Взлетно-посадочный комплекс с универсальным силовым устройством

Взлетно-посадочный комплекс с универсальным силовым устройством

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к авиационной технике и касается устройств и механизмов для обеспечения взлета и/или посадки летательных аппаратов, может быть использовано для оборудования укороченных взлетных и посадочных полос наземных аэродромов и авианосцев.

Посадка самолета на корабль является одним из наиболее сложных элементов пилотирования самолетов и требует от пилота филигранного мастерства, особенно в условиях качки корабля. В настоящее время при заходе на посадку на авианосец пилотам необходимо выполнять множество действий, в числе которых управление скоростью, тангажом и креном. При этом правильность захода на посадку пилот сверяет по оптической системе посадки. Выдерживание расчетной скорости снижения и траектории захода на посадку в вертикальной плоскости (угол наклона траектории составляет 3,5-4°) и приведение самолета в расчетную точку касания - на средину площадки размером 6×36 м с зацепом тормозного крюка за трос не ранее момента касания палубы основными шасси - является сложной задачей для пилота. Посадка на корабль производится без этапа выравнивания, поэтому отклонение от расчетного угла снижения может привести либо к перелету зоны аэрофинишера (при меньшем значении угла наклона траектории) с необходимостью ухода на второй круг, либо к столкновению самолета с кормовым срезом корабля (при большем значении) с разрушением ЛА. Но даже при снижении по расчетной траектории самолет проходит кормовой срез на высоте всего около 4 м. Однако даже приведение самолета в расчетную точку касания еще не означает 100% успеха завершения полета. Поэтому при посадке в момент касания самолетом палубы корабля летчик увеличивает скорость за счет перевода двигателей на режим "Максимал". Это необходимо для того, чтобы в случае незацепа крюка за трос, самолет имел бы возможность взлета на второй круг. Большая скорость необходима для того, чтобы с помощью рулей высоты можно было) создать требуемый угол атаки, обеспечивающий самолету необходимую подъемную силу. У самолетов палубного базирования суммарная доля весовых затрат на обеспечение посадки доходит до 7%, так как условия эксплуатации палубных самолетов считаются наиболее жесткими и сопряжены с необходимостью поглощения более высоких вертикальных скоростей и нагрузок в момент посадки, чем это свойственно условиям эксплуатации большинства сухопутных самолетов.

Известен «Способ посадки беспилотного самолета на аэрофинишер» (патент RU 2399560 С1, опубликовано: 20.09.2010), выбранный в качестве прототипа приемного устройства. Способ заключается в том, что БПЛА снабжен гибким посадочным поводком с кошкой на конце, который выпускается на посадочном режиме, причем траекторию полета БПЛА формируют так, чтобы зацепление за приемный участок троса, установленного на вершинах двух мачт, происходило при пролете или после пролета над этим участком, вектор скорости непосредственно перед контактом с аэрофинишером ориентирован на набор высоты и на пролет над посадочной площадкой, после чего интенсивно тормозят БПЛА до заданной скорости, регулируя выпуск приемного троса. Далее торможение беспилотника до полной остановки осуществляется за счет падения его на поверхность демпфирующей подушки, наполненной воздухом низкого давления. Технический результат направлен на повышение эффективности эксплуатационных свойств беспилотного летательного аппарата.

Недостатком этого способа является то, что нужно подгонять высоту идущего на посадку летательного аппарата под высоту установленного на мачтах троса аэрофинишера, что трудно сделать дистанционно, а также требуется установка высоких и прочных (а значит тяжелых и нетранспортабельных) мачт, т.к. при воздействии массы летательного аппарата на трос, закрепленный на вершинах мачт, на последние действует значительный по величине изгибающий момент. Чем длиннее остановочный поводок БПЛА, тем должны быть выше мачты. При средних или больших скоростях захода на посадку гибкий поводок с кошкой на конце из-за сопротивления воздуха опускаться будет незначительно, т.е. будет идти в потоке за летательным аппаратом, а это значит, что для осуществления посадки нужна очень высокая точность полета по высоте над тросом, что обеспечить крайне трудно. Для тяжелых летательных аппаратов с высокой посадочной скоростью данный способ посадки неприемлем.

Известно приемное устройство, установленные на палубах всех авианосных кораблей в виде поперечно расположенных приемных тросов, в том числе установленное на тяжелом авианесущем крейсере "Адмирал Флота Кузнецов" с самолетами морского базирования Су-33 (А.Фомин "Су-27. История истребителя". РА Интервестник, Москва, 1990 г.), предназначенное для зацепа крюка летательного аппарата при посадке его на палубу. Основу силового устройства аэрофинишера составляет гидравлический плунжерный тормоз, соединенный тормозным канатом через 18-ти кратный полиспаст, систему блоков и демпфирующих устройств с приемными тросами, расположенными поперек посадочной полосы. Вес устройства около 90 тонн.

