Гибридное воздушное судно

Гибридное воздушное судно

Реферат

 

Изобретение относится к области авиации. Судно имеет фюзеляж, предназначенный для создания подъемной силы, и четыре секции крыльев, установленные тандемом (последовательно) с возможностью поворота относительно их нейтральной оси. Каждая секция крыльев имеет установленный на ней поворотный блок пропеллер - несущий винт для создания тяги. Крылья и пропеллеры встроены в фюзеляж при помощи аутригера, который является жестким по конструкции и предназначен для распределения усилий от крыльев и пропеллеров. Фюзеляж имеет форму, которая обеспечивает создание аэродинамической подъемной силы в воздушном потоке и облегчает конструирование за счет сведения к минимуму числа требующихся панелей различной кривизны. Носовой и хвостовой конусные обтекатели, а также нижняя рама фюзеляжа облицованы полужесткими панелями. Полужесткие панели покрытия рамы образованы из газонепроницаемого и стойкого к истиранию слоистого материала и соединены с рамой при помощи промежуточного ребра и блока защелки. Рама образована из множества изогнутых удлиненых сегментов, установленных последовательно, ортогонально длинной оси фюзеляжа, и соединенных при помощи торсионных элементов. Для приведения воздушного судна в движение использована турбоэлектрическая система тяги. Изобретение направлено на повышение грузоподъемности и крейсерской скорости полета. 4 с. и 42 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл.

Изобретение имеет отношение к созданию гибридного воздушного судна, а более конкретно гибридного воздушного судна с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL), с пробегом и вертикальным взлетом и посадкой (R-VTOL) и/или со сверхкоротким пробегом и вертикальным взлетом и посадкой (S-STOL). Термин "гибридное" судно означает, что в его конструкции использованы все четыре известных принципа образования подъемной силы, а именно аэродинамическая подъемная сила, эффект влияния близости земли, подъемная сила, образуемая за счет тяги, и статическая подъемная сила.

Необходимость перевозки тяжелых грузов и/или большого числа пассажиров на значительные расстояния быстро, эффективно и экономически выгодно привела к созданию различных конструкций воздушных судов, имеющих коммерческую нагрузку от средней до высокой (от 30 до 100 тонн), которые успешно применяются на средних и больших дистанциях, причем для поддержки операций таких судов имеется разветвленная наземная инфраструктура.

В настоящее время отсутствуют проекты по созданию соответствующим образом сбалансированных транспортных услуг, чтобы обеспечить возможность перевозки средней коммерческой нагрузки (30 - 40 тонн) с крейсерской скоростью ориентировочно до 400 км/час, с комфортом, обеспечиваемым в широкофюзеляжном салоне, при операционных возможностях VTOL и S-STOL, на полетных расстояниях от малых до средних (150 - 1000 миль), при высокой экономичности транспортировки и при возможности использования неподготовленных посадочных полей и/или устаревших и/или существующих наземных авиационных инфраструктур, при функциональном совмещении с работой существующей коммерческой сети авиаперевозок.

В семидесятых и восьмидесятых годах возникли новые принципы создания воздушных судов, которые можно рассматривать как попытку проектирования воздушного судна со специфическими характеристиками. Эти воздушные суда, которые обычно именуют воздушными судами более легкими, чем воздух (LTA), основаны на принципах создания подъемной силы за счет плавучести. С учетом использования статического подъемного газа такое LTA воздушное судно должно иметь огромный размер и объем, чтобы обеспечить достаточную (30 - 50 тонн) подъемную силу. Подобное воздушное судно имеет ряд серьезных недостатков. Оно обладает неудовлетворительными характеристиками управления на малых скоростях, его трудно обслуживать на земле, а процедуры, связанные с использованием балласта, делают загрузку и разгрузку судна непрактичной. Кроме того, такие воздушные судна не могут быть приспособлены к существующим структурам авиационной поддержки и не способны поддерживать скорости более 160 км/час из-за отрицательного воздействия лобового сопротивления, вызванного их большими объемами, что приводит к низкой производительности перевозок.

