СПОСОБ СТАРТА И ПОДЪЕМА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА САМОЛЕТНОГО ТИПА
METHOD OF PLANE TYPE AIRCRAFT LAUNCHING AND LIFTING

Изобретение относится к управляемым летательным аппаратам (ЛА) самолетной схемы, преимущественно к беспилотным ЛА с крылом большого удлинения.
Известны ЛА самолетной схемы, выводимые на траекторию взлета посредством стартово-разгонных ступеней (СРС) на базе твердотопливных либо жидкостных ракетных ускорителей (двигателей) - см., например, Н.Я. Василии «Беспилотные летательные аппараты», Мн., ООО «Попурри», 2003, стр. 25-29 (изделие Ла-17Р/РМ, СССР), стр. 32-35 (изделие «Пчела», СССР/РФ), стр. 36-59 (изделия Ту-123 «Ястреб», Ту-141 «Стриж», Ту-143 «Рейс», Ту-243 «Рейс-Д», СССР), стр. 76-81 (изделие AQM-34, США), стр. 91-96 (изделие BREVEL, Германия/Франция), стр. 103-105 (изделие CL-89, Канада), стр. 127-129 (изделие D-4/ASN-104, КНР), др. В данном случае основной задачей СРС является гарантированное достижение ЛА скорости выше минимальной полетной, когда на крыле формируется заданное значение подъемной силы, обеспечивающей устойчивый набор высоты и скорости ЛА во взлетном режиме.
Известен ЛА со складным крылом контейнерного базирования, при старте с нулевых направляющих и подъеме которого применяется мощная СРС, обеспечивающая в том числе преодоление т.н. «горба сопротивления» в зоне трансзвуковых скоростей - см., например, Г.А. Ефремов, А.И. Киселев, А.Г. Леонов и др. «Яркий след крылатого «Метеорита», М., издат. дом «Бедретдинов и Ко», 2012, с. 21 (компоновочная схема), стр. 94-97 (ближайший аналог).
Однако вышеперечисленные технические решения, во-первых, не обеспечивают какой-либо защиты ЛА на стартовом участке от скоростного напора воздуха, во-вторых, вследствие недобора высоты не позволяют ЛА сразу после окончания стартового участка оперативно переходить в штатный режим целевого функционирования, в-третьих, как правило, предполагают неспасаемые СРС.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа старта и подъема ЛА с крылом большого удлинения посредством СРС, при котором обеспечивается защита летательного аппарата от скоростного напора воздуха, выведение ЛА сразу на высоту целевого функционирования, в ряде случаев, спасение СРС для повторного (многоразового) использования.
2
Решение указанной технической задачи достигается тем, что крылатый летательный аппарат в стартовой конфигурации (со сложенным крылом) размещают и механически фиксируют внутри СРС, после старта связку СРС-ЛА выводят на высоту 0,5…25,0 км начала целевого функционирования ЛА, после срабатывания СРС разделение ЛА и СРС производят при значениях скоростного напора не более 4000 кг/м⋅с, после чего осуществляют развертывание крыла ЛА в маршевую конфигурацию. При этом ракетный двигатель СРС размещают в ее головной или хвостовой части. В ряде случаев связку СРС-ЛА выполняют статически устойчивой и/или управляемой на всей траектории ее полета. В некоторых случаях СРС дополнительно снабжают тормозным парашютом, который вводят в воздушный поток при разделении СРС и ЛА. В ряде случаев СРС дополнительно снабжают спасательным парашютом, который раскрывают перед приземлением СРС на высоте не менее 100 м. Кроме того, в ряде случаев СРС дополнительно снабжают 1…4 баллонетами мягкой посадки, которые наддувают перед приземлением СРС, а также световой сигнализацией, которую активируют после разделения СРС и ЛА, и звуковой сигнализацией, которую активируют перед приземлением СРС.