Зона аэрофинишера, оборудованная на посадочной полосе крейсера, составляет в длину около 38 м и на ней расположено четыре троса, с интервалом 12 м. Обычно тросы лежат на палубе, а перед посадкой самолета поднимаются над ней на высоту 200-300 мм. Они предназначены для зацепа крюка самолета, опустившегося на посадочную полосу корабля. Тормозной крюк самолета имеет систему выпуска, подтяга и демпфирования.

Приемное устройство аэрофинишера «Светлана-2» включает в себя; приемную зону аэрофинишера, расположенную на посадочной палубе, приемный трос для обеспечения улавливания ЛА, палубные тросоподъемники и подъемные блоки для поддержания приемного троса на требуемой высоте, комплект специальных фонарей направленного света для выдерживания расчетной глиссады в вертикальной плоскости (оптическую систему посадки), тормозной крюк ЛА, установленный на штанге.

Недостатками этой системы являются:

- зацеп самолетом палубного троса осуществляется при большой скорости на максимальной тяге двигателей, в результате чего летчик испытывает большие перегрузки, а аэрофинишер работает в режиме предельных нагрузок;

- при успешной посадке самолета на палубу во время захвата и натяжения троса возникает момент силы торможения, рывком опускающий нос самолета вниз, что также повышает перегрузки, воздействующие на летчика;

- необходимость наличия у пилота высокой квалификации;

- ненадежный режим зацепления, особенно при шторме и большой скорости приземления, вызывающий большую вероятность ухода на повторную попытку посадки (для повышения вероятности зацепления параллельно задействовано несколько улавливающих тросов со своими аэрофинишерными машинами);

- высокая стоимость обучения пилота;

- отсутствует надежный механизм автоматизированной посадки, что может повлечь потерю летательного аппарата и пилота при получении последним боевых травм или ухудшившегося самочувствия;

- ограниченный ресурс модернизации таких машин, где реализована жесткая механическая обратная связь по положению штока силового тормозного цилиндра;

- единственным параметром, определяющим режим посадки, является вес принимаемого ЛА, что не позволяет реагировать на иные условия посадки;

- для взлета и посадки приходится иметь на борту раздельные силовые устройства, что нерационально с точки зрения унификации и весогабаритных показателей.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что конструкция приемного устройства аэрофинишера «Светлана-2» требует переосмысления.

Известно силовое устройство катапульты в виде электромагнитной системы запуска самолетов (EMALS) разработки компании "General Atomics" специально для перспективного авианосца нового класса «Gerald R. Ford», строящегося в США, на котором отсутствует паросиловая установка из-за применения в нем новых двигателей CODAG (COmbined Diesel And Gas). Общая масса 225 т, состоит из импульсных генераторов, системы управления и линейного синхронного электродвигателя мощностью 100000 л.с.

Недостатки катапульты в том, что для работы EMALS потребуется электроэнергии больше, чем способен обеспечить корабль. Она предназначена только для очень крупных авианосных кораблей. Высокая температура нагрева (до 1500°С), большой вес, скромная скорость разгона, высокая сложность этой катапульты дают основание полагать, что для установки данного устройства на авианосцы потребуется решить много сложных технических задач. К тому же эта катапульта не универсальна и не может быть использована в качестве аэрофинишера.

Известна паровая катапульта типа «Светлана-1», принятая в качестве прототипа, установленная на Учебно-тренировочном комплексе «НИТКА», содержащая два параллельных щелевых цилиндра, каждый диаметром 53 см и длиной 100 м., внутри которых движутся поршни, соединенные между собой и прикрепленные к колесному челноку, который тянет самолет за переднюю стойку шасси и перемещается по направляющим, расположенным ниже поверхности верхней палубы. Для разгона ЛА в щелевые цилиндры подается пар под давлением 64 атмосферы, накопленный в пароаккумуляторах, Количество пара в цилиндрах, следовательно, и ускорение определяются типом самолета, его взлетного веса, скорости и направления ветра, а также от температуры воздуха.

