ЭКРАНОПЛАН

Полезная модель относится к судостроению, в частности к кораблям с динамическими принципами поддержания.
Известен экраноплан с использованием на взлетно-посадочных режимах эффекта поддува. Экраноплан состоит из корпуса, крыла, хвостового оперения, двигателей и движителей (воздушных винтов), расположенных на поворотном пилоне перед крылом. (RU, А №93016434, В 64 С 39/00, 1997.01.27).
Недостатком данного экраноплана является то, что при заданной форме и площади крыла не удовлетворяются два противоречивых требования, связанные с тем, что для повышения качества при взлете с использованием поддува требуется увеличение хорды крыла, а это приводит к вынужденному уменьшению его удлинения. С другой стороны для крейсерского полета экраноплана с высоким аэродинамическим качеством требуется увеличение удлинения крыла. Кроме того, расположение двух двигателей на верхней поверхности крыла также значительно снижает аэродинамическое качество в крейсерском полете за счет дополнительного лобового сопротивления двигателей и их вредного влияния на обтекание крыла воздушным потоком.
Наиболее близким к предлагаемому решению аналогом-прототипом является экраноплан, содержащий корпус, крыло в виде центроплана с консолями, выполненными в форме «чайка», хвостовое оперение и двигательную систему (RU, А №92015935, В 60 V 1/80, 1995.06.09).
Данный экраноплан несколько устраняет недостаток предыдущего аналога, так как центроплан, ограниченный по концам шайбами образует увеличенную длину пространства эффективного использования струйного поддува от носовых двигателей, а консоли, расположенные в середине центроплана обеспечивают увеличение общего удлинения крыла.
Недостатком экраноплана-прототипа является то, что при такой форме крыла для поддува на взлетном режиме используется только площадь центроплана, а это требует увеличения давления воздушной динамической подушки под центропланом. Кроме того, консоли, установленные на сравнительно большой высоте от опорной поверхности практически не используют положительный эффект экрана при крейсерском полете, а сложная форма консолей в виде «чайки» создает дополнительное аэродинамическое сопротивление, приводит к усложнению конструкции и снижению весовой отдачи экраноплана в целом.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание простой технологической конструкции экраноплана с формой крыла, обладающего повышенным аэродинамическим качеством.
Технический результат от реализации полезной модели заключается в повышении эксплуатационных качеств экраноплана за счет улучшения его амфибийности, уменьшения перегрузок на взлетно-посадочных режимах, улучшения устойчивости движения вблизи опорной поверхности и повышения весовой отдачи экраноплана.
Технический результат достигается тем, что на заявленном экраноплане, центроплан и консоли крыла выполнены прямоугольной формы в плане с общей передней кромкой, длина хорды консоли составляет 0,5...0,6 длины хорды центроплана, при этом обводы профиля консоли на 1/3 длины по верхней поверхности и по всей нижней поверхности совмещены с обводами профиля центроплана, а бортовые сечения центроплана и консолей крыла ограничены вертикальными шайбами, первые из которых выполнены укороченными на % длины хорды консоли, причем нижние поверхности шайб центроплана и корпуса выполнены в виде цилиндрических эластичных пневмобаллонов, расположенных при виде в плане по трех точечной схеме. Кроме того, двигатель установлен в носовой части корпуса, а передача мощности от двигателя на винты осуществляется через механическую трансмиссию, проходящую внутри поворотного пилона.
Таким образом, впервые предложена система так называемого «составного крыла» в виде сочетания прямоугольной формы крыла с постоянной по размаху хордой, с передним расположением консолей, укороченными шайбами центроплана и принятой механизацией крыла в виде закрылков и носовых щитков.
На фиг.1 изображен экраноплан, вид спереди; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг 3 то же, вид снизу.
