Многоцелевой самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой

Многоцелевой самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области морского авиастроения и может быть использовано для спасения людей, терпящих бедствие в Мировом океане, в расширенном диапазоне погодных условий, а также для других целей, где необходимо сочетание больших скоростей полета на марше в сочетании с большой дальностью и возможностью вертикальных взлетов и посадок.

Известен многоцелевой самолет-амфибия, предназначенный для проведения спасательных операций в океане в расширенном диапазоне погодных условий (патент №2179135 от 20.10.2000 г.) - прототип.

Самолет-амфибия - прототип имеет фюзеляж крыло, хвостовое оперение, силовую установку с двигателями и подъемными вентиляторами с приводами, секционный посадочный модуль. Самолет снабжен дополнительным фюзеляжем, соединенным с первым посредством среднего крыла с образованием симметричной конструкции, с размещенной на нем силовой установкой. Каждый фюзеляж снабжен двумя секциями посадочного модуля с жесткими поплавками постоянного объема, с раздвижными телескопическими штангами и балластами в виде акваэкранов, соединенных друг с другом жесткими фигурными связями, спасательными люками в днищах фюзеляжей и подъемными устройствами.

Недостатком этого самолета-амфибии является его большая масса в связи со снабжением его добавочным фюзеляжем, что снижает его бортовой запас топлива и дальность полета. Наличие донных люков не обеспечивает надежной водонепроницаемости при приводнении на фюзеляж. Кроме того, подъемные устройства недостаточно удобны в использовании, а количество спасательных площадок ограничено.

Задачей полагаемого изобретения является снижение массы сухого самолета-амфибии, увеличение экономичности его силовой установки и дальности полета с размещением на нем всех секций посадочного модуля, обеспечение остойчивости системы “самолет - посадочный модуль” на воде в широком диапазоне погодных условий и водонепроницаемости при приводнении на фюзеляж без посадочного модуля, повышения безопасности и удобства использования подъемных устройств и создание спасательных площадок на фюзеляже и крыле для обнаружения и помощи удаленным от самолета-амфибии людям на водной поверхности.

Для достижения этого результата многоцелевой самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой, содержащий фюзеляж со спасательными люками, крыло, хвостовое оперение с килем и стабилизатором, шасси, силовую установку с двигателями и подъемными вентиляторами с приводами, секционный посадочный модуль со штангами и поплавками, подъемные устройства с транспортерами и спасательное оборудование, снабжен выносными газогенераторами с турбореактивными двигателями и маршевыми турбовентиляторами, установленными в концевой части фюзеляжа, газовым приводом с системой подвода воздуха от компрессоров газогенераторов и турбоприводам вентиляторов при этом подъемные вентиляторы размещены в гондолах фюзеляжа побортно, симметрично относительно центра масс и диаметральной плоскости фюзеляжа, а секции посадочного модуля самолета-амфибии снабжены надувными поплавками с откидными штангами, с тросовой системой и размещены в бортовых выгородках, при этом фюзеляж соединен быстроразъемным соединением с шасси, снабженным “противоподпрыгивающим” устройством, причем выше ватерлинии фюзеляжа установлены бортовые и верхние спасательные люки, а на крыше его и крыле установлены выдвижные ограждения для спасателей, ведущих поиск и подтягивание спасаемых людей к подъемным устройствам, при этом внутри фюзеляжа размещены выдвижные кран-балки со спасательными сетками и ленточные транспортеры, оборудованные жесткими раздвижными основаниями, верхние концы которых снабжены приводными валами, жестко соединенными с электроприводами и подвижно - с фюзеляжем, а нижние концы жестких оснований снабжены натяжными валами и подвижно соединены со спасательными площадками, снабженными надувными поплавками, кроме того, хвостовое оперение снабжено дополнительным килем и стреловидным стабилизатором, установленным на верхних кромках килей, а все элементы самолета-амфибии выполнены с учетом рекомендаций по улучшению его аэродинамических характеристик.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения самолета-амфибии от указанного вышеизвестного, наиболее близкого к нему, является снабжение самолета выносными газогенераторами с турбореактивными двигателями с высокой степенью двухконтурности и маршевыми турбовентиляторами, установленными в концевой части фюзеляжа между килями, газовым приводом с системой подвода воздуха от компрессоров газогенераторов к турбоприводам вентиляторов, при этом подъемные вентиляторы размещены в гондолах фюзеляжа побортно, симметрично относительно центра масс и диаметральной плоскости фюзеляжа, а секции посадочного модуля самолета-амфибии снабжены надувными поплавками из прочного двухслойного газоплотного материала с откидными штангами, с тросовой системой и размещены в бортовых выгородках, при этом фюзеляж соединен быстроразъемным соединением с шасси, снабженным “противоподпрыгивающим” устройством, причем выше ватерлинии фюзеляжа установлены бортовые и верхние спасательные люки, а на его крыше и крыле установлены выдвижные ограждения для спасателей, при этом внутри фюзеляжа размещены выдвижные кран-балки со спасательными сетками и ленточные транспортеры, оборудованные жесткими раздвижными основаниями, верхние концы которых снабжены приводными валами, жестко соединенными с электроприводами с помощью червячных передач редукторов и подвижно - с фюзеляжем, а нижние концы жестких оснований снабжены натяжными валами и подвижно соединены со спасательными площадками, снабженными надувными поплавками, кроме того, хвостовое оперение снабжено дополнительным килем и стреловидным стабилизатором, установленным на верхних кромках килей, а все элементы самолета-амфибии выполнены с учетом рекомендаций по улучшению его аэродинамических характеристик.

