Винтомоторный самолёт вертикального взлёта
VERTICAL TAKEOFF PROPELLER AIRCRAFT

Изобретение относится к винтомоторной авиации, а именно к вертикально взлетающим самолетам преимущественно военного назначения, и может быть использовано, в частности, для создания транспортно-десантных самолетов, доставляемых к месту применения на судах-носителях (вар. вертолетоносцах).
Все известные на сегодня винтомоторные самолеты вертикального взлета (далее ВСВВ) выполняются по одной из двух схем. Первая - взлет производится с вертикальным положением фюзеляжа, которая вследствие множества недостатков не получила практического применения. Вторая - взлет производится с горизонтальным положением фюзеляжа и с вертолетным расположением винтомоторных установок. Эта схема получила ограниченное практическое применение (Транспортно-десантный конвертоплан V-22, Osprey. См. статью в «Википедии» - конвертоплан). При всей кажущейся привлекательности этой схеме также присущи серьезные недостатки, сдерживающие ее широкое распространение. К ним относятся: малая скорость и дальность полета (в сравнении с обычными винтомоторными самолетами), а также их высокая стоимость и недостаточная надежность на взлетно-посадочных режимах полета, обусловленная перегруженностью их винтомоторных установок.
Целью изобретения является создание ВСВВ лишенного этих недостатков.
Технически указанная цель достигается тем, что в ВСВВ, содержащем фюзеляж с крыльями, шасси, винтомоторные установки тянущего типа и средства, обеспечивающие вертикальный взлет, по изобретению последние выполнены в виде воздушных винтов, расположенных с продольным наклоном под крыльями самолета и снабженных катушками с намотанными на них тросами, свободные концы которых прикреплены к стабилизатору твердотопливной ракеты. При этом воздушные винты вместе с катушками имеют возможность отделяться от крыльев самолета во время полета. Твердотопливная ракета находится в тонкостенной трубе, расположенной в передней части фюзеляжа самолета или за его пределами и соосно с центром тяжести самолета. А лопасти воздушных винтов имеют фиксированные углы атаки.
На Фиг. 1 изображен одиночный ВСВВ, установленный на небольшое судно-носитель. На Фиг. 2, Вид А, для самолета классической схемы. На Фиг. 3, вид А, для самолета тандемной схемы. На Фиг. 4 показано расположение нескольких ВСВВ на большом судне-носителе (вар. вертолетоносце). На Фиг. 5 показан один из вар. погрузки ВСВВ на судно-носитель.
Транспортный комплекс с использованием ВСВВ состоит из судна-носителя 1 (много вар.), ВСВВ и грузоподъемного крана 2 (см. Фиг. 5). ВСВВ включает в себя самолет (классической или тандемной схемы), содержащий фюзеляж 3, крылья 4, шасси 5, винтомоторные установки тянущего типа 6 и средства, обеспечивающие вертикальный взлет. Последние состоят из воздушных винтов 7 с катушками 8, подвешенных с продольным наклоном, под крыльями 4. На катушки 8 намотаны тросы 9, свободные концы которых прикреплены к стабилизатору твердотопливной ракеты 10, размещенной в тонкостенной трубе 11, находящейся в головной части фюзеляжа 3. На крыльях 4 за винтомоторными установками 6 установлены поворотные закрылки 12. К палубе судна 1 ВСВВ крепится одиночным замком прижимного действия 13.
Транспортная система с использованием ВСВВ действует следующим образом.
Судно 1 пришвартовывается к причальной стенке (см. Фиг. 5) и на него краном 2 погружается ВСВВ с последующим закреплением на палубе замком 13. Там же под крылья 4 навешиваются воздушные винты 7 с катушками 8, на которые наматываются тросы 9. На головную часть фюзеляжа 3 устанавливается тонкостенная труба (ствол) 11 с ракетой 10 внутри. Свободные концы тросов 9 проводят через продольные каналы в нижней части фюзеляжа 3 до ракеты 10 и пристыковывают к ее стабилизатору. После прихода судна 1 в нужное место взлет ВСВВ производят следующим образом. С помощью порохового заряда (не показан) ракета 10 выстреливается из ствола 11 вместе с пристыкованными к ней тросами 9 со скоростью 50÷100 м/сек, раскручивая при этом воздушные винты 7. Дальнейший разгон ракеты 10 до скорости 150÷250 м/сек (относительно фюзеляжа 3) производится за счет ее твердотопливных двигателей (не показаны). После того как подъемная сила воздушных винтов 7 превысит взлетный вес ВСВВ в 1,5÷2,0 раза, замок 13 автоматически открывается и происходит взлет. При полном сматывании тросов 9 с катушек 8 на высоте 100÷150 м и скорости ВСВВ 50÷100 м/сек воздушные винты 7 затормаживаются до полной их остановок и после раскрутки в обратном направлении (механизмы торможения и обратной раскрутки не показаны) сбрасываются. В режиме авторотации воздушные винты 7 опускаются на воду и, обладая положительной плавучестью, остаются на ее поверхности. Обладает положительной плавучестью и ракета 10, и ствол 11, также сбрасываемый в море. После отлета ВСВВ, оказавшиеся в воде, - воздушные винты 7 с катушками 8, корпус ракеты 10 с тросами 9, а также ствол 11 подбираются экипажем судна 1. Во время взлета ВСВВ поперечная балансировка осуществляется с помощью закрылков 12, а продольная преимущественно тянущим вперед действием ракеты 10. Закрылки 12 действуют автоматически и управляются бортовым компьютером. ВСВВ после выполнения задачи (вар. сброс десанта или боевой техники на парашютах) возвращается на стартовую позицию (см. Фиг. 5) либо садится на ближайшем аэродроме (в самолетном режиме) для дозаправки.
При создании ВСВВ тандемная схема является предпочтительней. Несмотря на несколько худшее аэродинамическое качество в сравнении с самолетами классической схемы, эта схема позволяет существенно уменьшить габариты машины, что при палубном их размещении немаловажно. Кроме того, расположение винтомоторных установок на заднем крыле, существенно облегчает продольное балансирование при взлете. В предлагаемом ВСВВ твердотопливная ракета выполняет три функции. Первая вращает воздушные винты, поднимающие и ускоряющие самолет (благодаря их продольному наклону). Вторая - прямое ускорение самолета тяговой силой, приложенной к тросам. Третья - осуществление продольной балансировки самолета во время взлета. И поскольку после выхода из ствола ракета движется со средней скоростью выше 200 м/сек (относительно земли), это делает ее использование очень эффективным (требуется твердотопливный двигатель небольшой массы). Для снижения веса ствол для выстреливания ракеты выполняется тонкостенным (вар. из композитных материалов), а после его сброса для сохранения центровки с помощью закрылков увеличивают подъемную силу заднего крыла (тандемная схема).