Экраноплан-амфибия на воздушной подушке

 

Изобретение относится к авиационной технике и касается создания летательных аппаратов на динамической воздушной подушке. Сущность изобретения заключается в том, что экраноплан содержит корпус из выпуклых секций, которые размещены в экранном крыле малого удлинения. Экранное крыло малого удлинения состоит из ограничивающих правый и левый грузовые отсеки жестких несущих мембран в виде верхней и нижней палуб, связывающих в единое целое секции корпуса. На переднем и заднем торцах нижней палубы установлены соответственно турбореактивные установки наддува и рули по тангажу. Нижняя палуба оперта на расположенные вдоль продольной оси каждой секции корпуса водоизмещающие скеги-поплавки. Каждый скег-поплавок выполнен из последовательно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер, между которыми размещены соосные модули убирающегося колесного шасси, смонтированные на секциях корпуса. Носовое и кормовое несущие крылья большого удлинения выполнены из симметричных правых и левых модулей с закрылками, корневыми наплывами, вспомогательными поплавками и турбореактивными тяговыми двигателями. Вертикальные кили оперения с рулями по направлению установлены симметрично продольной оси центральной секции корпуса соответственно на носовом несущем крыле большого удлинения и кормовых частях боковых секций корпуса. Оси тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения смещены вниз относительно осей тяговых двигателей кормового несущего крыла большого удлинения. Технический результат реализации изобретения состоит в создании морского экраноплана с высотой полета 25-40 м над уровнем моря или океана при снижении стоимости постройки и повышении надежности и безопасности эксплуатации. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам на воздушной динамической подушке, использующих экранный эффект.

Известен из патента Российской Федерации 2057040, кл. В 60 V 1/08, 1992 г. , амфибийный аппарат на воздушной подушке, содержащий корпус в виде крыла малого удлинения, опертого на симметричные его горизонтальной продольной оси гибкие газонепроницаемые цилиндрические скеги-поплавки в виде надувных эластичных пневмобаллонов, установленные на пилонах тяговые двигатели с заключенными в кольцевые обоймы воздушными пропульсивными винтами, за которыми по ходу движения размещены наклонные в вертикальной плоскости щиты, и систему управления в виде смонтированных на кормовой части корпуса средств стабилизации и управления по курсу и дифференту с рулями по направлению и тангажу. Недостатками этого экраноплана является невозможность использования при его создании конструктивных элементов эксплуатируемых сверх тяжелых транспортных самолетов (модулей и технологий Ан-124 или Ан-225), то есть снизить низкие затраты на его сооружение и эксплуатацию по сравнению с аналогичными затратами на морские транспортные средства и морские паромы такой же производительности, а также невозможность его взлета и посадки на грунт в случае необходимости.

Наиболее близким по своей технической сути к предложенному экраноплану-амфибии на воздушной подушке является известный из патента Российской Федерации 2078002, кл⁷. В 60 V 1/08, 1994 г. экраноплан-амфибия на воздушной подушке, содержащий корпус с составным из симметричных секций с закрылками несущим крылом большого удлинения, экранное крыло малого удлинения с закрепленными на его боковых торцах параллельными водоизмещающими скегами-поплавками и рулями по тангажу на заднем торце, расположенные симметрично продольной оси корпуса тяговые двигатели и систему управления в виде модулей - горизонтального с закрылками и вертикального с рулями по направлению оперения.

Недостатками этого экраноплана-амфибии на воздушной подушке является недостаточная грузоподъемность и невозможность использования при его создании конструктивных элементов эксплуатируемых сверхтяжелых транспортных самолетов (модулей и технологий Ан-124 или Ан-225), то есть снизить затраты на его сооружения и эксплуатацию по сравнению с аналогичными затратами на морские транспортные средства и морские паромы такой же производительности, плохая мореходность и невозможность осуществления им длительных и протяженных полетов над поверхностью моря и океана в экранном режиме.

