Экраноплан-амфибия на воздушной подушке - RU2211773C1

Чертежи

Описание

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

Известен из патента Российской Федерации 2078002, кл.⁷ 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 параллельными водоизмещающими скегами-поплавками, расположенные симметрично продольной оси корпуса тяговые двигатели, и систему управления с оперением в виде вертикальных килей с рулями по направлению и горизонтальный модуль с рулями по тангажу.

Недостатками этого экраноплана-амфибии на воздушной подушке являются недостаточная грузоподъемность и невозможность использования при его создании конструктивных элементов эксплуатируемых сверхтяжелых транспортных самолетов (модулей и технологий ТУ-204, 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.

Задачей предлагаемого изобретения является создание мобильных скоростных морских транспортных средств повышенной грузоподъемности в виде экраноплана-амфибии на воздушной подушке с высотой крейсерских полетов над уровнем моря или океана на воздушной динамической подушке, равной 25-40 м, а также 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 конструктивных элементов, агрегатов и узлов, серийно выпускаемых промышленностью сверхтяжелых транспортных самолетов ТУ-204, Ан-124 или Ан-225 (модулей и технологий).

Эта задача достигается тем, что экраноплан-амфибия на воздушной подушке, характеризующийся тем, что содержит несущее крыло большого удлинения из симметричных правого и левого модулей с закрылками, корневыми наплывами, вспомогательными поплавками и турбореактивными тяговыми двигателями, смонтированное на корпусе, образованном из симметричных относительно его продольной оси и имеющих внешние наклонные в вертикальной плоскости продольные отражательные козырьки выпуклых секций, преимущественно в виде фюзеляжей сверхтяжелых транспортных самолетов с передними и задними загрузочными люками, объединенных в единое целое образующими экранное крыло и ограничивающими грузовой отсек корпуса верхней и нижней жесткими несущими мембранами, имеющими размещенные между носовыми и кормовыми частями секций корпуса откидные обтекатели с загрузочными выдвижными на роликах аппарелями и образующими соответственно выпуклую верхнюю оболочку и водонепроницаемую нижнюю палубу с установленной на ее заднем торце поворотной в вертикальной плоскости заслонкой, опертую на расположенные вдоль продольных осей выпуклых секций корпуса скеги-поплавки в виде последовательно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер, между которыми размещены смонтированные на выпуклых секциях корпуса модули убирающегося колесного шасси, горизонтальный модуль с рулями по тангажу оперения корпуса, выполненный составным из расположенных ступенчато поворотных в вертикальной плоскости носовой с симметричными относительно продольной оси корпуса турбореактивными установками сдува пограничного слоя воздуха с верхней поверхности экранного крыла малого удлинения и кормовой со вспомогательными тяговыми турбореактивыми установками частей и составные из соединенных друг с другом попарно верхних и нижних элементов вертикальные кили с рулями по направлению, при этом длина L вышеупомянутого несущего крыла и расстояние L₁ между вспомогательными поплавками превышают расстояние L₂ между осями секций корпуса соответственно в 2,75-4,25 и 2,5-3,5 раза, а диаметр D каждой надувной эластичной пневмокамеры скега-поплавка и суммарная площадь S нижней поверхности правого и левого модулей вышеупомянутого несущего крыла и носовой и кормовой частей горизонтального модуля оперения меньше соответственно максимального поперечного размера F каждой выпуклой секции корпуса и площади S₁ нижней поверхности экранного крыла малого удлинения соответственно в 1,2-1,5 и 1,7-2,4 раза, причем расстояние L₃ между продольными осями вертикальных килей с рулями по направлению носовой и кормовой частей горизонтального модуля оперения превышает расстояние L₂ между продольными осями выпуклых секций корпуса в 1,1-1,35 раза.

Кроме того, экраноплан-амфибия на воздушной подушке может быть охарактеризован тем, что содержит вспомогательный подруливающий движитель.

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 грузового отсека корпуса через выдвижную аппарель его переднего откидного обтекателя и на фиг.5 - разрез по Б-Б на фиг.1 во время загрузки грузового отсека корпуса через выдвижную аппарель его заднего откидного обтекателя.

