САМОЛЕТ С ШАССИ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
AIRCRAFT WITH AIR-CUSHION LANDING GEAR

Изобретение относится к области авиации, а именно, к самолетам с шасси на воздушной подушке.
Из уровня техники известны самолеты с шасси на воздушной подушке (СШВП).
Так, в изобретении №2053903 [1], автор В.П. Морозов, МПК B60V 3/08, дата публикации 10.02.1996, представлен самолет с шасси на воздушной подушке, содержащий фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, содержащую двигатель, соединенный с воздушным винтом, шасси на воздушной подушке, оснащенное вентилятором, воздуховодом соединенный с камерой воздушной подушки, дроссельными заслонками, установленными в воздуховоде и оснащенными приводом их поворота, камера воздушной подушки образована между днищем шасси, боковыми скегами и расположенными между скегами передним и задним поворотными щитками, разделенными на секции вдоль размаха и содержащими первое звено и соединенное с ним упругое второе звено, каждый из щитков оснащен приводом его выпуска и уборки.
В соответствии с описанием изобретения [1], шасси на воздушной подушке оснащено только передним и задним щитками. При движении (разбеге, пробеге, рулении) СШВП из-за неровностей микрорельефа неподготовленной поверхности могут возникнуть колебания по углам тангажа, крена и курса из-за неравномерного распределения давления на днище камеры воздушной подушки в связи с разной высотой до опорной поверхности. Это снижает проходимость СШВП и требует выбора площадки для взлета-посадки с достаточно ровной поверхностью.
СШВП, представленный в описании изобретения [1], принят за наиболее близкий аналог.
Решаемой технической задачей является повышение проходимости СШВП.
Технический результат заключается в повышении устойчивости СШВП посредством регулирования угла тангажа камеры воздушной подушки.
Техническим результатом является также снижение затрат энергии на создание воздушной подушки СШВП.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Самолет с шасси на воздушной подушке, как и в наиболее близком аналоге [1], содержит фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, содержащую двигатель, соединенный с воздушным винтом, шасси на воздушной подушке, оснащенное вентилятором, воздуховодом соединенным с камерой воздушной подушки, дроссельными заслонками, установленными в воздуховоде и оснащенными приводом их поворота, камера воздушной подушки образована между днищем шасси, боковыми скегами и расположенными между скегами передним и задним поворотными щитками, разделенными на секции вдоль размаха и содержащими первое звено и соединенное с ним второе звено, каждый из щитков оснащен приводом его выпуска и уборки, но в отличие от наиболее близкого аналога [1], вал воздушного винта кинематически соединен с насосом, который гидравлической трансмиссией связан, по меньшей мере, с одним гидромотором привода соответствующего вентилятора, в камере воздушной подушки установлен промежуточный щиток, разделяющий камеру на носовую и кормовую полости, при этом дроссельные заслонки соединены с приводом с возможностью регулирования подачи воздуха в носовую и кормовую части камеры воздушной подушки, по меньшей мере, один из щитков содержит жесткое первое звено, шарнирно соединенное с днищем шасси, и второе звено, соединенное с первым звеном установленным между звеньями упругим элементом, при этом первое звено соединено гибкой связью с приводом выпуска-уборки щитка.
Самолет с шасси на воздушной подушке характеризуется тем, что гидравлическая трансмиссия содержит два гидромотора, соединенные с соответствующим вентилятором, воздуховодом связанным с соответствующей полостью камеры воздушной подушки, при этом в каждом из воздуховодов установлены дроссельные заслонки, соединенные общим приводом.
Самолет с шасси на воздушной подушке характеризуется тем, что створки дроссельных заслонок, направляющих в одну из полостей камеры воздушной подушки ориентированы в противоположную сторону относительно створок дроссельной заслонки, направляющей воздух в другую полость камеры воздушной подушки, при этом створки соединены с общим приводом отклонения дроссельных заслонок.
Самолет с шасси на воздушной подушке характеризуется тем, что, по меньшей мере, один из щитков разделен по размаху на секции, каждая из секций соединена гибкой связью с приводом уборки-выпуска щитка и упругим элементом, соединяющим первое и второе звено каждой секции.
Самолет с шасси на воздушной подушке характеризуется тем, что первое звено, по меньшей мере, одного щитка выполнено жестким, а второе звено разделено на секции, каждая из секций соединена гибкой связью с приводом уборки-выпуска щитка и упругим элементом, соединяющим первое и второе звено каждой секции.
