) как функции угла тангажа по типу положительной обратной связи, которое осуществляют с помощью динамического управления положением флаперонов задней ПМУ, на исполнительные механизмы которых подают управляющее воздействие от датчика угла атаки.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЭП сообщают дополнительную подъемную силу путем создания на верхних поверхностях ПМУ локальных зон разрежения, для чего, начиная с лобовой части передней ПМУ монтируют один или несколько управляемых интерцепторов (23).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЭП сообщают дополнительную подъемную силу путем дополнительного отсоса воздуха из пограничного слоя верхних поверхностей ПМУ с помощью эжекции пограничного слоя на внутреннюю поверхность кольца (колец) ВКД (29).
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЭП сообщают дополнительную подъемную силу на всех режимах движения и уменьшают силу индуктивного сопротивления за счет уменьшения боковых перетеканий воздуха и за счет использования кинетической энергии боковых индуктивных вихрей, для чего монтируют на верхних кромках аэродинамических шайб дополнительные плоскости малого удлинения (ДПМУ) (16).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что улучшают продольную и поперечную управляемость ЭП, путем создания управляющих моментов в носовой и хвостовой оконечностях ЭП, для чего на аэродинамических шайбах (10) монтируют носовой руль высоты (17) (или носовые элевоны) или носовой руль высоты (17) (или носовые элевоны) и хвостовой руль высоты (18) (или хвостовые элевоны).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно стабилизируют полет и демпфируют колебания по тангажу посредством автоматически создаваемых моментов аэродинамических сил, точка приложения которых расположена в хвостовой части ЭП, для чего над задней кромкой (или на задней кромке) задней (последней) ПМУ, в струе ВКД, монтируют рулевую плоскость (24), а на ее исполнительные механизмы подают управляющее воздействие от датчика угла атаки, которое прямо пропорционально величине изменения угла атаки.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЭП обеспечивают многорежимность, дополнительные продольную и поперечную устойчивость и управляемость, путем создания дополнительной подъемной силы и управляющих моментов, для чего монтируют на верхних кромках аэродинамических шайб плоскости большого удлинения - консоли (19), которые снабжают предкрылками (20), элеронами (21) и закрылками (или элевонами) (22), при этом размещают проекцию результирующего центра давления консолей на продольную ось сзади центра масс (41).
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что ЭП снабжают дополнительными функциями - вертикальными взлетом - посадкой и режимом висения, посредством отклонения вектора силы тяги (векторов сил тяг) ВКД вверх, а его (их) реактивной стри (струй), соответственно, вниз, под ЭП, для чего поворачивают ПМУ или часть ПМУ (63) вместе с движителем (движителями) вокруг ее (их) поперечной оси (осей), флапероны ПМУ отклоняют вниз, а интерцепторы (23) - вверх.
10. Экраноплан, содержащий фюзеляж, по меньшей мере один движитель, несущую плоскость малого удлинения (ПМУ) с концевыми шайбами - поплавками (АШП), убираемые переднее и заднее ограждение статической воздушной подушки, средства стабилизации и управления, отличающийся тем, что несущая плоскость малого удлинения выполнена в виде центроплана малого удлинения (ЦП, 25), который составлен в продольном направлении по меньшей мере из двух ПМУ - передней ПМУ (1) с носовым щитком (2) и флаперонами (4) и задней ПМУ (5) с флаперонами (8), торцы ПМУ (9) объединены концевыми аэродинамическими шайбами - поплавками (10), на носовой и хвостовой оконечностях которых смонтированы носовой руль высоты (17) (или носовые элевоны) или носовой руль высоты (17) (или носовые элевоны) и хвостовой руль высоты (18) (или хвостовые элевоны), верхние кромки аэродинамических шайб (15) расположены выше верхних поверхностей ПМУ, с образованием над ПМУ продольного канала повышенного воздушного разрежения, при этом образованы: под ЦП в границах его проекции на горизонтальную плоскость - полость статической ВП (СтВП, 11), под передней ПМУ - полость динамической ВП (ДВП, 12), под задней (и последующими) ПМУ полость (полости) статодинамической (статодинамических) ВП (СДВП, 13), ограждения которых сформированы внутренними поверхностями поплавков (14), боковыми и (или) нижней поверхностями фюзеляжа (65) и флаперонами ПМУ, причем система управления флаперонами передней