Уже были предприняты попытки повышения скорости LTA за счет создания "гибридных воздушных судов", как это показано, например, в патенте США N 4,591,112 на имя Пясецки и др., в котором LTA снабжен средствами создания тяги, в результате чего созданная статическая подъемная сила обеспечивает компенсацию собственного веса конструкции судна и средств создания тяги. Предложенное решение все еще не позволяет обеспечить высокие скорости полета, так как указанное воздушное судно имеет большое поперечное сечение и, соответственно, высокое лобовое сопротивление. Предложенное гибридное воздушное судно также создает проблемы наземного обслуживания из-за его чрезмерного физического размера. Его низкие скорости полета (110-130 км/час) совершенно не подходят для коммерческого использования при транспортировке пассажиров. Это воздушное судно может быть использовано только для осуществления специальных заданий, таких как применение в качестве подъемного крана. Другой критичной инженерной проблемой, с которой сталкиваются в таких конструкциях, является воздействие вибрационных сил, создаваемых средствами тяги вертолетного типа, на плохо интегрированные объемные опоры тяговых средств и на конструктивные элементы планера.

Дальнейшие усилия по улучшению гибридного летательного аппарата привели к созданию частично плавучих летательных аппаратов, которые обладают некоторой ограниченной подъемной силой за счет формы их корпуса (фюзеляжа). Пример такого летательного аппарата содержится в патенте США N 4,052,025 на имя Кларка и др. Этот летательный аппарат в действительности представляет собой воздушное судно чрезвычайно больших размеров, которое не может использовать существующую авиационную инфраструктуру. Этот летательный аппарат является чрезвычайно сложным и дорогостоящим при конструировании, причем каждая из панелей фюзеляжа имеет различную конфигурацию. Кроме того, базовая конструкция фюзеляжа в виде спиральной намотки не обладает жесткостью, что не позволяет воздушному судну достигать средних и высоких крейсерских скоростей полета порядка 400 км/час. Инженерные проблемы создаются в результате огромного размаха крыльев воздушного судна и других его больших размеров, что делает наземное обслуживание этого частично плавучего летательного аппарата затруднительным, аналогично воздушному судну LTA. Кроме того, этот частично плавучий летательный аппарат не обладает возможностями VTOL или R-VTOL. Указанный тип летательного аппарата позволяет транспортировать большие коммерческие нагрузки на очень большие расстояния. Однако в сравнении с другими воздушными судами, такими как большие реактивные аэробусы, частично плавучий летательный аппарат не является конкурентоспособным в терминах коммерческой нагрузки, скорости и общей эффективности.

В той же самой категории судов был предложен частично плавучий летательный аппарат с использованием "щитка реактивной струи" в сочетании с обладающим подъемной силой корпусом, см. патент США N 4,149,688 на имя Дж. Миллера. Несмотря на то, что это воздушное судно представляется подходящим для обеспечения короткого взлета и посадки, его возможность VTOL не обладает эффективностью, так как дельтовидная форма судна плохо сочетается со средствами создания тяги (с трастерами), в особенности с большими трастерами, эффективными для создания вертикальной тяги. Расположенные в задней части судна трастеры препятствуют получению хороших характеристик VTOL, так как их спутная струя сталкивается с задним концом корпуса судна. Кроме того, трастеры при осуществлении функции VTOL, когда они находятся в предложенных положениях в носовой части судна и у его кормы, будут создавать наземные эффекты скоса потока вниз (при обтекании профиля), что приводит к значительной разбалансировке моментов тангажа воздушного судна при его зависании. Более того, структурно такой дельтовидный фюзеляж неэффективен и дорог при его построении.

Вертолеты представляют собой обычные воздушные суда VTOL, однако они являются сложными и дорогостоящими в эксплуатации. Так как вся подъемная сила вертолета получена от его двигателей, он не способен перевозить большие коммерческие нагрузки (коммерческие нагрузки более 10 тонн) на средние (1 000 миль) расстояния, так как большая часть полезной нагрузки образована топливом. Перевозка пассажиров и сыпучих грузов малой плотности при помощи вертолета является дорогостоящей из-за ограниченного пространства салона или ангара для груза. Однако вертолеты имеют преимущества при доставке приоритетных грузов в удаленные местности, не имеющие авиационной инфраструктуры или доступа по земле, когда их способность VTOL оправдывает понесенные расходы. Были предприняты попытки улучшения возможности транспортирования при помощи вертолета за счет увеличения размера и числа несущих винтов. Однако это не привело к существенному улучшению коммерческой привлекательности вертолетного транспорта.

