Штурмовик /варианты/
Группа изобретений относится к боевой авиации. Первый вариант штурмовика представляет вооруженный летательный аппарат, который имеет пушку, направленную в один бок под углом до +- 45 градусов по горизонтали. Второй вариант штурмовика представляет вооруженный летательный аппарат, у которого борт фюзеляжа и противолежащая часть прилегающего к данному борту двигателя имеют бронирование. Третий вариант штурмовика представляет вооруженный летательный аппарат, который имеет на одной консоли крыла турбореактивный или турбовинтовой двигатель, а на другой - электродвигатель с воздушным винтом. Четвертый вариант штурмовика представляет вооруженный летательный аппарат, у которого на концах крыла имеются концевые шайбы с управляемой задней кромкой, которые изначально установлены с углом атаки по отношению к продольной оси летательного аппарата и имеют несимметричный профиль. Группа изобретений направлена на расширение арсенала технических средств. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к боевой авиации и предназначено в основном для самолетов-штурмовиков, но может быть использовано для вертолетов-штурмовиков как пилотируемых, так и беспилотников.
Известны такие самолеты, см. интернет, википедия, MQ-9 или пат. № RU 132575. Известно и использование в качестве штурмовиков вертолетов, летающих «по самолетному». Но эта тактика и для самолетов и, особенно, для вертолетов является очень нерациональной. Во-первых, штурмовик может обстреливать цель только периодически - сначала он слишком далеко от цели, а затем ему необходимо выходить из пикирования, чтобы не врезаться в землю. Во-вторых, после лобовой атаки летательный аппарат вынужден выходить из боевого пикирования близко от цели, и к тому же подставляя под обстрел свою максимальную проекцию (как говорят летчики - «брюхо»).
Задача и технический результат изобретения - создание практически неуязвимого штурмовика.
Для этого летательный аппарат (далее «штурмовик») использует тактику американцев во Вьетнаме - штурмовик летает с креном по кругу, в центре которого находится цель, и обстреливает ее постоянно и с безопасной для себя дистанции. Для этого он имеет пушку, направленную в один бок под углом до +-45 градусов по горизонтали. По вертикали угол наводки пушки может быть достаточно большим - вплоть до диапазона +5 - -70 градусов.
Пушка может иметь дульный тормоз, но струи пороховых газов из него для самолета-штурмовика должны выходить вниз и вверх.
Пушка может быть достаточно мощной, например калибром 125 или 152 мм. Но как самолет выдержит отдачу от такой мощной пушки? Во-первых, конечно, конструкция фюзеляжа должна быть усиленной. А во-вторых, и самое главное, следует как можно больше удлинить откатный механизм, ведь чем длиннее ход отката, тем меньшую силу дает кинетическая энергия отдачи ствола. Откатный механизм будет выходить не только за габариты фюзеляжа, но и, возможно, за габариты крыла, например, он может иметь длину 10 м, см. фиг. 1.
Желательно применение на стволе пушки отводов с повернутыми назад реактивными соплами, см. заявку на изобретение №2009106924. Чтобы отводы не мешали движению по откатнику, отводы следует сделать вбок (направо и налево), а на каждом отводе разместить по два реактивных сопла, направленных назад-вверх под углом 10-15 градусов к оси ствола.
Разумеется, силу отдачи уменьшит и дульный тормоз. Но он должен не выходить по диаметру за габарит казенной части ствола, чтобы не задевать откатный механизм при сверхдлинном откате.
Ствол пушки в полете будет несколько прогибаться от встречного потока воздуха, а в процессе интенсивной стрельбы он нагреется и будет неравномерно охлаждаться со стороны набегающего потока воздуха. Поэтому прицельное приспособление (например тепловизор) должно крепиться как можно ближе к дулу орудия. Желательно с передней от него стороны (все направления даны относительно направления полета), чтобы воздушные завихрения не искажали прицеливание.
Можно также закрыть его теплоизолирующим и аэродинамически обтекаемым чехлом. Откатному механизму также желательно придать обтекаемую форму.
