Лодочный фюзеляж гидросамолета и взлетно-посадочное устройство гидросамолета

 

Изобретение относится к авиастроению и касается технологии создания взлетно-посадочных устройств гидросамолетов и экранопланов. Лодочный фюзеляж гидросамолета имеет подводные крылья, неподвижно расположенные вдоль фюзеляжа, и створки люков, навешенные на фюзеляж в районе его гидродинамической части. Подводные крылья расположены на продолжении шпангоутов и выполнены в виде дуг аэродинамического контура, между которыми установлены створки люков. Профиль створок выполнен соответствующим аэродинамическому контуру корпуса нижней части фюзеляжа. Створки выполнены с возможностью их открытия при нахождении гидросамолета на воде для обеспечения непосредственного контакта воды с гидродинамическим днищем и подводными крыльями и с возможностью опирания створок в их закрытом положении на подводные крылья для обеспечения обтекаемой аэродинамической формы. Взлетно-посадочное устройство гидросамолета включает в себя вышеупомянутые неподвижные подводные крылья и створки люков, шарнирно закрепленные в верхней части ниш. Створки люков расположены вдоль фюзеляжа. Дуги подводных крыльев расположены дискретно. Технический результат реализации группы изобретений заключается в обеспечении минимального аэродинамического сопротивления, простоты конструкции и уменьшенной массы летательного аппарата. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиастроения, в частности к конструкции взлетно-посадочных устройств (ВПУ) гидросамолетов и экранопланов.

Для обеспечения взлета, посадки и маневрирования по водной поверхности указанных типов летательных аппаратов (ЛА) применяются следующие схемы: лодочная, поплавковая и амфибийная. Схема летающая лодка, в которой корпус ЛА имеет форму лодки, является наиболее распространенной. В этой схеме для уменьшения сопротивления воды в режиме глиссирования на больших скоростях движения, как правило, используется специальный уступ - редан. К традиционным недостаткам ЛА схемы летающая лодка можно отнести большое вредное аэродинамическое сопротивление, которое создают редан и угловатые обводы днища корпуса [Егер С.М., Матвеенко А.М., Шаталов И.А. Основы авиационной техники. М. : Изд-во МАИ, 1999, с.193-214], являющиеся мощными источниками турбулизации потока на фюзеляже, что особенно будет сказываться на больших скоростях, так как с увеличением скорости полета ЛА сила аэродинамического сопротивления Х растет пропорционально квадрату скорости V X = C_xρV²/2S, (1) где С_х - коэффициент аэродинамического сопротивления; ρ - плотность воздуха; S - площадь крыла ЛА.

Другим недостатком ЛА, выполненного по схеме летающая лодка, следует считать большой уровень гидростатической нагрузки, действующей на поверхность корпуса, контактирующего с водой, вследствие чего панели обшивки вместе с подкрепляющим набором для обеспечения необходимой прочности и жесткости приходится делать достаточно тяжелыми.

Особый вид ЛА представляют самолеты лодочного типа, снабженные дополнительными взлетно-посадочными устройствами в виде гидролыж и подводных крыльев [Авиация: Энциклопедия/Гл. ред. Г.П.Свищев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994, с.176]. Эти устройства позволяют улучшить гидродинамические и мореходные характеристики ЛА. Наиболее широкое применение подводные крылья нашли на скоростных речных и морских судах. При движении судна на крыльях возникает подъемная сила, вызывающая всплытие корпуса судна над водой, и тем самым резкое снижение сопротивления воды. Такие конструкции ВПУ позволяют с меньшими затратами энергии достигать скорости до 100 км/ч.

В ЛА подводные крылья выполняют в виде самостоятельной конструкции, расположенной под днищем корпуса. В частности, в опытном самолете Бе-8 использовались подводные крылья для проведения натурных испытаний [Авиация: Энциклопедия /Гл. ред. Г. П. Свищев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994, с.103].

Неубирающаяся конструкция подводных крыльев отличается простотой, высокой жесткостью, но приводит к большому аэродинамическому сопротивлению ЛА за счет высокого С_х - (1).

Конструкция убирающегося ВПУ на подводных крыльях отличается сложностью и неизбежно связана с увеличением массы всего ЛА и с усложнениями в компоновке корпуса. Она позволяет улучшить аэродинамику путем закрытия ниши, в которой размещены элементы ВПУ, с помощью нескольких створок.

Предлагаемое устройство ВПУ позволяет исключить указанные недостатки. Решаемой задачей в данной заявке является разработка устройства ВПУ, обеспечивающее минимальное аэродинамическое сопротивление, простоту конструкции и меньшую массу.

Сущность изобретения состоит в следующем.

В предлагаемом устройстве лодочный фюзеляж гидросамолета, содержащий подводные крылья, неподвижно расположенные вдоль фюзеляжа, и створки люков, навешанные на фюзеляж в районе его гидродинамической части, подводные крылья расположены на продолжении шпангоутов и выполнены в виде дуг аэродинамического контура, между которыми установлены створки люков, профиль которых выполнен соответствующим аэродинамическому контуру корпуса нижней части фюзеляжа, при этом створки люков выполнены с возможностью их открытия при нахождении гидросамолета на воде для обеспечения непосредственного контакта воды с гидродинамическим днищем и подводными крыльями и с возможностью опирания створок в их закрытом положении на подводные крылья для обеспечения обтекаемой аэродинамической формы.