Самолет с шасси на воздушной подушке характеризуется тем, что выполнен беспилотным, с дистанционным управлением.
Представленные признаки образуют совокупность и являются существенными для достижения заявленного технического результата.
Действительно, выполнение СШВП содержащим фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперение, силовую установку, двигатель которой соединен с воздушным винтом, кинематически связанным с насосом, соединенным посредством гидротрансмиссии с гидромотором вентилятора, соединенным воздуховодом с камерой шасси на воздушной подушке, образованной между днищем шасси, боковыми скегами и расположенными между скегами передним и задним поворотными щитками дроссельными заслонками, установленными в воздуховоде и оснащенными приводом их поворота, разделение камеры воздушной подушки промежуточным щитком на носовую и кормовую полости, соединение дроссельных заслонок с приводом с возможностью регулирования подачи воздуха в носовую и кормовую полости камеры воздушной подушки, а также выполнение щитков содержащими первое звено и соединенное с ним посредством упругого элемента второе звено, разделение щитка на секции вдоль размаха и оснащение каждого из щитков приводом его выпуска и уборки, обеспечивают возможность регулирования подачи воздуха в носовую или кормовую полости, и за счет этого регулировать угол тангажа корпуса СШВП. Кроме того, наличие упругого элемента между первым и вторым звеньями щитка и разбивка щитков по размаху на секции позволяют огибать неровности и после прохождения неровности возвращать секции и звенья щитков в прежнее положение. Это обеспечивает уменьшение потерь воздуха из камеры воздушной подушки и, следовательно, снижает затраты энергии на ее создание.
Выполнение гидравлической трансмиссии содержащей два гидромотора, каждый из которых соединен с соответствующим вентилятором, воздуховодом связанным с соответствующей полостью камеры воздушной подушки, и установка в каждом из воздуховодов дроссельных заслонок, соединенных с общим приводом, позволяет регулировать угол тангажа СШВП путем регулирования дроссельными заслонками подачи воздуха в каждую из частей камеры воздушной подушки при сохранении общего количества нагнетаемого воздуха в камеру воздушной подушки, что обеспечивает повышение устойчивости СШВП. Кроме того, оснащение каждой части камеры воздушной подушки собственным вентилятором позволяет более равномерно распределять воздух по камере и за счет этого снижать затраты энергии на создание воздушной подушки СШВП.
Выполнение дроссельных заслонок со створками, направляющих в одну из полостей камеры воздушной подушки ориентированными в противоположную сторону относительно дроссельных заслонок, направляющих воздух в другую полость камеры воздушной подушки, соединение створок со штоком привода отклонения дроссельных заслонок, обеспечивает регулирование подачи воздуха в соответствующую полость камеры воздушной подушки, и тем самым управления углом тангажа СШВП.
Выполнение, по меньшей мере, одного из щитков разделенным по размаху на секции, соединение каждой из секций гибкой связью с приводом уборки-выпуска щитка и упругим элементом, соединяющим первое и второе звено каждой секции, обеспечивает снижение затрат энергии на создание воздушной подушки СШВП вследствие уменьшения зазоров между опорной поверхностью и кромками соответствующих секций и звеньев щитков.
Выполнение первого звена, по меньшей мере, одного щитка жестким, а второго звена разделенным на секции, соединение упругим элементом первого и второго звеньев каждой секции щитка, и соединение каждой из секций щитка гибкой связью с приводом уборки-выпуска щитка, обеспечивает снижение затрат энергии на создание воздушной подушки СШВП вследствие уменьшения зазоров между опорной поверхностью и кромками соответствующих секций и звеньев щитков.
При выполнении СШВП беспилотным, с дистанционным управлением, уменьшается взлетная масса из-за отсутствия экипажа при сохранении массы полезной нагрузки, что создает условия для повышения устойчивости движения на воздушной подушке посредством регулирования угла тангажа корпуса самолета и снижения затрат энергии на создание воздушной подушки СШВП.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен СШВП с гидротрансмиссией с приводом одного вентилятора.
На фиг. 2 представлен СШВП с гидротрансмиссией с приводом двух вентиляторов.
На фиг. 3 приведен пример выполнения гидравлической трансмиссии привода вентилятора.
На фиг. 4 представлен СШВП при виде спереди с взлетно-посадочной конфигурацией щитка.
На фиг. 5 показана взлетно-посадочная конфигурация щитка.