К недостаткам паровых катапульт относят значительный вес щелевого разгонного цилиндра, т.к. большое давление пара на внутренние стенки разрезанного вдоль по всей длине цилиндра требует значительного увеличения толщины этих стенок, а точность состыковки частей большой длины сложного для производства разрезного цилиндра ведет к у значительному удорожанию всего изделия. Недостатком можно считать также значительные размеры тормозного цилиндра, вызванные торможением значительной массы разгонной системы в виде поршней и челнока, значительную массу и объем остальных элементов катапульты, а также большой расход пара при интенсивном старте самолетов. Для ее работы нужен мощный паровой котел и пароаккумулятор больших размеров, т.к. удаление поршня от стартовой позиции все больше открывает щель разгонного цилиндра, через которую уходит давление, и требует подачи пара с нарастанием по мере продвижения поршней и усиленной работы по производству пара. Ложе щелевого цилиндра в подпалубном канале корабля требует высокой жесткости конструкции и сверхточной установки.

Термином «трос» в настоящем описании обозначается гибкая механическая связь, физическим воплощением которой может быть трос, канат, цепь, шнур, нить, проволока, ремень, лента и т.п.

Термин «ЛА» - означает летательный аппарат, коим может быть самолет, вертолет, беспилотный летательный аппарат.

Термин «ВПК» - означает Взлетно-посадочный комплекс.

Термин «силовое устройство» или «Устройство» - означает двигатель или механизм для получения и/или утилизации механической энергии для работы авиафинишера и/или катапульты.

Термин «барабанио-распредслительный механизм» - механизм для передачи и распределения механической энергии по потребителям с преобразованием сил, моментов и скоростей и/или характера движения, позволяет согласовать режимы работы силового устройства и исполнительных органов ВПК, приводить в движение несколько механизмов от одного силового устройства, осуществлять реверсирование движения, изменять вращающие моменты и частоты вращения при сохранении постоянного момента и частоты вращения силового барабана, преобразовывать вращательное движение в поступательное и др.

1. Сущность изобретения состоит в том, что Взлетно-посадочный комплекс с универсальным силовым устройством для обеспечения работы катапульты и/или аэрофинишера содержит челнок с крюком, устройства управления, систему питания рабочей средой, включающую генератор и/или аккумулятор рабочей среды, палубное и/или стреловое приемное устройство аэрофинишера, сигнальные огни оптической системы посадки, по крайней мере, один рабочий цилиндр, по крайней мере, с одной торцевой крышкой; внутри рабочего цилиндра установлен рабочий поршень, по крайней мере, одностороннего действия, оборудованный, по крайней мере, с одной стороны силовым тросом; барабанно-распределительный механизм с тросо-шкивной системой; аккумулятор рабочей среды системы питания рабочей средой оборудован подвижным подпорным поршнем двухстороннего действия или не оборудован подпорным поршнем; взлетный трамплин, оборудованный катапультой или не оборудован; кормовой и/или боковой борт корабля оборудован, по крайней мере, одной стрелой приемного устройства с механизмом регулирования угла наклона к посадочной полосе, стрела оборудована направляющими для движения каретки, на которой установлен створ с U-или V-образным расположением балок, верхняя часть балок оборудована приемным тросом; штанга крюка летательного аппарата выполнена с возможностью удлинения, а сам крюк оборудован роликом, или не оборудован. Комплекс по п.1, отличающееся тем, что рабочий поршень двухстороннего действия и снабжен силовыми тросами с двух сторон рабочих поверхностей; рабочий цилиндр разделен рабочим поршнем двухстороннего действия на два переменных объема, работающих самостоятельно при разгоне или торможении ЛА; разгон и торможение ЛА осуществляется при движении рабочего поршня в любом возможном направлении; внутренняя торцевая часть рабочего цилиндра оборудована, по крайней мере, одним демпфирующим и/или тормозным устройством, выполненным в виде пружины, либо в виде гидро- и/или пневмоцилиндра, либо в комбинации видов; тормозное действие для остановки рабочего поршня осуществляется посредством подачи рабочей среды в подпорный объем рабочего цилиндра; барабанно-распределительный механизм с тросо-шкивной системой, содержит коробку передач, снабженную спусковым устройством, мотор-генератор, систему датчиков натяжения и движения троса, силовой и/или главный валы, оборудованные, по крайней мере, одним барабаном, при этом все барабаны оборудованы электро- и/или гидроуправляемыми ручными и/или автоматическими муфтами сцепления со своим валом, а также, при необходимости, демпферами крутильных колебаний, а также содержит или не содержит тормозную гидравлическую систему, содержащую, по крайней мере, гидромотор, гидроаккумулятор или без гидроаккумулятора; спусковое устройство катапульты установлено в коробке передач и/или на шине крепления тормозных суппортов, и/или на барабане и содержит, по крайней мере, один упор и/или муфту сцепления, удерживаемые управляемые гидравлическим и/или электрическим приводом; челнок оборудован или не оборудован роликами для движения по направляющим; взлетный трамплин оборудован катапультой; содержит, по крайней мере, по одному функционально раздельному силовому устройству, предназначенному для раздельной работы катапульты и/или авиафинишера; ложе силового устройства расположено в любой части корабля, например, в нижней, кормовой, подпалубной, на палубе и в других местах корабля; по крайней мере, один трос тросо-шкивной системы оборудован магнитными метками; рабочий цилиндр и/или его ложе оборудованы теплоизоляцией; стрела приемного устройства выполнена телескопической, выдвижной и/или складной; каретка стрелового приемного устройства оборудована створом с U- или V-образным расположением балок, складывающихся при зацепе крюка летательного аппарата за приемный трос, и может быть оборудована: ловушкой для бульба тормозного троса; роликами или колесами; электромагнитной системой натяжения тросов; штангами, собранными из профилированных элементов, стянутых тросом; оптическая система посадки стрелового посадочного устройства оборудована сигнальными створными и опорными огнями, установленными с возможностью синхронного изменения высоты; все его узлы и элементы установлены на подвижных платформах и обладают мобильностью; крюк летательного аппарата оборудован роликом; тормозной и/или возвратный барабан выполнен в безынерционном варианте; челнок катапульты оборудован возвратным тросом челнока, возвратным барабаном, электродвигателем возврата челнока на стартовую позицию, механизмом расцепа с разгонным тросом, демпфером, тормозным штоком; стартовая позиция оборудована лебедкой для подтяга летательного аппарата к челноку и/или столом для челнока; приведение в рабочее состояние штанги крюка летательного аппарата выполняется способом телескопического или раскладного удлинения; посадка летательного аппарата осуществляется на тележку и/или взлет летательного аппарата производится с тележки; тележка оборудована посадочным демпфером и/или подбрасывающим летательный аппарат механизмом