Еще одной конструкцией воздушного судна, которое предназначено для решения проблем воздушной транспортировки на короткие (до 500 миль) расстояния, является воздушное судно с наклонным несущим винтом, известное также как Bell Boеing V-22. Такое воздушное судно имеет большие, обладающие возможностью наклона несущие винты, которые позволяют судну иметь как возможность VTOL, так и горизонтальную тягу. Воздушное судно такого типа имеет фиксированные крылья, которые обеспечивают некоторую аэродинамическую подъемную силу. Подобно вертолету, воздушное судно с наклонным несущим винтом является дорогостоящим при производстве и в эксплуатации, оно не позволяет перевозить крупногабаритные грузы и имеет салон с малым объемом и комфортом. Такое судно не обеспечивает экономически эффективную перевозку пассажиров. Главным преимуществом воздушного судна с наклонным несущим винтом по сравнению с вертолетом является возможность транспортировки коммерческих грузов на более высоких скоростях. Однако в связи с более высокой стоимостью воздушного судна с наклонным несущим винтом его единственная область применения связана с доставкой военных грузов, когда имеет значение скорость доставки, причем эта область ограничена некоторыми специальными операциями разведки. Можно полагать, что до настоящего времени воздушное судно с наклонным несущим винтом не нашло коммерческого применения.

Воздушное судно с наклонным несущим винтов и с имеющими возможность изменения наклона крыльями раскрыто в краткой технической информации NASA "Воздушное судно с имеющими возможность изменения наклона крыльями и с имеющим возможность изменения наклона несущим винтом", май 1986 г.

Гибридное воздушное судно раскрыто в заявке ФРГ 3,508,101 на имя Бота. Фюзеляж этого судна образует резервуар подъемного газа и имеет главным образом форму яйца. На воздушном судне закреплены аутригеры, на которых установлены 4 воздушных винта (пропеллера), имеющие возможность изменения наклона.

В патенте США N 2,462,201 на имя Килгора и др. описана электрическая система создания тяги воздушного судна. В патенте США N 3,110,456 на имя Кризи описано воздушное судно с вертикальным взлетом, которое приводится в движение при помощи установленных в воздуховодах (коробах) вентиляторов, вертикальные оси которых встроены в секции крыльев воздушного судна.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается воздушное судно, которое обеспечивает баланс возможности транспортировки коммерческого груза от 5 до 50 тонн, полезных крейсерских скоростей полета в определенном диапазоне расстояний, способность работы как с существующими, так и с устаревшими (недоразвитыми) авиационными инфраструктурами, а также возможность взлета и посадки на неподготовленных полях.

Предлагаемое воздушное судно обладает возможностями VTOL или R-VTOL и S-STOL, при использовании ориентировочно 30% длины ВПП, необходимой для обычного воздушного судна, а также обладает возможностью достижения средней крейсерской скорости в диапазоне от 280 до 370 км/час. Предлагаемое воздушное судно имеет существенно увеличенный салон для пассажиров и увеличенное пространство для размещения груза по сравнению с обычными самолетами и вертолетами; это судно имеет разумную стоимость производства, технической эксплуатации и обслуживания. Воздушное судно в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлено с размерами, сопоставимыми с обычными самолетами, что позволяет использовать имеющиеся структуры авиационной поддержки и обслуживания.

В связи с разносторонними возможностями предлагаемого воздушного судна и его высокой экономической эффективностью оно может быть использовано в самых различных областях применения. Например, воздушное судно в соответствии с настоящим изобретением полезно для комбинированной транспортировки пассажиров и доставки легких приоритетных грузов, а также для доставки тяжелых грузов с комбинированными операционными возможностями R-VTOL и VTOL в регионы, где отсутствуют обычные авиационные инфраструктуры. Воздушное судно полезно при проведении воздушных операций на малой скорости или малой высоте, таких как наблюдение, патрулирование, поиск или спасение. Воздушное судно полезно при использовании в высокоразвитых промышленных зонах для точечной доставки пассажиров и груза на очень малые расстояния (150- 300 км), при обслуживании челночного типа с множеством остановок.

