СВЕРХЗВУКОВОЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Предлагаемое устройство относится к области авиации, а именно к подвесным сверхзвуковым ЛА с ПВРД, с воздухозаборниками, расположенными над корпусом ЛА.
В настоящее время повышение скорости летательных аппаратов (далее - ЛА), используемых в атмосфере Земли - насущная проблема авиации, которая во многом схожа с проблемами космических ЛА.
Известно много путей повышения скорости ЛА, одним из которых является установка ЛА на носителе, который позволяют разогнать ЛА до необходимой скорости до включения его основного двигателя.
Известен подвесной ЛА с ПВРД (1), в котором для повышения скорости использован принцип разгона его до необходимой скорости самолетом - носителем.
Недостатком данного типа подвесного ЛА является ограничение достигаемой скорости его полета вследствие появления влияния набегающего воздушного потока на рабочий процесс в двигателе ЛА.
Известен подвесной ЛА (2) с двухступенчатым ПВРД, в котором аналогично вышеуказанному (1) также для повышения скорости ЛА использован принцип разгона его самолетом - носителем.
Недостатком данного типа подвесного ЛА является ограничение достигаемой скорости его полета вследствие появления влияния набегающего воздушного потока на рабочий процесс в двигателе ЛА, существенно снижающего стабильность работы ПВРД ЛА и надежность эксплуатации ЛА в целом.
Известен ЛА (3), ПВРД которого имеет набор равномерно разнесенных по окружности с наружной стороны корпуса воздухозаборников с элементами аэродинамической развязки, позволяющими исключить влияние набегающего воздушного потока на рабочий процесс в двигателе.
Недостатком данного ЛА является невозможность подвески его на известные носители без ухудшения стабильности работы ПВРД вследствие влияния элементов подвески на параметры набегающего воздушного потока и рабочий процесс в двигателе.
Последнее устройство выбрано (3) авторами в качестве прототипа предложенной конструкции как наиболее близкое по технической сути и по достигаемому эффекту при использовании.
Задачей, которую решали авторы при разработке предлагаемой конструкции, являлась возможность установки сверхзвукового ЛА, ПВРД которого имеет набор наружных, равномерно разнесенных по окружности относительно корпуса воздухозаборников с элементами аэродинамической развязки влияния набегающего воздушного потока на рабочий процесс в двигателе, на носителе, без ухудшения стабильности работы ПВРД.
Поставленная задача решена в сверхзвуковом ЛА, содержащем корпус с размещенными в нем полезной нагрузкой и ПВРД с набором внешних, равномерно разнесенных по окружности относительно корпуса воздухозаборников с элементами аэродинамической развязки набегающего воздушного потока, влияющего на рабочий процесс в двигателе, в виде закрепленной на корпусе под входным отверстием каждого воздухозаборника перфорированной, установленной под углом к набегающему потоку проточной накладки, узел подвески с поворотными створками люка под стойку носителя, установленный в корпусе между соседними воздухозаборниками, углубления на соответствующих накладках со стороны люка узла подвески для размещения откидных крышек люка в открытом положении.
В частном случае выполнения сверхзвукового ЛА площадь углубления на каждой накладке со стороны люка не должна превышать третьей части рабочей площади перфорированной накладки.
Существенно новыми признаками предложенного сверхзвукового ЛА являются:
- установка узла подвески с поворотными створками люка под стойку носителя между двумя соседними (верхними) воздухозаборниками;
- выполнение на перфорированных накладках вышеуказанных воздухозаборников со стороны люка углублений для размещения поворотных крышек люка в открытом положении.
Существенно новым признаком предложенного сверхзвукового ЛА в частном случае его выполнения является то, что площадь углубления на каждой перфорированной накладке со стороны люка не должна превышать третьей части ее рабочей площади.
По мнению авторов, вышеуказанные новые признаки могут быть в совокупности с остальными признаны существенными, т.к. несмотря на их общеизвестность порознь позволили решить поставленную задачу - возможность подвески сверхзвукового ЛА с ПВРД описанного типа на носителе без ухудшения стабильности работы ПВРД.
Предложенная конструкция сверхзвукового подвесного ЛА изображена на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 показан вид на сверхзвуковой ЛА спереди в, где слева - вид ЛА вне носителя, например, в полете с закрытой створкой люка, а справа - поперечный разрез ЛА, подвешенного на стойке носителя посредством узла подвески, с открытой створкой люка.
