Экраноплан

 

Изобретение относится к транспорту и касается проектирования и конструирования экранопланов. Экраноплан имеет фюзеляж с верхним и нижним, имеющим бортовые шайбы, крыльями, расположенными по схеме биплана. Экрноплан также имеет вертикальное и горизонтальное оперение, стартовые и маршевые двигатели и систему управления. Верхнее крыло выполнено со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками и щелевыми закрылками. Нижнее крыло выполнено прямоугольной формы в плане с плоской нижней поверхностью и с закрылками, а его бортовые шайбы выполнены в виде поплавков-скегов. Отстояние верхнего крыла от нижнего больше хорды верхнего крыла, его стартовый двигатель расположен внутри носовой части фюзеляжа и выполнен с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под нижнее крыло и формирования стартовой воздушной подушки. В носовой части экраноплана расположено третье крыло, состоящее из двух аэродинамических крыльев-консолей, имеющих угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками и щелевыми закрылками, выполненными с аэродинамическими крылышками на концах в виде вертикальных пластин. Высота расположения данного крыла относительно центра масс экраноплана меньше соответствующей высоты для верхнего крыла, расположенного в хвостовой части экраноплана. Верхнее крыло может иметь угол атаки, аэродинамические крылышки на концах в виде вертикальных пластин и удлинение λ<5. Нижнее крыло может иметь удлинение λ>1,5. Плоская нижняя поверхность нижнего крыла может образовывать угол атаки с опорной подстилающей поверхностью. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств экраноплана путем повышения его рентабельности, экономической эффективности и эксплуатационной безопасности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к транспорту и касается проектирования и конструирования экранопланов.

Известен экраноплан, содержащий фюзеляж с верхним и нижним, имеющим бортовые шайбы, крыльями, расположенными по схеме биплана, вертикальное и горизонтальное оперение, стартовые и маршевые двигатели, систему управления, верхнее крыло выполнено удлинением λ≥5, со стреловидностью по передней кромке с предкрылками и щелевыми закрылками, нижнее крыло выполнено с удлинением λ≤1,5 прямоугольной формы в плане, с плоской нижней поверхностью с закрылками, а его бортовые шайбы выполнены в виде поплавков-скегов, причем отстояние верхнего крыла от нижнего больше хорды верхнего крыла, его стартовый двигатель расположен внутри носовой части фюзеляжа и выполнен с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под нижнее крыло и формирования стартовой воздушной подушки (патент RU 2129501 С1, 6 В 60 V 1/08, В 64 С 39/08, опубл. 27.04.1999 г., бюл. №12).

Однако известный экраноплан обладает низкими эксплуатационными качествами.

Технический результат от реализации описываемого изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств экраноплана путем повышения его рентабельности, экономической эффективности и эксплуатационной безопасности.

