Моторный самолет с комбинированной гидродинамической и аэродинамической конструкцией для взлета и посадки на воде, грунте или снегу

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к моторному самолету с комбинированной гидродинамической и аэродинамической конструкцией для взлета и посадки на воде, грунте или снегу. Моторный самолет с шасси (17) содержит две стойки (21), допускающие втягивание в фюзеляж (11) через люки (28). Фюзеляж (11) снабжен на его подошве парой подводных крыльев (16), профилированных в качестве элеронов гидродинамического подъема и стабилизации. Каждая из стоек (21) шасси (17) закреплена шарнирно, с возможностью поворота вокруг цапфы (20) шарнира, установленной на подводных крыльях (16). Технический результат заключается в обеспечении возможности взлета и посадки самолета на различные поверхности и уменьшении габаритов самолета. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к моторному самолету, имеющему шасси с двумя стойками, допускающими втягивание в фюзеляж через люки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные фюзеляжи гидросамолетов обычно содержат килевой или лодочный профиль спереди и нишу в средней части тележки шасси, которая погружена в воду. Всасывающее действие при взлете с воды компенсируется наличием ниши, но только в воздухе после взлета, возникает аэродинамический эффект с формированием турбулентного потока, который повышает аэродинамическое сопротивление самолета и расход топлива.

Самолет-амфибия, содержащий наплывы в форме выступающих обшивок, содержащих часть втягивающегося шасси, уже был предложен. Эти наплывы не имеют никакой функции гидродинамической подъемной силы, обладая, самое большее, функцией статической устойчивости для формирования поплавков.

Самолеты с подводным крылом для посадки и взлета на воде также существуют, но последние не оборудованы шасси.

Дополнительно, известные поисково-спасательные самолеты в заснеженной местности имеют выдвижные лыжи, которые не укладываются внутри фюзеляжа.

Документ US 4691881 описывает моторный самолет амфибийного типа без уступа и без лыж, в котором откидывание колес происходит на добавочных приспособлениях снаружи фюзеляжа. Вертикальные стабилизаторы под фюзеляжем обладают функцией канализации воздуха, когда летательный аппарат начинает скользить по воде, и прямого прихода на воду без формирования какой бы то ни было подъемной силы. Эти стабилизаторы не являются подводными крыльями и не дают возможности получаться никакой гидродинамической подъемной силе.

Документ WO 94/13531 относится к самолету, имеющему шасси, которое способно втягиваться в тележку шасси, и лыжу снаружи фюзеляжа. Функция лыжи состоит в том, чтобы скользить по воде подобно водной лыже, с тем чтобы получать эффект плавучести на поверхности воды. Нет никакой функции подводного крыла, и цапфа шарнира шасси расположена внутри фюзеляжа.

Документ RU 2028965 упоминает гидросамолет с основным корпусом, который имеет три T-образных подводных крыла. Основное шасси является выдвижным посредством цапфы шарнира, расположенной на стойках шасси, а не на подводных крыльях. Носовое колесо не может укладываться в тележке шасси, и самолет не может приземляться на снег.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения состоит в предоставлении многофункционального самолета, имеющего уменьшенные габаритные размеры, с комбинированной гидродинамической и аэродинамической конструкцией, и элементами управления для взлета и посадки на воде, грунте или снегу.

Согласно изобретению, фюзеляж оборудован, на своей подошве, парой подводных крыльев, профилированных в качестве элеронов гидродинамического подъема и стабилизации, скомпонованных по направлению вниз в форме перевернутого U, и каждая из стоек шасси шарнирно присоединена вокруг цапфы шарнира, скомпонованной на подводных крыльях.

Наличие подводных крыльев формирует гидродинамическую подъемную силу при взлете с воды, коль скоро достигается определенная скорость. Самолет, в таком случае, может быстро отрываться от воды. Посадка на воду происходит мягко и без ударов, благодаря направляющему действию подводных крыльев.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, угол наклона каждого подводного крыла относительно вертикального направления удерживается между 25º и 70º, предпочтительно, между 40º и 60º. Фюзеляж предпочтительно является гладким, а два подводных крыла расположены симметрично позади центра тяжести самолета в большинстве случаев центрирования летательного аппарата. Каждое подводное крыло составлено из наружной части стабилизации и внутренней части крепления, отделенных одна от другой линией стыка с фюзеляжем. Внешнее разделительное расстояние каждой цапфы шарнира по существу соответствует одной пятой длины наружной части каждого подводного крыла. Шасси является комбинированным, обеспечивая использование колес или лыж, поддерживаемых стойками.

Другие технические признаки могут использоваться отдельно или в комбинации:

- шасси содержит основной механизм управления стойками, оборудованными колесами, и вспомогательный механизм для фиксации лыж под колесами, когда шасси находится в походном положении в фюзеляже;

- основной механизм оборудован приводом, шарнирно присоединенным в промежуточной точке каждой стойки, для формирования кривошипного устройства, дающего шасси возможность втягиваться и развертываться после того, как были открыты люки;

- привод содержит подвижный приводной рычаг, закрепленный внутри фюзеляжа во внутренней части соответствующего подводного крыла, сборка компонуется так, что часть шасси, содержащая приводы и две полустойки, поддерживающие колеса, помещаются во втянутом положении в днищевом отсеке фюзеляжа, тогда как другие две полустойки, шарнирно присоединенные на цапфах шарнира, остаются размещенными в подводных крыльях вне фюзеляжа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие преимущества и признаки станут яснее видны из последующего описания конкретного варианта осуществления изобретения, приведенного только в целях неограничивающего примера и изображенных на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг.1 - схематичный вид в перспективе моторного самолета согласно изобретению;

фиг.2 показывает вид в перспективе спереди в увеличенном масштабе самолета по фиг. 1 в режиме полета и для взлета и посадки на воде;

фиг.3 и 4 изображают виды, идентичные фиг. 2, соответственно, во время развертывания и при полном вводе в действие шасси для взлета и посадки на воде;

фиг.5 и 6 изображают виды, идентичные фиг. 3 и 4, соответственно, во время развертывания и при полном вводе в действие шасси для взлета и посадки на снегу;

фиг.7 и 8 - виды в перспективе половины шасси, связанной с подводным крылом, соответственно, для взлета и посадки на грунте и на снегу;

фиг.9 показывает половину полного шасси с механизмом для фиксации лыжи под колесом.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. с 1 по 9, моторный самолет, в частности, прогулочный самолет небольших размеров, содержит вытянутый фюзеляж 11 гладкой формы, без выемки или уступа, поперечное крыло 12 с переменной подъемной силой, винтовой двигатель 13, ассоциативно связанный с килем 14, поддерживаемым вертикальным стабилизатором 31, и кабину 15. Такой самолет 10 является многофункциональным и имеет гидродинамическую и аэродинамическую конструкцию, пригодную для взлета и посадки на воде, грунте или снегу.

Изобретение также применяется к любому другому типу самолета, при этом, винтовой двигатель 13 может быть заменен сдвоенным двигателем или турбовинтовым двигателем.

Кабина 15 размещена в средней плоскости симметрии спереди крыльев 12. Крыло 12 может быть любого типа, описанного в документе FR-A-2856655. Напротив крыла 12 подошва фюзеляжа 11 снабжена парой подводных крыльев 16, сформированных элеронами подъема и стабилизации, направленными вниз, формирующими форму перевернутого T. Угол наклона каждого подводного крыла 16 относительно вертикального направления удерживается между 25° и 70°, предпочтительно, между 40° и 60°. В большинстве случаев центрирования летательного аппарата, продольное положение каждого подводного крыла 16 размещено позади центра тяжести самолета, в частности, на некотором расстоянии или приблизительно от 100 мм до 300 мм. Наличие двух подводных крыльев 16 дает фюзеляжу возможность удерживаться выше воды на малых скоростях, каковое, в таком случае, означает, что самолет может быстрее разгоняться.

Каждое подводное крыло 16 составлено из наружной части 16A стабилизации и внутренней части 16B крепления, отделенных одна от другой линией LJ стыка с фюзеляжем (фиг.7 и 8).

Для взлета и посадки на грунте или снегу, самолет 10 дополнительно оборудован комбинированным шасси 17 с колесами 18 и лыжами 19. На фиг.7 и 8 цапфа 20 шарнира каждой стойки 21 шасси 17 скомпонована в соответствующем подводном крыле 16, будучи смещенной от стыка LJ с фюзеляжем 11 на предопределенное расстояние. Например, это расстояние по меньшей мере является равным одной пятой длины наружной части 16a каждого подводного крыла 16. Конец каждой стойки 21 шасси оборудован опорным валом 22 колеса 18. Дисковая тормозная система 23 также установлена на опорном валу 22 для замедления самолета при посадке.

Для каждой стойки 21, основной механизм 24 управления шасси 17 содержит привод 25, шарнирно прикрепленный в промежуточной точке 26 стойки 21 между цапфой 20 шарнира и опорным валом 22 колеса. Подвижный приводной рычаг 27 привода 25 прикреплен к внутренней части 16b подводного крыла 16 в точке, расположенной внутри фюзеляжа 11. Сборка составляет кривошипное устройство, дающее каждой стойке 21 возможность втягиваться или развертываться после задействования привода 25. В примере по фиг.6 и 7 привод 25 сформирован гидравлическим или электрическим толкателем, но может использоваться любой тип привода.

Кривошипное устройство также может быть заменено любой другой приводной системой, в частности, приводным ременным механизмом, приводимым в действие электродвигателем или кинематической системой с червячным транспортером или рычажной сборкой.

Часть шасси 17, содержащая приводы 25 и две полустойки, поддерживающие колеса 18, вмещается во внутреннем отсеке фюзеляжа 11 посредством откидных люков 28. Другие полустойки, шарнирно прикрепленные на цапфах 20 шарнира, остаются расположенными в нишах подводных крыльев 16 вне фюзеляжа 11.

Для посадки или взлета на снегу, комбинированное шасси 17 дополнительно содержит лыжи 19, которые способны втягиваться и развертываться изнутри кабины 15. Внутренний вспомогательный механизм 32, независимый от основного механизма 24, дает лыжам 19 возможность фиксироваться под колесами 8, когда шасси сложено внутри фюзеляжа 11. Когда стойки 21 развернуты, самолет затем будет способен осуществлять посадку на лыжах 19 (фиг.6).