При выстреле тяжелый ствол переходит с одного борта на другой. Чтобы в этот момент не было резкого крена, возможны три решения:
1. при выстреле по сигналу датчика выстрела автопилот дает команду на кратковременное срабатывание элеронов. Датчиком выстрела может быть концевой выключатель, взаимодействующий с выступом на стволе в момент выхода снаряда из ствола,
2. ствол кинематически соединен с закрылком или крылоподобным элементом на откатном механизме, например, в конечной фазе отката ствол нажимает на рычаг, связанный с расположенным на конце откатного механизма крылоподобным элементом,.
3. ствол закреплен ниже центра масс штурмовика, и тогда кренящий момент от смещения массы ствола будет компенсироваться противоположно направленным моментом от отдачи.
Так как штурмовик все время обращен к цели одним боком, то он может быть бронирован только с этого бока, включая бронирование одного двигателя на крыле. Для уменьшения поверхности брони и для увеличения прочности фюзеляжу следует придать горизонтально ориентированную прямоугольную форму, см. фиг. 2.
Так как пушка должна быть расположена в центре масс штурмовика (чтобы не возникало крутящего момента от отдачи), то крыло самолета не может быть расположено в этом же месте. Иначе оно будет мешать поднятию откатного механизма, и будет повреждаться пороховыми газами. Поэтому единственной возможной аэродинамической схемой для самолета-штурмовика может быть схема «тандем» (то есть два примерно одинаковых крыла в передней и в задней частях фюзеляжа, возможно, разнесенные по высоте).
Вертолет-штурмовик будет иметь другую особенность - струи из дульного тормоза должны быть направлены в стороны, чтобы не повредить лопасти несущего винта. Следует отметить, что в вертолете не может быть реализована наводка ствола в направлении «вниз» более чем на 15-20 градусов, иначе откатный механизм поднимется настолько, что заденет несущий винт вертолета. Не следует делать наводку в направлении «назад» более 10-15 градусов, иначе струи из дульного тормоза заденут задний винт, если он есть. Отсюда, кстати, следует вывод, что если уж использовать вертолет для подобного штурмовика, то лучше соосно-винтовой схемы (у него нет заднего винта, хотя хвост все равно есть).
Как сделать штурмовик практически неуязвимым? Штурмовику угрожают 3 опасности: зенитные орудия (в настоящее время 30-мм), ракеты с радиолокационным наведением и ракеты с тепловым наведением.
От поражения 30-мм зенитными орудиями штурмовик может уберечься, летая по кругу на недосягаемом для них расстоянии (например, 3-4 км). Мощная собственная пушка позволяет ему поражать цели на таком расстоянии.
От поражения ракетами с радиолокационным наведением позволит уберечься конструкция из радиопрозрачного композитного материала (только не из углепластика, так как он электропроводен, и отражает радиоизлучение). Металлические части следует закрыть стелс-панелями. Это уменьшит радиолокационную сигнатуру штурмовика.
А вот от самых опасных для штурмовика ракет - переносных зенитно-ракетных комплексов (ПЗРК) с инфракрасным наведением традиционному штурмовику укрыться невозможно. Поэтому данный штурмовик в варианте самолета имеет два двигателя - он имеет на одной консоли крыла, обращенной к противнику, турбореактивный или турбовинтовой двигатель с бронированием со стороны противника, а на другой -электродвигатель с воздушным винтом.
Для полного экранирования инфракрасного излучения газотурбинного или турбореактивного двигателя он имеет теплоизолирующий кожух и закрывающиеся створки на входе и выходе воздуха.
Для устранения остаточно инфракрасного излучения двигатели могут охлаждаться орошением жидкостью, например водой.
Чтобы уменьшить разворачивающий момент при полете на одном двигателе, фюзеляж в районе расположения винтов имеет сужение, см. фиг. 1. Двигатели при этом располагаются как можно ближе к продольной оси самолета.
