Самолет-биплан

Полезная модель относится к области авиационной техники, в частности к самолетам, обладающим расширенными возможностями базирования для осуществления пассажирских и грузовых перевозок на местных воздушных линиях.
Известен близкий к предполагаемому техническому решению по своим характеристикам, грузоподъемности, дальности, неприхотливости к условиям эксплуатации самолет биплан Ан-2 (энциклопедия авиации, М.: «Научное издательство «БРЭ», 1994 г., стр. 56).
Он имеет ряд недостатков, а именно устаревший малоэффективный поршневой двигатель, работающий на авиационном бензине и, как следствие, обладающий меньшей полезной нагрузкой и дальностью полета, чем предлагаемая полезная модель.
Известен близкий к предполагаемому техническому решению по своим характеристикам, грузоподъемности, дальности, неприхотливости к условиям эксплуатации самолет биплан с турбовинтовым двигателем ТВС-2МС (Яндекс/ СибНИА/ТВС-2МС, патент на полезную модель RU 142783). Этот самолет принят за прототип.
Прототип имеет ряд недостатков, а именно силовая схема бипланного крыла включает в себя набор стоек и расчалок, которые создают дополнительное лобовое сопротивление и дополнительный вес конструкции, закрылки имеют ограниченную эффективность, для заправки топливом необходимо подняться на верхнюю поверхность крыла и заправлять через две заправочных горловины, амортизаторы основных опор шасси не обеспечивают мягкость амортизации, так как имеют тенденцию к залипанию по уплотнению поршня и цилиндра, самолет имеет малый запас топлива в баках только верхнего крыла, бортовое оборудование не обеспечивает предупреждение о приближении грозового фронта, пассажирская кабина не соответствует современным требованиям безопасности полетов, так как имеет только одну входную дверь, которую может заклинить при аварии.
При создании заявленной полезной модели была поставлена задача, сохраняя эксплуатационные преимущества прототипа, повысить аэродинамические характеристики самолета, показатели грузоподъемности, дальности и скорости полета, а также упросить техническое обслуживание, повысить условия безопасности и комфорта пассажиров.
Технический результат достигается за счет того, что самолет-биплан, содержащий турбовинтовой двигатель, воздушный винт, фюзеляж, крыло с механизацией, хвостовое оперение, шасси, имеет крыло, выполненное в виде замкнутого контура, состоящего из верхнего прямого крыла и нижнего крыла с законцовками, в форме изогнутого кверху винглета, причем законцовка винглета крепится шарнирно к нижней панели верхнего неразъемного крыла.
Верхнее и нижнее крыло имеют специальный профиль с низким лобовым сопротивлением на крейсерских режимах полета, причем верхнее крыло имеет законцовки, отогнутые вверх.
Механизация крыла выполнена по типу выдвижных закрылков, установленных на верхнем и нижнем крыльях.
Нижнее крыло оснащено поворотными интерцепторами с электроприводами.
Верхнее крыло в районе левой концевой хорды оснащено обтекателем метеолокатора.
Для повышения продольной устойчивости сечение горизонтального оперения выполнено в виде несимметричного профиля.
Фюзеляж, состоящий из двух частей каркаса и обшивки, двухлонжеронные с набором нервюр крылья, закрылки, предкрылки, элероны, киль, стабилизатор и рули изготовлены из композитного материала на основе волокон углерода.
Фюзеляж имеет увеличенные размеры по высоте и ширине и имеет увеличенный по высоте и ширине проем грузового люка, что позволяет размещать стандартные унифицированные контейнеры.
Фюзеляж оснащен по левому борту дополнительным аварийным выходом в районе центроплана крыла.
Остекление фонаря кабины экипажа выполнено в виде изогнутых прозрачных панелей.
Увеличено количество иллюминаторов пассажирской кабины.
Конструкция кессона верхнего и нижнего крыльев является емкостью для топлива, что позволяет значительно увеличить запас топлива на борту.
В фюзеляже установлена система централизованной заправки самолета топливом от заправщика под избыточным давлением.
В фюзеляже установлен специальный топливный насос, который обеспечивает централизованную заправку топливом из внешней емкости.
Основные опоры шасси выполнены в виде изогнутой рессоры, и амортизация осуществляется за счет упругой деформации изгиба и кручения рессоры.
Электрическая система выполнена по двухпроводной схеме, причем заземление приборов и агрегатов, а также металлизация самолета выполнены в виде отдельной шины.