Спереди фюзеляжа 11 расположено третье посадочное колесо 29, скомпонованное в средней плоскости симметрии, и способно втягиваться в полете во вспомогательный люк 30. Третья лыжа фиксируется под третьим колесом 29 при посадке или взлете на снегу.

Действие для взлета и посадки на воде, грунте или снегу выполняется следующим образом:

Режим полета для взлета и посадки на воде изображен на фиг.2. Шасси 17 сложено в гладком фюзеляже 11 после того, как были закрыты люки 28. При взлете по воде, два подводных крыла 16 формируют гидродинамическую подъемную силу, по мере достижения определенной скорости. Самолет 10, в таком случае, может быстро отрываться от воды. Посадка на воду происходит мягко и с точностью, благодаря гладкому фюзеляжу 11 и направляющему действию подводных крыльев 16.

Конфигурация шасси 17 в ходе развертывания для взлета и посадки на грунте проиллюстрирована на фиг.3. Люки частично открыты в течение времени, когда стойки 21, оборудованные только колесами 18, подвергаются маневру. Лыжи 19 остаются сложенными в фюзеляже 11.

Конфигурация шасси 17 в конце движения развертывания для взлета и посадки на грунте проиллюстрирована на фиг.4. Уровень колес 18 распложен под концами подводных крыльев 16, со стойками 21, зафиксированными в вертикальном положении. Люки 28 полностью или частично раскрыты, тогда как третье колесо 29 развернуто для поддержки передней части самолета 10. Тормозная система 23, в таком случае, может приводиться в действие.

Втягивание шасси 17 в фюзеляж 11 выполняется в полете выполнением вышеприведенной последовательности операций в обратном порядке.

Фиг.5 и 6 - виды, идентичные фиг.3 и 4, но для взлета и посадки на снегу. Перед тем, как шасси 17 развернуто, лыжи 19 фиксируются под колесами 18 посредством вспомогательного механизма 32. Оставшаяся часть работы идентична.

1. Моторный прогулочный самолет с шасси (17), содержащим по меньшей мере две стойки (21), допускающие втягивание в фюзеляж (11) через люки (28), отличающийся тем, что фюзеляж (11) снабжен на его подошве парой подводных крыльев (16), профилированных в качестве элеронов гидродинамического подъема и стабилизации, скомпонованных по направлению вниз в форме перевернутого U, и что каждая из стоек (21) шасси (17) шарнирно закреплена вокруг цапфы (20) шарнира, скомпонованной на подводных крыльях (16).

2. Прогулочный самолет по п.1, отличающийся тем, что шасси (17) является комбинированным, обеспечивая использование колес (18) или лыж (19), поддерживаемых стойками (21).

3. Прогулочный самолет по п.1, отличающийся тем, что угол наклона каждого подводного крыла (16) относительно вертикального направления удерживается между 25 и 70°, предпочтительно между 10 и 60°.

4. Прогулочный самолет по п.1, отличающийся тем, что фюзеляж (11) является гладким и что каждое подводное крыло (16) расположено позади от центра тяжести самолета.

5. Прогулочный самолет по п.1, отличающийся тем, что каждое подводное крыло (16) составлено из наружной части (16а) стабилизации и внутренней части (16b) крепления, отделенных одна от другой линией (LJ) стыка с фюзеляжем (11).

6. Прогулочный самолет по п.5, отличающийся тем, что цапфа (20) шарнира каждой стойки (21) шасси смещена от линии (LJ) стыка с фюзеляжем (11) на предопределенное расстояние.

7. Прогулочный самолет по п.6, отличающийся тем, что внешнее расстояние, отделяющее каждую цапфу (20) шарнира, соответствует, по существу, одной пятой длины наружной части (16а) каждого подводного крыла (16).

8. Прогулочный самолет по п.1, отличающийся тем, что шасси (17) содержит основной механизм (24) управления стойками (21), оборудованными колесами (18), и вспомогательный механизм (32) для фиксации лыж (19) под колесами (18), когда шасси (17) находится в походном положении в фюзеляже (11).

9. Прогулочный самолет по п.8, отличающийся тем, что основной механизм (24) управления оборудован приводом (25), шарнирно присоединенным в промежуточной точке (26) каждой стойки (21), для формирования кривошипного устройства, дающего шасси возможность втягиваться и развертываться после того, как были открыты люки (28).

10. Прогулочный самолет по п.8, отличающийся тем, что привод (25) содержит подвижный приводной рычаг (27), прикрепленный внутри фюзеляжа (11) к внутренней части (16b) соответствующего подводного крыла (16), сборка компонуется так, что часть шасси (17), содержащая приводы (25) и две полустойки, поддерживающие колеса (18), вмещены во втянутом положении в днищевом отсеке фюзеляжа (11), тогда как другие две полустойки, шарнирно присоединенные на цапфах (20) шарнира, остаются размещенными в подводных крыльях (16) вне фюзеляжа (11).