Этот технический результат достигается тем, что у экраноплана, содержащего фюзеляж с верхним и нижним, имеющим бортовые шайбы, крыльями, расположенными по схеме биплана, вертикальное и горизонтальное оперение, стартовые и маршевые двигатели, систему управления, верхнее крыло выполнено удлинением λ<5, со стреловидностью по передней кромке с предкрылками и щелевыми закрылками, нижнее крыло выполнено с удлинением λ>l,5 прямоугольной формы в плане, с плоской нижней поверхностью с закрылками, а его бортовые шайбы выполнены в виде поплавков-скегов, причем отстояние верхнего крыла от нижнего больше хорды верхнего крыла, его стартовый двигатель расположен внутри носовой части фюзеляжа и выполнен с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под нижнее крыло и формирования стартовой воздушной подушки, согласно изобретению в носовой части экраноплана расположено третье крыло, состоящее из двух аэродинамических крыльев-консолей, имеющих угол атаки со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками и щелевыми закрылками, выполненных с аэродинамическими крылышками на концах в виде вертикальных пластин, причем высота расположения данного крыла относительно центра масс экраноплана меньше соответствующей высоты для крыла, расположенного в хвостовой части экраноплана. Верхнее крыло в хвостовой части экраноплана, имеющего угол атаки со стреловидностью по передней кромке, также выполнено с аэродинамическими крылышками на концах в виде вертикальных пластин. Использование аэродинамического крыла в носовой части значительно повышает несущие свойства экраноплана за счет как увеличения общей аэродинамической составляющей аэродинамических крыльев в носовой и хвостовой частях экраноплана, так и соответствующего оптимального распределения аэродинамической подъемной силы в определенной оптимальной пропорции между передним и задним крыльями экраноплана и результирующей точки ее приложения (аэродинамический фокус, определяемый из условия устойчивости экраноплана), значительно улучшая устойчивость и управляемость экраноплана, повышая надежность “привязки” аппарата к экрану, увеличивается способность экраноплана к самостабилизации по высоте и повышается продольная устойчивость при полете на экране по сравнению с прототипом, позволяет снизить взлетно-посадочные скорости, уменьшить динамические нагрузки как на органы управления, так и на конструктивно-силовую схему аппарата и тем самым позволяет снизить общий вес всей конструкции, тем самым позволяет повысить полезную весовую отдачу экраноплана как транспортного средства по сравнению с прототипом, позволяет также повысить устойчивость и управляемость, а значит повысить и безопасность полета как на экране, так и на переходных режимах. Все это позволяет иметь относительное удлинение верхнего крыла в хвостовой части экраноплана λ<5, нижнее крыло выполнено с удлинением λ>1,5, причем плоская нижняя поверхность нижнего крыла образует гол атаки относительно опорной подстилающей поверхности, тем самым еще более улучшая “привязку” аппарата к экрану, его самостабилизацию по высоте и дальнейшее повышение продольной устойчивости при полете на экране, повышая безопасность полета по сравнению с прототипом, повышая при этом, как указывалось выше, несущие свойства экраноплана как транспортного средства.

Таким образом, применение аэродинамических крыльев-консолей в носовой части экраноплана позволяет уменьшить относительное удлинение верхнего крыла, расположенного в хвостовой части, и сделать его λ<5, а нижнее экранное крыло, выполненное с углом атаки относительно опорной подстилающей поверхности, выполнить с относительным удлинением λ>1,5, тем самым позволяя значительно увеличить полезную весовую отдачу экраноплана как транспортного средства по сравнению с прототипом, позволяет повысить устойчивость и управляемость, а значит повысить и безопасность полета на экране и в переходных режимах.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

- фиг.1 - вид экраноплана сбоку;

- фиг.2 - вид экраноплана сверху;

- фиг.3 - вид экраноплана спереди.

Экраноплан содержит фюзеляж 1, верхнее крыло 2 в хвостовой части с предкрылками 3, щелевыми закрылками 4, аэродинамическими крылышками 17 на концах, крыло 13 в носовой части с предкрылками 14, с закрылками 15, аэродинамическими крылышками на концах 16. Верхнее крыло 2 в хвостовой части и нижнее крыло 5 располагаются по схеме биплана, нижнее крыло 5 имеет закрылки 6 и бортовые шайбы 7 в виде поплавков-скегов. Экраноплан выполнен с вертикальным 8 и горизонтальным 9 оперениями. Имеются маршевые двигатели 10 и стартовый двигатель с воздухозаборником 11 (двигатель размещен в носовой части фюзеляжа 1 и имеет газоотводные каналы-сопла для подвода газовых струй через нижние выходные сопла 12 под крыло 5). Верхнее крыло 2 выполнено с удлинением λ<5 и со стреловидностью по передней кромке, а нижнее крыло 5 имеет прямоугольную форму в плане с удлинением λ>1,5, плоская нижняя поверхность которого имеет угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности. Отстояние крыла 2 от крыла 5 больше хорды крыла 2.

Экраноплан выполнен с системой управления (на чертежах не показана).

Эксплуатация экраноплана осуществляется следующим образом.

Разбег экраноплана (аналогично прототипу) осуществляется против направления действия ветра с небольшими курсовыми углами к фронту волн опорной поверхности и начинается переводом двигателей на максимальный режим работы.