На фиг. 1 показана схема старта и подъема ЛА в составе связки СРС-ЛА на высоту целевого функционирования в рамках предлагаемого технического решения. Приняты обозначения:
1 - крылатый летательный аппарат в маршевой конфигурации;
2 - стартово-разгонная ступень (вариант);
3 - связка СРС-ЛА;
4 - пусковая установка (вариант);
5 - стартовый участок траектории полета связки СРС-ЛА;
6 - высота целевого функционирования ЛА (маршевая высота полета);
7 - траектория падения отработавшей СРС;
8 - тормозной парашют СРС (вариант).
Предложенное техническое решение может быть реализовано, например, следующим образом (см. фиг. 1). Летательный аппарат поз. 1 (с крылом большого удлинения, в том числе для полета на больших высотах) размещается в сложенном виде внутри СРС поз. 2. Связка СРС-ЛА поз. 3 устанавливается на пусковую установку поз. 4 (при этом СРС поз. 2 может выполнять роль транспортно-пускового контейнера ЛА поз. 1).
При получении команды на пуск связка СРС-ЛА поз. 3 переводится в заданное стартовое положение (например, наклонное или вертикальное). После старта с пусковой установки поз. 4 связка СРС-ЛА поз. 3 осуществляет ракетный набор высоты и скорости, например, по программной траектории стартового участка поз. 5. При этом стартово-разгонный ракетный двигатель (двигатели) может размещаться в головной или хвостовой части СРС поз. 2, а стабилизация связки СРС-ЛА поз. 3 может осуществляться за счет ее статически устойчивой балансировки и/или активного управления по каналам тангажа, курса и крена (например, аэродинамическими и/или газодинамическими органами управления СРС поз. 2).
2
При достижении (в том числе при движении по инерции) высоты целевого функционирования поз.6 (принята в диапазоне высот 0,5….25,0 км, где осуществляется выполнение абсолютного большинства целевых задач атмосферных ЛА с крылом большого удлинения) производится преобразование связки СРС-ЛА поз. 3 с разделением ЛА поз. 1 и СРС поз. 2. При этом - в силу определенной «слабости» конструкции ЛА поз. 1 с крылом большого удлинения и особенностей механики разделения длинномерных объектов в воздухе - диапазон скоростных напоров при разделении ЛА поз. 1 и СРС поз. 2 не должен превышать 4000 кг/м⋅c - (определяется, например, по бортовому приемнику воздушного давления). Следует отметить, что в этом случае при разделении объектов могут быть успешно применены тормозные парашютные системы (в частности, тормозной парашют поз. 8 СРС).
После разделения и развертывания крыла ЛА поз. 1 осуществляет маршевый полет в диапазоне высот целевого функционирования поз. 6 (например, в режиме дистанционного зондирования поверхности земли разноспектральными бортовыми сенсорами), а отработавшая СРС поз. 2 переходит на траекторию падения поз. 7.
С целью предупреждения соударения с другими летательными аппаратами, травматизации людей и животных на отработавшей СРС поз. 2 может включаться сигнализация - световая (которую активируют сразу после разделения СРС поз. 2 с ЛА поз. 1) и/или звуковая (которую активируют перед приземлением СРС поз. 2), а также задействуется спасательный парашют (перед приземлением СРС поз. 2 на высоте от поверхности земли не менее 100 м, что определяется, например, посредством бортового барометрического, лазерного либо радиовысотомера).
С целью минимизации посадочных перегрузок в момент касания земли СРС поз. 2 может дополнительно снабжаться 1…4 эластичными баллонетами мягкой посадки (которые наддуваются из сложенного состояния, например, холодным газом непосредственно перед приземлением).
Применение предложенного технического решения позволит оперативно выводить летательные аппараты с крылом большого удлинения на высоту целевого функционирования, при этом обеспечивать защиту (экранирование) ЛА от воздействия скоростного напора, а также осуществлять, в случае необходимости, спасение и многоразовое использование стартово-разгонных ступеней.