Целью изобретения является разработка взлетно-осадочного комплекса на основе универсального силового устройства для аэрофинишера и катапульты с уменьшенными весогабаритными характеристиками, а также расширение арсенала силовых и приемных устройств ВПК.

Технический результат, который может быть достижим при реализации изобретения заключается в том, что предлагаемый ВПК позволит:

Использовать одно силовое устройство для катапульты и/или аэрофинишера.

Уменьшить расход энергии на обеспечение выполнения функций ВПК.

Уменьшить весогабаритные характеристики ВПК.

Оцифровать условия торможения и разгона.

Сделать режим остановки и разгона ЛА более мягким.

Сделать режим работы механизмов ВПК более мягким.

Уменьшить длину посадочной и разгонной полос.

Уменьшить перегрузки, действующие на летчика и ЛА.

Оборудовать трамплин катапультой.

Увеличить массу обрабатываемых ЛА.

Расположить силовые элементы ВПК в самом низу корпуса корабля.

Обеспечить ремонт и быструю замену узлов ВПК силами экипажа.

Оборудовать корабли, не имеющие паросиловой установки, подобным ВПК.

Удешевить конструкцию ВПК.

Упростить конструкцию ВПК.

Использовать всю длина взлетной палубу или полосы.

Увеличить количество вариантов расположения механизмов ВПК на корабле;

Автоматизировать посадку ЛА морского базирования на укороченные посадочные полосы;

Повысить надежности посадки. Снизить квалификацию пилота.

Сэкономить топливо двигателем ЛА.

Увеличить массу принимаемых ЛА.

Обеспечить мягкое опускание ЛА на палубу.

Уменьшить прочность посадочной палубы.

Уменьшить расход моторесурса двигателя ЛА.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

Фиг 1 - Барабанно-распределительное устройство (Кинематическая схема ВПК).

Фиг.2, 3 - схема каретки.

Фиг 4 - Схема оборудования трамплина катапультой.

Фиг 5 - Схема приемного устройства.

