БОЕВОЙ САМОЛЕТ
COMBAT AIRCRAFT

Изобретение относится к авиации, а именно к военным самолетам.
Известен гиперзвуковой самолет по патенту РФ на изобретение №2010744. Корпус самолета выполнен в любом продольном сечении по кубической параболе с затупленной кормовой частью и углом стреловидности по передней кромке не менее 60°. Руль высоты выполнен в виде шарнирно-закрепленной передней части корпуса.
Недостаток - относительно низкая скорость полета самолета М=4…6.
Известен самолет по патенту РФ на изобретение №2263611, содержащий фюзеляж, крылья стартовые и газотурбинные двигатели, а также вооружение: пулеметы, пушки и ракеты.
Недостатки этого самолета: относительно низкая вооруженность самолета обычным оружием, т.к. боекомплект самолета весьма ограничен. Кроме того, мощность оружия и дальность его поражения также весьма ограничена. Точность прицеливания для каждого вида оружия зависит от средств наведения на цель и ухудшается при увеличении дальности стрельбы. Одновременное ведение боя более чем с 10-ю объектами противника весьма проблематично. Стрельба по целям, имеющим очень большие скорости полета: ракетам и спутникам, практически невозможна.
Задача создания боевого самолета и лазерного вооружения самолета: улучшение боевых качеств самолета.
Решение указанных задач достигнуто в боевом самолете, содержащем фюзеляж, передние и задние крылья, четное число газотурбинных двигателей, установленных под передними крыльями самолета на нижних пилонах и выполненных с топливной системой, компрессором, камерой сгорания и турбиной, а также электрогенератор, связанный с компрессором, и вооружение, отличающемся тем, что применено лазерное вооружение в виде боевых лазеров авиационного базирования газоразрядного типа, установленных в корпусах обтекаемой формы соответственно на верхних пилонах на передних крыльях, выполненных с шаровыми оптическими головками, имеющими привод, и соединенных трубопроводами отбора воздуха и топливопроводами, содержащими клапаны-регуляторы, с газотурбинными двигателями. Трубопровод отбора воздуха соединен с коллектором, выполненным за компрессором газотурбинного двигателя. Половина боевых лазеров авиационного базирования установлена таким образом, что оптическая шаровая головка направлена вперед по полету, а другая половина лазеров так, что оптическая головка направлена назад. На передних крыльях и в передней и задней части фюзеляжа установлены лазеры наведения.
Решение указанных задач достигнуто в системе лазерного вооружения самолета, содержащей боевые лазеры авиационного базирования, содержащие установленные в обтекаемом корпусе камеру накачивания, оптическую головку и выхлопную систему, к камере накачивания подсоединены трубопроводы отбора воздуха, топливопроводы и кабели, идущие от электрогенераторов, отличающейся тем, что она содержит бортовой компьютер и лазеры наведения, соединенные электрическими связями между собой и с приводами оптической головки и топливными клапанами и клапанами-регуляторами.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.
Новизна предложенного технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями, изобретательский уровень тем, что новая совокупность существенных признаков позволила получить новый технический эффект, а именно - уменьшение времени разгона самолета до гиперзвуковых скоростей и увеличение скорости полета. Промышленная применимость обусловлена тем, что для реализации изобретения не требуется создания новых не известных из уровня техники деталей и узлов и новых технологий.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1…4, где:
на фиг.1 - приведена схема боевого самолета, вид сверху,
на фиг.2 - приведен вид военно-космического самолета сбоку,
на фиг.3 - приведен вид боевого самолета сзади,
на фиг.4 - приведена схема газотурбинного двигателя боевого самолета и системы лазерного вооружения самолета и энергопитания боевого лазера авиационного базирования от газотурбинного двигателя сжатым воздухом, топливом и электроэнергией.
Самолет стратегической авиации (фиг.1…4) содержит фюзеляж 1, кабину пилотов 2, передние крылья 3, задние крылья 4 и хвостовое оперение 5. Под передними крыльями 3 на нижних пилонах 6 установлены газотурбинные двигатели 7. Для примера в дальнейшем рассмотрен четырехмоторный самолет.
Над каждым газотурбинным двигателем 7 на верхних пилонах 8 закреплен боевой лазер авиационного базирования 9, содержащий корпус обтекаемой формы 10, оптическую головку 11 с приводом 12 и систему выхлопа 13. Оптическая головка 11 выполнена сферической с возможностью горизонтального и вертикального поворота при помощи привода 12 на угол до 180 град.
Половина боевых лазеров авиационного базирования 9 сориентирована так, что оптическая головка 11 направлена по направлению полета, а другая половина - в противоположную сторону. К боевым лазерам авиационного базирования 9 подведены трубопроводы отбора воздуха 14, содержащие клапаны-регуляторы 15 от двигателей 7. Таким образом, боевые лазеры авиационного базирования 7 способны поражать цели 16. Для наведения на цель 16 служат лазеры наведения 17, установленные в передней части фюзеляжа на передних и на задних крыльях 3 и 4 соответственно. Лазеры наведения 17 соединены электрическими связями 18 с бортовым компьютером 19.
Фюзеляж 1 самолета установлен на шасси 20 (фиг.3), предназначенные для взлета и посадки самолета.