ПМУ выполнена с возможностью параллельного управления отклонением, как от собственного командного рычага, так и и от датчика угла атаки (ДУА) по каналу автоматической продольной стабилизации и демпфирования, который выполнен с подсистемой регулировки угла (37) между плоскостью флаперонов и плоскостью ДУА, ПМУ центроплана смонтированы с положительными установочными углами атаки и с перекрытием в горизонтальной плоскости, при этом передняя кромка (31) задней плоскости (последующих плоскостей) расположена (расположены) над передними кромками (32) флаперонов передней плоскости (плоскостей), образуя воздушный канал (каналы) (34) через который (которые) в полости воздушных подушек направлена реактивная струя (струи) (35) нижней половины винтокольцевого (ВКД) движителя (движителей), кольцо которого (которых) (29) смонтировано на передней кромке (31) (кромках) задней (последующих) ПМУ (5), а двигатель (7) (двигатели) смонтирован (смонтированы) следом за ВКД во внутреннем объеме (объемах) ПМУ (5), причем размах ПМУ (5) выполнен равным, меньше или больше внутреннего диаметра кольца (29) ВКД, а размах передней ПМУ (1) может превышать внешний диаметр кольца, внутренняя и внешняя поверхности кольца (колец) плавно сопряжены с внутренними боковыми и верхними поверхностями АШП, боковыми и верхней поверхностями фюзеляжа, и верхними поверхностями передней (предыдущих) ПМУ с образованием на ней (на них) полукольцевого участка (3) поверхности, который разворачивается в верхнюю поверхность (30) ПМУ с прямолинейной образующей, при этом образована единая базовая конструктивная группа, содержащая переднюю ПМУ, ВКД, двигатель и заднюю ПМУ.
11. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что на верхних кромках аэродинамических шайб (15) смонтированы дополнительные плоскости малого удлинения (ДПМУ) (16).
12. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что на верхних кромках аэродинамических шайб (15) смонтированы плоскости большого удлинения - консоли (19), которые снабжены предкрылками (20), элеронами (21) и закрылками (или элевонами) (22), при этом проекция результирующего центра давления консолей на продольную ось ЭП расположена сзади центра масс (41).
13. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что хорда передней ПМУ составляет 0,2-0,65 эквивалентной хорды центроплана - расстояния от передней кромки передней ПМУ (1) до задней кромки задней ПМУ (5).
14. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что центроплан имеет рулевую плоскость (24), смонтированую над ее задней кромкой (или на ее задней кромке) в струе ВКД.
15. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что флапероны передней ПМУ (1) выполнены щелевыми, а ось поворота флаперонов расположена в пределах 5-30% их хорды.
16. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что флапероны передней ПМУ (1) выполнены с размахом на 5-30% меньше размаха передней ПМУ (1).
17. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что передние кромки второй и последующих ПМУ (5) расположены или в плоскости параллельной основной плоскости ЛА, или ступенчато - следующая выше предыдущей, а их геометрические параметры и установочные углы могут быть или одинаковыми, или разными.
18. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что задние кромки флаперонов (4) и (8) в нейтральном положении, соответствующем расчетному режиму полета могут лежать в одной или разных горизонтальных плоскостях, а их взаимное расположение определяется требованиями к летно-техническим характеристикам конкретного ЭП.
19. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что носовой руль высоты (17), расположен в невозмущенном потоке перед передней ПМУ и смонтирован либо консольно на внутренних стенках носовых оконечностей (14) АПШ (10) или на носовой оконечности фюзеляжа, либо по балочному типу между носовыми оконечностями АШП и фюзеляжа.
20. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что носовой руль высоты (17) выполняет функцию ДУА для флаперонов (4) передней ПМУ и связан с ними посредством механической (или электрической, или гидравлической, или смешанной) проводки управления, которая выполнена с возможностью дистанционного изменения установочного угла между плоскостями руля и флаперонов и с возможностью полного рассоединения.
21. Экраноплан по п.14, отличающийся тем, что носовой руль высоты (17) выполняет функцию ДУА для рулевой плоскости (24) центроплана и связан с ней посредством механической (или электрической, или гидравлической, или смешанной) проводки управления.
22. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что система управления флаперонами (8) задней ПМУ (5) выполнена с возможностью параллельного управления от командных рычагов и от хвостового датчика угла атаки (ДУА) по дополнительному каналу автоматической продольной стабилизации и демпфирования, с возможностью регулировки угла между плоскостями флаперонов и ДУА.
23. Экраноплан по п.22, отличающийся тем, что хвостовой руль высоты (18) выполняет функцию ДУА для флаперонов задней ПМУ (8) и связан с ними посредством механической (или электрической, или гидравлической, или смешанной) проводки управления, с возможностью регулировки угла между плоскостями руля и флаперонов или их полного рассоединения.
24. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что он составлен из двух базовых конструктивных групп, двух АШП и фюзеляжа (55), который выполнен с продольными сечениями в форме аэродинамических крыльевых профилей, с остеклением пассажирского салона (49), входной дверью (48), аварийным(и) люками (54) и двухкилевым вертикальным оперением (26), между килями которого выполнен грузопассажирский люк (62).
25. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что ЦП, расположен между двумя фюзеляжами и составлен в поперечном направлении по меньшей мере из трех базовых конструктивных групп, с по меньшей мере тремя движителями, смонтированными на передних кромках задних ПМУ каждой группы, причем хорда передней ПМУ средней группы больше или меньше хорд передних ПМУ боковых групп.
26. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что ЦП составлен из двух или более базовых конструктивных групп, как в продольном, так и в поперечном направлении, при этом задняя ПМУ каждой предыдущей группы является передней ПМУ следующей группы.
27. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что нижняя часть фюзеляжа выполнена либо как жесткий (или надувной) корпус с глиссирующими обводами, либо с обводами скегового типа, а их форштевни могут располагаться как впереди, так и сзади передней ПМУ, причем киль лодки или кили скегов выполняют функции опорных поверхностей при стоянке на грунте и лежат в одной плоскости с опорными поверхностями АШП, причем все опорные поверхности выполнены демпфированными, из износостойкого материала с малым коэффициентом трения в виде гидролыж (59), а линии килей скегов имеют участки подъема (61) в пределах длин статодинамических воздушных подушек второй и последующих ПМУ, при этом носовая часть тоннеля снабжена носовым щитком.
28. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что днище фюзеляжа выполнено как продолжение нижней поверхности передней ПМУ в виде плоской несущей поверхности с носовым (60) и транцевым (66) щитками, транцевый щиток (66) вместе с флаперонами задних ПМУ (8) образуют заднее ограждение СтВП, а в полете убирается заподлицо с днищем.
29. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что поплавки АШП, выполненны или в виде жестких глиссирующих корпусов (67) или в виде мягких надувных баллонов (50).
30. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что поплавки АШП выполнены в виде многоосного колесного шасси, образованного расположенными последовательно друг за другом облегченными пневматиками низкого давления (51), причем верхняя часть пневматиков каждого борта с внешней стороны может быть прикрыта общим аэродинамическим обтекателем (52).
31. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что установочный угол передней ПМУ (1) равен среднему наивыгоднейшему углу атаки для диапазона крейсерских высот полета в режиме экранного эффекта, а дополнительные ПМУ (16) и консоли (19) имеют положительные установочные углы атаки.
32. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что ПМУ снабжены одним или несколькими интерцепторами (23), шарнирно установленными начиная с верхней лобовой части передней ПМУ.
33. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что на верхних поверхностях ПМУ выполнены входные каналы (отверстия или щели) системы отсоса пограничного слоя, которые посредством трубопроводов соединены с отверстиями выполненными на внутренней поверхности (поверхностях) кольца (колец) (29) ВКД.
34. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что система управления механизацией центроплана по продольному каналу выполнена с возможностью выполнять в полете одновременное увеличение или уменьшение углов отклонения флаперонов ПМУ с раздельной или связанной регулировкой углов их отклонения для выполнения продольной балансировки.
35. Экраноплан по п.34, отличающийся тем, что в крейсерском режиме, при превышении определенной скорости отклонения элевонов ПМУ вниз автоматически, пропорционально углу отклонения, увеличивается режим работы двигателей.