На фиг. 6 представлен СШВП при виде спереди с полетной конфигурацией щитка.
На фиг. 7 показана полетная конфигурация щитка.
СШВП устроен следующим образом.
СШВП 1, как показано на фиг. 1, оснащен шасси 2 на воздушной подушке, двигателем (на фиг. не обозначен), соединенным с воздушным винтом 3, вал которого кинематически связан с насосом 4, посредством гидротрансмиссии соединенным с гидромотором 5, приводящим в движение вентилятор 6. Вентилятор 6 соединен с камерой воздушной подушки воздуховодом (на фиг. не обозначено), в котором установлены дроссельные заслонки 7. Камера воздушной подушки образована днищем 8, боковыми баллонами 9, передним 10 и задним 11 щитками. В камере воздушной подушки установлен промежуточный щиток 12, разделяющий камеру воздушной подушки на носовую 13 и кормовую 14 полости. Створки (на фиг. не обозначены) дроссельной заслонки 7 могут устанавливаться навстречу (или, наоборот, в разные стороны) относительно друг друга (фиг. 1, 2) и соединены общим приводом 15, который может выполняться следящим. При отклонении следящим приводом 15 створок дроссельной заслонки 7 регулируется подача воздуха в носовую 13 и кормовую 14 полости камеры воздушной подушки, поскольку одна часть створок дроссельной заслонки 7 увеличивает, а другая перекрывает подачу воздуха в камеру воздушной подушки.
При выполнении СШВП 1 с одним вентилятором 6 промежуточный щиток 12 установлен на выходе из воздуховода, и створки дроссельной заслонки 7 направляют воздух в носовую 13 и кормовую 14 полости камеры воздушной подушки. Ориентация створок дроссельной заслонки 7 навстречу (или, наоборот, в разные стороны) относительно друг друга позволяет при отклонении створок следящим приводом 14 регулировать направление потока в носовую 11 и кормовую 12 полости камеры воздушной подушки.
При выполнении гидравлической трансмиссии с двумя гидромоторами 5, каждый из которых соединен с соответствующим вентилятором 6, воздуховодом, связанным с носовой 13 и кормовой 14 полостями камеры воздушной подушки, в каждом из воздуховодов установлены дроссельные заслонки 7, соединенные с общим приводом 15. Шток 16 привода 15 дроссельных заслонок 7 перемещается приводом 15 в следящем режиме. Створки дроссельной заслонки 7 соединены общим штоком, который синхронно поворачивает створки дроссельной заслонки 7 (фиг. 2).
Наличие двух гидромоторов 5 и двух вентиляторов 6, соединенных с носовой 13 и кормовой 14 полостями камеры воздушной подушки, позволяет при перемещении штоком 16 общего привода 15 открывать створки дроссельных заслонок 7 один воздуховод и одновременно закрывать другой воздуховод между вентиляторами 6 и камерой воздушной подушки, при сохранении общего объема нагнетаемого воздуха, и посредством створок дроссельных заслонок 7 распределять расход воздуха в камере воздушной подушки и снижать потери энергии за счет более равномерного распределения воздуха в каждой из полостей 13, 14 камеры воздушной подушки. Такая система подачи воздуха в подушку может обеспечить управление углом тангажа и снизить вертикально-угловые перегрузки СШВП 1 на этапах разбега и пробега.
Пример выполнения принципиальной гидравлической схемы гидротрансмиссии привода вентиляторов 6 приведен на фиг.3. Насос 4, вращающийся от воздушного винта 3, подает жидкость под давлением по напорной магистрали 17 на один или два гидромотора 5, приводящих в действие вентиляторы 6. Между насосом 4 и гидромоторами 5 находится манометр 18 и делитель потока 19, разделяющий поток рабочей жидкости поровну на гидромоторы 5. После гидромоторов 5 рабочая жидкость проходит через теплообменник 20 и фильтр 21 с датчиком загрязнения и по всасывающей магистрали 22 вновь подается на насос 4. Гидросистема также включает подпиточный насос 23 с баком для компенсации утечек жидкости из гидромашин, которые сливаются по гидролиниям 24 и 25 в бак подпиточного насоса 23. Для фиксации давления масла в сливной магистрали стоит манометр 26. Такая система трансмиссии вращения вентиляторов 6 обладает наибольшим коэффициентом полезного действия и имеет возможность бесступенчато регулировать частоту вращения вентиляторов 6. Также к гидросистеме возможно подключить дополнительные исполнительные механизмы системы управления СШВП 1, например привод руля направления, привод элеронов, привод уборки гибкого ограждения воздушной подушки, привод системы дроссельных заслонок 15.