Предлагается воздушное судно, которое имеет определенную геометрию планера с размещением (конфигурацией) крыльев тандемом (последовательно друг за другом), что обеспечивает увеличенную безопасность в результате существенно уменьшенных скоростей взлета и посадки, которые типично составляют от 90 до 150 км/час, причем форма фюзеляжа такова, что воздушное судно главным образом не может сваливаться, при этом указанная форма обеспечивает воздушную подушку безопасности под фюзеляжем при VTOL и R-VTOL.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое имеет фюзеляж с множеством крыльев, которые выполнены в виде аэродинамических профилей, выступающих относительно фюзеляжа. Каждое из крыльев имеет средство обеспечения тяги, такое как, например, пропеллер или жесткий пропеллер - несущий винт, установленный на крыле. Каждое из крыльев имеет возможность поворота относительно его нейтральной аэродинамической оси давления, причем каждое из средств обеспечения тяги также установлено с возможностью независимого поворота. Движение поворота крыльев и средств создания тяги является управляемым и в сочетании обеспечивает тяговые усилия подъема, тяговые усилия управления и прямые тяговые усилия. В соответствии с первым вариантом настоящего изобретения движение поворота всех элементов контролируется (управляется) компьютером, при этом обеспечиваются главным образом мгновенные усилия управления, например, при появлении бокового порыва ветра и т.п.

Поворот крыльев осуществляется относительно их нейтральной оси, так что требуется минимальное усилие для осуществления существенных изменений в положении индивидуального крыла. Это позволяет главным образом мгновенно приложить вектор сил, вырабатываемый при воздействии спутной струи пропеллера на крыло, для получения моментов управления, например, для дифференциального отклонения двух секций крыла, левой и правой, для противодействия ротационному моменту, создаваемому боковым порывом ветра. Когда требуются большие усилия для поддержания желательного положения воздушного судна, тогда несущие винты могут быть приведены в действие для изменения их наклона, чтобы создать дополнительные существенные усилия управления.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается такая форма фюзеляжа воздушного судна, которая позволяет получить существенный эффект подъема с земли, содействующий операциям VTOL и существенно улучшающий параметры подъемной силы VTOL. Эффект подъемной силы с земли получают за счет использования множества пропеллеров, смещенных относительно фюзеляжа и установленных таким образом, чтобы создать главным образом вертикальную тягу. Пропеллеры расположены со смещением относительно фюзеляжа, так что их спутные струи главным образом не сталкиваются с фюзеляжем. При таком размещении пропеллеров, при первоначальном отрыве от земли, 50% воздушной массы, которая нагнетается вертикально вниз при помощи каждой из тяговых колонок пропеллеров, отклоняется поверхностью земли для перемещения внутрь под фюзеляж. Эти воздушные массы от каждого из пропеллеров сталкиваются и принудительно направляются вверх, создавая при этом воздушную подушку под фюзеляжем, действующую в направлении вверх для создания эффекта подъема (отрыва) с земли. Преимущественно пропеллеры вращаются таким образом, что их направление вращения в виде сверху направлено к центральной точке фюзеляжа. Например, 4 пропеллера в носовой и кормовой части, слева и справа, могут иметь противоположные направления вращения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения фюзеляж обеспечивает основную аэродинамическую подъемную силу в R-VTOL и S-STOL. После достижения крейсерского режима фюзеляж разгружается и до 50% необходимой аэродинамической подъемной силы создается секциями крыльев. Это позволяет увеличить отношение подъемная сила/лобовое сопротивление до величин (8 - 1), сопоставимых с крыльями обычной конструкции. Форма фюзеляжа такова, что он обладает переменной кривизной профиля на своих верхней и нижней поверхностях, в результате чего он обладает большей аэродинамической подъемной силой в воздушном потоке. Аэродинамическая подъемная сила фюзеляжа позволяет воздушному судну в режимах R-VTOL и S-STOL увеличивать грузоподъемность на 100-120% по сравнению с грузоподъемностью в режиме VTOL. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения размеры фюзеляжа воздушного судна выбирают таким образом, чтобы одновременно максимально повысить грузоподъемность воздушного судна и свести к минимуму лобовое сопротивление, чтобы таким образом оптимизировать эффективность транспортировки.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения фюзеляж сконструирован таким образом, что он сохраняет жесткость и может выдерживать скорости полета ориентировочно до 400 км/час. Фюзеляж воздушного судна сконструирован из множества поперечных колец, с расположенными между ними модульными элементами, работающими на скручивание, в результате чего формируется образованная из треугольников пространственная оболочковая рама геодезического типа. Жесткая внешняя композитная оболочка полужестким образом смонтирована вокруг пространственной оболочковой рамы. Дополнительные средства внутреннего наддува делают планер при нормальных условиях крейсерской нагрузки напряженной, за счет приложения давления, структурой, что увеличивает жесткость ориентировочно на 50% в сравнении с планером без наддува. Размеры пространственной оболочковой рамы выданы таким образом, чтобы обеспечить структурную целостность планера при аварийном отключении давления. При этом безопасный полет может быть продолжен при снижении крейсерских скоростей ориентировочно до 200 - 220 км/час.