Газотурбинные двигатели 7, которых может быть от одного до восьми, выполнены одинаковой конструкции (фиг.4) и содержат воздухозаборник 21, компрессор 22, камеру сгорания 23 с форсунками 24, турбину 25 и реактивное сопло 26. Газотурбинный двигатель 7 имеет два вала 27 и 28, установленных на опорах 29. К одному из валов, например к валу 27, подсоединен электрогенератор 30. От электрогенератора 30 отходят силовые кабели 31, соединенные с электродами 32, установленными в камере накачки 33. За компрессором 22 (предпочтительно последней ступенью компрессора) выполнен коллектор отбора воздуха 34, к которому через клапан-регулятор 16 подсоединена система отбора воздуха 15, другой конец которой соединен с боевыми лазерами авиационного базирования 9, находящимися над соответствующим газотурбинным двигателем 7, что позволяет максимально сократить потери давления в системе отбора воздуха. Газотурбинные двигатели 7 содержат топливные системы 35 с топливным насосом 36. К топливной системе 35 присоединен топливопровод 37 с отсечным клапаном 38, другой конец которого соединен с перфорированным топливным коллектором 39, установленным в камере накачки 33.
Ориентировочные характеристики самолета стратегической авиации
Скорость полета
М=3,5
Стартовый вес, т
290
Тяга турбореактивных двигателей на взлете, т
4×25
Мощность боевых лазеров в плотных слоях атмосферы, МВт
4×5
Время непрерывной работы лазерного оружия в
плотных слоя атмосферы, ч
10
На самолете может быть дополнительно установлено обычное вооружение: пулеметы и авиационная пушка.
При взлете топливо топливным насосом 36 поступает к форсункам 28 камеры сгорания 27, где воспламеняется. Продукты сгорания раскручивают турбину 29. Турбина 29 через валы 31 раскручивает компрессор 26, в результате реактивное сопло 30 создает реактивную тягу для полета.
Для применения лазерного оружия открывают клапан-регулятор 14 и часть сжатого воздуха (до 20% от общего расхода воздуха, проходящего через газотурбинный двигатель 6) отбирается по трубопроводу отбора воздуха 13 от каждого газотурбинного двигателя 6 для накачки лазерного луча в боевых лазере авиационного базирования 7 или 10. В конкретном проекте применен газодинамический лазер, т.к. запасы сжатого воздуха, отбираемого от двигателей 6, практически безграничны, по сравнению с химическим лазером.
Луч лазера боевого лазера авиационного базирования 7 выходит через оптическую головку 8 и наводится на цель при помощи системы наведения, в состав которой входят лазеры наведения 16 и 17, бортовой компьютер 19 и исполнительные органы системы наведения луча лазера на цель, т.е. привод вертикального наведения 20 и поворотный механизм 21. Вертикальное наведение осуществляется приводом (гидроцилиндром) вертикального наведения 20. При выдвижении штока привода вертикального наведения 10 угол α между продольной осью самолета и продольной осью лазера авиационного базирования 7 увеличивается.
Для примера (фиг.2 и 3) показано горизонтальное наведение на цель 15 нижнего лазера 10. Горизонтальное наведение на лектящие перед самолетом цели при полете в плотных слоях атмосферы может также осуществляться самолетом, рассогласованием тяги двигателей 6 и/или аэродинамическими средствами. Поражение одиночных целей может осуществляться при помощи одного лазера авиационного базирования 7 или 10. Для одновременного поражения нескольких целей используют все боевые лазеры авиационного базирования 7 и 10, при этом их наведение осуществляется рассогласованно, т.е. независимо, с применением лазеров наведения 16 и 17. При необходимости, для получения лазерного луча большой мощности все верхние лазеры авиационного базирования 7 или все нижние - 10 могут быть нацелены на один объект, что увеличит мощность лазерного луча в 4 раза и повысит вероятность поражения цели.
Применение изобретения позволило:
1. Значительно повысить боевые возможности самолета за счет:
- применения мощного лазерного вооружения в виде нескольких газодинамических лазеров, защищающих одновременно переднюю и заднюю полусферы боевого самолета,
- питания боевых лазеров авиационного базирования (накачки) электроэнергией, отбираемой от электрогенераторов, установленных на валу газотурбинных двигателей, подвода энергии за счет сжигания топлива в сжатом воздухе, отбираемым от всех двигателей многомоторного самолета из-за компрессоров (за их последней ступенью),
- расположения боевых лазеров авиационного базирования в непосредственной близости от газотурбинных двигателей, от которых отбирается сжатый воздух, топливо и электроэнергия.
2. Вести бой одновременно с несколькими объектами противника (в конкретном примере с 4-мя) за счет применения нескольких боевых лазеров авиационного базирования и рассогласованного наведения лучей лазера на объекты противника с применение лазеров наведения и компьютера.
3. Создать большую мощность лазерного луча путем наведения всех лазеров авиационного базирования в одну точку.
4. Обеспечить длительную в течение всего полета возможность применения лазерного оружия как в плотных слоях атмосферы для защиты самолета от истребителей и ракет ПВО, так и против спутников и баллистических ракет, летящих с большой скоростью в космосе или на больших высотах.
5. Обеспечить наведение луча лазера на цель без ухудшения аэродинамических качеств самолета при полете в плотных слоях атмосферы, вертикальное и горизонтальное наведение на больших высотах, применение оптической головки шаровой формы с приводом.