Цифрами обозначено:

1 - гидроаккумулятор; 2 - разделительный поршень; 3 - вал гидропривода; 4 - коробка передач; 5 - мотор-генератор; 6 - шины крепления тормозных суппортов; 7 - главный вал; 8 - разгонный трос катапульты на прямой палубе; 9 - натяжной шкив; 10 - челнок с крюком; 11 - трек катапульты; 12 - натяжные шкивы; 13 - тормозной трос с бульбом; 14 - бульб; 15 - разгонные тросы катапульты на трамплине; 16 - приемный трос мачтового приемного устройства; 17 - балки посадочного устройства; 18 - каретка; 19 - остановочный трос каретки; 20 - барабан (безынерционный) стрелового приемного устройства; 21 - мотор-генератор стрелового приемного устройства; 22 - вертолетный посадочный трос; 23 - тормозной трос стрелового приемного устройства; 24 - штанга крюка ЛА; 25 - крюк с роликом ЛА; 26 - приемный трос палубного приемного устройства; 27 - концевое крепление тормозного троса палубного приемного устройства; 28 - тормозной трос палубный; 29 - приемный трос палубного приемного устройства; 30 - тормозные тросы; 31 - демпфер силового устройства; 32 - продувочные окна; 33 - герметичный ввод силового троса; 34 - компрессор; 35 - шток подпорного поршня; 36 - мотор привода штока подпорного поршня; 37 - дроссель; 38 - дроссель; 39 - кран; 40 - подпорный поршень; 41 - дроссель; 42 - аккумулятор рабочей среды; 43 - байпас байпас; 44 - дроссель; 45 - демпфер силового устройства, 46 - компрессор; 47 - продувочные окна; 48 - герметичный ввод силового троса; 49, 50 - силовые тросы; 51 - тормоз барабана; 52 - силовой вал; 53 - муфта сцепления; 54 - силовой барабан; 55 - гидромотор; 56 - гидробак; 57, 58 - дроссель жидкостной; 59 - воздушная магистраль; 60 - кран; 61 - кран; 62 - кран; 63 - компрессор; 64 - фильтр впуска рабочей среды; 65 - датчики магнитных меток;; 66 - барабан разгонного троса прямой палубы; 67 - рабочий поршень; 68 - барабан разгонного троса трамплина; 69 - барабан тормозного троса с бульбом; 70 - рабочий цилиндр силового устройства; 71 - барабан вертолетного посадочного троса; 72 - барабан тормозного троса стрелового приемного устройства; 73 - барабан палубного тормозного троса; 74 - барабан палубных тормозных тросов; 75 - электромагнит; 76 - пластина каретки; 77 - механизм натяжения каретки; 78 - электроцилиндр; 79 - натяжные тросы приемного устройства каретки; 80 - ролики (колеса) каретки; 81 - направляющая каретки; 82 - приемный ролик каретки; 83 - ребро каретки; 84 - станина каретки с ловушкой; 85 - зев ловушки; 86 - прямая взлетно-посадочная палуба; 87 - стол челнока; 88 - ролики поддержки разгонных тросов катапульты на трамплине; 89 - натяжной ролик; 90 - трамплин; 91 - створные огни; 92 - ЛА; 93 - глиссада; 94 - положение ЛА перед опусканием на палубу; 95 - траектория горизонтального полета ЛА; 96 - опорные огни; 97 - гидроцилиндр подъема стрелы; 98 - трос стрелы фиксирующий; 99 - стрела приемного устройства; 100 - шкив.

Состав и назначение узлов и механизмов ВПК.

ВПК содержит в полной мере или частично следующие узлы:

1. универсальное газовое силовое устройство;

2. систему питания рабочей средой;

3. тросо-шкивную систему;

4. блоки управления;

5. тормозной крюк на ЛА.

6. барабанно-распределительпый механизм.

7. катапульту.

8. аэрофинишер.

9. приемное устройство аэрофинишера.

Универсальное газовое силовое устройство предназначено для обеспечения работы катапульты и/или аэрофинишера. Принцип работы силового устройства основан на действии давления рабочей среды в виде газа (например, пара, воздуха или другого газа), заключенного в закрытую систему рабочего цилиндра. Оно является универсальным, т.е. позволяет использование одной конструкции силового устройства в катапульте и/или аэрофинишере.

Силовое устройство состоит из, по крайней мере, одного рабочего цилиндра 70 (фиг.1), внутри которого установлен рабочий поршень 67, делящий объем рабочего цилиндра на два рабочих переменных объема «А» и «Б», и представляющий из себя газовую пружину с регулируемым внутренним давлением, силой и скоростью движения поршня посредством воздействия на рабочий поршень 67, который в свою очередь воздействует на силовые тросы 49, 50:

а) регулированием впуска или выпуска газа во внутренние переменные объемы «А» и «Б» рабочего цилиндра 70,

б) изменением передаточного отношения в коробке передач 4,

в) тормозным или ускоряющим действием электрического мотор-генератора 5,

г) тормозным действием гидромотора 55.