Воздушное судно в соответствии с настоящим изобретением может иметь привод от любой подходящей силовой системы. Например, может быть использован привод с обычной кинематической цепью. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения может быть использована турбоэлектрическая система привода. Турбоэлектрическая система привода включает в себя центральную газовую турбину и средства передачи мощности к средствам создания тяги. Подобная система имеет различные преимущества по сравнению с обычной системой, в том числе обеспечивает уменьшение веса и исключение поперечной трансмиссии. Кроме того, при установке турбины внутри фюзеляжа имеются внутренние каналы для отвода горячих газов от турбины. При таком построении силовой установки выхлопные газы могут быть использованы для обогрева салона, устранения возможного обледенения критических поверхностей или, по желанию, для создания статической подъемной силы.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения при проектировании геометрии фюзеляжа использованы новые для авиации методы конструирования, которые можно назвать "подходом к конструированию планера с большими компонентами". Этот метод позволяет изготовить планер из существенно уменьшенного числа (номенклатуры) различных компонентов. Различные узлы планера могут быть созданы из меньшего числа балок среднего размера и панелей за счет использования композитных технологий, а не дорогой технологии отверждения с расщеплением. Использование технологии соединения и самоустановки компонентов облегчает процесс сборки такого воздушного судна. В результате меньших скоростей судна и сниженной аэродинамической нагрузки можно использовать менее дорогие материалы, такие как кевлар, E-стекла и формуемые термопластики.

В соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы средства создания тяги (воздушные винты) любого типа, например пропеллер - несущие винты или высокоскоростные вентиляторы. В случае использования высокоскоростных вентиляторов их размещают у корпуса фюзеляжа и в таком случае воздушное судно именуют "передовым гибридным воздушным судном" (AHA). Преимущественно используют от 8 до 12 вентиляторов, например, диаметром от 2, 5 до 4 м, которые установлены вдоль горизонтальной осевой линии фюзеляжа и снабжены дефлекторами тяги для обеспечения диапазона направлений тяги. Могут быть установлены также другие вентиляторы для создания направленной или передней крейсерской тяги, например, у кормы фюзеляжа. Такое воздушное судно обладает прекрасными характеристиками удержания по курсу в любых режимах полета.

Таким образом, в соответствии с широким аспектом настоящего изобретения, предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, множество крыльев, имеющих форму аэродинамических профилей, установленных относительно фюзеляжа со смещением друг от друга, причем каждое крыло имеет возможность поворота относительно нейтральной оси аэродинамического давления, и средства создания тяги, установленные на каждом крыле и имеющие возможность поворота независимо от крыла.

В соответствии с другим широким аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, имеющий верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, а также геометрическую центральную точку, вертикальную ось, проходящую через центральную точку, множеств средств создания тяги, установленных на фюзеляже со смещением относительно центральной точки, причем каждое из средств создания тяги установлено таким образом, что оно обеспечивает тягу главным образом параллельно вертикальной оси и создает спутную струю, направленную к нижней поверхности фюзеляжа, причем форма нижней поверхности такова, что она улавливает спутную струю, которая отклоняется под фюзеляж.