Экраноплан состоит из корпуса - 1, в носовой, части которого расположен двигатель - 2 и поворотный пилон с воздушными винтами - 3. Корпус - 1 жестко соединен с центропланом - 4, на концевых кромках которого крепятся консоли - 5 и укороченные шайбы - 6. Концевые сечения консолей ограничены шайбами - 7. Центроплан и консоли оборудованы соответственно щитками - 8 и закрылками - 9, кроме того консоли оборудованы носовыми щитками - 10.
В кормовой части укороченные шайбы - 6, переходят в вертикальные кили - 11, снабженные рулями направления - 12. На концевых сечениях килей установлено горизонтальное оперение - 13, оборудованное рулем высоты - 14, а на нижних поверхностях корпуса - 1 и шайб центроплана - 6 закреплены съемные эластичные пневмобаллоны - 15 и 16.
Работа экраноплана происходит следующим образом.
При нахождении на плаву и при движении в водоизмещающем режиме плавучесть экраноплана обеспечивается пневмобаллонами - 15 и 16 с частью объемов корпуса и шайб центроплана.
При взлете экраноплана щитки - 8, закрылки -9 и носовые щитки консолей - 10 переводятся в стартовое положение (до опорной поверхности), движители поворачиваются так, что воздушная струя от винтов направляется под нижнюю плоскость крыла, создавая за счет избыточного давления на нижней поверхности крыла, включая консоли, значительную подъемную силу, практически равную весу экраноплана. Это обеспечивается выбранной формой составного крыла, укороченными шайбами центроплана и принятой механизацией крыла в виде закрылков и щитков. Укороченные шайбы центроплана "6 на % хорды консоли обеспечивают закрытие воздушной подушки при отклоненном положении
закрылков - 9. Уменьшение длины шайбы приводит к появлению зазора между закрылком и шайбой и к снижению давления под крылом, а увеличение длины создает дополнительное сопротивление и увеличение массы конструкции.
Применение эластичных пневмобаллонов - 15 и 16, расположенных при виде в плане по трех точечной схеме и разнесенных по длине, со значительно меньшими весовыми затратами на обеспечение плавания и глиссирования, чем их жесткие металлические аналоги, позволяет снизить перегрузки на взлетно-посадочных режимах, существенно улучшить мореходные и амфибийные качества экраноплана.
По мере увеличения скорости разгона, когда становятся эффективными аэродинамические поверхности, носовые щитки -10 убираются в нулевое положение и избыточное давление на нижней поверхности крыла поддерживается за счет увеличения скоростного напора от набегающего воздушного потока. При достижении скорости, когда вес экраноплана уравновешивается аэродинамической подъемной силой крыла, движители переводятся в нулевое положение, горизонтальная составляющая тяги увеличивается и экраноплан полностью отрывается от воды, закрылки -9 и щитки -8 убираются в нулевое положение, а экраноплан при этом выходит на крейсерскую высоту полета.
На скоростях крейсерского полета увеличение подъемной силы происходит на несущих поверхностях за счет значительного снижения вредной интерференции между элементами крыла и увеличения размаха крыла за счет консолей. Это увеличение обеспечивается передним расположением консолей, укороченными шайбами центроплана и выбранной формой обводов профиля консолей и центроплана.
Улучшение устойчивости экраноплана решается выбором высоко расположенного горизонтального оперения и переднего расположения консолей относительно центроплана. Эти конструктивные мероприятия обеспечивают в достаточно широком диапазоне углов тангажа и высот полета естественную привязку экраноплана к опорной поверхности (действует принцип самостабилизации). При этом устойчивый полет в продольной плоскости при
воздействии внешних возмущений обеспечивается без вмешательства пилота и системы автоматической стабилизации. Кроме того, переднее расположение консолей относительно центроплана позволяет реализовать максимальное качество несущей системы «составное крыло», а также стабилизирует положение центра давления экраноплана как на взлетно-посадочных режимах, так и крейсерском полете.
Таким образом, предлагаемая конструкция экраноплана проста в технологическом исполнении, отличается повышенными (улучшенными) мореходными, взлетно-посадочными и летными характеристиками и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства.