Легкий самолет-амфибия

Легкий самолет-амфибия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в разработке самолетов-амфибий, гидросамолетов.

Известен легкий самолет-амфибия, патент Австралии №154930 [1], содержащий высоко расположенное крыло с подкосом и концевыми наплывами бульбообразной формы, выполняющими роль поплавков, лодку с реданом и скулами, силовую установку с толкающим винтом, установленную за кабиной пилота в верхней части лодки, и хвостовое оперение со стабилизатором, расположенным по середине киля.

Недостатком данной схемы является: большая площадь смачиваемой поверхности законцовок крыла бульбообразной формы, что при движении самолета по воде дает повышенное гидродинамическое сопротивление, влияющее на взлетно-посадочные характеристики, а также большой угол крена самолета-амфибии при его нахождении на плаву и на режимах плавания.

Известен легкий самолет амфибия А-25 (Аэропракт) [2], взятый за прототип, содержащий лодку с реданом и скулами, прямое крыло, расположенное по схеме «среднеплан», консоли которого оканчиваются повернутыми вниз скругленными законцовками, выполняющими роль поплавков, силовую установку с толкающим винтом, установленную над задней частью кабины, хвостовое оперение со стабилизатором, расположенным посередине киля, трехопорное шасси с носовой опорой и убираемыми в крыло основными опорами шасси.

Недостатком данной схемы являются неудовлетворительные характеристики самолета на малых скоростях движения на воде (˜ до 0,3 V_отр. - скорость отрыва). На плаву и при движении самолет имеет большие углы крена, что не позволяет самолету двигаться по прямой. Для выравнивания траектории движения на воде необходимо иметь повышенную эффективность водяных рулей и элеронов. Повышение эффективности элеронов производится за счет увеличения их размаха, что приводит к уменьшению площади закрылков и, как следствие, к повышению взлетно-посадочных скоростей и увеличению длины разбега и пробега, повышению нагрузок на лодку.

Среднее расположение механизированного крыла предполагает близкое расположение отклоненной механизации к водной поверхности, что на этапах взлета и посадки может привести к попаданию на них струй воды и в результате к их поломке.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение летных и взлетно-посадочных характеристик самолета путем оптимального размещения крыла и основных опор шасси за счет установки двухступенчатого поперечного редана.

Технический результат достигается тем, что в легком самолете-амфибии, содержащем лодку с продольными и поперечным реданами и скулами, двигатель с толкающим винтом, установленный над кабиной, дефлекторы на межреданной части лодки, водоруль, хвостовое оперение с расположенным на киле стабилизатором, трехопорное убираемое шасси с носовой опорой и крыло, на конце которого установлены пилоны с подкрыльными поплавками, поперечный редан лодки выполнен двухступенчатым с возможностью установки на второй ступени узлов крепления основных опор шасси, а крыло расположено в верхней части лодки по схеме, близкой к «высокоплану».

Таким образом, заявляемая конструкция самолета-амфибии соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими защищенными патентами техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень». Заявляемое решение пригодно к осуществлению промышленным путем.

Сущность заявляемого решения поясняется кратким описанием и прилагаемыми чертежами, где:

- на фиг.1 - вид самолета-амфибии сбоку;

- на фиг.2 - вид самолета-амфибии в плане;

- на фиг.3 - вид самолета-амфибии спереди;

- на фиг.4 - вид на уступ и открытую нишу шасси;

- на фиг.5 - вид на уступ и открытую нишу шасси с узлами крепления шасси;

- на фиг.6 - график зависимости аэрогидродинамического сопротивления на разбеге;

- на фиг.7 - график зависимости углов хода от скорости.

Легкий самолет-амфибия состоит из лодки 1 с кабиной экипажа и пассажиров 2, в которой выполнены откидные «снизу-вверх» левая входная 3 и правая аварийная 4 створки. Верхняя часть лодки 1 выполнена в плане каплевидной формы, где за остеклением установлено крыло 5 трапециевидной формы в плане.

Крыло 5 размещено в верхней части кабины 2, что улучшает аэродинамику самолета в целом, поскольку сопротивление интерференции высокоплана ниже, чем у среднеплана и низкоплана.

Верхнее расположение крыла 5 (фиг.4) увеличивает его высоту от воды и земли, при этом представляется возможным установка основных опор шасси 6 на бортах лодки 1 с уборкой их вовнутрь лодки. Это позволяет выполнить крыло 5 без вырезов, усилений под вырезы и наплывы, что отражается на его технологичности, весе и аэродинамике в сторону улучшения, а также исключает попадание на механизацию струй воды.

Колеса основных опор шасси 6 и носовой опоры 7 убираются в полете и на воде в лодку и закрываются створками 8 и 9 соответственно.

На конце крыла 5 установлены пилоны с подкрыльными поплавками 10, оканчивающимися днищем 11.

Концы повернуты вниз и образуют поплавок.

Сверху над крылом 5 в конце его профиля по оси самолета-амфибии выполнен обтекаемой формы короткий пилон 12, на котором установлена мотогондола двигателя 13 с толкающим винтом 14.

