САМОЛЕТ-АМФИБИЯ
AMPHIBIOUS AIRCRAFT

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, а именно к морской авиации, и предназначено для использования возможностей самолета-амфибии взлетать с воды и садиться на воду, плавания, а также в качестве сухопутного самолета для решения различных задач на суше и на море.
За аналог принят летательный аппарат - патент США №3627235 «Самолет-амфибия», МПК B60V 1/22; B64C 35/00 - способный летать на малых высотах как экраноплан. Содержит корпус в виде лодки, изогнутое крыло, выпуклое вверх, двигатель в конце хвостовой части лодки, оперение и поддерживающие поплавки, расположенные на концах крыльев.
Недостатками такого технического решения являются невысокие показатели мореходности самолета-амфибии и устойчивости при разбеге, пробеге и плавании на акватории.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является решение о выдаче патента по заявке на изобретение №2013141724 «Самолет-амфибия-летно-спасательный комплекс».
Самолет-амфибия-летно-спасательный комплекс выполнен многокорпусным полуторапланом, снабженным нижними полукрыльями, расположенными под верхним крылом. Полукрылья имеют в задней части снизу щитки, отклоняющиеся вниз.
В самолете-амфибии-летно-спасательном комплексе выше скуловых образований между боковыми и центральной лодкой установлены нижние полукрылья, главное назначение которых - выполнение роли причала (пирса) при спасательных работах на плаву.
В предлагаемом изобретении главным преимуществом является использование нижних полукрыльев для улучшения гидродинамических характеристик самолета.
При создании перспективных проектов самолетов-амфибий необходимо учитывать, что такие летательные аппараты должны отличаться прогрессивными решениями как в аэродинамике, гидродинамике, так и в мореходности от гидросамолетов и амфибий - предшественников.
Наши научно-исследовательские и конструкторские изыскания направлены на поиски возможного прорыва в улучшении параметров гидросамолетов.
Эти изыскания направлены на критическую оценку имеющихся гидросамолетов и достижение лучших параметров мореходных качеств гидросамолета, составляющими которых являются:
- плавучесть;
- непотопляемость;
- способность маневрировать на воде;
- сопротивление и гашение качки при большой волне;
- способность взлетать и садиться на воду при наименьшей длине разбега при взлете и пробега при посадке.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение мореходных качеств: сокращение взлетной дистанции и длины пробега, обеспечение безопасности и надежности при посадке и взлете, а также при маневрировании; повышение сопротивляемости качке.
Технический результат достигается тем, что самолет-амфибия, содержащий крыло, хвостовое оперение, силовую установку, шасси и водоруль, выполнен по схеме многокорпусного полутораплана с установленными между лодками нижними полукрыльями. Полукрылья закреплены своими торцами выше скуловых образований лодок. При этом нижняя поверхность каждого полукрыла образует положительный угол с поверхностью воды с зазором от нее, и на заднем конце полукрыла имеются щитки, отклоняющиеся вниз. Полукрылья имеют форму обратной стреловидности. Днище лодки на участке полукрыла посредством зализа плавно переходит в нижнюю поверхность полукрыла. Кроме того, перед полукрылом в носовой части лодки установлены брызгоотражатели, плавно переходящие в контуры полукрыла при виде сверху.
Предлагаемая схема самолета-амфибии значительно улучшает мореходные качества: по сравнению с поплавковыми гидросамолетами классической схемы и по сравнению с аналогами самолет-амфибия обладает большой плавучестью, что обеспечивается объемами боковых лодок, высокой устойчивостью, обеспечиваемой значительным восстанавливающим моментом, который больше моментов от внешних сил (при определенной волне), что повышает способность выдерживать (погашать) качку.
Погашению качки способствует также наличие нижних полукрыльев, которые одновременно являются стабилизаторами и гасителями момента вокруг продольной оси центральной лодки.
Предлагаемая схема летательного аппарата - конструктивно созданная рама (центральная лодка, боковая лодка, верхнее и нижнее крыло) - дает значительные возможности увеличения прочности, жесткости соединений агрегатов, уменьшение деформации всей системы, а следовательно, увеличение ресурса летательного аппарата.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами показывает, что предлагаемое изобретение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется кратким описанием и прилагаемыми чертежами, где:
На фиг. 1 показан самолет-амфибия (вид спереди);
На фиг. 2 показан самолет-амфибия (вид сверху);
На фиг. 3 показан самолет-амфибия (вид сбоку);
На фиг. 4 показан самолет-амфибия (вид сбоку без боковой лодки);
На фиг. 5 показана схема полукрыла и его обтекание струями (вид сверху);
На фиг. 6 показано сечение полукрыла;
На фиг. 7 показана схема обтекания водой от килевого днища под полукрыло (вид спереди).
Самолет-амфибия, показанный на чертежах - фиг. 1-7, представляет собой трехкорпусный полутораплан с верхним расположением основного крыла 1 и нижним расположением двух полукрыльев 2 и 3 (без консолей), установленных между центральной лодкой 4 и боковыми лодками 5, 6. Основное крыло 1 - верхнее, стреловидной формы, в виде спереди имеет V-поперечное отрицательное, консоли - горизонтальные. Основное крыло 1 установлено и закреплено на палубах всех трех лодок 4, 5, 6. Основное крыло 1 имеет высокую степень механизации.
Полукрылья 2 и 3 - горизонтальные, закреплены на бортах центральной лодки 4 и боковых лодок 5, 6 несколько выше скуловых образований.