В соответствии с еще одним широким аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, имеющий продольную ось и такую форму, которая обеспечивает существенную аэродинамическую подъемную силу в воздушном потоке, причем фюзеляж имеет коэффициент формы в диапазоне от 1 до 2,5 и отношение толщины хорды фюзеляжа в диапазоне от 3 до 4,5.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается фюзеляж воздушного судна, поперечное сечение которого образовано четырьмя дуговыми сегментами, соединенными тангенциально.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, имеющий продольную ось, причем фюзеляж включает в себя множество соединенных последовательно секций рамы, каждая из которых установлена главным образом ортогонально к продольной оси, и множество торсионных (работающих на скручивание) элементов, расположенных между смежными последовательными секциями рамы, при этом кольца и торсионные элементы соединены между собой с образованием рамы из треугольников.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, имеющий множество секций крыльев, закрепленных на нем, и множество средств создания тяги, причем средства создания тяги имеют привод от турбоэлектрической системы привода, которая содержит газовую турбину, генератор переменного тока и систему управления и передачи мощности, для подачи мощности, вырабатываемой газовой турбиной, на средства создания тяги.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается воздушное судно, которое включает в себя фюзеляж, имеющий такую форму, которая обеспечивает существенную аэродинамическую подъемную силу в воздушном потоке, множество секций крыльев, закрепленных на фюзеляже, и множеств высокоскоростных вентиляторов, установленных определенным образом относительно фюзеляжа и имеющих средства отклонения тяги, установленные совместно с вентиляторами для обеспечения определенного диапазона направлений тяги.

Указанные вкратце ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны только типичные варианты осуществления настоящего изобретения и которые не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения.

На фиг. 1 показан вид в перспективе воздушного судна; можно видеть его полную внешнюю конфигурацию, причем пропеллеры показаны в горизонтальном положении тяги.

На фиг. 2 показан вид сбоку воздушного судна фиг. 1, причем пропеллеры показаны в вертикальном положении тяги; можно видеть построение салона и кабины экипажа.

На фиг. 3 показан вид в перспективе нижнего фюзеляжа со снятой верхней частью поверхности подъемного корпуса судна.

На фиг. 4А отображены геометрические принципы образования конструкции фюзеляжа в поперечном сечении.

На фиг. 4В приведен схематично вид в перспективе, отображающий геометрические принципы образования конструкции компонентов фюзеляжа.

На фиг. 5А показан вид спереди, иллюстрирующий принципы создания эффекта подъема (отрыва) с земли.

На фиг. 5В приведен вид сверху, иллюстрирующий вихревую картину, создаваемую установленным в четырех положениях трастерами под подъемным корпусом судна.

На фиг. 6А приведен вид в перспективе фюзеляжа с его конструктивными элементами.

На фиг. 6В показано поперечное сечение по линии 6b - 6b фиг. 6А.

На фиг. 6С приведен вид в перспективе коробчатого пластинчатого узла (элемента) поверхности фюзеляжа.

На фиг. 6D приведен вид в перспективе типичной одиночной секции корпуса, причем показаны также киль, пространственная оболочковая рама и поперечные ребра.

На фиг. 7A приведен вид в перспективе и в сечении узлового соединителя рамы, совместно с направляющей и устройством зажима троса, а также с множеством пространственных элементов рамы.

На фиг. 7B показано поперечное сечение узлового соединителя рамы, совместно с направляющей и устройством зажима троса, а также с множеством пространственных элементов рамы.

На фиг. 8A приведен вид в перспективе узлового соединителя оболочковой рамы, причем показана секция ребра, стыкующаяся с внешней крышкой.

На фиг. 8B показано поперечное сечение узлового соединителя оболочковой рамы, причем показана секция ребра, стыкующаяся с внешней крышкой, а также соединительный элемент панели крышки.

На фиг. 8C показан вид сбоку, где можно видеть секцию ребра, установленную между пространственной оболочковой рамой и панелями внешней крышки.

На фиг. 8D показано сечение соединителя панели внешней крышки.

На фиг. 8E показано поперечное сечение альтернативной панели поверхности фюзеляжа.