Благодаря наличию этих признаков снижается масса оборудования самолета-амфибии, так, например, сброс шасси дает - 2...2,5 т, замена кресел с фундаментами - ок. - 1...1.5 т и т.д., кроме того, снижается удельная масса двигателей от замены турбореактивных маршевых двигателей на турбовентиляторные с 0,193 кг/кгс у Д-436 Т2 до 0,125 кг/кгс тяги у Д27, кроме того, при этом снижается и удельный расход топлива на высоте 11 км с 0,617 кг/кгс·ч до 0,410 кг/кгс·ч, что вместе с увеличением бортового запаса топлива до ок. 22 т позволяет увеличить дальность полета до 4000...4500 км - обеспечивается размещение силовой установки в защищенном от воздействия волн месте в хвосте фюзеляжа между килями и исключается попадание воды в воздуховоды приемных сопел компрессоров газогенераторов, а также размещаются секции посадочного модуля во внешних выгородках фюзеляжа, а подъемных вентиляторов - в бортовых гондолах фюзеляжа, что обеспечивает устойчивость вертикальных полетов и остойчивость системы “самолет - посадочный модуль” на воде при высоте волны до 3...3,5 м, при этом обеспечивается безопасное приводнение на фюзеляж без посадочного модуля, лучший обзор и эффективность работы спасателей и безопасный подъем спасаемых людей из воды на борт самолета-амфибии.

Кроме того, выполнение ряда мероприятий по повышению аэродинамической эффективности позволит получить аэродинамическое качество не менее 15...17.

Самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой с посадочным модулем в рабочем положении иллюстрируется чертежами на фиг.1, 2 и 3, а схемы силовой установки на фиг.4, ленточного транспортера на фиг.5.

Самолет-амфибия содержит фюзеляж 1, гондолы с подъемными вентиляторами 2, крыло 3, киль 4, маршевые вентиляторы 5, стабилизатор 6, газогенератор 7, поворотные сопла 8, выгородки 9, штанги поплавка 10, обтекатель выгородки 11, надувной поплавок 12, спасательный люк 13, ленту транспортера 14, основание надувного поплавка 15, кабину пилотов 16, откидную штангу поплавка 17, поплавок ленточного транспортера 18, спасательную площадку 19, носовой поплавок 20, ограждение 21, подъемные вентиляторы 22, тросовые растяжки штанг 23, концевые поплавки крыла 24.

Схема силовой установки (фиг.4) содержит маршевые вентиляторы 5, газогенераторы 7, подъемные вентиляторы 22, клапаны подачи воздуха на маршевые вентиляторы 25, воздуховоды приемных сопел компрессоров 26, клапаны раздачи воздуха на подъемные вентиляторы 28, систему подвода воздуха от компрессоров 29.

