Самолёт-биплан с турбовинтовым двигателем и моторама для него

Полезная модель относится к области авиационной техники. Предложен самолет с расширенными возможностями базирования для осуществления пассажирских и грузовых перевозок на местных воздушных линиях. Самолет-биплан содержит турбовинтовой двигатель с 5-лопастным воздушным винтом с изменяемым шагом, мотораму для установки двигателя, панелей капота, агрегатов, систем силовой установки, а также вспомогательных систем, которая 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. Благодаря созданию для самолета-биплана моторамы упрощенной конструкции с небольшим весом за счет снижения несущих элементов конструкции обеспечено увеличение места для размещения двигателя и дополнительных элементов самолета и уменьшение веса самолета в целом.

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 1520%;

- 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.

1. Самолёт-биплан, содержащий турбовинтовой двигатель, воздушный винт и моторный отсек с моторамой, предназначенной для установки турбовинтового двигателя, панелей капота, агрегатов, системы силовой установки, а также вспомогательных систем самолета, отличающийся тем, что моторама выполнена в виде сборно-разборной конструкции, состоящей из 6-8 соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту, и поперечных тяг.

2. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что в качестве воздушного винта используется 5-лопастной воздушный винт с изменяемым шагом.

3. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что система силовой установки содержит масляную систему, противопожарную систему, систему запуска двигателя и топливную систему.

4. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что вспомогательные системы включают в себя дизель-генератор, автономный воздухонагревательный прибор и противообледенительную систему.

5. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что в моторном отсеке установлен дизель-генератор, предназначенный для автономной подзарядки аккумуляторов.

6. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что двигатель выполнен с возможностью запуска от аэродромного источника электроэнергии.

7. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что в моторном отсеке установлен автономный воздухонагревательный прибор, предназначенный для обогрева и поддержания заданной температуры в нем, а также в пассажирской и пилотской кабинах.

8. Самолёт по п. 1, отличающийся тем, что для его управления используется пилотажно-навигационное оборудование.

9. Самолёт по п. 3, отличающийся тем, что масляная система состоит из агрегатов, размещённых на самом двигателе, и выносных агрегатов в виде насоса высокого давления и насосов подбора, датчиков, маслобака, маслорадиатора с термостатическим клапаном, расположенных в моторном отсеке.

10. Самолёт по п. 3, отличающийся тем, что система запуска двигателя оснащена стартер-генератором, электронным цифровым регулятором и аккумуляторными батареями.

11. Самолёт по п. 3, отличающийся тем, что 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.

12. Самолёт по п. 3, отличающийся тем, что противопожарная система обеспечивает сигнализацию возникновения пожара и его ликвидацию в моторном отсеке.

13. Самолёт по п. 4, отличающийся тем, что в противообледенительную систему отбирается теплый воздух от двигателя.

14. Моторама для самолета-биплана, предназначенная для установки турбовинтового двигателя, панелей капота, агрегатов и систем силовой установки, а также вспомогательных систем самолета, и выполненная в виде сборно-разборной конструкции из 6-8 соединительных тяг, которые одним концом крепятся к силовому шпангоуту, а другим - к носовому шпангоуту, и поперечных тяг.

15. Моторама по п. 14, отличающаяся тем, что для установки систем силовой установки на поперечных тягах выполнены элементы крепления.

16. Моторама по п. 14, отличающаяся тем, что крепление соединительных тяг к силовому и носовому шпангоутам осуществляется посредством болтовых соединений с использованием кронштейнов.