Взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке (его варианты)

 

Использование: изобретение относится к авиационной технике и касается конструирования взлетно-посадочных устройств на воздушной подушке, преимущественно для легких самолетов, способных плавать на поверхности воды и пользоваться для взлета и посадки водной поверхностью, твердыми взлетно-посадочными полосами, аэродромами, поверхностями, покрытыми снегом или льдом, болотистой местностью и т. п. Сущность изобретения заключается в том, что взлетно-посадочное устройство при первом варианте содержит боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с корпусом самолета амортизирующими элементами в виде гидравлических амортизаторов, амортизаторы установлены в центре массы самолета на задней части силовой балки, при этом хвостовая и носовая части поплавков закреплены на корпусе самолета с возможностью кругового и продольного смещения, при этом амортизаторы могут быть снабжены гидросистемой принудительного выпуска штока амортизатора. При втором варианте амортизирующий элемент выполнен в виде надувного баллона с устройством впуска-выпуска воздуха. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к авиационной технике и касается конструирования взлетно-посадочных устройств на воздушной подушке, преимущественно для легких самолетов, способных плавать на поверхности воды и пользоваться для взлета и посадки водной поверхностью, твердыми взлетно-посадочными полосами, аэродромами, поверхностями, покрытыми снегом или льдом, болотистой местностью и т.п.

Известно взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке, содержащее гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами в виде гидравлических амортизаторов [1] Однако оно обладает низкими эксплуатационными характеристиками.

Технический результат от внедрения первого варианта изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик взлетно-посадочного устройства.

Технический результат достигается тем, что взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке содержит гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами в виде гидравлических амортизаторов, гидравлические амортизаторы установлены в области центра массы самолета и опираются на силовые балки, которыми снабжены надувные поплавки скегов и которые закреплены на верхней части этих поплавков, при этом задние части силовых балок расположены в области центра массы самолета, носовые и хвостовые части надувных поплавков скегов шарнирно закреплены на фюзеляже самолета, причем хвостовая часть каждого поплавка закреплена с возможностью продольного смещения, а гидравлические амортизаторы шарнирно закреплены соответственно на фюзеляже самолета и на вышеупомянутых силовых балках поплавков, при этом около гидравлических амортизаторов установлены замки, закрепляющие эти поплавки на фюзеляже самолета при их взаимодействии с опорной поверхностью аэродрома.

Кроме того, носовые части поплавков гибких скегов закреплены на фюзеляже самолета с возможностью продольного смещения.

Кроме того, каждый гидравлический амортизатор каждого поплавка гибкого скега выполнен с гидравлической системой принудительного выпуска штока гидравлического амортизатора.

Известно взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке, содержащее гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами [2] Однако оно обладает низкими эксплуатационными характеристиками.

Технический результат от внедрения второго варианта изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик взлетно-посадочного устройства.

Технический результат достигается тем, что взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке содержит гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами, которые выполнены в виде надувных баллонов, длина каждого из которых меньше длины поплавка гибкого скега, при этом надувные баллоны опираются на силовые балки, которые закреплены на поплавках надувных скегов, при этом задние части силовых балок и надувные баллоны размещены в области центра массы самолета, причем надувные баллоны выполнены с устройством впуска-выпуска воздуха с системой наддува, а носовая и хвостовая части поплавков гибких скегов шарнирно закреплены на фюзеляже самолета, причем хвостовые части этих поплавков закреплены с возможностью их продольного смещения.

Кроме того, в области размещения надувных баллонов установлены ограничители бокового перемещения, шарнирно закрепленные на фюзеляже самолета и на поплавках гибких скегов.

На фиг. 1 изображен вид спереди самолета с шасси на воздушной подушке с прижатыми поплавками; на фиг. 2 вид сбоку самолета с шасси на воздушной подушке с прижатыми и выпущенными поплавками; на фиг. 3 принципиальная схема взлетно-посадочного устройства при первом варианте реализации изобретения; на фиг. 4 разрез по линии А-А фиг. 3; на фиг. 5 узел крепления носовой (передней) и хвостовой (задней) части поплавка к корпусу самолета с возможностью кругового и продольного смещения; на фиг. 6 вид, поясняющий работу упругих элементов крепления носовой и хвостовой частей поплавка в начальном положении а) и при его изгибе (деформации) в положении б); на фиг. 7 виды, показывающие процесс посадки самолета с шасси на воздушной подушке: а) режим полета и движения самолета на воздушной подушке, б) режим посадки с прижатыми поплавками на ровную поверхность, в) режим посадки с отжатыми поплавками; на фиг. 8 вид, показывающий взлет самолета на воздушной подушке с укороченных площадок; на фиг. 9 принципиальная схема взлетно-посадочного устройства с амортизаторами в виде надувных баллонов при втором варианте изобретения; на фиг. 10 разрез по линии Б-Б фиг. 9: а) баллон в надутом состоянии, б) баллон в спущенном состоянии.

На чертежах обозначено: 1 корпус самолета, 2 поплавки, 3 силовая балка поплавка, 4 гидравлический амортизатор, 5 место крепления амортизатора к балке, 6 расширенная задняя часть балки в районе центра массы самолета, 7 редан (срывник) поплавка, 8 место крепления амортизатора к корпусу самолета, 9 место крепления хвостовой части поплавка к корпусу самолета, 10 место крепления носовой части поплавка к корпусу самолета, 11 - замок, 12 ручка для открывания замка, 13 поджатое состояние поплавка, 14 - отжатое состояние поплавка с изгибом в области центра массы самолета, 15 - гидравлическая система принудительного выпуска штока гидравлического амортизатора, 16 устройство принудительного подъема и запирания после взлета, 17 хвостовая часть поплавка, 18 носовая часть поплавка, 19 - надувные баллоны, 20 ограничители бокового перемещения, 21 устройство впуска-выпуска воздуха.

Взлетно-посадочное устройство самолета с шасси на воздушной подушке (фиг. 1, 2) и с фюзеляжем или корпусом 1 состоит из боковых поплавков 2, силовых балок 3, которые крепятся к поплавкам 2, и гидравлических амортизаторов 4, которые расположены на каждом поплавке 2 в области центра массы самолета между поплавком 2 и корпусом 1 самолета.

Поплавки 2 представляют собой два эластичных надутых баллона (ориентировочно длиной 6000 мм и диаметром 400 мм), расположенных вдоль плоскости симметрии самолета под днищем фюзеляжа.

Силовая балка 3 выполнена из листов сплава АМг-6 толщиной 1,0 1,5 мм и служит для размещения места крепления 5 гидравлического амортизатора 4, обеспечения продольной и поперечной прочности и жесткости поплавка, выполнена в виде пластины с расширяющейся к основанию задней частью 6, в которую упирается амортизатор 4 и которая расположена своей задней частью 6 в области центра массы самолета таким образом, чтобы задняя часть (конец) 6 балки 3 находилась над реданом 7 поплавка. При этом расширенная часть 6 силовой балки 3 охватывает часть окружности поплавка 2 (фиг.4), предотвращая "расползание" поплавка (в эллипс) и обеспечивая продольную жесткость слома (изгиба) поплавка 2.

Гидравлический амортизатор 4 шарнирно 5, 7 закреплен соответственно на силовой балке 3 и на корпусе 1 самолета. Амортизаторы 4 могут быть выполнены в виде жидкостно-газовых амортизаторов с постоянным дросселирующим отверстием на прямом ходе, с камерой обратного торможения.

Поплавки 2 закреплены на корпусе 1 самолета своей хвостовой частью с возможностью кругового и продольного смещения 9. Пример выполнения такого крепления приведен на фиг. 5. При этом носовая часть поплавка 2 крепится к корпусу самолета 1 шарнирно (с возможностью кругового смещения). По другому варианту изобретения носовая часть поплавка 2 крепится к корпусу самолета 1 с возможностью и продольного смещения (аналогично примеру, приведенному на фиг. 5). Тогда поплавки 2 будут иметь по две упругие опоры 9, 10, позволяющие поплавкам 2 упруго смещаться в круговом и продольном направлениях относительно корпуса самолета в процессе изгиба (деформации) поплавков при посадке (фиг. 6). При этом смещение поплавков в продольном направлении осуществляется в пределах допустимых на поплавок осевых нагрузок.

Для быстрого восстановления исходной формы поплавков 2 после их соприкосновения при посадке с опорной поверхностью около гидравлических амортизаторов 4 установлены замки 11, жестко закрепляющие в положении 13 поплавки 2 на корпусе 1 самолета, для чего одна часть замка 11 закрепляется на силовой балке 3 поплавка 2, а другая часть замка 11 на корпусе 1 самолета. Перед посадкой на неровную поверхность замки 11 открываются ручкой 12, освобождая поплавки 2 в положение 14 для отжатия амортизаторами 4.

Для осуществления взлета с укороченных площадок гидравлический амортизатор 4 данного взлетно-посадочного устройства может быть снабжен дополнительно гидравлической системой 15 (насос с элементами подачи жидкости к штоку амортизатора 4) для принудительного выпуска штока путем увеличения давления и перемещения поплавка 2 (фиг. 8). Для перевода поплавка 2 в положение 13 служит устройство 16 принудительного подъема и запирания поплавков 2 после взлета.

На стоянке самолет опирается на прижатые к корпусу 1 поплавки 2, которые выполнены достаточно жесткими, как опоры на стоянках и для удержания воздушной подушки, и в то же время достаточно мягкими, легко деформируемыми при встречах с препятствиями. При работе нагнетателей воздуха внутри воздушной подушки создается избыточное давление и самолет зависает над опорной поверхностью. Маршевые двигатели разгоняют самолет до взлетной скорости (фиг. 7, а). При заходе на посадку (фиг. 7, б) для снижения нагрузок на самолет замки 11, удерживающие в полетном режиме поплавки 2 в поджатом к корпусу 1 самолета состоянии, раскрываются одновременно на каждом поплавке 2, освобождая упругие элементы амортизаторов 4 для работы, которые выдавливают через силовые балки 3 поплавки 2 в области центра массы самолета в районе редана 7, обеспечивая их перелом (фиг. 7, в) под некоторым углом ϕ/ϕ ≈ 10°/ и создавая условия посадки самолета не на весь поплавок 2, а на его выступающую часть в районе центра масс, снижая тем самым значение пикирующего момента.

При посадке самолета при ударе поплавков 2 об опорную поверхность амортизаторы 4 обжимаются, поглощая при этом часть энергии посадочного удара, и силовая балка 3 встает на замок 11.

При взлете самолета с укороченных площадок используется гидросистема 15, которая по мере достижения самолетом необходимой скорости обеспечивает выпуск штока амортизатора 4, который, воздействуя на силовую балку 3, производит перелом поплавка 2 (при открытых замках 11), увеличивая тем самым подъемную силу крыла и отрыв самолета от опорной поверхности при меньшей скорости. После взлета и выхода в полетный режим насос гидросистемы 15 отключается, поплавки 2 подтягиваются в положение 13.

Изобретение может быть использовано при его первом варианте в широком классе легких многоцелевых самолетов с шасси на воздушной подушке, предназначенных для перевозки пассажиров и грузов на местных воздушных линиях с обеспечением эксплуатации самолета с грунтов малой прочности, с водной поверхности рек, озер, морей, с коротких подготовленных дорожек, со снежных и ледяных полос.

Решение задачи мягкой посадки самолета с шасси на воздушной подушке со сниженным пикирующим моментом может быть осуществлено техническим решением, изложенным во втором варианте (п. 3 формулы) изобретения.

Согласно второму варианту изобретения, взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке (фиг. 9) включает два надувных поплавка 2 (боковые скеги), соединенных 9, 10 хвостовой 17 и носовой 18 частями шарнирно (с возможностью кругового смещения) с нижней частью корпуса самолета, причем хвостовая часть 17 поплавков 2 соединена и с возможностью продольного смещения (фиг. 5) поплавков 2 относительно корпуса 1 самолета в пределах допустимых на поплавок 2 осевых нагрузок. Для повышения надежности взлетно-посадочного устройства за счет снижения нагрузок на носовой узел 10 соединения поплавка с корпусом 1 самолета это соединение может быть выполнено с возможностью и продольного смещения поплавка 2 относительно корпуса самолета (фиг. 5). Такое крепление упруго препятствует смещению поплавков 2 в продольном направлении в процессе их изгиба (деформации). Между надувными поплавками 2 и корпусом 1 самолета в области центра массы самолета установлены надувные баллоны 19, меньших размеров по длине, чем поплавки 2 (в 2 3 раза). Верхней частью баллоны 19 крепятся к корпусу 1, а нижней частью опираются на верхнюю поверхность поплавка 2 через силовую балку 3 (жесткую опорную поверхность), которая расположена в районе центра массы (фиг. 1) таким образом, чтобы задний конец балки 3 находился над реданом (срывником) поплавка 2. Предпочтительная форма эластичных баллонов 19 в сложенном состоянии в виде камеры футбольного мяча (фиг. 10, б), такая форма снижает воздушное сопротивление баллонов 19 в сложенном виде и упрощает конструкцию ограничителей 20 (направляющих рычагов). Баллоны 19 имеют устройство впуска-выпуска воздуха 21 (фиг. 10).

В области расположения надувных баллонов 19 могут быть установлены ограничители бокового перемещения 20, выполненные, например, в виде двухзвенников и шарнирно закрепленные соответственно на корпусе 1 самолета и на силовой балке 3 поплавка 2. Ограничители 20 препятствуют произвольному перемещению поплавков 2 баллонов 19 главным образом в поперечном направлении.

Поплавки 2 представляют собой два эластичных баллона (ориентировочно длиной 6000 мм и диаметром 400 мм), расположенных вдоль плоскости самолета под днищем фюзеляжа.

Силовая балка 3 выполнена из листов сплава АМг-6 толщиной 1,0 1,5 мм коробчатой конструкции и служит для повышения продольной жесткости и обеспечения тем самым слома поплавка в районе центра массы самолета и редана, размещения мест крепления ограничителей 20.

Во время полета самолета для снижения воздушного сопротивления из баллонов 19 воздух спущен и они находятся в сложенном состоянии (фиг. 10, б). При этом ограничители 20 и поплавки 3 занимают положение, близкое к горизонтальному. Для осуществления мягкой и устойчивой посадки (особенно на взволнованную поверхность) перед посадкой подается воздух от системы нагнетания воздуха самолета (на чертежах не показано) в надувные баллоны 19. В результате увеличения объема и появления сил воздействия на жесткую опорную поверхность балки 3, а через нее на поплавки 2 последние изгибаются в области центра массы самолета. При этом жесткая опорная поверхность балки 3 обеспечивает перелом поплавков 2 под некоторым углом ϕ/ϕ ≈ 10°/ и создает условия для снижения дестабилизирующего пикирующего момента при посадке, при этом часть энергии посадочного удара поглощается наряду с поплавками 2 баллонами 19. После заполнения баллонов воздухом и изгиба поплавков 2 их поперечное сечение приобретает форму (фиг. 10, а) двух расположенных друг на друге приплюснутых овалов (цилиндров). Такая форма обеспечивает более плавное поглощение энергии удара, увеличивая ресурс самолета и комфорт пассажиров (экипажа).

После приземления (посадки) из баллонов 19 выпускается воздух, поплавки 2 выпрямляются, и самолет продолжает движение на шасси в режиме воздушной подушки, когда баллоны 19 играют роль боковых скегов (ограждений).

Взлет самолета может осуществляться как при прямом поплавке 2 (не деформированном изломом), так и при поплавке 2 с изломом. Необходимость в этом может возникнуть при короткой взлетной полосе.

Изобретение при втором его варианте может быть использовано в широком классе легких многоцелевых самолетов с шасси на воздушной подушке, предназначенных для перевозки пассажиров и грузов на местных воздушных линиях с обеспечением эксплуатации самолета с грунтов малой прочности, с водной поверхности рек, озер, морей, с коротких подготовленных дорожек, со снежных и ледяных полос.

Формула изобретения

1. Взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке, содержащее гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами в виде гидравлических амортизаторов, отличающееся тем, что гидравлические амортизаторы установлены в области центра массы самолета и опираются на силовые балки, которыми снабжены надувные поплавки скегов и которые закреплены на верхней части этих поплавков, при этом задние части силовых балок расположены в области центра массы самолета, носовые и хвостовые части надувных поплавков скегов шарнирно закреплены на фюзеляже самолета, причем хвостовая часть каждого поплавка закреплена с возможностью продольного смещения, а гидравлические амортизаторы шарнирно закреплены соответственно на фюзеляже самолета и на вышеупомянутых силовых балках поплавков, при этом около гидравлических амортизаторов установлены замки, закрепляющие эти поплавки на фюзеляже самолета при их взаимодействии с опорной поверхностью аэродрома.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что носовые части поплавков гибких скегов закреплены на фюзеляже самолета с возможностью продольного смещения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что каждый гидравлический амортизатор каждого поплавка гибкого скега выполнен с гидравлической системой принудительного выпуска штока гидравлического амортизатора.

4. Взлетно-посадочное устройство для самолета с шасси на воздушной подушке, содержащее гибкие боковые скеги, выполненные в виде надувных поплавков и связанные с фюзеляжем самолета амортизирующими элементами, отличающееся тем, что амортизирующие элементы выполнены в виде надувных баллонов, длина каждого из которых меньше длины поплавка гибкого скега, при этом надувные баллоны опираются на силовые балки, которые закреплены на поплавках надувных скегов, при этом задние части силовых балок и надувные баллоны размещены в области центра массы самолета, причем надувные баллоны выполнены с устройством впуска-выпуска воздуха с системой наддува, а носовая и хвостовая части поплавков гибких скегов шарнирно закреплены на фюзеляже самолета, причем хвостовые части этих поплавков закреплены с возможностью их продольного смещения.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в области размещения надувных баллонов установлены ограничители бокового перемещения, шарнирно закрепленные на фюзеляже самолета и на поплавках гибких скегов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10