На фиг.2 показан общий вид ЛА на носителе.
Предлагаемый подвесной сверхзвуковой ЛА содержит корпус 1, в котором размещается ПВРД 2 с набором равномерно разнесенных по окружности с наружной стороны корпуса 1 воздухозаборников 3 с элементами аэродинамической развязки в виде закрепленных на корпусе 1 под входным отверстием каждого воздухозаборника 3 перфорированных, установленных под углом к набегающему потоку, проточных накладок 4.
Накладка 4 изготавливается из материалов, применяемых для аэродинамических поверхностей ЛА, штамповкой или литьем.
Крепиться к корпусу 1 накладка 4 может, например, сваркой, клепкой, приклеиванием и т.п.
Ширина накладки 4 в обычных условиях соизмерима с шириной воздухозаборника 3, а по длине - большей частью перед входным отверстием воздухозаборника 3.
Угол наклона перфорированной накладки 4 к набегающему потоку и размеры отверстий на ней зависят от конкретных условий использования и диапазона скоростей ЛА.
Для подвески сверхзвукового ЛА с описанным выше ПВРД на стойке 5 носителя 6 между двумя соседними воздухозаборниками 3 в верхней части корпуса 1 размещен узел подвески, включающий люк с двумя поворотными, например, подпружиненными створками 7 и расположенное под ним замковое устройство 8 для фиксации ЛА на стойке 5 носителя 6.
Для размещения створок 7 в откинутом положении в соответствующих накладках 4 со стороны люка выполнены углубления 9, площадь каждого из которых не должна превышать третьей части рабочей площади перфорированной накладки 4.
Для подвески сверхзвукового ЛА на носителе 6 на земле его подвозят на тележке с подъемником под стойку 5, раскрывают створки 7 люка и поднимают ЛА до вхождения стойки 5 носителя 6 в замковое устройство 8 узла подвески, которое фиксирует ЛА на стойке 5.
В полете после достижения носителем 6 расчетной скорости подается команда на замковое устройство 8 узла подвески, последнее освобождает ЛА от стойки 5 носителя 6.
При этом створки 7 люка закрываются под воздействием пружин и ЛА переходит в фазу самостоятельного полета.
Включается ПВРД ЛА и ЛА набирает необходимую дополнительную скорость.
При этом в стабильном режиме работы двигателя воздушный поток за счет гарантированного смещения каждого воздухозаборника 3 от корпуса 1 ЛА движется в воздухозаборник 3 и аналогично, сохраняя те же параметры, движется между корпусом 1 ЛА и воздухозаборником 3, в том числе и через проточную перфорированную накладку 4.
При нестабильных процессах в работе двигателя ЛА скачек возмущения передается наружу, через набегающий в воздухозаборник 3 воздушный поток.
Без накладки 4 данное обстоятельство привело бы к нарушению параметров воздушного потока, обтекающего каждый воздухозаборник 3.
При наличии наклонно установленной к набегающему потоку проточной, перфорированной накладки 4 на корпусе 1 ЛА, установленной под входом каждого воздухозаборника 3, скачек возмущения от двигателя за счет отражения от фронта уплотнения, создаваемого накладкой 4 не доходит до воздушного потока между корпусом 1 и воздухозаборником 3 и параметры потока воздуха в каждом воздухозаборнике 3 практически остаются стабильными.
Выполнение проточных перфорированных накладок 4 по обеим сторонам люка узла подвески с углублениями 9, площадь которых не превышает треть от рабочей площади накладки 4, как показали расчеты и практические испытания опытного образца ЛА не ухудшили стабильности работы ПВРД.
На предприятии заявителе - изготовлен и испытан образец предложенного ЛА. Испытания подтвердили технический эффект, изложенный в материалах заявки.
В настоящее время проводятся работы по промышленному освоению предложенной конструкции.
Литература.
1. В.Марковский, К.Перов, Советские авиационные ракеты. Москва. Издательство «Цейхгауз». 2005 г. стр.34.
2. В.Марковский, К.Перов. Советские авиационные ракеты. Москва. Издательство «Цейхгауз». 2005 г. стр.40.
3. Патент РФ на полезную модель №41451 с приоритетом 04.06.2004 МПК: B64D, 33/02. (прототип).