Способ аэродромного обеспечения взлета и посадки летательного аппарата
Изобретение относится к оборудованию на аэродромах и подвижных носителях летательных аппаратов (ЛА), например на палубах авианосцев. Способ включает создание при взлете ЛА воздушной подушки вдоль всей взлетно-посадочной полосы (ВПП). При посадке ЛА воздушная подушка создается в начальной зоне ВПП, а в конечной зоне ВПП создают пневмоподсос. Возможны и более сложные варианты распределения вдоль ВПП зон, где создается воздушная подушка, и зон с пневмоподсосом. Последний эффективен, если в составе шасси ЛА используется лыжно-рамная конструкция. Технический результат изобретения направлен на расширение эксплуатационных возможностей аэродромов и подвижных носителей ЛА, а также на создание предпосылок к упрощению конструкции обслуживаемых ЛА.
Есть необходимость и возможность создания, развития и продуктивного функционирования авианесущих кораблей (АНК) в крупных хозяйственных ведомствах нашей страны (МЧС, МВД и др.), в целях мониторинга больших пространств, доставки срочных грузов (гуманитарная, медицинская помощь) в отдаленные районы, оперативного воздействия на удаленные объекты (тушение пожаров, устранение заторов на реках).
При этом в мировой и российской авиации достигнут впечатляющий прогресс в создании разнообразных беспилотных (дистанционно управляемых) летательных аппаратов (БЛА). Их номенклатура, возможности и характеристики постоянно расширяются.
Однако возможности БЛА не находят пока всестороннего применения из-за ограничивающих факторов и должны быть реализованы за счет новых подходов к построению всей системы авиационного обеспечения.
Здесь основной сдерживающий фактор - базирование.
Проблему базирования могут решить плавучие АНК, своего рода авианосцы для БЛА. Они не должны быть крупногабаритными сооружениями уникального характера. Это могут быть АНК нового типа, создаваемые с использованием новых способов, один из которых представлен в настоящей заявке.
Изобретение относится к оборудованию на аэродромах и палубах АНК.
Использование авиации сопряжено с проблемой обеспечения взлета и посадки летательных аппаратов (ЛА). Эта проблема усугубляется с появлением подвижных носителей ЛА с укороченной взлетно-посадочной полосой (ВПП), беспилотных ЛА и др. Ниже предлагается техническое решение обеспечения взлета и посадки ЛА, преимущественно для беспилотных ЛА (БЛА).
Спецификой здесь является необходимость усиленного торможения ЛА при посадке на достаточно короткой ВПП.
Известны способы и соответствующие им устройства для частичного решения этой проблемы. Это тормозные парашюты и аэрофинишеры. Этим техническим решениям присущи определенные недостатки и ограничения, в частности:
- требуется дополнительное устройство самолета и оборудование аэродрома,
- усложняется заход на посадку, что особенно существенно для БЛА,
- конструкция аэрофинишеров сложна в обслуживании и небезопасна,
- арофинишер не может использоваться при экстренном отказе от начатой попытки взлета.
Отметим, что известен способ изменения характера взаимодействия подвижного объекта с опорой, в частности с помощью воздушной подушки.
Он используется в стекольном производстве для перемещения обрабатываемых элементов по поверхности стола в зоне воздушной подушки, создаваемой турбиной высокого давления (Установка «SKLOPAN RLD» для изготовления стеклопакетов. Производитель: «SKLOPAN» (Чехия)).
В ряде случаев используется реверсивная воздушная подушка (поддув/отдув), обеспечивающая при отдуве пневмоподсос для прижима обрабатываемого элемента к столу (Линия для изготовления стеклопакетов ETL-2 фирмы «ФАГОТ-СТ»).
Аналогичное решение применяется в бумагоделательном производстве (оборудование фирмы Shenweida Airtable), а также в металлообработке (форматно-раскроечные станки фирмы Holzma HPL) и др.
Способ управления сцеплением ЛА с ВПП, основанный на генерировании воздушных потоков в вертикальном (вверх и вниз) и горизонтальном направлениях и управлении этими потоками с целью обеспечения взлета и посадки ЛА также известен - см. патент RU 2316453 С1 - 4 с. (аналогичный способ описан в патенте US 2355948 А - 4 с. и других). Однако и здесь не решены проблемы усиленного торможения ЛА при посадке.
Предлагаемое техническое решение направлено на преодоление этих проблем за счет изменения характера взаимодействия шасси ЛА с поверхностью ВПП путем применения реверсивной воздушной подушки, создаваемой средствами аэродрома.