Выполнение конструкции переднего 10, заднего 11 и промежуточного 12 щитков ограждения шасси 2 на воздушной подушке в выпущенном и убранном состоянии представлено на фиг. 4, 5 и 6, 7 и рассмотрено на примере конструкции переднего щитка 10.
Передний щиток 10 состоит из первого звена 27, соединенного с корпусом камеры воздушной подушки СШВП, и второго звена 28, соединенного с первым звеном 27 упругим элементом 29. Первое звено 27 щитка 10 соединено посредством гибкой связи 30 с приводом 31 его уборки-выпуска. Гибкая связь 30 между щитком 10 и приводом 31 может выполняться в виде цепной передачи (на фиг. не показано), ролика 32, вращаемого приводом 31, на который гибкая связь 30 наматывается, или другим образом.
Второе звено 28 щитка 10 может выполняться разделенным по размаху на секции 33 (фиг. 4), каждая из которых соединена с первым звеном 27 посредством упругого элемента 29 (фиг. 5). Такое разделение щитка 10 по размаху на секции позволяет при наезде СШВП 1 на неровность 34 взлетно-посадочной полосы на этапах разбега и пробега «проглатывать» неровность, т.е. комбинированная часть щитка имеет значительные преимущества. Наличие упругого элемента 29 между первым 27 и вторым 28 звеньями возвращает щиток 10 в нормальное положение после проезда неровности 34.
Задний 11 и промежуточный 12 щитки могут выполняться аналогично переднему щитку 10.
СШВП работает следующим образом.
При вращении двигателем воздушного винта 3 подключается насос 4, который по гидротрансмиссии приводит в действие гидромоторы 5, вращающие соответствующие вентиляторы 6. От вентилятора 6 воздух через воздуховоды (на фиг. не обозначены) и установленные в них дроссельные заслонки 7 подается в камеру воздушной подушки, образованной между днищем 8, скегами 9, передним 10 и задним 11 щитками, и разделенной промежуточным щитком 12 на носовую 13 и кормовую 14 полости.
При оснащении СШВР 1 одним вентилятором 6 промежуточный щиток 12 расположен на выходе из воздуховода (на фиг. не обозначен), соединяющего вентилятор 6 с камерой воздушной подушки (фиг. 1). При оснащении СШВП 1 двумя вентиляторами 6 (фиг. 2) промежуточный щиток 12 расположен между выходами из воздуховодов (на фиг. не обозначено), соединяющих соответствующие вентиляторы 6 с носовой 13 и кормовой 14 полостями камеры воздушной подушки. Наличие двух вентиляторов 6 позволяет более равномерно распределять воздух в соответственно в носовой 13 и кормовой 14 полостях камеры воздушной подушки, что позволяет снизить затраты энергии на создание воздушной подушки СШВП 1. Кроме того, такая система подачи воздуха в камеру воздушной подушки может обеспечить снижение вертикально-угловых перегрузок летательного аппарата на этапах разбега и пробега.
Благодаря ориентации створок (на фиг. не обозначено) дроссельной заслонки 7 навстречу (или в разные стороны) относительно друг друга, при отклонении штока 16 синхронно поворачиваются створки дроссельной заслонки 7, открывая одну полость, например носовую полость 13, и закрывают другую, соответственно, кормовую полость 14, при сохранении общего объема подаваемого воздуха в камеру воздушной подушки. Шток 16 перемещается приводом 15 в следящем режиме, что позволяет регулировать угол тангажа корпуса СШВП 1 на воздушной подушке и тем самым создавать условия для повышения его устойчивости.