В качестве рабочего цилиндра 70 может быть использована труба для магистральных газопроводов диаметром, например, 400-1500 мм, которая имеет рабочее давление до 15 МПа. Высокий уровень механических свойств основного металла и сварного шва этой трубы позволяют использовать ее в силовом устройстве ВПК. Она более чем на порядок легче и дешевле парового щелевого цилиндра.

Для экономии ресурсов при работе ВПК возможна рекуперация энергии. При посадке ЛА происходит переизбыток энергии, которую можно накопить посредством, например, созданием давления газа в объеме «Д» гидроаккумулятора 1, это давление можно использовать для привода гидромотора 55 с последующим вращением потребителей механической энергии. При чередовании взлетов и посадок энергетические затраты на работу ВПК будут минимальны.

ВПК управляется со специального пульта, допускающего перенастройку на прием самолетов различной массы и регулирование параметров разгона или торможения.

Рабочий цилиндр 70 (фиг.1) оборудован, по крайней мере, одной торцевой крышкой, а рабочий поршень 45 является поршнем одно- или двухстороннего действия. Рабочий поршень 67 с одной или с обеих сторон оборудован силовыми тросами 49, 50, проходящими через уплотнения 48,33 в торцевых крышках рабочего цилиндра 70 и замкнутого на силовой барабан 54 барабанпо-распределительного механизма с тросо-шкивной системой. Для создания давления внутри рабочего цилиндра 70 применены компрессоры 34, 46, 63 и/или газовый аккумулятор 42. Аккумулятор 42 целесообразно оборудовать подпорным поршнем 40 двухстороннего действия, который будет делить внутренний объем аккумулятора 42 на два переменных объема «В» и «Г», которые, в свою очередь соединены с переменными объемами «А» и «Б» рабочего цилиндра 70. Подпорный поршень 40 аккумулятора 42 своим передвижением позволяет увеличивать или уменьшать давление в своих переменных объемах «В» и «Г», которое передается в переменные объемы «А» и «Б» рабочего цилиндра 70. Рабочая среда в виде пара берется из парогенератора или парового котла, а воздушная - из атмосферы через фильтр 64, другие газы берутся из генераторов этой рабочей среды. Шток 35 подпорного поршня 39 аккумулятора 42 оборудован мотором 36 для перемещения поршня 40. Гидроаккумулятор 1 для накопления энергии торможения ЛА также оборудован разделительным поршнем 2, разделяющим воздушную «Д» и жидкую «Е» среды. Переменный объем «Е» для воздушной среды гидроаккумулятора 1 соединен с переменными объемами «В» и «Г» аккумулятора рабочей среды 42. Переменный объем «Е» гидроаккумулятора 1 оборудован дросселями 57,58 для плавного регулирования давления перепуска жидкости, а объем «Д» кранами 60,61 для передачи рабочей среды в аккумулятор 42.

Разделение рабочего цилиндра 70 рабочим поршнем 67 двухстороннего действия на два переменных объема «А» и «Б» позволяет этим объемам работать самостоятельно при разгоне и/или торможении ЛА, что позволяет силовому устройству осуществлять разгон и торможение ЛА при движении рабочего поршня 67 в любом возможном направлении. Для этого рабочий поршень 67 должен быть установлен в какое-нибудь крайнее положение, а реверсирование направления движения потребителя механической энергии осуществляется коробкой передач 4 в барабанно-распределительном механизме.

Для торможения рабочего поршня 67 внутренняя торцевые крышки рабочего цилиндра 70 оборудованы, по крайней мере, одним демпфирующим и/или тормозным устройством в виде пружины 31,45, гидро- и/или пневмотормоза (не показано), воздушной подушки, которая образуется посредством подачи рабочей среды в подпорный объем рабочего цилиндра 70, либо в комбинации видов. Торцевые крышки снабжены продувочными закрываемыми отверстиями 32,47, которые открываются или закрываются в зависимости от решаемой задачи.

1. Барабанно-распределительный механизм, содержит коробку передач 4, снабженную спусковым устройством, силовой вал 52, на котором установлен силовой барабан 54, главный вал 7, на котором установлены, по крайней мере, по одному барабану: разгонному 68, 68, тормозному 69, 72, 73, 74, вертолетному приемному барабану 71, при этом все барабаны оборудованы электро- и/или гидроуправляемыми ручными и/или автоматическими муфтами сцепления 53 с главным 7 и/или силовым 52 валами, демпферами крутильных колебаний, тормозными суппортами 51, и предназначен для распределения механической энергии по потребителям с помощью тросо-шкивной системы. Спусковое устройство катапульты установлено в коробке передач и/или на шине 6 крепления тормозных суппортов 51, и/или на барабанах и содержит, по крайней мере, один упор и/или муфту сцепления 53, удерживаемые управляемые гидравлическим и/или электрическим приводом.