Предлагается использовать эффекты не только воздушной подушки (как в указанных прототипах), но и пневмоподсоса в зоне взаимодействия шасси ЛА с поверхностью ВПП, для чего применять на ЛА шасси в виде лыж и снабдить ВПП зональным множеством отверстий, через которые подавать или отсасывать воздух.
Суть способа заключается в следующем.
Для исключения ударного характера торможения при первичном касании шасси с поверхностью ВПП в зону отверстий в начале ВПП подается сжатый воздух для создания эффекта воздушной подушки, существенно снижающего трение. В среднюю зону отверстий на ВПП воздух не подается, оставляя нормальным трение пары «шасси - ВПП», а из зоны отверстий в конце ВПП производится откачка воздуха, создавая эффект пневмоподсоса, повышающего прижимную силу пары «шасси -ВПП», за счет чего существенно повышается трение. Динамика процесса торможения оказывается аналогичной при использовании аэрофинишеров, где плавное нарастание тормозного усилия достигается за счет изменения угла прогиба троса. Однако, как отмечалось, конструкция аэрофинишеров сложна, трудоемка в эксплуатации, небезопасна и рассчитана, как правило, на обеспечение посадки самолетов только в узком диапазоне их масс. Предлагаемое решение, на наш взгляд, лишено этих недостатков.
При взлете ЛА для содействия его разгону во все зоны ВПП с отверстиями подается сжатый воздух для создания эффекта воздушной подушки по всей ее длине, существенно снижающего трение между шасси и поверхностью ВПП, что делает минимальным сопротивление движению на взлете. При соответствующей конфигурации шасси и отверстий в ВПП эта конструкция способна также содействовать разгону ЛА при взлете. Также возможно использование пневмоподсоса для торможения ЛА при экстренном отказе от начатой попытки взлета.
Реализация способа возможна с использованием известной достаточно простой лыжно-рамной конструкции вместо колесного шасси, а взлетно-посадочная полоса может собираться из секций с отверстиями на рабочей поверхности, к каждой из которых подводится или откачивается воздух для образования воздушной подушки либо создания пневмоподсоса между шасси и поверхностью взлетно-посадочной полосы.
Эффективность способа основывается на том, что он обеспечивает взлет и посадку ЛА в широком диапазоне их масс, снижает ограничения на углы захода ЛА на посадку, упрощает конструкцию ЛА и сокращает трудоемкость аэродромного обслуживания. Предлагаемая технология обеспечения взлета и посадки ЛА способствует расширению класса самолетов, способных базироваться на авианосце, и автоматизации процессов обслуживания ЛА вплоть до создания автоматизированной полетной палубы.
Источники информации
1. Павленко В.Ф. Корабельные самолеты. - М.: Воениздат, 1990 - 320 с.
Глава 1. Краткая характеристика авианесущих кораблей.
Раздел 1.1.1. Технические средства обеспечения полетов на авианосцах.
Глава 4. Посадка ЛА на палубу корабля.
Раздел 4.1. Аэрофинишерная посадка.
2. Дайджест зарубежной прессы: ВМС и кораблестроение.
Вып. 20/21 - СПб.: ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова, 1998 - 115 с.
Раздел 3.2. Авианесущие корабли.
Вып.22 - СПб.: ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова, 1999 - 75 с.
Раздел 3.2. Авианесущие корабли.
Вып.23 - СПб.: ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова, 1999 - 84 с.
Раздел 3.2. Авианесущие корабли.
3. Обзор «Оборудование для производства строительных материалов» на сайте http://www.stroyinform.ru/instruments.aspx?iid=1&id=13
4. Обзор «Оборудование для бумагоделательного производства» на сайте http://www.shenweida.m/catalog/3599/21346.htm
5. Обзор «Форматно-Раскроечные станки» на сайте http://www.olmaja.m/print?products=678&cat=118
6. Патенты №1651483, №2096209, №49309, №54492.
7. Патент RU 2316453 C1 - 4 с.
8. Патент US 2355948 A - 4 с.
Способ аэродромного обеспечения взлета и посадки летательного аппарата, включающий создание при взлете летательного аппарата воздушной подушки вдоль всей взлетно-посадочной полосы, а при посадке - в начальной зоне взлетно-посадочной полосы, отличающийся тем, что при посадке летательного аппарата, в составе шасси которого используется лыжно-рамная конструкция, в конечной зоне взлетно-посадочной полосы создают пневмоподсос.