Задачами предлагаемого изобретения является создание мобильных скоростных морских транспортных средств повышенной грузоподъемности в виде зкраноплана-амфибии на воздушной подушке с высотой крейсерских полетов над уровнем моря или океана на воздушной динамической подушке, равной 25-40 м, а так же повышение надежности и безопасности его эксплуатации на трансокеанских круизных или паромных рейсах при одновременном снижении эксплуатационных расходов и стоимости его сооружения за счет использования при его создании конструктивные элементов, агрегатов и узлов, серийно выпускаемых промышленностью сверхтяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225 (модулей и технологий).

Эти задачи достигаются тем, что экраноплан-амфибия на воздушной подушке содержит корпус из выпуклых центральной и симметричных относительно ее продольной оси боковых с внешними наклонными в вертикальной плоскости продольными отражательными козырьками секций, преимущественно из элементов фюзеляжей сверхтяжелых транспортных самолетов с модулями убирающегося колесного шасси, объединенных в единое целое жесткими несущими мембранами, образующими экранное крыло малого удлинения и ограничивающими правый и левый грузовые отсеки и выполненными с герметичными размещенными между носовыми и кормовыми частями секций корпуса передними и задними симметричными относительно продольной оси корпуса откидными обтекателями с выдвижными аппарелями верхней и нижней палуб с установленными соответственно на переднем и заднем торцах нижней палубы турбореактивными установками наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения при взлете и рулями по тангажу, при этом нижняя палуба оперта на расположенные вдоль продольных осей центральной и боковых секций корпуса водоизмещающие скеги-поплавки, каждый из которых образован из соосно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер, между которыми размещены соосно с ними модули убирающегося колесного шасси, смонтированные на боковых секциях корпуса носовое и кормовое несущие крылья большого удлинения из имеющих корневые наплывы симметричных правых и левых модулей с закрылками, вспомогательными поплавками и турбореактивными тяговыми двигателями и составными из верхних и нижних элементов вертикальными килями с рулями по направлению, при этом оси турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения смещены вниз относительно осей турбореактивных тяговых двигателей кормового несущего крыла большого удлинения, а длина L каждого вышеупомянутого несущего крыла, расстояние ₁ между его вспомогательными поплавками и расстояние Т между его составными вертикальными килями с рулями по направлению превышают соответственно расстояние L₂ между осями боковых секций корпуса соответственно в 1,5-2,3, 1,4-1,7 и 1,2-1,5 раза, причем диаметр D каждой складной надувной эластичной пневмокамеры, величина смещения Н осей турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения относительно осей турбореактивных тяговых двигателей кормового несущего крыла большого удлинения и суммарная площадь S нижних поверхностей вышеупомянутых несущих крыльев меньше максимального поперечного размера F каждой выпуклой секции корпуса, расстояния H₁ от осей турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения до нижней поверхности экранного крыла малого удлинения и площади S₁ нижней поверхности последнего соответственно в 1,2-1,5, 1,5-6,5 и 2,5-3,5 раза.

Кроме того, экраноплан-амфибия на воздушной подушке характеризуется тем, что может содержать систему фотоэлементов - преобразователей солнечной энергии в электрический ток из закрепленных на поверхности верхний палубы и верхней поверхности носового и кормового несущих крыльев большого удлинения и дополнительный подруливающий движитель, кинематически связанный с одной из вспомогательных турбореактивных установкой наддува.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен вид в плане экраноплана-амфибии на воздушной подушке, на фиг.2 - вид спереди на фиг.1, на фиг.3 - вид сбоку на фиг.1, на фиг.4 - разрез по А-А на фиг.1 во время загрузки грузовых отсеков корпуса через аппарели его передних откидных обтекателей и на фиг.5 - разрез по В-В на фиг.1 во время разгрузки грузовых отсеков корпуса через аппарели его задних откидных обтекателей.