Полукрылья 2 и 3 установлены под положительным углом к поверхности воды (приподнятыми вверх впереди) и с зазором от поверхности воды, таким образом, что под ними образуется полость.
Полукрылья 2 и 3 на виде сверху имеют излом в горизонтальной плоскости посередине, образующий форму обратной стреловидности (фиг. 5). У задней кромки полукрыльев 2, 3 расположены щитки 7, которые отклоняются вниз.
Центральная лодка 4 и боковые лодки 5, 6 - двухреданные, имеют днища переменной килеватости, разделены перегородками на водонепроницаемые отсеки. В центральной лодке 4 размещена кабина 8 пилотов и экипажа, бытовые отсеки и грузовой отсек с донным люком. В данном варианте боковые лодки 5 и 6 установлены параллельно центральной лодке 4 и смещены несколько назад. По объему (в данном варианте) боковые лодки 5 и 6 меньше центральной лодки 4 и составляют примерно 70-75% от ее объема.
В центральной лодке 4 и боковых лодках 5, 6 имеются отсеки для размещения оборудования и снаряжения в зависимости от назначения летательного аппарата.
Самолет-амфибия снабжен морским оборудованием, обеспечивающим эксплуатацию на воде, швартовку на бочку и якорь, буксировочные узлы для буксировки самолета на акватории.
Самолет-амфибия оснащен силовой установкой, состоящей из четырех (в данном варианте) двигателей 9: два установлены на центральной лодке 4 на пилоне над основным крылом 1 и по одному на боковых лодках 5, 6 (также на пилонах).
На хвостовой части центральной лодки 4 установлено оперение, состоящее из форкиля 10, стреловидного вертикального киля 11 с рулем направления и стреловидного подвижного стабилизатора 12.
Шасси самолета состоит из управляемой передней стойки 13 с двумя нетормозными колесами, расположенной на центральной лодке 4, двух основных опор 14 по бокам центральной лодки 4, с четырьмя колесами на каждой тележке и двух опор 15 под каждой боковой лодкой 5 и 6, имеющих также на каждой тележке по 4 колеса.
Убираются основные опоры 14 в подпольные ниши через бортовые люки. На боковых лодках 5 и 6 опоры 15, как и передняя стойка 13 на центральной лодке 4, убираются в подпольную часть через люки в днище.
На концах основного крыла 1 установлены обтекатели 16, внутри которых смонтирована радиоэлектронная аппаратура.
На заднем конце центральной лодки 4 в нижней части расположен водоруль 17.
В носовой части каждой лодки 4, 5, 6 перед нижним полукрылом 2 (3) установлены брызгоотражатели 18, плавно (несколько расширяясь в виде в плане) переходящие в полукрыло 2 (3). Килевые днища центральной лодки 4 и боковых лодок 5, 6 на участках полукрыльев 2 (3) плавно переходят по кривой - в виде зализов 19 - в нижнюю поверхность полукрыльев 2 (3).
При движении самолета-амфибии по воде, например при разбеге, струи воды (см. фиг. 7), выдавленные днищами лодок 4, 5 и 6, выбрасываются с большой скоростью из-под килевого днища и направляются зализами 19 (фиг. 7), и, смешиваясь с потоком воздуха, попадают под нижнее полукрыло 2 (3) и, меняя направление под полукрылом 2 (3), создают повышенное давление. Поток воды (см. фиг. 5), упираясь в отклоненные вниз щитки 7, меняет направление вдоль задней кромки полукрыла 2 (3) и также создает повышенное давление под полукрылом 2 (3), и увеличивает подъемную силу. Часть воды выходит из-под полукрыла 2 (3) через оставленный автоматически регулируемый зазор между кромками отклоненных щитков 7 и поверхностью воды, а часть, которая в виде потока движется вдоль задней кромки, направленно движется к центру полукрыла 2 (3) и, соударяясь с аналогичным потоком от боковой лодки 5 (6), поворачивает параллельно оси самолета, создавая и в этом месте повышенное давление и выходит через отверстие между боковыми щитками 7, при поднятом центральном щитке 7.
Дополнительная подъемная сила способствует ускоренному отрыву самолета-амфибии от поверхности воды, укорачивая тем самым длину разбега.
Низкое расположение полукрыльев 2, 3 способствует возникновению экранного эффекта при полете на малой высоте в зоне влияния поверхности воды (земли).
Отмеченные отличительные признаки обеспечивают улучшение качества мореходности самолета-амфибии, возможность использования экранного эффекта, устойчивости при разбеге, пробеге и плавании на акватории, а также комфорт.
Технико-экономическая эффективность выражается в повышении качества мореходности самолета-амфибии, уменьшении дистанции взлета и использовании экранного эффекта.
Предлагаемое изобретение осуществимо по существующей технологии из применяемых материалов в самолетостроении.
Самолет-амфибия может выполняться в различных по назначению вариантах:
- в варианте поисково-спасательном,
- в варианте самолета ДРЛО,
- в варианте патрульном, противолодочном, для мониторинга океанов, противопожарном и др.
Источники информации
1. «Справочник авиаконструктора», ЦАГИ, изд. ЦАГИ, Москва, 1938 г.
2. Гидросамолеты, Н.И. Андриевский, Москва, военное издательство, 1986 г.
3. Поисково-спасательный самолет-амфибия А-40, описание, ОАО ТАНТК им. Г.М. Бериева, 2004.
4. Патент США №3627235 - «Самолет-амфибия».
5. «Гидравлика» Н.З. Френкель, Москва, 1956.
6. Решение о выдаче патента по заявке на изобретение №2013141724 «Самолет-амфибия-летно-спасательный комплекс».