СПОСОБ УКОРОЧЕННОГО ВЗЛЕТА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
AIRCRAFT SHORT TAKEOFF METHOD

Способ относится к авиационной технике, а именно к способам укороченного взлета летательных аппаратов. В ходе развития авиационной техники появились различные способы, позволяющие при недостаточной длине взлетной полосы обеспечить взлет летательного аппарата. Некоторые из них основываются на использовании стартового устройства - тележки - для обеспечения взлета летательного аппарата. В данном случае для дальнейшего упоминания целесообразным представляется ввести термин «связка «летательный аппарат - стартовое устройство» или сокращенно - «связка ЛАСУ». Для обеспечения взлета связки ЛАСУ определенной массы требуется затратить некоторое количество кинетической энергии. Отношение энергии связки ЛАСУ к ее массе является показателем энергомассовой эффективности обеспечения взлета.
Известен способ взлета самолетов с торговых судов САМ ship (Catapult Aircraft Merchant Ship) (сайт «Авиация, понятная всем.», статья «Авиационные ракетные ускорители. Часть 2.», ссылка на источник (URL): http://avia-simply.ru/aviacionnie-raketnie-uskoriteli-chast-2/), согласно которому подвижную часть стартового устройства, представляющую собой подвижную пусковую рампу, устанавливают на неподвижной части стартового устройства, представляющей собой специальные направляющие, летательный аппарат устанавливают на подвижной пусковой рампе, запускают двигатели летательного аппарата и пороховой ракетный ускоритель, установленный на подвижной пусковой рампе, производят разгон пусковой рампы и установленного на ней летательного аппарата путем создания реактивной тяги двигателей пусковой рампы и летательного аппарата, производят механическое разъединение пусковой рампы и летательного аппарата.
Данный способ имеет ряд существенных недостатков: во-первых, направляющие стартовой установки имеют значительную пассивную массу и габариты; во-вторых, вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на подвижную часть стартового устройства, представляющую собой подвижную пусковую рампу, последняя также имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Кроме того, стартовая установка становится дополнительным грузом, перевозимым судном как во время запуска, так и до, и после запуска. На перемещение в пространстве подвижной и неподвижной частей стартового устройства как во время запуска, так и до, и после запуска требуются дополнительные энергетические затраты, напрямую связанные с массой стартовой установки. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета.
Известен способ запуска летательного аппарата с помощью стартовой тележки с двигательной установкой на жидком топливе (патент RU 2046071), включающий разгон стартовой тележки до взлетной скорости летательного аппарата, торможение стартовой тележки путем реверса тяги, отличающийся тем, что в процессе торможения подают топливо в двигательную установку стартовой тележки из баков двигательной установки летательного аппарата.
Данный способ имеет ряд существенных недостатков: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на стартовую тележку, последняя имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Кроме того, летательный аппарат вынужден во время разгона нести пассивную массу топлива, которое используют для торможения стартовой тележки путем реверса тяги. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ взлета летательного аппарата с помощью стартового устройства (по патенту «Таке off trolleys for flight vehicles)) - «Стартовые устройства, обеспечивающие взлет летательных аппаратов)), GB 2211155), включающий заправку разгонных и маневровых двигательных установок стартового устройства, размещение летательного аппарата на стартовом устройстве, установку колес параллельных колесных элементов стартового устройства параллельно, заправку летательного аппарата, ориентирование связки ЛАСУ на взлетной полосе, разгон летательного аппарата совместной работой реактивной двигательной установки летательного аппарата и разгонной двигательной установки стартового устройства до достижения летательным аппаратом скорости отрыва от взлетной полосы, сброс скорости стартового устройства путем отсечки тяги разгонной двигательной установки стартового устройства и включением ретро-двигателей стартового устройства, последующее возможное перемещение стартового устройства в требуемую позицию с помощью маневровых двигательных установок стартового устройства.
Данный способ имеет существенный недостаток: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на стартовое устройство, последнее имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета.
Целью заявляемого изобретения является повышение энергомассовой эффективности обеспечения взлета.
Указанная цель достигается тем, что осуществляют заправку стартового устройства в объеме, необходимом для запуска данного типа летательного аппарата данного веса в данных метеоусловиях при данной длине взлетной полосы, производят механическое соединение летательного аппарата и стартового устройства. Горизонтальную составляющую механических нагрузок передают от стартового устройства летательному аппарату таким образом, что совокупное передаваемое усилие совпадает с вектором движения летательного аппарата, а вертикальную составляющую механических нагрузок от летательного аппарата взлетной полосе через стартовое устройство передают в меньшей степени. Осуществляют установку связки летательный аппарат - стартовое устройство сонаправленно требуемому вектору движения летательного аппарата. Обеспечивают движение связки летательный аппарат - стартовое устройство путем преобразования химической энергии, запасенной в топливе, с помощью двигательной установки летательного аппарата и разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства в кинетическую энергию поступательного движения связки летательный аппарат - стартовое устройство до достижения кинетической энергией величины, позволяющей летательному аппарату за счет располагаемой им тяги собственной двигательной установки взлететь, не выходя за пределы данной взлетной полосы. Производят механическое разъединение летательного аппарата и стартового устройства. Торможение стартового устройства обеспечивают за счет реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки.
Последующее перемещение стартового устройства в сторону исходного положения обеспечивают за счет реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства.
Таким образом, достигнута заявленная цель, а именно: повышена энергомассовая эффективность обеспечения взлета.
Предлагаемый способ заключается в том, что сначала заправляют стартовое устройство, причем объем заправки выбирают в зависимости от данного типа летательного аппарата данного веса в данных метеоусловиях при данной длине взлетной полосы. Затем производят механическое соединение стартового устройства и фюзеляжа летательного аппарата таким образом, чтобы во время взлета обеспечить возможность стартового устройства толкать летательный аппарат сонаправленно требуемому вектору движения летательного аппарата: для этого горизонтальную составляющую механических нагрузок передают от стартового устройства летательному аппарату таким образом, что совокупное передаваемое усилие совпадает с вектором движения летательного аппарата, а вертикальную составляющую механических нагрузок передают от летательного аппарата взлетной полосе через штатные средства летательного аппарата для передачи механических нагрузок взлетной полосе - шасси летательного аппарата. Далее на взлетной полосе устанавливают связку ЛАСУ сонаправленно требуемому вектору движения летательного аппарата. Обеспечивают движение летательного аппарата путем преобразования химической энергии, запасенной в топливе двигательных установок летательного аппарата и стартового устройства, в кинетическую энергию поступательного движения связки ЛАСУ. Движение связки летательный аппарат - стартовое устройство обеспечивают до достижения кинетической энергией величины, позволяющей летательному аппарату за счет располагаемой им тяги собственной двигательной установки взлететь, не выходя за пределы данной взлетной полосы. Затем разъединяют летательный аппарат и стартовое устройство. Снижают величину тяги разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства до значения, при котором минимизируется вероятность нанесения повреждений со стороны стартового устройства летательному аппарату, например, в результате соударения летательного аппарата и стартового устройства или воздействия истекающего из разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства потока газов на летательный аппарат. Торможение и последующее перемещение стартового устройства в сторону исходного положения обеспечивают за счет реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства, например, отклоняя истекающий из сопла поток газов вводимым в поток газов щитком или ковшом. Перемещение стартового устройства с помощью реверса в сторону исходного положения можно производить как по прямой траектории, возвращая стартовое устройство в место старта, так и по криволинейной траектории с целью расположения стартового устройства в месте, отличном от места старта, и освобождения таким образом взлетной полосы для старта очередного летательного аппарата.
Применение данного способа позволяет повысить энергомассовую эффективность обеспечения взлета, поскольку при описанном варианте механического соединения летательного аппарата и стартового устройства стартовое устройство толкает летательный аппарат сонаправленно требуемому вектору движения летательного аппарата, благодаря чему стартовое устройство в меньшей степени воспринимает вертикальную составляющую механических нагрузок от летательного аппарата - значительная часть вертикальной составляющей механических нагрузок передается непосредственно от летательного аппарата взлетной полосе через штатные средства летательного аппарата для передачи механических нагрузок взлетной полосе - шасси летательного аппарата. Таким образом, снижение массово-габаритных характеристик стартового устройства при неизменных энергетических характеристиках связки ЛАСУ позволяет достичь более высоких значений ускорений во время взлета и во время торможения, что повышает энергомассовую эффективность обеспечения взлета. Выбор объема заправки также позволяет повысить энергомассовую эффективность обеспечения взлета, так как при заправке разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства учитывают такие параметры, как вес летательного аппарата, метеоусловия, длину взлетной полосы, и в зависимости от набора этих параметров заливают требуемое количество жидкого или размещают требуемое количество шашек твердого топлива. Кроме того, применение одной и той же разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства как для взлета летательного аппарата, так и для последующего торможения стартового устройства за счет реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки стартового устройства и его перемещения в сторону исходного положения предполагает использование одной двигательной установки для произведения описанных выше операций вместо использования нескольких двигательных установок, выполняющих данные операции раздельно, что также позволяет достичь более высоких значений ускорений во время взлета и во время торможения и, как следствие, сократить длину участка движения связки ЛАСУ и длину тормозного пути стартового устройства. Все вышеописанное повышает энергомассовую эффективность обеспечения взлета.
Важно отметить, что применение данного способа позволяет отказаться от применения дополнительного устройства для его реализации такого, как специальный погрузчик. Так как стартовое устройство толкает летательный аппарат, а не везет его на себе, то погрузка летательного аппарата на стартовое устройство не требуется. Это также сокращает время на проведение подготовительных работ и позволяет производить циклические запуски летательных аппаратов с помощью набора подобных стартовых устройств.
Таким образом, достигнута заявленная цель, а именно: повышена энергомассовая эффективность обеспечения взлета.