На фиг. 8F показано поперечное сечение альтернативной панели поверхности фюзеляжа с встроенным воздуховодом.

На фиг. 9A показан вид в перспективе пропеллера и секции крыла для воздушного судна, показанного на фиг. 1, причем можно видеть диапазоны поворота, полезные в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 9B приведен вид в перспективе, показывающий возможность вертикального наклона независимой секции крыла, причем отображен диапазон дифференциального вертикального наклона.

На фиг. 9C приведен вид сбоку, где показано альтернативное построение пропеллера, имеющего стабилизатор, соединенный с гондолой двигателя.

На фиг. 10 приведена блок-схема, где можно видеть основные элементы системы управления полетом.

На фиг. 11 приведена блок-схема, где можно видеть цепи турбоэлектрической системы привода (TEDS).

На фиг. 12A показано поперечное сечение корпуса воздушного судна с встроенной в него несущей сквозной балкой.

На фиг. 12B показан вид в перспективе внутренней рамы в месте ее стыка с несущей сквозной балкой и с аутригером.

На фиг. 12C показан вид в перспективе внешнего аутригера и поворотной секции крыла.

На фиг. 13A показан вид сверху альтернативного судна AHA.

На фиг. 13B схематично показан вид спереди альтернативного судна АНА, где можно видеть построение трастера.

На фиг. 13С схематично показан вид сбоку, где можно видеть построение трастера альтернативного судна AHA.

На фиг. 13D приведено поперечное сечение блока вентилятора, который использован в альтернативном судне AHA фиг. 13A.

Начнем детальное описание настоящего изобретения с глобального обзора основных параметров воздушного судна и основных строительных блоков его планера (корпуса летательного аппарата). Затем рассмотрим аспекты "простой геометрии", которые создают основу для упрощения производства судна; после этого рассмотрим специфические являющиеся предметом изобретения механические аспекты построения фюзеляжа с наддувом. После этого будут рассмотрены аспекты управления судном, а затем будет приведено описание передовой системы создания тяги, которая особенно хорошо подходит для воздушного судна в соответствии с настоящим изобретением. В конце будет представлен второй альтернативный вариант гибридного воздушного судна в соответствии с настоящим изобретением.

Обратимся к рассмотрению фиг. 1, 2 и 9А, на которых показан преимущественный вариант гибридного воздушного судна (НА) в соответствии с настоящим изобретением. Воздушное судно имеет подъемный корпус (фюзеляж) 1 и четыре создающих тягу пропеллера - несущих винта 23a, 23b, 23c и 23d, которые установлены по обеим сторонам фюзеляжа относительно его центральной линии в носовой и хвостовой части судна, на концах аутригеров 74 (фиг. 12А и 12В). Четыре секции крыльев 20а, 20b, 20с и 20d установлены тандемом (друг за другом), что лучше всего видно на фиг. 1, и обладают возможностью поворота относительно аутригеров у их нейтральных осей аэродинамического давления 65 (фиг. 9А). Четыре создающих тягу пропеллера - несущих винта 23а, 23b, 23с и 23d имеют привод от двигателей, установленных в гондолах 21а, 21b, 21с и 21d; в своем горизонтальном положении (показанном штрих-пунктиром на фиг. 9А) они создают тягу для толкания воздушного судна вперед, а в вертикальном положении пропеллеры - несущие винты создают статическую вертикальную тяговую подъемную силу и тягу управления одновременно в VTOL, при зависании (парении) и в R- VTOL. Вращение пропеллеров - несущих винтов относительно оси 24а может быть организовано индивидуально, с независимым поворотом относительно оси 22а, проходящей через гондолу двигателя 21а, обычно в диапазоне от - 10^o до 90^o относительно вертикали. Преимущественно ось 65 крыльев 20 является совмещенной с осью 22 блоков пропеллеров - несущих винтов 21, 23. Как это будет обсуждаться далее более подробно, каждый блок пропеллеров - несущих винтов 21а, 23а состоит из пропеллера - несущего винта, двигателя, редуктора, системы смазки и установленного в гондоле устройства сочленения с поперечной силовой трансмиссией. Поперечная силовая трансмиссия 19, 19' установлена внутри фюзеляжа и поддерживается сквозными балками.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1, 2, 3, 6А и 6В, на которых показано расположение компонентов основной субсистемы и структурных элементов, несущих и распределяющих основную нагрузку всего планера "НА". В нижней части подъемного корпуса фюзеляжа 1 встроен большой киль 25. У киля 25 перпендикулярно ему идут две несущие сквозные балки 26, 26' в носовой и хвостовой части фюзеляжа 1. Эти балки 26, 26' соединены с килем 25 и конструкцией пространственной оболочковой рамы 41. Дополнительные балочные раскосы 75, 75' (фиг. 12А) стыкуются с килем 25 и оболочковой рамой 41; они проходят через нижний донный корпус, наружу с левой и правой сторон киля 25 у положения заднего шасси 8b, 8c. Балочные раскосы 75, 75' поглощают и перераспределяют нагрузки от шасси 8а, 8b и 8c и передающих на киль 25 и на нижние части фюзеляжа 1. Шасси 8а, 8b и 8c выполнено по традиционной трехточечной схеме. Жесткая точка для осуществления внешних операций подъема (подвески) груза обеспечена при помощи крюка 10, выступающего из нижней средней секции фюзеляжа, и упрочняющего раскоса 10' внутри фюзеляжа. Структурно он встроен в киль 25.