Для уменьшения вероятности поражения зенитными снарядами штурмовик в варианте самолета должен летать с таким креном, чтобы его крылья оказались повернуты точно своим профилем к направлению траектории снарядов. Но самолет может летать по заданному радиусу с креном, изменяемым в достаточно узких диапазонах. И если ему требуется обстреливать цель с достаточно большой высоты, то самолет не может летать там с нужным по соображениям упомянутой безопасности креном. Конечно, можно подняться повыше, а пушку направить покруче вниз. Но есть возможность помочь самолету приобрести нужный крен. Для этого на концах крыла (крыльев) самолет имеет развитые концевые шайбы с управляемой задней кромкой. В этом случае для полета с большим креном можно использовать боковое усилие на аэродинамических шайбах. Для увеличения этого усилия аэродинамические шайбы могут быть изначально установлены с углом атаки по отношению к продольной оси самолета и могут иметь несимметричный профиль.
На фиг. 1 показан штурмовик в варианте самолета в виде сверху, а на фиг. 2 - в виде сзади. Штурмовик содержит фюзеляж 1 с двумя крыльями - передним 2 и задним 3. На заднем крыле установлены два двигателя: на правой задней консоли - турбовинтовой 4, а на левой задней - электрический 5. Двигатели должны быть установлены именно на заднем крыле, чтобы завихрения от воздушных винтов не мешали наводке пушки и откатному механизму. Имеется киль 6.
Так как данный штурмовик предназначен для заполнения нишы вертолетов-штурмовиков, то он имеет небольшую крейсерскую скорость - порядка 350-400 км/час. И поэтому для улучшения боевой живучести крыльев можно применить подкосную конструкцию с подкосами 7.
В центре масс фюзеляжа в проемах установлена 125-мм или 152-мм пушка 8 со сверхдлинным откатным механизмом 9. Пушка обращена вправо (или может быть влево).
Бронирован от стрелкового оружия только правый борт фюзеляжа и правая часть правого двигателя. Следует учесть, что боковая броня является «конструктивной», то есть она не является балластом, а несет прочностную нагрузку фюзеляжа (фюзеляж в виде прямоугольной трубы с усилением в районе ниш хорошо будет воспринимать все действующие на него нагрузки).
Желательно также правое крыло сделать с несколько более толстой обшивкой так, чтобы обеспечить рикошетирование пуль калибра 7,9 мм при угле попадания до 5 градусов.
Работает штурмовик так: самолет взлетает на двух двигателях, а затем электрический двигатель отключат, чтобы экономить заряд аккумуляторов. При подлете к цели правый двигатель 4 глушится, а его винт флюгируется. После минутного охлаждения закрываются створки на правом двигателе и он охлаждается орошением.
После выключения правого двигателя включают левый электрический 5. КПД современных электрических двигателей доходит до 99%, и поэтому левый двигатель почти не греется. Но тем не менее также может охлаждаться орошением. Таким образом, полностью исключается инфракрасное излучение самолета.
Самолет подлетает к цели правым бортом и переходит в полет по кругу с радиусом 3-4 км с правым креном в сторону противника. Пушка постоянно направлена на цель, и может непрерывно ее обстреливать (тактика американцев во Вьетнаме). Самолет при этом повернут к цели только одним бронированным боком.
Однако тот факт, что пушка всегда направлена на цель, не означает, что можно стрелять без упреждения. Пушку надо направлять несколько позади нахождения цели, то есть вносить упреждение на относительное движение неподвижной цели относительно подвижного самолета.
В память компьютера самолета надо вводить направление и силу ветра в районе цели на соответствующей высоте. Дело в том, что направление и скорость полета самолета относительно воздуха и относительно земли не совпадают. Необходимо также вносить поправку на снос снаряда ветром.
Выход из атаки проводится после полного уничтожения противника, и к тому же, как говорят летчики, «блинчиком», то есть - без крена. С учетом двух последних факторов поражение самолета зенитным огнем очень маловероятно.
Следует особо отметить, что целесообразно групповое применение самолетов не менее двух. Например, при обстреле с самолета пехота противника укрылась за зданием или в воронке. В этом случае ее поражение маловероятно, а она наоборот - может удобно и безопасно обстреливать самолет. При этом в процессе облета цели по кругу пехота будет перемещаться за зданием или в воронке так, чтобы не подставляться под огонь с самолета. Все резко меняется, если самолетов будет хотя бы два, которые будут летать по кругу, расположившись диаметрально. Тогда, спрятавшись от одного самолета, пехота как раз окажется в прицеле другого. Можно сказать, что боевая эффективность группы из двух самолетов равна эффективности четырех одиночных самолетов.
Обстреливать цель можно снарядами любого типа, в том числе с дистанционным лазерным взрывателем. А из 152-мм пушки можно обстреливать цели снарядами с лазерным наведением «Краснополь». Но для этого на штурмовике должны быть 3-4 гиростабилизированные станции лазерного наведения.
Чтобы точка прицеливания не блуждала от турбуленций воздуха и от маневров самолета, пушку желательно сделать гиростабилизированной.
Чтобы уменьшить время нахождения штурмовика в зоне обстрела с земли, желательно сделать пушку как можно более скорострельной (можно взять за основу 125-мм пушку от танка «Армата», применив телескопический сверхдлинный откатный механизм).
Чтобы уменьшить вероятность попадания выпущенных по штурмовику снарядов, причем не только 30-мм-вых, а танковых, штурмовик может летать по кругу, каждые 3-4 секунды меняя высоту полета, или волнообразно. Но чтобы такой полет не сбивал с нужной траектории свои снаряды, в компьютере прицела должен быть акселерометр, измеряющий вертикальную скорость штурмовика и вводящий эту поправку в прицеливание.
Если боеприпасы израсходованы, а цель не уничтожена и отстреливает самолет, то уходить надо без крена, отвернув вправо на угол 45-90 градусов. При таком отходе поражение самолета из стрелкового оружия маловероятно.
Следует отметить один нюанс - на самолете следует применить автомобильное шасси (то есть четыре колеса двумя парами с одинаковой колеей). Это позволит применить взлетное «Устройство для взлета самолетов» по заявке №2015111882 из двух швеллеров вместо трех для трехколесного шасси.
Особо отмечу большой экспортный потенциал самолета. Если мы организуем массовое производство таких штурмовиков, то оно не только окупит себя, но и принесет большую валютную прибыль.
1. Штурмовик, представляющий собой вооруженный летательный аппарат, отличающийся тем, что имеет пушку, направленную в один бок под углом до +- 45 градусов по горизонтали.
2. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что имеет выходящий за габарит фюзеляжа откатный механизм пушки.
3. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что имеет дульный тормоз, не выходящий по диаметру за габарит казенной части ствола.
4. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что прицельное приспособление крепится как можно ближе к дулу орудия.
5. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что при выстреле по сигналу датчика выстрела автопилот дает команду на кратковременное срабатывание элеронов.
6. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что ствол кинематически соединен с закрылком или крылоподобным элементом на откатном механизме.
7. Штурмовик по п. 1, отличающийся тем, что ствол закреплен ниже центра масс штурмовика.
8. Штурмовик, представляющий собой вооруженный летательный аппарат, отличающийся тем, что борт фюзеляжа и противолежащая часть прилегающего к данному борту двигателя имеют бронирование.
9. Штурмовик, представляющий собой вооруженный летательный аппарат, отличающийся тем, что имеет на одной консоли крыла турбореактивный или турбовинтовой двигатель, а на другой - электродвигатель с воздушным винтом.
10. Штурмовик по п. 10, отличающийся тем, что фюзеляж в районе расположения винтов имеет сужение.
11. Штурмовик по п. 10, отличающийся тем, что газотурбинный или турбореактивный двигатель имеет теплоизолирующий кожух и закрывающиеся створки на входе и выходе воздуха.
12. Штурмовик по п. 10, отличающийся тем, что двигатели охлаждаются орошением жидкостью, например водой.
13. Штурмовик, представляющий собой вооруженный летательный аппарат, на концах крыла которого имеются концевые шайбы с управляемой задней кромкой, отличающийся тем, что аэродинамические шайбы изначально установлены с углом атаки по отношению к продольной оси самолета и имеют несимметричный профиль.