Гидропривод вентиляторов 6 работает следующим образом. Приводимый в действие от вращающегося воздушного винта 3 насос 4 подает жидкость под давлением по напорной магистрали 17 на один или два гидромотора 5, приводящих в действие соответствующие вентиляторы 6. Установленный между насосом 4 и гидромоторами 5 манометр 18 позволяет контролировать давление в напорной магистрали 17, а делитель потока 19 разделять поток рабочей жидкости поровну на гидромоторы 5. После гидромоторов 5 рабочая жидкость проходит через теплообменник 20 и фильтр 21 с датчиком загрязнения и по всасывающей магистрали 22 вновь подается на насос 4. Включенный в гидротрансмиссию подпиточный насос 23 с баком обеспечивает компенсацию утечек рабочей жидкости из гидромашин, которая по дренажной магистрали 24 насоса 4 и дренажной магистрали 25 гидромоторов 5 сливаются в бак подпиточного насоса 23. Для фиксации давления масла в сливной магистрали стоит манометр 26. Такая система гидротрансмиссии вращения вентиляторов 6 обладает наибольшим коэффициентом полезного действия и имеет возможность бесступенчато регулировать частоту вращения вентиляторов 6, что способствует снижению затрат энергии на создание воздушной подушки СШВП 1. К такой гидросистеме возможно подключить дополнительные исполнительные механизмы системы управления СШВП 1, например приводы руля направления, элеронов, уборки гибкого ограждения воздушной подушки (на фиг. не показаны), привод 15 поворота дроссельных заслонок 7.
Выполнение конструкции переднего 10, заднего 11 и промежуточного 12 щитков ограждения шасси 2 на воздушной подушке содержащей первое звено 27 жестким, а второе звено 28 соединенным с первым звеном 27 посредством упругого элемента 29, а также разделение второго звена 28 по размаху на секции 33 (фиг. 4, 5) обеспечивает при прохождении неровности 34 взлетно-посадочной полосы при рулении, разбеге и пробеге огибание неровности 34 секцией 33 второго звена 28, и возвращение за счет наличия упругого элемента 29 в исходное положение. Это позволяет уменьшить потери воздуха из полости камеры воздушной подушки и тем самым снизить затраты энергии на создание воздушной подушки СШВП 1.
Выпуск щитков, например переднего щитка 10, выполняется за счет кинематической связи привода 31 выпуска-уборки щитка шасси 2 на воздушной подушке, выполненной в виде соединения первого звена 27 щитка 10 посредством гибкой связи 30 с приводом 31 уборки-выпуска (фиг. 5, 7). Гибкая связь 30 между щитком 10 и приводом 31 может выполняться в виде цепной передачи (на фиг. не показано), ролика 32, вращаемого приводом 31, на который гибкая связь 30 наматывается, или другим образом.
Выполнение разделенным по размаху на секции 33 первого 27 и второго 28 звеньев (на фиг. не показано), соединение звеньев 27 и 28 между собой упругим элементом 29 и оснащение их приводом 31 выпуска-уборки обеспечивает прохождение неровностей 34 большей высоты по сравнению с разделением на секции 33 по размаху только второго звена 28 щитка (фиг. 4).
Таким образом, представленный в описании СШВП 1 обеспечивает достижение технического результата, а именно повышает устойчивость СШВП посредством регулирования угла тангажа и снижает затраты энергии на создание воздушной подушки СШВП 1.
Заявленное изобретение может быть использовано при разработке и создании СШВП 1 на специализированном предприятии. Изобретение соответствует условию патентоспособности -  «промышленная применимость».
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ:
1 - самолет с шасси на воздушной подушке;
2 - шасси на воздушной подушке;
3 - винт аэродинамического двигателя летательного аппарата;
4 - насос;
5 - гидромотор;
6 - вентилятор;
7 - дроссельная заслонка;
8 - днище шасси камеры воздушной подушки;
9 - боковые баллоны камеры воздушной подушки;
10 - передний щиток;
11 - задний щиток;
12 - промежуточный щиток;
13 - носовая полость камеры воздушной подушки;
14 - кормовая полость камеры воздушной подушки;
15 - привод поворота дроссельных заслонок;
16 - шток привода 15 секций дроссельных заслонок 7;
17 - напорная магистраль;
18 - манометр напорной магистрали;
19 - делитель потока;
20 - теплообменник;
21 - фильтр с датчиком загрязнения;
22 - всасывающая магистраль;
23 - подпиточный насос с баком;
24 - дренажная магистраль насоса;
25 - дренажная магистраль гидромоторов;
26 - манометр всасывающей магистрали;
27 - первое звено щитка;
28 - второе звено щитка;
29 - упругий элемент, соединяющий первое и второе звенья щитка;
30 - гибкая связь щитка с приводом уборки-выпуска щитка;
31 - привод выпуска-уборки щитка шасси на воздушной подушке;
32 - ролик;
33 - секции по размаху щитков 10, 11, 12;
34 - неровность взлетно-посадочной полосы.