В начале движения в контакте с водой находятся поплавки-скеги 7, а затем по мере увеличения скорости движения экраноплана под действием набегающего потока воздуха и работы стартового “поддувного” двигателя, получающего воздух по его воздухозаборнику 11 на крыле 5, на верхнем аэродинамическом крыле 13 в носовой части и на крыле 2 в хвостовой части экраноплана от набегающего потока воздуха образуется аэродинамическая подъемная сила, под действием которой экраноплан отрывается от поверхности воды и продолжает полет в крейсерском режиме движения только с работающими двигателями 10, т.е. в результате подъемная сила, отрывающая экраноплан от водной поверхности, складывается из аэродинамической подъемной силы на носовом крыле 13, кормовом крыле 2 и экранном крыле 5.

Посадка экраноплана аналогично прототипу осуществляется на водную поверхность переводом двигателей на режим полетного малого газа при выпущенных закрылках 4 верхнего заднего крыла 2, выпущенных закрылках 15 переднего крыла 13 и закрылках 6 нижнего крыла 5. В случае волнения моря для снижения перегрузок на корпусных конструкциях применяется кратковременный поддув от стартового двигателя в диапазоне скоростей глиссирования.

Двигатели, агрегаты, механизмы и оборудование (на чертежах не показаны) выбираются из серийных авиационных изделий и обеспечивают заданные режимы эксплуатации.

Сопоставляя технико-экономические характеристики разработанного экраноплана с расположенным в носовой части третьим крылом, состоящим из двух аэродинамических крыльев-консолей и с бипланным крылом, с известными современными транспортными средствами, можно сделать вывод о том, что отличительные признаки описываемого изобретения в своей совокупности придают экраноплану новые свойства и обеспечивают ему преимущества в техническом, экономическом и экологическом аспектах, а именно в надежности конструкции, функциональной простоте и особенно в рациональной аэродинамической компоновке, обеспечивающей достаточную “привязку” аппарата к экрану за счет нижнего крыла 5 и крыла 13, расположенного в носовой части экраноплана, их сочетание и взаимодействие позволяют совершать маневр по скорости для безопасного прохождения узкостей рек, скопления судов, мостов и т.п.

Технический облик и внешний вид экраноплана сформирован как принципиально новый вид морского скоростного транспортного средства, не имеющего аналогов ни по внешнему облику, ни по диапазону эксплуатационных характеристик, который определен всепогодностью и круглогодичностью эксплуатации, высоким уровнем надежности и гарантированной безопасностью полетов.

Применение экраноплана многообразно, например для эксплуатации в речных, озерных и прибрежных морских условиях - для быстрой доставки пассажиров, грузов, почты и т.п. из одного района в другой, а также такие экранопланы найдут применение для смены вахт и т.п.

Результаты проведенных исследований и испытаний в аэродинамических трубах, на буксируемой модели позволили провести расчетную оптимизацию основных параметров и характеристик систем, агрегатов и оборудования, соответствующих компоновочной схеме и обеспечивающих заданные режимы эксплуатации, доказывающие возможность получения высоких летно-технических характеристик при различных высотах экранного полета.

Формула изобретения

1. Экраноплан, содержащий фюзеляж с верхним и нижним, имеющим бортовые шайбы, крыльями, расположенными по схеме биплана, вертикальное и горизонтальное оперение, стартовые и маршевые двигатели, систему управления, при этом верхнее крыло выполнено со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками и щелевыми закрылками, нижнее крыло выполнено прямоугольной формы в плане с плоской нижней поверхностью и с закрылками, а его бортовые шайбы выполнены в виде поплавков-скегов, причем отстояние верхнего крыла от нижнего больше хорды верхнего крыла, его стартовый двигатель расположен внутри носовой части фюзеляжа и выполнен с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под нижнее крыло и формирования стартовой воздушной подушки, отличающийся тем, что в носовой части экраноплана расположено третье крыло, состоящее из двух аэродинамических крыльев-консолей, имеющих угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками и щелевыми закрылками, выполненными с аэродинамическими крылышками на концах в виде вертикальных пластин, причем высота расположения данного крыла относительно центра масс экраноплана меньше соответствующей высоты для верхнего крыла, расположенного в хвостовой части экраноплана.

2. Экраноплан по п.1, отличающийся тем, что верхнее крыло имеет угол атаки, аэродинамические крылышки на концах в виде вертикальных пластин и удлинение λ<5.

>1,5.

4. Экраноплан по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что плоская нижняя поверхность нижнего крыла образует угол атаки с опорной подстилающей поверхностью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3