Экраноплан-амфибия на воздушной подушке состоит из корпуса в виде выпуклых центральной 1 и симметричных ее продольной оси боковых 2 секций, собранных, например, с использованием элементов фюзеляжей сверхтяжелых транспортных самолетов с модулями и 3 убирающегося колесного шасси (модулей и технологий Ан-124 или Ан-225). Выпуклые центральная 1 и боковые 2 секции корпуса расположены между объединяющими их в единое целое и образующими экранное крыло малого удлинения жесткими несущими мембранами в виде герметичных верхней 4 и нижней 5 палуб. Пространство между центральной 1 и боковыми 2 секциями корпуса, ограниченное герметичными верхней 4 и нижней 5 палубами, представляет собой правый 6 и левый 7 грузовые отсеки. Носовые и кормовые торцы правого 6 и левого 7 грузовых отсеков корпуса закрыты соответственно передними 8 и задними 9 откидными обтекателями с выдвижными на роликах аппарелями 10. На переднем и заднем торцах нижней 5 палубы смонтированы так же соответственно вспомогательные турбореактивные установки 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения при взлете и рули 12 по тангажу. На внешних поверхностях боковых 2 секций корпуса закреплены наклонные в вертикальной плоскости под углом в 5-15^o продольные отражательные козырьки 13. Нижняя 5 палуба оперта на расположенные вдоль продольных осей центральной 1 и боковых 2 секций корпуса водоизмещающие скеги-поплавки. Каждый из скегов-поплавков образован из соосно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер 14. В интервалах между пневмокамерами 14 каждого скега-поплавка расположены модули 3 убирающегося колесного шасси. На корпусе установлены носовое и кормовое несущие крылья большого удлинения в виде смонтированных на его боковых 2 секциях и имеющих корневые 15 наплывы симметричных правых 16 и левых 17 модулей с закрылками 18, вспомогательными поплавками 19 и турбореактивными тяговыми двигателями 20 и составными из верхних 21 и нижних 22 элементов вертикальными килями с рулями 23 по направлению. Вертикальные кили с рулями 23 по направлению установлены симметрично продольной оси центральной 1 секции корпуса на каждом из вышеупомянутых несущих крыльев большого удлинения. В качестве симметричных правых 16 и левых 17 модулей вышеуказанных несущих крыльев предпочтительно использовать модули крыльев сверх тяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225 со смонтированными на них турбореактивными тяговыми двигателями 20, прошедшими сертификацию, что снизит в несколько раз сроки сооружения, стоимость и безопасность полетов предложенного экраноплана-амфибии на воздушной подушке. Симметричные правые 16 и левые 17 модули вышеуказанных несущих крыльев наклонены в вертикальной плоскости под углом атаки , равным 7-8^o.