Ленточный транспортер (фиг.5) содержит ведущий вал редуктора 29, ведомый-приводной вал транспортера 30, электродвигатель 31, червячную передачу 32, раздвижные секции жесткого основания транспортера 33, натяжную ленту 14, петли 34 для сцепления со спасательными поясами спасаемых, натяжной вал 35, ось натяжного вала 36, щит 37, ограждение 21, защитную подушку 38, надувной поплавок спасательной площадки транспортера 18.

Многоцелевой самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой в спасательной операции используют следующим образом. При вылете из базы на задание с работающими маршевыми вентиляторами 5 и газогенераторами 7 взлетают с коротким разбегом по-самолетному и в момент отрыва от взлетной полосы с помощью быстроразъемного соединения отделяют от фюзеляжа 1 и сбрасывают на землю шасси, снабженное “противоподпрыгивающим” устройством. Набор высоты заданного эшелона полета производят, как обычно, на всех работающих газогенераторах 7 и маршевых вентиляторах 5 с использованием крыла 3 и хвостового оперения 4, 6, при горизонтальном положении выхлопных поворотных сопел турбин 8. При взлете с одним неработающим вентилятором взлет производят на высоту не более 3000 м. В акватории спасательной операции после обнаружения терпящих бедствие снижаются до высоты перехода на режим “зависания” в зависимости от погодных условий, но не менее 100 м, выбирают точку приводнения, безопасную для спасаемых, запускают от работающих газогенераторов 7 подъемные вентиляторы 22, размещенные в бортовых гондолах 2 фюзеляжа 1, уравновешивают их подъемную силу, регулируя подачу на них воздуха клапанами 28 системы подвода воздуха от компрессоров 29, с массой самолета-амфибии и, останавливая маршевые вентиляторы 5 клапанами 25, переходят на режим кратковременного “зависания”, удерживают самолет-амфибию носом к ветру, и, используя клапаны 28, обеспечивают ему устойчивое положение и начинают медленное приводнение. С прекращением горизонтального полета переводят посадочный модуль - все его секции - в рабочее положение, для чего, используя действие сил тяжести штанг 10, оснований надувных поплавков 15 и самих надувных поплавков 12, 20 и тросовую систему, опускают их, открывая обтекатели 11 выгородок 9, вертикально вниз и фиксируют их положение в продольной плоскости тросовыми растяжками 23 штанг 10, одновременно, используя компрессоры газогенераторов 7, наполняют по системе подвода воздуха от компрессоров 29 надувные поплавки 12, 19 и 20 воздухом до установленного давления ок. 15...20 Н (~1,5...2,0 кг/кв.см) медленно приводняются, при этом под давлением противодействующих сил тяжести самолета-амфибии и плавучести водоизмещающих объемов поплавков штанги с поплавками расходятся в стороны от диаметральной плоскости фюзеляжа, расширяя опорную базу и увеличивая остойчивость приводненной системы “самолет - посадочный модуль”, медленно снижают обороты подъемных вентиляторов 22, используя клапаны 28, и останавливают их, оставляя в горячем резерве - в готовности к немедленному пуску. При необходимости передвижения по акватории используют маршевые вентиляторы 5 на малых оборотах, регулируя их работу клапанами 25 и используя вертикальные рули килей 4. После приводнения открывают бортовые спасательные люки 13 и выдвигают из них либо кран-балку со спасательной сеткой, либо ленточный транспортер, для чего разворачивают и выдвигают его жесткое основание 33 со спасательной площадкой 19, с защитной подушкой 38 и надувным поплавком 18, заполняют их воздухом от системы подвода воздуха 29 от компрессоров газогенераторов 7, жесткое основание 33 раздвигают с помощью своей тросовой системы, при этом натяжная лента натягивается на приводном 30 и натяжном 35 валах, после чего нижний конец ленточного транспортера с поплавком 18 с помощью выдвижной кран-балки опускают на воду, раскладывают и приводят в рабочее положение ограждение 21 и щит 37. Для подъема людей с поверхности воды спасатели могут распределяться на группы: спасатели на фюзеляже и крыле ведут обнаружение и, используя линеметы с надувными спасательными поясами на бросательных концах, подтягивают спасаемых людей к спасательным площадкам 19, спасатели на которых обхватывают человека в воде спасательным поясом и карабином соединяют его с петлями 34 натяжной ленты транспортера 14, после чего с помощью системы дистанционного управления дают разрешающий сигнал спасателям в фюзеляже 1, которые по готовности пускают транспортерную натяжную ленту 14, для чего включают электродвигатель 31, передающий вращательный момент через червячную передачу редуктора 32 на приводной вал транспортера 30. При подъеме очередного спасаемого в фюзеляж при необходимости электродвигатель кратковременно останавливают и после снятия человека с натяжной ленты 14 снова его пускают. После окончания подъема людей подъемные и спасательные средства приводят в исходное положение, оканчивают размещение людей и застегивание на них пристяжных ремней, увеличивают число оборотов подъемных вентиляторов и вертикально взлетают на высоту не менее 30 м, после чего переходят в режим зависания, с помощью компрессоров удаляют воздух из поплавков посадочного модуля и с помощью тросовой системы возвращают штанги 10, 17 с поплавками 12, 20 в исходное положение 9, закрывают выгородки обтекателями 11, после чего набирают обороты маршевых вентиляторов 5, используя клапаны 25, разгоняют самолет и, создавая подъемную силу, постепенно снижают обороты подъемных вентиляторов 22, уменьшая клапанами 28 подачу на них воздуха, останавливают их и оставляют в горячем резерве, имея в виду их ротационные возможности, и набирают заданный эшелон высоты полета. При возвращении на базу приводняются в гавани по-гидросамолетному без использования посадочного модуля при высоте волны не более 1 м, снимают людей на плавучие пирсы и другие плавсредства, после чего заводят самолет-амфибию в док-камеру, центрируют его, как при доковании корабля, и, снижая уровень воды в док-камере, сажают его на приготовленные тележки с подушками, перемещают на сушу на эстакаду, где с помощью быстроразъемных соединений подвешивают к фюзеляжу шасси, опускают самолет-амфибию за землю и готовят к следующему вылету.