Трапециевидный стабилизатор 15 установлен в верхней части киля 16, а сверху над ним выполнена законцовка киля 17, снимаемая при транспортировке самолета-амфибии в контейнере. Она предназначена для повышения путевой устойчивости самолета-амфибии в полете, а в транспортировочном положении ее снятие уменьшает габариты самолета-амфибии в целях его размещения в стандартном контейнере. Лодка 1 со скулами 18 оснащена продольными реданами 19 и поперечным реданом 20 со второй ступенью 21, предназначенными для устойчивого движения по воде и уменьшения брызгообразования на взлете и посадке на воду. Вторая ступень поперечного редана 21 входит в конструктивно-силовую схему и к ней крепятся узлы крепления 22 основных опор шасси 6, что позволило разместить их внутри лодки. Дефлекторы 23 размещены на межреданной части лодки, по ее бортам.

Двухступенчатый редан состоит из основного редана 20 и продолжения этого редана в виде двух накладок, расположенных на тоннельной части днища лодки, образующего вторую ступень редана 21.

При движении самолета-амфибии по воде из руля направления 25 выдвигается в крайнее нижнее положение водоруль 24, выполненный поворотно-подвижным, что позволяет эффективно управлять самолетом-амфибией на малых скоростях движения по водной поверхности.

В полете колеса основных опор шасси 6 и носовой опоры 7 убираются в лодку и закрываются створками 8 и 9 соответственно.

На фиг.6 и 7 приведено аэрогидродинамическое сопротивление и углы хода модели проектируемого ТАНТК им. Г.М.Бериева легкого пассажирского самолета с обычным стреловидным реданом и двухступенчатым при передней центровке х_t=0,22b_a и задней центровке х_t=0,38b_а (где: х_t - расстояние от центра тяжести самолета до редана; b_a - средняя аэродинамическая хорда крыла).

Результаты проведенных в гидроканале ЦАГИ гидродинамических исследований показали, что на лодке с обычным реданом переход от х_t=0,22b_а до x_t=0,38b_a смещает горб аэрогидродинамического сопротивления W_x (максимальное значение аэродинамического сопротивления) на скоростях с 0,29V_отр до 0,41V_отр (где V_отр - скорость отрыва), а на самолете с двухступенчатым реданом при тех же центровках горб аэрогидродинамического сопротивления W_x практически не смещается (x_t=0,22b_а), при этом характер изменения аэрогидродинамического сопротивления по скорости разбега более благоприятен, и само аэрогидродинамическое сопротивление на режимах глиссирования после горба сопротивления на задней центровке x_t=0,38b_a на 15÷25% меньше.

Применение двухступенчатого редана позволяет получить на задних центровках уменьшение интенсивности, высоты подъема брызговых струй и уменьшение углов хода и аэрогидродинамического сопротивления на режимах глиссирования (на скоростях после горба сопротивления).

Размещение узлов крепления 22 основных опор шасси 6 на более низкой высоте второй ступени редана приводит к уменьшению высоты механизмов уборки шасси, убираемого в лодку, а также высоты расположения крыла и высоты самой лодки. Это позволяет уменьшить вес лодки, шасси и улучшить летно-технические характеристики самолета.

Сравнительные характеристики самолета с обычным и двухступенчатым реданом приведены на фиг.6 и фиг.7. На самолете с двухступенчатым реданом на задней центровке x_t=0,38b_а по сравнению с обычным реданом значительно меньше смещение «горба» аэрогидродинамического сопротивления (x_t=0,24V_отр.), благоприятнее характер изменения аэрогидродинамического сопротивления по скорости. Это особенно важно для самолетов с количеством пассажиров 3-4 человека, когда в зависимости от загрузки пассажиров, топлива и багажа взлетно-посадочный диапазон центровок довольно широк.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении летных и взлетно-посадочных характеристик самолета путем уменьшения аэродинамического сопротивления интерференции частей самолета посредством установки крыла в верхнем положении, за счет установки узлов крепления основных опор шасси на второй ступени двухступенчатого редана, что также позволяет уменьшить высоту стоек шасси и снизить вес самолета-амфибии в целом.

По самолету-амфибии выполнено техническое предложение.

Источники информации

[1] Аналог: промышленный образец Австралии AU-S-154930 «Промышленные образцы зарубежных стран» выпуск 1 класс 12, том 1, изд. ИНИЦ, М., 2005, с.98.

[2] Прототип: самолет амфибия А-25 (Аэропракт)

http://sk-avantage.narod.ru/a-25.htm.

Легкий самолет-амфибия, содержащий лодку с продольными и поперечным реданами и скулами, двигатель с толкающим винтом, установленный над кабиной, дефлекторы на межреданной части лодки, водоруль, хвостовое оперение с расположенным на киле стабилизатором, трехопорное убираемое шасси с носовой опорой и крыло, на конце которого установлены пилоны с подкрыльными поплавками, отличающийся тем, что поперечный редан лодки выполнен двухступенчатым с возможностью установки на второй ступени узлов крепления основных опор шасси, а крыло расположено в верхней части лодки по схеме, близкой к «высокоплану».