Указанная величина угла выбрана на основании результатов продувки крыльев сверхтяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225 и результатов эксплуатации последних. Оси турбореактивных тяговых двигателей 20 носового несущего крыла большого удлинения смещены вниз относительно осей турбореактивных тяговых двигателей 20 кормового несущего крыла большого удлинения. Величина смещения Н осей турбореактивных тяговых двигателей 20 носового несущего крыла большого удлинения относительно осей турбореактивных тяговых двигателей 20 кормового несущего крыла большого удлинения превышает расстояния H₁ от осей турбореактивных тяговых двигателей 20 носового переднего несущего крыла большого удлинения до нижней поверхности экранного крыла малого удлинения в 1,5-6,5 раз, что выбрано из условия исключения возможности попадания в воздухозаборники турбореактивных тяговых двигателей 20 кормового несущего крыла большого удлинения в кильватерную струю выхлопных газов и воздуха от турбореактивных тяговых двигателей 20 носового несущего крыла большого удлинения. Полости складных надувных эластичных пневмокамер 13 разделены газонепроницаемыми перегородками 24 на отдельные герметичные отсеки 25. Длины L вышеупомянутых несущих крыльев превышают расстояние L₁ между вспомогательными поплавками 19 в 1,4-1,7 раза из условия допустимой величины изгиба вышеупомянутых несущих крыльев и их касания водной поверхности при взлете и посадке. Расстояние Т между вертикальными килями с рулями 23 по направлению на каждом из вышеупомянутых несущих крыльев большого удлинения превышает расстояние L₂ между осями боковых 2 секций корпуса в 1,2-1,5 раза, что обеспечивает управляемость и устойчивость маневрирования в горизонтальной плоскости без крена на виражах, снижает риск взаимодействия наружных торцов симметричных правых 16 и левых 17 модулей вышеуказанных несущих крыльев с водной поверхностью при изменениях направления полетов на высотах 20-45 м над уровнем водной поверхности с использованием воздушной динамической подушки. Длины L вышеупомянутых несущих крыльев превышают расстояние L₂ между осями боковых 2 секций корпуса в 1,5-2,3 раза, что обеспечивает установку необходимого количества турбореактивных тяговых двигателей 20 для создания тяги для полета на скорости 450-500 км/ч в экранном режиме. Диаметр D каждой складной надувной эластичной пневмокамеры 13 и суммарная площадь S нижних поверхностей упомянутых несущих крыльев большого удлинения меньше максимального поперечного размера F каждой секции корпуса и площади S₁ нижней поверхности экранного крыла малого удлинения соответственно в 1,2-1,5 и 2,5-3,5 раза, что определяется из условия снижения лобового сопротивления скегов-поплавков при взлете и возможности посадки на твердые взлетно-посадочные полосы с использованием колесных шасси, а также из оптимальной величины площади нижней поверхности экранного крыла малого удлинения, обеспечивающего необходимую величину подъемной силы, для возможности полетов на высотах 20-45 м над уровнем водной поверхности с использованием воздушной динамической подушки.

Работает экраноплан-амфибия на воздушной подушке следующим образом. После размещения пассажиров в секциях корпуса и загрузки правого 6 и левого 7 грузовых отсеков закрывают открытые в зависимости от расположения носовой или кормовой части корпуса относительно береговых причальных сооружений (на чертежах условно непоказанных) соответственно передние 8 или задние 9 откидные обтекатели, предварительно задвинув их выдвижные на роликах аппарели 10, и, включив дополнительный подруливающий движитель (на чертежах условно непоказанных), выходят из акватории порта в зону водной поверхности, отведенную для взлета и посадки, где ориентируют экраноплан-амфибию на воздушной подушке строго против направления ветра. Затем после получения команды на взлет, опустив рули 12 по тангажу и включив вспомогательные турбореактивные установки 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения при взлете и турбореактивные тяговые двигатели 20 носового и кормового несущих крыльев большого удлинения, начинают разгон экраноплана-амфибии на воздушной подушке для набора скорости отрыва от водной поверхности. В процессе разгона экраноплан-амфибия на воздушной подушке в результате работы на максимальном режиме вспомогательных турбореактивных установок 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения носовая часть корпуса приподнимается, а скеги-поплавки переходят в реданный режим движения, что резко уменьшает сопротивление водной среды разгону при взлете.

После набора скорости движения экраноплана-амфибии на воздушной подушке, обеспечивающей переход его движения в режим экранного полета на воздушной динамической подушке, осуществляется отрыв от водной поверхности. В дальнейшем движение поддерживается над водной поверхностью в крейсерский режиме, причем вспомогательные турбореактивные установки 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения в процессе полета в крейсерском режиме работают в режиме неполной мощности и обеспечивают дополнительный наддув под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения. Величина скорости движения в экранном режиме полета регулируется изменением режима работы турбореактивных тяговых двигателей 20. При крейсерской скорости высота полета экраноплана-амфибии на воздушной подушке в экранном режиме составляет 20-45 м над водной поверхностью. При необходимости посадки экраноплан-амфибию на воздушной подушке разворачивают строго против ветра и, уменьшая постепенно скорость полета в экранном режиме, снижают, в результате чего скеги-поплавки вступают в контакт с водной поверхностью вне зависимости от высоты волн. По мере уменьшения тяги турбореактивных тяговых двигателей 20 и выключения вспомогательных турбореактивных установок 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения поступательная скорость движения экраноплана-амфибии на воздушной подушке уменьшается, а затем, включив дополнительный подруливающий движитель, осуществляют на малой скорости маневрирование, вход в порт и причаливание. В случае необходимости посадки на твердую взлетно-посадочную полосу или взлета с нее полезную загрузку экраноплана-амфибии на воздушной подушке уменьшают до 30% и перед посадкой выпускают модули 3 убирающегося колесного шасси, а затем совершают посадку на твердую взлетно-посадочную полосу в режиме посадки сверхтяжелых транспортных самолетов, предварительно включив вспомогательные турбореактивные установок 11 наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения.

