Самолет вертикального взлета и посадки

 

Изобретение относится к воздушному транспорту и предназначено для перевозки грузов в труднодоступные районы. Сущность изобрретения заключается в том, что фюзеляж самолета выполнен из трех шарнирно соединенных частей - носовой, средней и хвостовой. При этом средняя поворотная часть фюзеляжа выполнена цилиндрической формы и снабжена винтовентиляторными движителями с реактивным приводом, установленными на кольцевых ступицах, охватывающих фюзеляж. Самолет снабжен гидроцилиндрами для изменения положения средней части фюзеляжа, выдвижными опорами, используемыми в качестве органов приземления и буксировочным тросом с управляемым замком. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к воздушному транспорту, предназначенному для транспортировки на дальние расстояния массовых грузов и на средние расстояния в труднодоступные районы пассажиров и грузов.

Известны самолеты для полетов на дальние расстояния, обладающие большой грузоподъемностью, например АН-124 с 6ТРД и проекты самолетов, способных перемещать полезную нагрузку с массой более 1000 т (Боинг с 12 ТРД).

Известны различные типы самолетов с винтовыми движителями, в том числе американский самолет Д-2 (Галлоде) с винтом на кольце, охватывающем фюзеляж. Их особенностью является низкий КПД двигателей, высокий удельный расход топлива и большая величина амортизационных затрат. Это значительно повышает удельные затраты на перевозимые массовые грузы.

Известны самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП), рассчитанные на средние расстояния, но имеющие небольшую грузоподъемность. Например самолет Х-100 фирмы "Кертис-Райт" с двумя поворотными несущими винтами, установленными на концах крыла [1] С целью снижения затрат на перевозку пассажиров и грузов предложен СВВП, обладающий маршевой скоростью полета до 0,8 М, создаваемой несколькими соосными винтовентиляторными движителями.

С целью снижения затрат на транспортировку массовых грузов на его основе предложен СВВП-буксировщик, создающий тягу, передаваемую через трос буксируемым планеру или аэростатам, в которых также использованы соосные винтовентиляторные движители в кожухе большой мощности. Буксировочный трос убирается в полете и содержит управляемый замок.

При взлете грузового планера, разбег которого по взлетной полосе осуществляет пневмоколесный ускоритель с несколькими ТРД, СВВП-буксировщик движется над взлетной полосой впереди планера, соединенный с ним буксировочным тросом, кабелем и топливопроводом и после отрыва планера от взлетной полосы передает силу тяги на планер. В маршевом полете на высоте 9-12 км СВВП-буксировщик находится впереди и несколько выше планера. При посадке СВВП-буксировщик заводит планер на заданной высоте по оси посадочной полосы и отсоединяется от планера, который осуществляет посадку самостоятельно.

При взлете и посадке грузовых аэростатов СВВП-буксировщик осуществляет вертикальный взлет, переходящий в горизонтальный полет, и в конце в вертикальную посадку. При приземлении используются выдвижные опоры кормовой части фюзеляжа, а на стоянке опора носовой части.

В силовой установке применены соосные винтовентиляторные движители, лопасти которых вращаются вокруг периметра фюзеляжа. Последний имеет носовую кормовую части и среднюю часть, на которой закреплен движитель. Части фюзеляжа соединены в стыках шарнирами и гидроцилиндрами, что позволяет изменять положение оси средней части при взлете и посадке по отношению к осям носовой и кормовой частей до прямого угла. В маршевом полете при совмещении осей частей фюзеляжа его стыки фиксируются замками.

Сущность изобретения, изменяемая в полете при помощи гидроцилиндров форма фюзеляжа, состоящего из трех частей, в котором вращение нескольких соосных винтовентиляторных движителей осуществляется вокруг периметра средней части фюзеляжа. Для этого в варианте СВВП силовая установка состоит из нескольких турбореактивных двигателей, расположенных в корпусе средней части фюзеляжа, валы которых связаны трансмиссией с редукторами, вращающими кольцевые ступицы движителей, в которые заделаны вентиляторные лопасти, имеющие изменяемый угол атаки.

В варианте СВВП-буксировщика для увеличения тяги движителей применена установка малых ВРД на концах жестких вентиляторных лопастей, вращаемых в цилиндрическом кожухе.