Создание многоцелевого однофюзеляжного самолета-амфибии с вертикальным взлетом и посадкой, выполненного из легких материалов с обеспечением высоких аэродинамических качеств, с экономичной силовой установкой и вентиляторами в качестве движителей, с облегченным посадочным модулем с надувными поплавками на откидных штангах, обеспечивающих необходимую площадь ватерлинии позволит снизить удельный расход топлива и увеличить дальность полета, обеспечить устойчивость при взлетах и посадках, запас плавучести и остойчивость системы “самолет - посадочный модуль” при приводнении в расширенном диапазоне погодных условий, исключит попадание воды в двигатели.

Кроме того, повышается оперативность и безопасность подъема спасаемых из воды на борт самолета и скорость их доставки по месту назначения.

Многоцелевой самолет-амфибия с вертикальным взлетом и посадкой, содержащий фюзеляж со спасательными люками, крыло, хвостовое оперение с килем и стабилизатором, шасси, силовую установку, имеющую двигатели и подъемные вентиляторы с приводами, секционный посадочный модуль со штангами и поплавками, подъемные устройства с транспортерами и спасательное оборудование, отличающийся тем, что самолет-амфибия снабжен выносными газогенераторами с турбореактивными двигателями и компрессорами для подвода воздуха по трубопроводам к маршевым и подъемным вентиляторам, маршевыми турбовентиляторами, установленными в концевой части фюзеляжа, при этом подъемные вентиляторы размещены в гондолах фюзеляжа по бортам симметрично относительно центра масс и диаметральной плоскости фюзеляжа, секции посадочного модуля образованы надувными поплавками с откидными штангами, выполнены с тросовой системой и размещены в бортовых выгородках с обтекателями, фюзеляж выполнен с бортовыми и верхними спасательными люками, которые расположены выше ватерлинии, соединен быстроразъемным соединением с шасси, на крыше фюзеляжа и крыле установлены выдвижные ограждения для спасателей, при этом подъемные устройства включают в себя выдвижные кран-балки со спасательными сетками и ленточные транспортеры, оборудованные жесткими раздвижными основаниями, подвижно соединенными со спасательными площадками с надувными поплавками, кроме того, хвостовое оперение снабжено дополнительным килем и стреловидным стабилизатором, установленным на верхних кромках килей.