Экранопланы-амфибии на воздушной подушке могут быть использованы в качестве скоростных грузопассажирских паромов между морскими портами, отстоящими друг от друга на расстояниях 200 и более километров, трансантлантических контейнеровозов, спасательных или других вспомогательных морских транспортных средств различного назначения.

Формула изобретения

1. Экраноплан-амфибия на воздушной подушке, характеризующийся тем, что содержит корпус из выпуклых центральной и симметричных относительно ее продольной оси боковых с внешними наклонными в вертикальной плоскости продольными отражательными козырьками секций, преимущественно из элементов фюзеляжей сверхтяжелых транспортных самолетов с модулями убирающегося колесного шасси, объединенных в единое целое жесткими несущими мембранами, образующими экранное крыло малого удлинения и ограничивающими правый и левый грузовые отсеки и выполненными с герметичными размещенными между носовыми и кормовыми частями секций корпуса передними и задними симметричными относительно продольной оси корпуса откидными обтекателями с выдвижными аппарелями верхней и нижней палуб с установленными соответственно на переднем и заднем торцах нижней палубы турбореактивными установками наддува под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения при взлете и рулями по тангажу, при этом нижняя палуба оперта на расположенные вдоль продольных осей центральной и боковых секций корпуса водоизмещающие скеги-поплавки, каждый из которых образован из соосно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер, между которыми размещены соосно с ними модули убирающегося колесного шасси, смонтированные на боковых секциях корпуса носовое и кормовое несущие крылья большого удлинения из имеющих корневые наплывы симметричных правых и левых модулей с закрылками, вспомогательными поплавками и турбореактивными тяговыми двигателями и составными из верхних и нижних элементов вертикальными килями с рулями по направлению, при этом оси турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения смещены вниз относительно осей турбореактивных тяговых двигателей кормового несущего крыла большого удлинения, а длина L каждого вышеупомянутого несущего крыла, расстояние L₁ между его вспомогательными поплавками и расстояние Т между его составными вертикальными килями с рулями по направлению превышают соответственно расстояние L₂ между осями боковых секций корпуса соответственно в 1,5-2,3, 1,4-1,7 и 1,2-1,5 раза, причем диаметр D каждой складной надувной эластичной пневмокамеры, величина смещения Н осей турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения относительно осей турбореактивных тяговых двигателей кормового несущего крыла большого удлинения и суммарная площадь S нижних поверхностей вышеупомянутых несущих крыльев меньше максимального поперечного размера F каждой выпуклой секции корпуса, расстояния H₁ от осей турбореактивных тяговых двигателей носового несущего крыла большого удлинения до нижней поверхности экранного крыла малого удлинения и площади S₁ нижней поверхности последнего соответственно в 1,2-1,5, 1,5-6,5 и 2,5-3,5 раза.

2. Экраноплан-амфибия по п. 1, характеризующийся тем, что содержит систему фотоэлементов - преобразователей солнечной энергии в электрический ток из закрепленных на поверхности верхней палубы и верхней поверхности носового и кормового несущих крыльев большого удлинения.

3. Экраноплан-амфибия по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся тем, что содержит дополнительный подруливающий движитель, кинематически связанный с одной из вспомогательных турбореактивных установок наддува.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5