Самолет-амфибия

 

Изобретение относится к самолетостроению, а именно к самолетам-амфибиям. Самолет-амфибия содержит фюзеляж, центроплан и консоли крыла , силовую установку, хвостовое оперение, колесное шасси с механизмами управления. На нижней поверхности центроплана вдоль его оси симметрии жестко закреплены пилоны. На нижних торцах пилонов неподвижно закреплены подводные крылья, внутри которых размещены механизмы управления шасси. 7 ил.

Изобретение относится к самолетостроению.

Известен гидросамолет-амфибия [1] , выполненный по классической схеме самолета-амфибии с фюзеляжем лодочного типа и выпускающимися из консоли крыла поддерживающими на плаву поплавками-лыжами, при этом выход самолета на поверхность воды и разгон до скорости отрыва происходит за счет избыточного водоизмещения фюзеляжа и выпускаемых поплавков.

Недостаток известного самолета - низкая весовая отдача и летные характеристики из-за повышенного аэродинамического сопротивления водоизмещающего корпуса и наличия поплавков, которые необходимы на взлете, но в полете не выполняют полезных функций.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является самолет с шасси на воздушной подушке, который содержит фюзеляж, центроплан, консоли крыла, хвостовое оперение и силовую установку [2].

Для преодоления лобового сопротивления известного летательного аппарата, создаваемого кольцевым ограждением, и обеспечения эффекта воздушной подушки при движении по взлетно-посадочной поверхности необходимо значительное увеличение мощности силовой установки, что связано с увеличением веса летательного аппарата и снижением его летных характеристик.

Целью изобретения является создание самолета-амфибии экономичной схемы путем уменьшения веса и улучшения аэродинамических характеристик.

Цель достигается тем, что самолет-амфибия, содержащий фюзеляж, выполненный в виде крыла малого удлинения, центроплан, консоли крыла, силовую установку, хвостовое оперение, шасси с механизмами управления, снабжен пилонами, расположенными по бокам центроплана и вдоль его оси симметрии, жестко закрепленными на его нижней поверхности и снабженными неподвижно закрепленными на нижних торцах пилонов подводными крыльями, при этом шасси выполнено колесным, а механизмы управления шасси размещены внутри пилонов.

На фиг.1 изображен самолет-амфибия, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг. 1; на фиг.3 показано положение самолета-амфибии на плаву в состоянии покоя; на фиг. 4 показан самолет-амфибия в положении выхода на глиссирование; на фиг. 5 показано положение самолета-амфибии в режиме глиссирования на подводных крыльях; на фиг.6 - положение самолета-амфибии в режиме динамической воздушной подушки; на фиг.7 - положение самолета-амфибии в момент завершения пробега на воде при посадке.

Предлагаемый самолет-амфибия имеет фюзеляж 1, выполняющий одновременно функции центральной части крыла и водоизмещающей части для плавучести. В нижней части по бокам фюзеляжа неподвижно установлены два пилона 2 и один носовой пилон 3, внутри которых размещены механизмы управления основных колес шасси 4 и носового колеса шасси 5. В крайних нижних уровнях пилонов неподвижно установлены подводные крылья - основные 6 и носовое 7.

Силовая установка самолета-амфибии 8 устанавливается с учетом прохождения оси винта через пересечение вертикального и горизонтального оперения, имеющего соответственно рули направления 9 и высоты 10.

Самолет-амфибия в состоянии покоя на воде стоит частично погруженный задней частью фюзеляжа 1 (фиг.3).

Для обеспечения движения вперед увеличиваются обороты силовой установки, воздушный поток от которой отбрасывается назад, проходя через пересечение вертикального и горизонтального оперения. Далее для выхода на глиссирование пилот отключает ручку управления на себя, отклоняя тем самым руль 10 высоты на угол , отчего на горизонтальном оперении возникает управляющая аэродинамическая сила, под воздействием которой самолет-амфибия устанавливается по отношению к водной поверхности под углом выхода на глиссирование , при этом уменьшается площадь смачивания фюзеляжа 1.

По мере нарастания скорости от 0 до скорости эффективной работы подводных крыльев самолет-амфибия выходит на водную поверхность, преодолевая силовые факторы взаимодействия с водой.

К моменту выхода на глиссирование воздух, проходящий между водной поверхностью и нижней поверхностью центроплана 1, удерживаемый от перетекания с боков пилонами 2, благодаря сужению канала затормаживается, преобразуясь в давление, превосходящее атмосферное, т.е. Р_н > Р_о, и создавая эффект динамической воздушной подушки 11, способствующей вытеснению воды из-под фюзеляжа 1 и поднятию самолета-амфибии на подводные крылья 6 и 7, где Р_н - давление под фюзеляжем, величина которого зависит приблизительно от скорости самолета в квадрате Р_н f(V²), Р_о - давление внешней среды.

При дальнейшем росте скорости силовые параметры воздушной подушки возрастают, отрывая самолет-амфибию поверхностями крыльев 6 и 7 от поверхности воды, обеспечивая тем самым в бесконтактном с водой движении быстрый прирост скорости и перевод на выдерживание и в набор высоты.

Дальнейший полет самолета-амфибии вплоть до прохождения точки выравнивания при посадке не отличается своей динамикой от самолета с убирающимися колесными шасси.

При посадке на воду после прохождения точки выравнивания пилот, как и в случае с самолетом на колесном шасси, отклоняет ручку управления на себя, гася к моменту касания с водой вертикальную скорость, но касания подводными крыльями не происходит, так как этот момент характеризуется резким переходом аппарата в режим динамической воздушной подушки и самолет продолжает в этом режиме движение, гася постепенно определенную часть собственной кинетической энергии до контакта с водой подводными крыльями 6 и 7.

При касании воды крыльями начинается второй этап гашения кинетической энергии, более значительный, чем первый.

При этом самолет движется замедленно на крыльях, поддерживаемый динамической воздушной подушкой до касания нижней поверхности хвостовой части центроплана 1 с водой.

Далее с падением скорости самолета быстро гасится эффект воздушной подушки, оставшаяся собственная кинетическая энергия - до 0. Этому способствует быстро возрастающий, сопровождающийся увеличением площади смачивания контакт с водой, отчего полная остановка самолета характеризуется небольшим клевком (фиг.7) и дальнейшим возвратом в исходное состояние (фиг.3).

Предлагаемая конструкция самолета-амфибии благодаря отсутствию в ее компоновке специальных водоизмещающих устройств, предназначенных только для осуществления взлета и посадки, позволяет снизить вес конструкции, увеличив тем самым долю коммерческой нагрузки, а также повысить аэродинамическое качество самолета за счет отсутствия в компоновке упомянутых взлетно-посадочных устройств, выполняющих в полете лишь функции источника дополнительного аэродинамического сопротивления, включая в работу крыла поверхности центроплана, и установки по бокам в нижней части фюзеляжа пилонов как препятствий против перетекания давления на взлете с центральной части на консоли, что ведет к увеличению циркуляции в центральной части крыла.

Формула изобретения

САМОЛЕТ-АМФИБИЯ, содержащий фюзеляж, центроплан, консоли крыла, силовую установку, хвостовое оперение, шасси с механизмами управления, при этом фюзеляж выполнен в виде крыла малого удлинения, отличающийся тем, что самолет снабжен пилонами, расположенными по бокам центроплана и вдоль его оси симметрии, жестко закрепленными на его нижней поверхности и снабженными неподвижно закрепленными на нижних торцах пилонов подводными крыльями, при этом шасси выполнено колесным, а механизмы управления шасси размещены внутри пилонов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7