САМОЛЁТ-БИПЛАН С ТУРБОВИНТОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И МОТОРАМА ДЛЯ НЕГО

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 за счет модернизации серийного самолета и оснащения его современным оборудованием и двигателем.
Известен близкий к предлагаемому техническому решению по своим характеристикам, грузоподъемности, дальности, неприхотливости к условиям эксплуатации самолет-биплан Ан-2 (Энциклопедия авиации. М.: «Научное издательство «БРЭ», 1994, с. 56).
Он имеет ряд недостатков, а именно: устаревший, малоэффективный поршневой двигатель, работающий на авиационном бензине, малофункциональную мотораму с высоким весом и, как следствие, самолет обладает меньшей полезной нагрузкой и дальностью полета, чем предлагаемая полезная модель.
Известна моторама для самолета, выполненная в виде полностью сварной конструкции и состоящая из соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту (Энциклопедия авиации. М.: «Научное издательство «БРЭ», 1994, с. 361).
Недостатком данной рамы является то, что она не предназначена для самолета-биплана и содержит большое количество соединительных тяг, что в свою очередь ведет к увеличению веса рамы и, соответственно, самого самолета, обладает неудобством монтажа на ней двигателя и вспомогательного оборудования самолета, а также высокой трудоемкостью при изготовлении.
При создании заявленной полезной модели была поставлена задача сохранения уникальных аэродинамических характеристик самолета-биплана АН-2, его неприхотливости к условиям эксплуатации, с соответствующим улучшением его эксплуатационных характеристик (дальности полета, расхода топлива, стоимости летного часа), обеспечением комфортных температурных условий в пассажирской и пилотской кабинах, а также - автономности и независимости от наземных аэродромных служб при техническом обслуживании и подготовке к полетам.
Технический результат достигается за счет того, что заявленный самолет-биплан содержит турбовинтовой двигатель, воздушный винт и моторный отсек с моторамой, предназначенной для установки турбовинтового двигателя, панелей капота, агрегатов и системы силовой установки, а также вспомогательных систем самолета, при этом моторама выполнена в виде сборно-разборной конструкции и состоит из 6-8 соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту, и поперечных тяг.
На поперечных тягах могут быть выполнены элементы крепления для установки систем силовой установки.
Крепление соединительных тяг к силовому и носовому шпангоутам осуществляется посредством болтовых соединений с использованием кронштейнов.
Система силовой установки содержит масляную систему, противопожарную систему, систему запуска двигателя и топливную систему.
Вспомогательные системы самолета включают в себя дизель-генератор, автономный воздухонагревательный прибор и противообледенительную систему.
Масляная система силовой установки состоит из агрегатов, размещенных на самом двигателе и выносных агрегатов в виде насоса высокого давления и насосов подбора, датчиков, маслобака, маслорадиатора с термостатическим клапаном, расположенных в моторном отсеке.
В качестве винта используется 5-лопастной воздушный винт с изменяемым шагом.
Система запуска двигателя оснащена стартер-генератором, электронным цифровым регулятором и аккумуляторными батареями.
В моторном отсеке установлен дизель-генератор, предназначенный для автономной подзарядки аккумуляторов.
Двигатель выполнен с возможностью запуска от аэродромного источника электроэнергии.
Топливная система обеспечивает подачу топлива к двигателю принудительно, при помощи подкачивающего насоса, а также самотеком за счет разрежения, создаваемого топливным насосом двигателя и верхним расположением баков.
В моторном отсеке установлен автономный воздухонагревательный прибор, предназначенный для обогрева и поддержания заданной температуры в моторном отсеке, пассажирской и пилотской кабинах.
Для решения задач навигации и управления самолетом используется пилотажно-навигационное оборудование.
Противопожарная система силовой установки обеспечивает сигнализацию об угрозе или возникновении пожара и его ликвидацию в отсеке двигателя.
Самолет оснащен противообледенительной системой, в которую отбирается теплый воздух от двигателя.
Для удобства восприятия формула полезной модели для моторамы составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
На фиг. 1 показан общий вид самолета - биплана с турбовинтовым двигателем.
На фиг. 2 показан состав моторного отсека самолет-биплана.
На фиг. 3 показан общий вид моторамы.
Самолет-биплан включает в себя планер 1 самолета, моторный отсек 2 с моторамой, и воздушный винт 3 изменяемого в полете шага.
Моторама служит для установки как двигателя, так и панелей капота и других агрегатов и систем силовой установки, а также вспомогательных систем.
