Самолет-амфибия

 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при разработке гидросамолетов и самолетов-амфибий. Самолет-амфибия содержит корпус лодки с реданами, низкорасположенное водоизмещающее крыло с центропланом прямой стреловидности по передней кромке и оперение. Первый редан расположен впереди центра тяжести самолета для образования трехточечной схемы глиссирования. Передняя кромка центроплана выполнена с наплывом стреловидностью более 70^o. Передняя кромка центроплана плавно сопряжена с консолью крыла. Задняя его кромка имеет положительную стреловидность. Стык центроплана с консолями выполнен с одинаковым сечением плоскостей стыка. Хвостовая часть профиля центроплана расположена на скуле, а перед вторым реданом в нижней части лодки установлен шверт. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении мореходности и улучшении летно-технических характеристик самолета-амфибии. 5 ил.

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано в разработках гидросамолетов (ГС) и CA.

Известен экранолет ЭСКА-1 "Моделист-конструктор" 1983 г. N 9, с. 3 - 7), содержащий корпус лодки, водоизмещающее крыло с поплавками, силовую установку и хвостовое оперение.

Основным недостатком этого устройства является смещение фокуса крыла на высотном полете от положения фокуса на экранном полете, из-за перераспределения давления под крылом и изменением причин, создающих давление. На высотном полете используются аэродинамическая подъемная сила скоростного напора, а в экранном полете большая часть подъемной силы создается за счет динамической воздушной подушки под крылом. Для балансировки такой схемы необходимо переразмеренное, с точки зрения самолетной схемы хвостовое оперение.

Переход центропланной части крыла в консоли выполнен со ступенчатым переходом, и в этом месте происходит разрыв циркуляции потока, что связано с появлением зоны повышенного аэродинамического сопротивления.

Известен ГК (Акцептованная заявка на Патент ФРГ N 2720141 МПК B 64 C 35/00 опубликованная 25.09.80 г.) с крылом типа "чайка", центроплан которого водоизмещающий, а консольная часть крыла поднята вверх за счет изгиба средней части крыла.

Недостатками этого гидросамолета являются: отгиб консольной части крыла вверх, приводящий к усложнению и утяжелению конструкции крыла; разрыв в точке "Т" толщин профиля центроплана в средней части крыла, приводящий к разрыву циркуляции, появлению аэродинамических вихрей, усложнению и утяжелению конструкции стыков крыла; вынесение консоли крыла вверх и более высокое положение центра тяжести самолета при движении по взволнованной поверхностью водоема приводят к увеличению амплитуды угловых и вертикальных колебаний, увеличению перегрузок и как следствие увеличению веса конструкции и ухудшению мореходности.

Задачей заявленного изобретения является создание СА с повышенными мореходными свойствами и улучшенными летно-техническим характеристиками (ЛТХ).

Технический результат достигается тем, что в СА, содержащем корпус лодки с реданами, низкорасположенное водоизмещающее крыло с центропланом прямой стреловидности по передней кромке и оперение, первый редан расположен впереди ЦТ, образуя трехточечную схему глиссирования, передняя кромка наплыва центроплана со стреловидностью более 70^o и плавно сопряжена с консолью крыла, а задняя кромка центроплана имеет положительную стреловидность, концевая дужка центроплана и корневая дужка консоли крыла выполнены одинакового профиля с одинаковыми размерами по хорде и толщине, а центроплан установлен таким образом, что хвостовая часть его профиля расположена на скуле, при этом перед вторым реданом на киле лодки установлена стабилизирующая поверхность, например шверт.

Заявляемый СА поясняется описанием и прилагаемым чертежами, где на фиг. 1 показан вид СА сбоку; на фиг. 2 показан вид в плане; на фиг. 3 изображен вид спереди; на фиг. 4 показан вид сверху на центроплан; на фиг. 5 показано сечение А-А по центроплану, его профиль .

СА (фиг. 1-3) представляет собой летающую лодку 1, с реданами первым 2 и вторым 3, плавно переходящую в кормовой части в киль 4, на котором установлен стабилизатор 5 в зоне обдува винтами 6 двигателей 7, установленных на пилоне 8 в кормовой части лодки 1, так, что плоскость винтов 6 расположена над хвостовой частью центроплана 9, у которого передняя кромка 10 плавно сопрягается с консолями 11 крыла, а задняя кромка 12 выполнена положительной стреловидности для уменьшения пикирующего момента на глиссировании (фиг. 4), где момент от равнодействующей силы на прямой задней кромке больше момента от этих сил на кромке с положительной среловидностью, так как плечо "в" до ЦГ большее на " Δ в".