Челнок катапульты 10 оборудован остановочным тросом челнока (не показано), намотанным на остановочный барабан, соединенным с электродвигателем подтяга челнока на стартовую позицию, и механизмом расцепа с разгонным тросом, демпфером, тормозным штоком для остановки. Остановочный трос челнока содержит упругую вставку, являющуюся демпфером. Для экономии топлива ЛА при маневрирования для постановки на крюк челнока стартовая позиция может быть оборудована лебедкой для подтяга ЛА к челноку (не показана). Челнок 10 может соединяться с натянутыми разгонными тросами 8,15 посредством сцепного механизма, при этом натянутый трос не позволит челноку 10 опуститься вниз, а от переворота он будет фиксироваться в разгонном треке 11 катапульты крюком, поэтому он может не оборудоваться роликами для движения по направляющим, т.к. при движении челнок 10 будет соединен с ЛА и это будет дополнительно его фиксировать. Но на стартовой позиции целесообразно под челноком 10 иметь стол 87 (фиг.4), на который он будет опираться при постановке ЛА на челнок, и не сможет быть утоплен в подпалубное пространство. При оборудовании трамплина 90 катапультой челнок 10 целесообразно закрепить между двух разгонных тросов 15, которые будут опираться на ролики 88 трамплинного взлетного участка, расположенные по сторонам от трека 11 катапульты.

Для удержания рабочего поршня 67 (фиг.1) в стартовом положении, когда на пего действуют значительные силы давления газов, силовой барабан 54 и/или коробка передач 4 в барабанно-распределительном механизме оборудованы спусковым устройством, которое фиксирует силовой барабан 54 от вращения и включает его для вращения. Оно содержит, по крайней мере, один упор и/или муфту сцепления, удерживаемые управляемые гидравлическим и/или электрическим приводом и позволяет плавно отпускать фиксатор (не показано).

При наличии достаточного места для расположения ВПК, он может содержать, по крайней мере, по одному функционально раздельному силовому устройству, предназначенному для раздельной работы катапульты и/или авиафинишера. При этом рабочий цилиндр 70 может быть расположен в любой части корабля, например, в нижней, кормовой, подпалубной, на палубе и в других местах корабля.

Для оцифровки рабочих процессов силовой трос 49, 50 через определенные расстояния оборудуется магнитными метками, считывание которых осуществляется магнитными датчиками 65. Аналогичным образом датчиками магнитных меток оборудуются все тросы. Это позволит вести контроль скорости и протяженности перемещения тросов и устройств, которые подсоединены к ним - поршня и других устройств, и влиять на их передвижение изменением давления рабочей среды в подпорной и/или напорной части рабочего цилиндра 70, изменением передаточного отношения в коробке передач 4, торможением или ускорением движения рабочего поршня 67 мотор-генератором 5 путем включения его в режим мотора или генератора, противодействием гидромотора 55 или комбинированно.

При использовании в качестве рабочей среды пара, рабочий цилиндр 70 может быть оборудован дренажной системой, например, в виде штуцера с краном для слива конденсата и/или для продувки рабочего цилиндра паром для его нагрева перед эксплуатацией. В этом случае целесообразно оборудовать рабочий цилиндр 70 и/или его ложе теплоизоляцией.

Предлагаемое техническое решение позволяет иметь на взлетной полосе и трамплин, и катапульту, а также позволяет оборудовать трамплин катапультой, а это, в свою очередь, позволяет осуществлять взлет с более благоприятными параметрами для пилота и летательного аппарата.

Работа силового устройства для привода катапульты.