В нижнем фюзеляже также образованы поперечные ребра 50, 50'. Эти ребра 50, 50' выполнены в виде раскосов, встроены в оболочку 41 и киль 25 и следуют за кривизной нижнего фюзеляжа. Киль 25, балки 75, 75' и поперечные ребра 50, 50' совместно образуют наиболее прочную часть планера. Нижний фюзеляж ограничен оболочкой 30, образованной коробчатыми пластинчатыми элементами 54, которые соединены таким образом, что они способствуют созданию дополнительной жесткости фюзеляжа. Указанная оболочка 30 нижнего фюзеляжа воздушного судна функционально должна обладать наивысшей механической жесткостью поверхности. На нижнюю оболочку 30 воздействуют существенные аэродинамические и механические поверхностные силы в результате ударных нагрузок при обработке судна на земле, за счет эффекта воздействия поверхности земли, например ударов гравия при VTOL, а также при приводнении.

Преимущественно воздушное судно также содержит закрытые конструкции 48, 48', которые разделяют верхнюю половину внутреннего пространства фюзеляжа от нижней половины, причем внутри киля 25 образуется нижний салон 13, а верхние салоны 14 образуются за счет платформы 16 и половых балок, поддерживаемых ребрами 50, 50'. Двухпалубная концепция обладает существенными преимуществами по сравнению с обычной однопалубной концепцией воздушного судна, так как легкие объемные грузы, например пассажиры или посылки (почтовые отправления), могут перевозиться в верхних салонах 14, в то время как пространство нижнего ангара 13 специально оборудуется для перевозки тяжелых грузов и может выдерживать большие точечные нагрузки. Для типичной ширины фюзеляжа 6 - 7 м ангар на нижней палубе "НА" может быть использован для перевозки 30 тонн коммерческого груза, при этом существенное дополнительное пространство салона, например до 110% от размера нижнего ангара, может быть получено за счет введения платформы 16 и образования верхнего салона 14. Указанным образом может быть реализована 100% расчетная загрузка воздушного судна по весу. В верхней кабине могут располагаться пассажиры или груз малой плотности (7 - 10 фунтов на кв. фут). Это дает особые операционные преимущества при работе воздушного судна в режимах R-VTOL или S-STOL, так как в таком случае судно может поднимать коммерческую нагрузку на 100-120% больше в сравнении с его операциями в режиме VTOL.

Для облегчения транспортировки пассажиров предусмотрены трапы 12а, 12b, обеспечивающие сообщение между нижним и верхним салонами 13 и 14. Кроме того, предусмотрена задняя дверь доступа 5. Погрузка и разгрузка груза может быть осуществлена при помощи широкого переднего пандуса 3, который открывается в нижний ангар 13. Это может быть осуществлено без применения специального погрузочно-разгрузочного оборудования, что позволяет сократить время погрузки и разгрузки. Кроме того, в ве