Во взлетно-посадочном устройстве гидросамолета, состоящем из расположенных вдоль фюзеляжа неподвижных подводных крыльев и створок люков, шарнирно закрепленных в верхней части ниш, подводные крылья выполнены в виде дискретно расположенных дуг аэродинамического контура, между которыми установлены створки люков, выполненные с возможностью их открытия при нахождении гидросамолета на воде для обеспечения непосредственного контакта воды с гидродинамическим днищем и подводными крыльями и с возможностью опирания створок в их закрытом положении на подводные крылья для обеспечения обтекаемой аэродинамической формы.

После отрыва летательного аппарата от воды створки с помощью подъемников закрываются, обеспечивая корпусу обтекаемую аэродинамическую форму. Перед приводнением створки раскрываются, не препятствуя непосредственному контакту воды с гидродинамическими крыльями и днищем корпуса. При базировании летательного аппарата на суше в полостях, которые закрываются створками, могут располагаться опоры шасси и грузовые отсеки.

Сущность изобретения поясняется схемами. На фиг.1 и фиг.2 представлены схемы устройства ВПУ при нахождении ЛА с раскрытыми створками на воде и при отрыве его от воды. На фиг.3 изображен ЛА в воздухе, когда створки закрыты.

Предлагаемое устройство ВПУ включает в себя систему подводных крыльев и створок. Гидродинамические крылья 1 крепятся жестко к части корпуса ЛА, расположенной на его подводной части - фиг.1. Эти крылья являются продолжениями шпангоутов корпуса и представляют собой дуги аэродинамического контура корпуса ЛА. Между этими крыльями располагаются створки люков 2, которые крепятся шарнирно по линиям b. Когда ЛА находится в воде, эти створки с помощью подъемников раскрыты, как показано на сечении А-А фиг.1, обеспечивая непосредственный контакт воды с гидродинамическим днищем и крыльями. При дрейфовании ЛА ватерлиния проходит по плоскости I-I. При разбеге ЛА на подводных крыльях возникает подъемная гидродинамическая сила, вызывающая всплытие корпуса ЛА над водой (плоскость II-II), вплоть до момента отрыва ЛА - фиг.2. После взлета (фиг. 3), створки 2 с помощью подъемников традиционного типа закрываются, обеспечивая плотное их прилегание к подводным крыльям 1. При этом корпус приобретает хорошо обтекаемую аэродинамическую форму. Перед приводнением ЛА створки вновь раскрываются. Приводнение выполняется на подводные крылья, как это показано на фиг.2. По мере торможения ЛА, его корпус опускается в воду до уровня I-I.

В случае использования ЛА в варианте аэродромного базирования в одной из полостей, расположенной между смежными подводными крыльями 1, створками 2 и гидродинамической поверхностью днища могут располагаться основные опоры шасси, а в другой полости в районе носовой части - носовая опора убирающегося шасси. Остальные полости могут быть использованы под грузовые отсеки.

В предложенном устройстве ПВУ, благодаря использованию положительных качеств от гидродинамических жестко закрепленных на корпусе подводных крыльев и створок, обеспечивающих закрытие гидродинамических полостей корпуса вместе с подводными крыльями, достигаются высокие гидродинамические качества ЛА на режимах взлета, посадки и передвижения по водной поверхности, а также высокие аэродинамические качества ЛА при движении его в воздухе. Предложенное техническое решение ВПУ хорошо также приспособлено к варианту наземного базирования ЛА, так как имеющиеся полости могут быть использованы для размещения шасси и для груза, обеспечивая к ним свободный доступ.

Формула изобретения

1. Лодочный фюзеляж гидросамолета, содержащий подводные крылья, неподвижно расположенные вдоль фюзеляжа, и створки люков, навешенные на фюзеляж в районе его гидродинамической части, отличающийся тем, что подводные крылья расположены на продолжении шпангоутов и выполнены в виде дуг аэродинамического контура, между которыми установлены створки люков, профиль которых выполнен соответствующим аэродинамическому контуру корпуса нижней части фюзеляжа, при этом створки люков выполнены с возможностью их открытия при нахождении гидросамолета на воде для обеспечения непосредственного контакта воды с гидродинамическим днищем и подводными крыльями и с возможностью опирания створок в их закрытом положении на подводные крылья для обеспечения обтекаемой аэродинамической формы.

2. Взлетно-посадочное устройство гидросамолета, состоящее из расположенных вдоль фюзеляжа неподвижных подводных крыльев и створок люков, шарнирно закрепленных в верхней части ниш, отличающееся тем, что подводные крылья выполнены в виде дискретно расположенных дуг аэродинамического контура, между которыми установлены створки люков, выполненные с возможностью их открытия при нахождении гидросамолета на воде для обеспечения непосредственного контакта воды с гидродинамическим днищем и подводными крыльями и с возможностью опирания створок в их закрытом положении на подводные крылья для обеспечения обтекаемой аэродинамической формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3