Экраноплан-амфибия на воздушной подушке состоит корпуса в виде выпуклых секций 1, собранных, например, с использованием элементов фюзеляжей сверхтяжелых транспортных самолетов с передними и задними загрузочными люками (модули и технологии, Ан-124 или Ан-225), объединенных в единое целое образующими экранное крыло и ограничивающими грузовой отсек 2 корпуса верхней и нижней жесткими несущими мембранами, образующими соответственно герметичные верхнюю выпуклую оболочку 3 и водонепроницаемую нижнюю палубу 4. Носовой и кормовой торцы грузового отсека 2 корпуса закрыты соответственно передним 5 и задним 6 откидными обтекателями с выдвижными на роликах аппарелями 7, установленными на торцах выпуклой верхней оболочки 3 и водонепроницаемой нижней палубы 4, на заднем торце которой смонтирована также поворотная в вертикальной плоскости заслонка 8. На внешних поверхностях выпуклых секций 1 корпуса закреплены наклонные в вертикальной плоскости под углом в 5-15^o продольные отражательные козырьки 9. Нижняя 4 палуба оперта на расположенные вдоль продольных осей выпуклых секций 1 корпуса водоизмещающие скеги-поплавки, выполненные из последовательно смонтированных складных надувных эластичных пневмокамер 10. Между складными надувными эластичными пневмокамерами 10 каждого скега-поплавка размещены установленные на выпуклых секциях 1 корпуса модули 11 убирающегося колесного шасси, например, от сверхтяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225. Полости каждой складной надувной эластичной пневмокамеры 10 разделены газонепроницаемыми перегородками 12 на отдельные герметичные отсеки 13. На корпусе смонтировано несущее крыло большого удлинения из симметричных правого 14 и левого 15 модулей с корневыми наплывами 16, закрылками 17, вспомогательными поплавками 18 и турбореактивными тяговыми двигателями 19. В качестве симметричных правого 14 и левого 15 модулей вышеуказанного несущего крыла предпочтительно использовать модули несущего крыла сверхтяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225 со смонтированными на них турбореактивными тяговыми двигателями, прошедшими сертификацию, что снизит в несколько раз сроки сооружения, стоимость и безопасность полетов предложенного экраноплана-амфибии на воздушной подушке. Симметричные правое 14 и левое 15 модули вышеуказанного несущего крыла наклонены в вертикальной плоскости под углом атаки α = 7-8^o. Указанная величина угла α выбрана на основании результатов продувки крыльев сверхтяжелых транспортных самолетов Ан-124 или Ан-225 и результатов эксплуатации последних. Горизонтальный модуль с рулями по тангажу 20 оперения корпуса выполнен составным из распложенных ступенчато поворотных в вертикальной плоскости носовой 21 с симметричными относительно продольной оси корпуса турбореактивными установками 22 сдува пограничного слоя воздуха с верхней поверхности экранного крыла малого удлинения и кормовой 23 со вспомогательными тяговыми турбореактивными установками 24 частей. На поворотных носовой 21 и кормовой 23 частях горизонтального модуля с рулями 20 по тангажу, собранных, например, с использованием элементов несущего крыла большого удлинения авиалайнера Ту-204, установлены вертикальные кили с рулями 25 по направлению. Каждый вертикальный киль состоит из соединенных друг с другом и закрепленных соответственно на верхней и нижней поверхностях носовой 21 или кормовой 23 частей верхнего 26 и нижнего 27 элементов. Длина L вышеупомянутого несущего крыла и расстояние L₁ между вспомогательными поплавками 18 превышают расстояние L₂ между осями выпуклых секций 1 корпуса соответственно в 2,75-4,25 и 2,5-3,5 раза. Диаметр D каждой надувной эластичной пневмокамеры 10 скега-поплавка и суммарная площадь S нижней поверхности правого 14 и левого 15 модулей вышеупомянутого несущего крыла и носовой 21 и кормовой 23 частей горизонтального модуля оперения корпуса меньше соответственно максимального поперечного размера F каждой выпуклой секции 1 корпуса и площади S₁ нижней поверхности экранного крыла малого удлинения соответственно в 1,2-1,5 и 1,7-2,4 раза. Расстояние L₃ между продольными осями вертикальных килей с рулями 25 по направлению носовой 21 и кормовой 23 частей горизонтального модуля превышает расстояние L₂ между продольными осями выпуклых секций 1 корпуса в 1,1-1,35 раза.