36. Экраноплан по п.10, отличающийся тем, что перед каждым ВКД, в границах их диска, горизонтально установлены плоскости управления вектором тяги (28), имеющие крыльевой профиль и поворотно смонтированные в виде решетки так, что их задние кромки лежат в плоскости параллельной плоскости передней кромки кольца (29).
37. Экраноплан по п.26, отличающийся тем, что ПМУ центроплана или части ПМУ (63) на которых смонтированы ВКД выполнены поворотными вокруг их поперечных осей до вертикального положения векторов тяги.
38. Способ выполнения полета при пилотировании экраноплана по любому из п.п.10-37 в соответствующих случаях, включающий изменение подъемной силы, сил элементов управления в каналах тангажа, крена и курса и сил тяги движителя (движителей), отличающийся тем, что с целью повышения безопасности полета на высотах, выделенных для полетов экранопланов, все этапы полета и маневры выполняют с постоянным, равным нулю, углом тангажа, соответствующем горизонтальному положению фюзеляжа, которое обеспечивают продольной балансировкой ЭП путем изменения величины задней ПС (или синхронным обратно-пропорциональным изменением величин передней ПС и задней ПС) с помощью соответствующего изменения углов отклонения флаперонов ПМУ, и (или) изменением режимов работы двигателей, при этом сначала на заданной высоте полета выполняют продольную балансировку отклонением флаперонов задней ПМУ или рулевой плоскости (24) на необходимый угол, затем фиксируют в системе автостабилизации и демпфирования «ДУА - флапероны задней ПМУ» образовавшийся угол между плоскостью ДУА и флаперонов, задают высоту полета путем отклонения флаперонов ПМУ на соответствующий угол и выбором режима работы двигателей, а для стабилизации этой высоты фиксируют в канале продольной автостабилизации и демпфирования «ДУА - флапероны передней ПМУ» образовавшийся при этом угол между плоскостью ДУА и плоскостью флаперонов, выполняют микровертикальный взлет и поступательное движение на СтВП при положении механизации ПМУ соответствующем движению на СтВП и взлетной мощности двигателей, по мере разгона ЭП до крейсерской скорости плавно убирают механизацию ПМУ в положение для набора высоты или горизонтального полета, из горизонтального полета выполняют набор высоты или снижение путем одновременного увеличения или уменьшения величины передней и задней ПС для чего одновременно увеличивают или уменьшают угол отклонения флаперонов ПМУ и элевонов консолей, и (или) увеличивают (уменьшают) режим работы двигателей, при полете в режиме экранного эффекта выполняют координированные развороты (без скольжения) с необходимым креном и сохранением высоты, выполняют посадку из полета в режиме экранного эффекта путем плавного уменьшения мощности двигателей и снижения ЭП до минимально возможной (по внешним условиям) высоты полета, пропорционально уменьшению скорости отклоняют носовой щиток, флапероны ПМУ, средства аэродинамического торможения и реверса, с переводом ЭП в режим движения на СтВП, выполняют руление на СтВП или приземление (приводнение) с минимальной или нулевой поступательной скоростью, выполняют посадку с любых высот полета с использованием крутой траектории снижения вплоть до парашютирования при горизонтальном положении фюзеляжа, для чего на текущей высоте полета или на снижении устанавливают минимальный режим работы двигателей, обеспечивающий управляемость, и отклоняют механизацию ПМУ в положение, соответствующее движению на СтВП, корректируют пространственное положение ЭП и траекторию снижения (вертикальную и поступательную скорости), с помощью органов управления, отклонения флаперонов ПМУ и режима работы двигателей выполняют вертикальный взлет или режим висения путем одновременного перевода направления векторов результирующих сил тяги движителей в вертикальное положение, для этого вращают вокруг поперечных осей ПМУ (или часть ПМУ), на которых смонтированы движители, до вертикального положения сил тяги и выводят двигатели на взлетную мощность, выполняют пространственное перемещение и стабилизацию ЭП с помощью флаперонов ПМУ, рулей, изменения направления векторов сил тяги движителей и их величины, на безопасных высотах выполняют полет «по-самолетному», т.е. с изменением угла атаки рулями высоты, при этом флапероны ПМУ устанавливают в положение соответствующее максимальному аэродинамическому качеству.