Ступицы движителей пустотелые кольцевые барабаны, в которых расположен механизм изменения угла атаки лопастей, а в варианте с малыми ВРД, кроме этого, топливоподача и система зажигания. Они вращаются на подшипниковых опорах вокруг корпуса средней части фюзеляжа. Ступицы зубчатой передачей связаны с редукторами, создающими попарно вращение их в противоположные стороны с различной окружной скоростью при различных углах атаки лопастей.

На фиг. 1 показан боковой вид СВВП-буксировщика при разбеге планера по взлетной полосе. Секции фюзеляжа: носовая 1, средняя 2, кормовая 3 связаны между собой в стыках при помощи шарниров 4 и гидроцилиндров 5. На средней секции размещена силовая установка 6, а внутри ее пусковой двигатель 7, связанный трансмиссией с силовой установкой. На стоянке используются выдвижные опоры 8 и неподвижные опоры 9. Буксировочный трос 10 с шланговым трубопроводом и кабелем присоединен к кормовой секции.

На фиг. 2 показан вид СВВП-буксировщика сверху в маршевом полете, где крылья 11 с баками для топлива 12, хвостовым оперением с рулями управления 13. Кожух 15 силовой установки распорками 16 закреплен к корпусу 14, входящему в состав средней секции фюзеляжа. В пределах пространства между кожухом и корпусом расположены передний лопастной 17 и задний лопастной диски 18, вращающиеся в противоположные стороны.

На фиг. 3 показан фронтальный вид с.у. где на верхней части показаны кожух и крепящие его к корпусу распорки, а на нижней части передний лопастной диск, где лопасти 19 заделаны основанием в кольцевой барабан 20, а по их периметру расположены усиленные на действие центробежных сил трубчатые кольца 21, в которых расположены малые ВРД.

Примером служит СВВП-буксировщик со взлетной массой 300 т и двигателем мощностью 300 тыс. кВт, предназначенный для буксировки на высоте 12 км со скоростью 800 км/ч грузового планера с взлетной массой 2000 т (имеющего аэродинамическое качество около К= 30), или на высоте 6 км со скоростью 220 км/ч аэропоезда, состоящего из 6 грузовых аэростатов с общей взлетной массой 1060 т.

Силовая установка в маршевом полете развивает тягу 82 т, которую обеспечивают 64 шт ВРД с тягой по 0,6 т каждый, вращающихся в двух лопастных дисках диаметров 12 м с окружной скоростью до 450 м/с.

На взлете окружная скорость не превышает 270 м/с при тяге ВРД 1,2 т. Длина лопастей 9 м, коэффициент заполнения ометаемой площади 0,5. При дальности полета до 16 тыс.км 2/3 топлива расположены на планере.

Экономическая эффективность состоит в повышении общего аэродинамического качества в системе планер СВВП-буксировщик, в эффективности винтовентиляторных лопастей в кожухе как движителей в сравнении с известными ВТРД. Снижаются удельные затраты в связи с низкой стоимостью планера и с учетом использования пневмоколесного ускорителя для взлета. Увеличение мощности и тяги движителей СВВП увеличивает взлетную массу и увеличивает скорость маршевого полета до 0,8 М, что сокращает удельные затраты на транспортировку пассажиров и грузов.

Формула изобретения

1. САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ, содержащий фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, силовую установку с винтовыми движителями, органы управления и приземления, отличающийся тем, что его фюзеляж выполнен из трех шарнирно соединенных отклоняющихся частей: носовой, средней и хвостовой, обеспечивающих изменение продольной оси средней части фюзеляжа на угол до 90^o от строительной горизонтали самолета, при этом средняя, поворотная, часть фюзеляжа выполнена цилиндрической формы и снабжена винтовентиляторными движителями с реактивным приводом, установленными на кольцевых ступицах, охватывающих фюзеляж.

2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что для изменения положения средней части фюзеляжа он снабжен гидроцилиндрами.

3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что он снабжен выдвижными опорами, используемыми в качестве органов приземления.

4. Самолет по п.1, отличающийся тем, что для буксировки грузовых планеров или аэростатов он снабжен убирающимся в полете буксировочным тросом с управляемым замком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3