Центроплан 9 (фиг. 5) установлен по отношению к лодке 1 таким образом, что его хвостовая часть профиля 13 установлена на скуле 14 для обеспечения частичного водоизмещения и усиления экранного эффекта.

Профиль 13, образованный центропланом 9 с наплывом 15, выполнен со сравнительно большим радиусом закругления носка, а значительная часть длины верхнего свода выполнена с большим радиусом кривизны, наплыв 15 со стреловидностью более 70^o.

Эти конфигурации профиля подобраны в процессе продувок и обеспечивает распределение давления на профиле 13, которое практически не зависит от расстояния до экрана в диапазоне эксплуатационных углов ( α = от 0 до +10^o).

Концевая дужка центроплана 9 и концевая дужка консоли 11 крыла выполнены одинакового профиля с одинаковыми размерами по хорде и толщине для неразрывного обтекания потоком воздуха, а плавное сопряжение по передней кромке 10 наплыва 15 дает плавное обтекание крыла без скачков изменения потока, что улучшает несущие свойства крыла.

В нижней части лодки 1 перед вторым реданом 3 установлен шверт 16, способствующий курсовой устойчивости движения по воде, и расположен на достаточном плече от ЦТ в зоне гарантированного контакта с водой.

Первый редан 2 выполнен впереди ЦТ, при таком положении гидродинамические силы при разбеге приподнимают носовую часть СА, а кормовая часть поднимается под действием сил, приложенных в нижним поверхностям центроплана 9, примыкающих к задним кромкам 12, таким образом под ними создаются условия для дополнительной подъемной силы за счет набегающего потока и схема глиссирования становится "трехточечной": одна точка на первом редане 2 и две на задних кромках 12 центроплана 9, причем последние опираются на брызговые струи, исходящие из-под лодки 1 (см. "Материалы научно-практического семинара, прошедшего в ГОС НИЦ ЦАГИ 21 июня 1995 г.).

Шасси 17 выполнено по типу с носовой стойкой, где основные колеса убираются в центроплан 9.

При разбеге СА, выполняемого по трехточечной схеме глиссирования, гидродинамические силы действуют на днище до первого редана 2 и хвостовую часть центроплана 9, приподнимают СА, где происходит резкое сокращение смачиваемой поверхности и соответственно уменьшение сопротивления, одновременно под центропланом 9 образуется воздушная подушка за счет набегающего воздушного потока, которая способствует быстрому отрыву ЛА от воды, где над экраном он набирает скорость до взлетной.

При несимметричном омывании водой центроплана 9 шверт 16 препятствует развороту СА и последний сохраняет устойчивое движение по курсу. Аналогичным образом происходит процесс взлета с суши, где экранирующей поверхностью будет Земля. При удалении от экрана происходит изменение сил, создающих вертикальное перемещение СА. С увеличением скорости разбега вступает в силу аэродинамическая подъемная сила, и с увеличением высоты от экрана уменьшается сила от скоростного напора под центропланом 9, и в результате перераспределение действующих нагрузок происходит без существенного изменения фокуса крыла.

Быстрая потеря контакта СА с водой улучшает взлетные характеристики летательного аппарата или же позволяет использовать силовую установку меньшей тяговооруженности, тем самым повышается гидродинамическое качество (Кг), где F - тяга двигателя; W - сопротивление.

Уменьшение смачиваемой поверхности способствует снижению веса лодки 1, поскольку зареданная часть всегда выполняется с меньшими весовыми затратами. Уменьшение весовых затрат на оперении выполнено за счет уменьшения потерь на балансировку от пикирующего момента и сохранения фокуса крыла на различных режимах полета - экранного и высотного.

Заявляемое устройство прошло комплекс аэродинамических и гидродинамических испытаний моделей в аэродинамической трубе и в гидроканале, а также на отрытом водоеме радиуправляемой модели, где были отработаны заявляемые признаки и подтвержден принцип работы и работоспособность устройства. Устройство в натуральном виде вышло из сборочного цеха и проходит предполетную подготовку (первый опытный образец самолета Бе-103).

Формула изобретения

Самолет-амфибия, содержащий корпус лодки с реданами, низкорасположенное водоизмещающее крыло с центропланом прямой стреловидности по передней кромке и оперение, отличающийся тем, что первый редан расположен впереди центра тяжести самолета для образования трехточечной схемы глиссирования, передняя кромка центроплана выполнена с наплывом стреловидностью более 70^o и плавно сопряжена с консолью крыла, задняя кромка центроплана имеет положительную стреловидность, стык центроплана с консолями выполнен с одинаковым сечением плоскостей стыка, хвостовая часть профиля центроплана расположена на скуле, а перед вторым реданом в нижней части лодки установлен шверт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5