ЛА с запущенными двигателями, находящийся на летной палубе, подтягивается лебедкой к крюку челнока 10 и закрепляется на нем. Рабочий поршень 67 находится в стартовой позиции - в положении «А», продувочные окна открыты 32, а окна 47 закрыты. В напорную часть переменного объема «А» рабочего цилиндра 70 подается газ из аккумулятора 42 из переменного объема «В», но рабочий поршень 67 сдвинуться не может, т.к. удерживается силовым тросом 49, застопоренным коробкой передач 4, а мотор-генератор 5 находится в готовности к включению в режим электродвигателя с максимальной нагрузкой. После получения команды на старт ЛА, коробка передач 4 плавно разблокирует силовой барабан 54 и позволяет ЛА плавно стронуться с места, при этом нагрузка на мотор-генератор 5 плавно увеличивается и затем он переводится в режим максимальной работы в качестве мотора для увеличения скорости движения рабочего поршня 67, а в напорную часть «А» рабочего цилиндра 70 подается под давлением газ из переменного объема «В» аккумулятора 42 для увеличения скорости движения челнока 10, при этом мотор 36 перемещает шток 35 и подпорный поршень 40 в полость «В», тем самым увеличивает давление в напорной полости «А» рабочего цилиндра 70. Рабочий поршень 67 тянет силовой трос 49, раскручивая силовой барабан 54, который в свою очередь раскручивает разгонный барабан 66 или 68 и приводит в движение разгонный трос 8 или 15 с установленным на нем челноком 10 и ЛА. После завершения разгона ЛА, из напорного переменного объема «А» рабочего цилиндра 70, посредством байпаса 43 при открытом кране 39, газ поступает в подпорный переменный объем «Б» рабочего цилиндра 70, при этом продувочные окна 32 закрываются, а окна 47 открываются. Рабочий поршень 67, двигаясь по инерции, сжимает этот газ и замедляет ход до остановки. Для более быстрой остановки газ в подпорный объем «Б» может подаваться под давлением из полости «Г» аккумулятора 42, создавая воздушный демпфер. Регулировка скорости подачи газа в переменные объемы «А» и «Б» осуществляется дросселями 44, 37 и поддувом компрессорами 34, 46. Если инерция не будет погашена до конца, то в работу вступают демпферы 31, 45 и/или тормоз (не показан). Рабочий поршень 67 стопорится в этом крайнем положении для дальнейшей работы в обратном направлении, для разгона или торможения ЛА, при этом движение разгонного троса 8 или 15 прекращается. При движении рабочего поршня 67 в обратном направлении, коробка передач 4 реверсируется, при этом движение рабочего поршня 67 осуществляется в обратном направлении, а разгонные тросы 8, 15 движутся в прямом направлении, т.к. их не надо даже возвращать в исходное положение - достаточно отсоединить от них и подтянуть в стартовое положение челнок 10.

Рабочая среда (воздух) берется из атмосферы через фильтр 64, другие газы - из генераторов этой среды. Компрессор 63 по магистрали 59 подает воздух в полости «В» и «Г» аккумулятора 42.

Для возвращения челнока 10 в стартовое положением после завершения разгона ЛА, предусмотрен (не показано) механизм возврата челнока посредством остановочного троса, намотанного на остановочный барабан с электромотором. Трос соединен с челноком, а челнок оборудован механизмом, который разъединяет челнок с разгонным тросом посредством либо воздействия троса при его окончательной размотке с барабана на механизм разъединения, либо при помощи электропривода, затем мотор этого барабана возвращает челнок 10 в стартовую позицию и соединяет его с разгонным тросом 8, 15 - катапульта снова готова к старту.

Во время работы катапульты компрессоры 34, 46 интенсивно закачивают или откачивают рабочую среду в объем рабочего цилиндра 70 из аккумулятора 42 в соответствии с решаемой задачей.

Для более быстрого управления подачей давления газа в объемы «А» и «Б» рабочего цилиндра 70, подпорный поршень 40 аккумулятора рабочей среды 42 при своем перемещении поджимает давление в одном объеме, например, «В» и уменьшает в другом - «Г», при этом увеличивается давление в полости рабочего цилиндра «А» и уменьшается в полости «Б». Этот подпорный поршень 40 позволит с меньшими затратами накачивать воздух в аккумулятор, например, в объем с меньшим давлением, а затем перепускать его поршнем в объем с большим давлением посредством закрытия дросселей 37, 38, 41, 44 и открытии крана 39.

Работа силового устройства для привода аэрофинишера.

Для остановки ЛА 92, зацепившегося крюком 25 за приемный трос аэрофинишера, силовое устройство работает по принципу сжатия рабочей среды в переменном объеме рабочего цилиндра 70 с дополнительным торможением мотор-генератором 5, работающем в режиме генератора с максимальной нагрузкой и/или включением гидромотора 55 в режим насоса. При посадке на стреловое приемное устройство посадочная скорость ЛА 92 (фиг.5) будет невысокой и с торможением ЛА справится либо мотор-генератор 5, либо рабочий цилиндр 70. При посадке традиционным способом без стрелового посадочного устройства на палубное приемное устройство, когда двигатель ЛА переводится в режи