Работает экраноплан-амфибия на воздушной подушке следующим образом. После размещения пассажиров в выпуклых секциях 1 корпуса и загрузки грузового отсека 2 закрывают открытые в зависимости от расположения носовой или кормовой части корпуса относительно береговых причальных сооружений (на чертежах условно непоказанных) соответственно передний 5 или задний 6 откидные обтекатели, предварительно задвинув их выдвижные на роликах аппарели 7 и включив дополнительный подруливающий движитель (на чертежах условно не показан), выводит экраноплан-амфибию на воздушной подушке из акватории порта в зону водной поверхности, отведенную для взлета и посадки, где ориентируют строго против направления ветра. Затем, после получения команды на взлет, поворачивают носовую 21 и кормовую 23 части горизонтального модуля оперения в вертикальной плоскости по часовой стрелке так, чтобы струи выхлопных газов турбореактивными установками 22 сдува пограничного слоя воздуха с верхней поверхности экранного крыла малого удлинения были направлены под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения для создания воздушной динамической подушки. Затем, включив турбореактивные тяговые двигатели 19 несущего крыла большого удлинения и турбореактивные установки 22 и 24 соответственно сдува и тяги, начинают разгон экраноплана-амфибии на воздушной подушке для набора скорости отрыва от водной поверхности. В процессе разгона экраноплана-амфибии на воздушной подушке в результате работы на максимальном режиме вспомогательных турбореактивных установок 22 наддува носовой части 21 горизонтального модуля оперения под нижнюю поверхность экранного крыла малого удлинения носовая часть корпуса приподнимается, а скеги-поплавки переходят в заданный 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. После чего носовую 21 и кормовую 23 части горизонтального модуля оперения поворачивают в вертикальной плоскости против часовой стрелки в положение так, чтобы струи выхлопных газов турбореактивных установок 22 сдува носовой части 21 модуля горизонтального оперения обеспечивали сдув пограничного слоя воздуха с верхней поверхности экранного крыла малого удлинения, а вспомогательные тяговые турбореактивные установки 24 кормовой части 23 модуля горизонтального оперения - тягу турбореактивных тяговых двигателей 19 несущего крыла большого удлинения. В дальнейшем движение поддерживается над водной поверхностью в крейсерском режиме на высоте 25-40 м над уровнем водной поверхности моря или океана, при этом турбореактивные установки 22 и 24 в процессе полета в крейсерском режиме работают в режиме неполной мощности. Величина скорости движения в экранном режиме полета регулируется изменением режима работы турбореактивных тяговых двигателей 19. При необходимости посадки экраноплан-амфибию на воздушной подушке разворачивают строго против ветра и, уменьшая постепенно скорость полета, в экранном режиме, снижаются, в результате чего скеги-поплавки вступают в контакт с водной поверхностью вне зависимости от высоты волн. По мере уменьшения тяги турбореактивных тяговых двигателей 19 и выключения турбореактивных установок 22 и 24 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 11 убирающегося колесного шасси, а затем совершают посадку на твердую взлетно-посадочную полосу в режиме посадки сверхтяжелых транспортных самолетов, предварительно включив турбореактивные установки 23 наддува.

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

Реферат

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам, использующим экранный эффект. Сущность изобретения: экраноплан-амфибия на воздушной подушке содержит несущее крыло большого удлинения в виде правого и левого модулей с закрылками, вспомогательными поплавками и тяговыми двигателями. Корпус образован из выпуклых секций, объединенных в единое целое образующими экранное крыло и ограничивающими грузовой отсек верхней и нижней жесткими несущими мембранами в виде соответственно верхней выпуклой оболочки и нижней палубы. Нижняя палуба оперта на расположенные вдоль продольных осей выпуклых секций корпуса скеги-поплавки в виде последовательно расположенных складных надувных эластичных пневмокамер. Горизонтальный модуль с рулями по тангажу оперения корпуса выполнен составным из поворотных в вертикальной плоскости носовой и кормовой частей. На носовой части горизонтального модуля смонтированы турбореактивные установки сдува пограничного слоя воздуха с верхней поверхности экранного крыла малого удлинения. На кормовой части модуля горизонтального оперения смонтированы вспомогательные тяговые турбореактивные установки. Вертикальные кили с рулями по направлению установлены последовательно на носовой и кормовой частях горизонтального модуля оперения симметрично их продольной оси. 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. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула