Аппарат на динамической воздушной подушке

 

Изобретение относится к транспорту и касается создания транспортных средств на динамической воздушной подушке. Аппарат на динамической воздушной подушке содержит два корпуса-поплавка, корпус-лодку с хвостовым оперением, переднее и основное крылья с закрылками и силовую установку с воздушными винтами. Воздушные винты размещены на основном крыле над передним крылом. Аппарат снабжен крылом-поплавком с V-образной нижней поверхностью, расположенным под основным крылом так, что его передняя кромка размещена под задней кромкой основного крыла с зазором не более 4% суммарной хорды крыльев, Задняя кромка крыла-поплавка имеет обратную стреловидность 40-55^o и выступает за пределы корпуса с возможностью контакта с экранирующей поверхностью. Центр тяжести аппарата расположен за центром аэродинамического давления. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении надежности и безопасности эксплуатации аппарата. 2 ил.

Изобретение относится к средствам транспорта с аэродинамической разгрузкой, в частности к аппаратам на воздушной подушке, создаваемой за счет скоростного напора во время движения аппарата.

Известен ряд аппаратов, выполненных в виде крыла малого удлинения, оборудованного бортовыми шайбами и специальной системой старта. Эта система направляет поток от воздушных винтов под основное крыло, обеспечивая улучшение стартовых характеристик. К этим аппаратам относятся экранопланы И. Троенга, М. Яцуси фирмы Кавасаки, аппараты GEМ Бертельсона (см. Н.И. Белавин. Экранопланы. - Л.: Судостроение, 1977 г., стр.111, 112, 89 и 92) и аппарат, описанный в патенте ФРГ 3428281.

Известен глиссирующий аппарат-амфибия А-3, разработанный в КБ им. А.Н. Туполева (Наука и жизнь 1, 1966 г., стр.33-41). Аппарат имеет профилированный водоизмещающий корпус, выполненный в виде крыла малого удлинения, силовую установку с воздушным винтом, расположенным над кормовой частью корпуса, и подрессоренные рули-коньки, контактирующие с опорной поверхностью.

Этот транспортный аппарат обладает рядом недостатков, связанных с особенностями аэродинамических свойств крыла малого удлинения, необорудованного бортовыми шайбами, вблизи экрана.

К ним относятся: - большие ударные нагрузки, действующие на аппарат при движении по неровной (взволнованной) поверхности; - отсутствие продольной статистической устойчивости на режимах движения с большой степенью аэродинамической разгрузки; - низкое значение аэрогидродинамического качества и невысокая скорость передвижения по воде.

Известен также аппарат с аэродинамической разгрузкой, разработанный в Одесском институте инженеров морского флота (ОИИМФ-2), выбранный в качестве прототипа. Этот аппарат содержит два поплавка, выполняющих функции бортовых шайб, соединенных посредством крыльевой системы, состоящей из основною крыла малого удлинения с закрылком-элероном и расположенного перед ним и ниже его вспомогательного крыла, над которым размещены воздушные винты (см Н.И. Белавин. Экранонланы. - Л.: Судостроение, 1968 г., стр.97-101).

К недостаткам этого аппарата следует отнести: - наличие ударных воздействий на закрылок-элерон, неровностей экранирующей поверхности (волн, снежных и ледяных наростов, плавающих тел и т.д.), вызывающих повреждения конструкции, усложняющих работу пилота; - отклонения закрылка-элерона при контакте с неровностями экранирующей поверхности, что вносит дополнительные возмущения в продольное движение аппарата; - недостаточную продольную устойчивость; - сложность обеспечения путевой устойчивости и управляемости ввиду постоянного контакта хвостовой части разнесенных от центра тяжести поплавков с экранирующей поверхностью.

Указанные недостатки снижают надежность и безопасность эксплуатации аппарата.

Достижение технического результата, а именно: уменьшение или исключение контакта закрылка с экранирующей поверхностью на известных аппаратах невозможно, так как форма закрылка и конструкция определены его функциональным назначением - управление подъемной силой путем его oтклонения и изменения высоты зазора над экраном по задней кромке крыла. При отклонении закрылка в крайнее нижнее положение он должен перекрывать зазор. В этом положении закрылка контакт задней кромки с экранирующей поверхностью неизбежен. В нейтральном положении закрылка возможен контакт случайного характера с неровностями экранирующей поверхности.

При разработке предлагаемого изобретения была поставлена задача повышения надежности и безопасности эксплуатации аппарата за счет удаления от экранирующей поверхности органа управления закрылка с сохранением оптимального значения зазора по задней кромке из при обеспечении продольной устойчивости.

Эта задача решается за счет того, что на аппарат, содержащий два корпуса поплавка, водоизмещающий корпус с хвостовым оперением, переднее и основное крылья с закрылками, силовую установку с воздушными винтами, размещенными на основном крыле над передним крылом, установлено крыло-поплавок с V-образной нижней поверхностью, расположенное под основным крылом так, что его передняя кромка размещена под задней кромкой основного крыла с зазором не более 4% суммарной хорды крыльев, а задняя кромка с обратной стреловидностью 40-55^o выступает за пределы корпуса с возможностью контакта с экранирующей поверхностью, причем центр тяжести аппарата расположен за центром аэродинамического давления на расстоянии 0,5-8% хорды крыла.

Введение в конструкцию аппарата с аэродинамической разгрузкой крыла-поплавка в выше указанной взаимосвязи с другими его элементами исключает возможность контакта закрылков основного крыла с экранирующей поверхностью и ударного воздействия неровностей (волн, снежных, ледяных и других выступов) на закрылок и проводку управления, а также обеспечивает собственную продольную устойчивость аппарата в широком диапазоне углов тангажа, что позволяет повысить надежность и безопасность движения аппарата.

Отличительный признак ". . .крыло-поплавок, расположенное под основным крылом с возможностью контакта задней кромкой экранной поверхности..." устанавливает наличие дополнительного элемента, не обнаруженного в аналогах и прототипе. В технике известно применение дополнительных подводных крыльев и крыльев-поплавков для создания подъемной силы и облегчения отрыва аппарата от воды. Однако в заявляемом техническом решении крыло-поплавок проявляет новое свойство, а именно, изолирует основное крыло и закрылок от экранной поверхности и ее неровностей без увеличение зазора по задней кромке, а контактные ударные нагрузки воспринимает своей нижней поверхностью и задней кромкой, где нет подвижных управляемых элементов (закрылков, элеронов, щитков).

Отличительный признак "...его передняя кромка размещена под задней кромкой основного крыла с зазором не более 4%..." определяет взаимное расположение элементов основного крыла и крыла-поплавка и является существенным, т. к. при другом зазоре (более 4%) не обеспечивается достаточная собственная продольная устойчивость аппарата. С увеличением зазора возрастает также хорда закрылка, его вес, усложняется конструкция.

Отрицательная стреловидность задней кромки и V-образность нижней поверхности улучшают контакт с экранирующей поверхностью и ее неровностями, позволяют снизить ударные нагрузки, повысить мореходность. Кроме того, за счет стреловидности смещается назад точка контакта, что позволяет повысить продольную устойчивость и уменьшить потери на балансировку.

На фиг.1 изображен глиссирующий аппарат, содержащий два корпуса-поплавка 1, выполняющих функции концевых шайб, основное крыло 2 с закрылком 3, переднее крыло 4 с закрылками, силовую установку с воздушными винтами 5, заднее крыло-поплавок 6 и хвостовое оперение в виде киля 7 и стабилизатора 8. На плаву аппарат погружен в воду до ватерлинии 9, причем крыло-поплавок погружено частично. Корпус 10 служит для размещения пассажиров и груза.

В исходном состоянии аппарат находится на экранирующей поверхности (вода, грунт, снег и т.д.). При включении силовой установки часть потока воздуха от винтов, частично изменяемая с помощью закрылка переднего крыла 4, поступает в замкнутое пространство под основное крыло 2. Зазор между основным крылом 2 и крылом-поплавком 6 в режиме старта перекрывается отклонением закрылка 3 в крайнее нижнее положение, создавая напорную камеру, открытую в направлении движения. Возникающая в результате подъемная сила приподнимает аппарат над экранирующей поверхностью, происходит разгон аппарата. С увеличением скорости движения до крейсерской закрылки 3 устанавливаются в нейтральное положение, при котором зазор по задней кромке не превышает 4% суммарной хорды крыльев.

Балансировка аппарата обеспечивается выбором положения центра тяжести за центром аэродинамического давления на расстоянии 0,5-8% хорды крыла. Кабрирующий момент компенсируется гидродинамической силой, возникающей в точке контакта заднего крыла-поплавка с экранирующей поверхностью.

Продольная статическая устойчивость аппарата достигается за счет отрицательной зависимости подъемной силы от угла тангажа (фиг.2). При увеличении (уменьшении) угла тангажа в результате возмущающего воздействия подъемная сила У уменьшается (увеличивается), т.e. возникает восстанавливающий момент на уменьшение (увеличение) угла тангажа, возвращающий аппарат в исходное положение.

При движении по взволнованной водной поверхности, неровной снежной или грунтовой поверхности ударные нагрузки воспринимаются задней кромкой крыла-поплавка как в режиме старта (при отклоненном вниз закрылке основного крыла), так и в крейсерном режиме. Задняя кромка основного крыла удалена от экранирующей поверхности и изолирована от контакта с ее неровностями крылом-поплавком, поэтому закрылок не подвержен ударным нагрузкам.

Возможен вариант исполнения компоновки аппарата без центральною корпуса-лодки с размещением пассажиров и груза в боковых поплавках.

Формула изобретения

Аппарат на динамической воздушной подушке, содержащий два корпуса-поплавка, корпус-лодку с хвостовым оперением, переднее и основное крылья с закрылками, силовую установку с воздушными винтами, размещенными на основном крыле над передним крылом, отличающийся тем, что аппарат снабжен крылом-поплавком с V-образной нижней поверхностью, расположенным под основным крылом так, что его передняя кромка размещена под задней кромкой основного крыла с зазором не более 4% суммарной хорды крыльев, а задняя кромка с обратной стреловидностью 40-55^o выступает за пределы корпуса с возможностью контакта с экранирующей поверхностью, причем центр тяжести аппарата расположен за центром аэродинамического давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2