Силовая установка самолета-биплана включает в себя: 5-лопастной воздушный винт (например, Hartzell НС-В5МР) изменяемого шага 3, двигатель 4, размещенные в моторном отсеке узлы и агрегаты управления, контроля и запуска двигателя и системы, обеспечивающие работу двигателя - топливной, масляной, противообледенительной и пожарной защиты 8, а также моторный отсек с моторамой 5, панели капота 6 и 7.
Изменение центровки и теоретических обводов моторного отсека самолета-биплана, учтено конструкцией и геометрическими размерами упомянутой моторамы 5.
Моторама 5 выполнена в виде сборно-разборной конструкции, отдельные элементы - в виде сварных конструкций. Моторама состоит из силового шпангоута 9, при помощи которого она крепится к фюзеляжу, соединительных тяг 10 и 11, носового шпангоута 12, предназначенного для навески двигателя, и поперечных тяг 13. Сборка рамы производится посредством болтовых соединений с использованием специальных кронштейнов 14, 15 и 16. Монтаж борудования силовой установки осуществляется как с помощью приваренных к тягам ушей 17, так и с использованием болтовых соединений (не показаны).
Масляная система имеет агрегаты, размещенные на двигателе (насос высокого давления и насосы подбора, датчики и др.), и выносные агрегаты (маслобак общей емкостью 5,91 л., эксплуатационная емкость 4,96 л, и маслорадиатор с термостатическим клапаном). Заправка системы маслом производится через заправочную горловину маслобака.
Система запуска двигателя - электрическая. Запуск осуществляется с помощью стартер-генератора, работающего в режиме стартера. Автоматическое включение и выключение агрегатов запуска в заданной последовательности обеспечивает электронный цифровой регулятор (ЭЦР). Запуск может производиться как от аэродромного источника электроэнергии, так и от аккумуляторных батарей, установленных на самолете.
Топливная система самолета предназначена для подачи топлива к двигателю на всех режимах его работы. Топливная система состоит из топливных баков, системы дренажа, системы заправки, системы выработки топлива, слива конденсата, органов управления и приборов контроля работы топливной системы.
Система выработки топлива обеспечивает подачу топлива к двигателю принудительно, при помощи подкачивавшего насоса (например, 463Б (ЭЦН-40)), или самотеком, используя разрежение, создаваемое топливным насосом двигателя и верхнее расположение баков.
Электропитание топливной системы обеспечивается штатными средствами: от наземного или бортового источника постоянного тока напряжением 27 В.
Элементы конструкции двигательной установки защищены от обледенения следующим образом:
- носок воздухозаборника двигателя обогревается воздухом из противообледенительной системы;
- лопасти воздушного винта имеют электрообогрев.
Для доступа к двигателю и агрегатам силовой установки служат откидные крышки и съемные панели капотов двигателя.
Для осуществления автономного обслуживания во внеаэродромных условиях на самолете установлен дизель-генератор и отопитель воздуха (например, «Airtronic MD4»). Эти агрегаты позволяют обеспечить экипаж, находящийся в кабинах или в непосредственной близости у самолета, электроэнергией и теплом при неработающей штатной силовой установке. Кроме того, с помощью автономного обогревателя воздуха можно подогреть штатный двигатель и его маслосистему перед запуском после стоянки при низких температурах окружающей среды при отсутствии аэродромных средств. Наличие этих агрегатов существенно расширяет возможности самолета при эксплуатации в суровых условиях Севера, Сибири и Дальнего Востока, а также способствует повышению безопасности эксплуатации, надежности и безотказности самолета и выживаемости экипажа.
Таким образом, техническим результатом данной полезной модели является создание легкого, маневренного самолета-биплана на базе самолета АН-2 путем его ремоторизации: установки турбовинтового двигателя серии ТРЕ-331 производства компании «Honeywell» USA, который работает на авиационном керосине, с использованием облегченной моторамы упрощенной конструкции, и 5-лопастного воздушного винта Hartzell НС-В5МР изменяемого шага.
По результатам лабораторных и натурных статических испытаний, наземных и летных испытаний самолета-биплана с турбовинтовым двигателем получены следующие результаты:
- улучшение летно-технических характеристик на 15…20%;
- снижение стоимости летного часа почти в 4 раза;
- увеличение дальности полета при полной загрузке в 1,6 раза;
- снижение удельного расхода топлива на 10%;
- существенное снижение уровня шума и вибраций от силовой установки;
- снижение массы пустого самолета на 450 кг;
- сохранение нормированных уровней расчетной и максимальной эксплуатационной нагрузок для конструкции моторамы при запасе прочности n=1,0.