Пилотажно-навигационное оборудование включает в себя автопилот, метеолокатор и жидкокристаллические дисплеи для отображения информации.
На фиг. 1 изображен самолет вид сбоку.
На фиг. 2 изображен самолет в аксонометрической проекции.
На фиг. 3 изображена левая нижняя консоль крыла с отклоненным интерцептором и выдвинутым закрылком.
Самолет биплан включает в себя носовую часть фюзеляжа поз. 1, воздушный винт поз. 2, фюзеляж поз. 3 увеличенного сечения, грузовой люк поз. 4 увеличенного сечения, верхнее неразъемное крыло поз. 5, имеющее герметичные отсеки поз. 6 для топлива, с законцовками отогнутыми вверх поз. 7, в которые вынесены выходы дренажа топливной системы, нижнее крыло, оснащенное поворотными интерцепторами поз. 8, обтекатель метеолокатора поз. 9, выдвижные закрылки поз. 10, аварийную дверь поз. 11, которая дублирует основной вход для пассажиров, установленный на грузовом люке, систему централизованной заправки топливом от заправщика поз. 12, специальный насос поз. 13, который обеспечивает централизованную заправку топливом от внешней емкости, фонарь кабины экипажа поз. 14, выполненный в виде изогнутых прозрачных панелей, изготовленных из авиационного стекла, дополнительные иллюминаторы поз. 15, основные опоры шасси поз. 16 изготовлены из гнутой стальной рессоры. Упругие деформации рессоры при изгибе и кручении обеспечивают необходимую компенсацию вертикального перемещения при наезде на препятствие.
Аэродинамическая компоновка крыла, выполненная в виде замкнутого контура, обеспечивает увеличение эффективного удлинения такой комбинации крыльев, что приводит к повышению аэродинамического качества на 25-30% на крейсерском режиме и увеличивает в 1,5 раза несущие свойства на взлетно-посадочных режимах.
Применение несимметричного профиля горизонтального оперения повышает продольную статическую устойчивость самолета при предельно-задней центровке, особенно в условиях обледенения.
Силовые элементы фюзеляжа, крыльев, закрылков, предкрылков, элеронов, киля, стабилизатора и рулей выполнены из предварительно пропитанного смолой углеродного полотна (углепластикового препрега) методом автоклавной и безавтоклавной термостабилизации. Элементы менее нагруженные выполнены методом вакуумной инфузии углеродной ткани на основе эпоксидного связующего. Для габаритных деталей используются трехслойные панели с заполнителем из высокотемпературного пенопласта и обшивками из углепластикового препрега.
Электрическая система самолета выполнена по двухпроводной схеме, заземление приборов и агрегатов и металлизация самолета выполнены отдельной шиной металлизации, причем минус от приборов и агрегатов прокладывается отдельным проводом до распределительных коробок. Минусовая цепь самолета электрически не связана с металлизацией, что улучшает работу электрических приборов.
На самолете установлено пилотажно-навигационное оборудование марки GARMIN G3X Touch, которая объединяет основные пилотажные указатели, индикаторы систем самолета и навигационную информацию.
Информация от приборов контроля двигателя и навигация выводится на жидкокристаллические дисплеи, что вес, повышает надежность и увеличивает объем выводимой информации.
Бортовая система включает в себя автопилот и метеолокатор, применение которого существенно повышает безопасность полетов.
Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является создание легкого маневренного самолета-биплана на базе самолета ТВС-2МС путем выбора оптимальной аэродинамической компоновки крыла и механизации, изготовления основных элементов конструкции самолета: крыла, фюзеляжа закрылков, предкрылков, элеронов, киля, стабилизатора и рулей из композитного материала на основе волокон углерода, установки специальных насосов в топливной системе, использование рессорного шасси и современного пилотажно-навигационного оборудования.
В ходе лабораторных и натурных статических испытаний, наземных и летных испытаний самолета-биплана получены следующие результаты:
- улучшение летно-технических характеристик на 5…8%;
- увеличение дальности полета при полной заправке в 2 раза;
- снижение удельного расхода топлива на 5%;
- уменьшение времени заправки топливом в 5 раз и при этом исключение опасности травматизма.
- обеспечение нормированных уровней расчетной и максимальной нагрузок для конструкции основных агрегатов: крыла, фюзеляжа и основных опор шасси.