Самолет "летающая труба"

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при проектировании вместительных широкофюзеляжных самолетов. Самолет имеет фюзеляж, выполненный в виде коаксиальной трубы, в которой установлены реактивные двигатели, стандартное оперение и диффузор. Внутренняя труба фюзеляжа может быть выполнена в виде трубы Вентури. В сечении внутренняя труба может иметь форму многоугольника, эллипса или усеченного круга. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к летательным аппаратам, а именно к самолетам, выполненным в пассажирском или ином варианте.

Известны конструкции легких летательных аппаратов (см. патенты №1762747, №2097267, B 64 C 1/00), фюзеляжи которых выполнены в виде трубы для обеспечения достаточной жесткости и уменьшения веса. Кабина пилота и груз размещаются вне фюзеляжа.

Известны широкофюзеляжные одно- и двухпалубные самолеты (см. журнал “Гражданская авиация”, 2001 г., №7) типа “А-380”, содержащие четыре реактивных двигателя и вмещающие до 656 пассажирских кресел, с длиной самолета до 80 м.

Основным недостатком всех широкофюзеляжных самолетов являются их большое лобовое аэродинамическое сопротивление и большой спутный след, а также несовпадение вектора тяги двигателей с вектором траектории полета из-за их консольного расположения.

Известен транспортный самолет с затупленной хвостовой частью фюзеляжа, взятый за прототип (см. патент РФ 2094307, B 64 C 1/00, B 64 D 33/02, бюл. №30, 27.10.97). Известный самолет содержит два реактивных двигателя, встроенных в хвостовую часть фюзеляжа, и диффузор, расположенный вокруг обоих двигателей, а хвостовая часть фюзеляжа выполнена с щелями откоса.

Основными недостатками известного транспортного самолета являются низкое аэродинамическое качество из-за большого лобового аэродинамического сопротивления и дополнительного сопротивления воздуха в хвостовой части фюзеляжа, связанного с прохождением его через изогнутые щели и каналы для подачи в реактивные двигатели.

Тенденция авиастроителей к дальнейшему увеличению объема и диаметра фюзеляжа с целью увеличения количества перевозимых пассажиров и грузов ведет к снижению аэродинамического качества и к снижению надежности самолетов. Эти тенденции выражаются в следующем:

1) растет лобовое аэродинамическое сопротивление;

2) увеличивается спутный след за самолетом;

3) уменьшается КПД в соответствии с п.п.1, 2;

4) широкий фюзеляж заставляет конструкторов ставить несколько двигателей, разнося их по консолям, в результате возникает расхождение в направлении векторов тяги двигателей с вектором направления движения воздушного судна. При выходе из строя нескольких или даже одного двигателя в полете приводит к неминуемой катастрофе - гибели экипажа и пассажиров, а также к материальным потерям, связанных со стоимостью судна. Кроме катастроф в воздухе возникают и катастрофы на земле из-за неуправляемости самолетов и падения их на жилые кварталы городов и промышленные объекты.

Предлагаемый самолет “Летающая труба” с фюзеляжем в виде коаксиальной трубы и интегрированных в нее силовых установок лишен многих вышеуказанных недостатков и минимизирует некоторые из них.

Цель данного изобретения - создать самолет с высоким аэродинамическим качеством и повышенной надежностью.

Технический результат достигается тем, что в самолете, содержащем фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, двигатель и диффузор, фюзеляж выполнен в виде коаксиальной трубы, в центре которой установлены двигатели.

Кроме того, внутренняя труба фюзеляжа выполнена в виде трубы Вентури.

Кроме того, внутренняя труба фюзеляжа в сечении может иметь форму многоугольника, эллипса или усеченного круга.

Выполнение фюзеляжа в виде коаксиальной трубы предоставит авиаперевозчикам следующие преимущества:

1. Повысится надежность полетов. Выход из строя одного или двух двигателей одновременно не повлечет за собой крушения из-за потери управляемости самолетом, т.к. крена практически не возникнет вследствие компактного расположения двигателей вокруг центральной оси фюзеляжа.

2. Экономится топливо, за счет уменьшения лобового аэродинамического сопротивления, а также за счет меньшего разрежения воздуха за самолетом. Обтекание трубы гораздо лучше, чем сигары.

3. Компактно установленные в трубе двигатели создадут более плотное облако газов за самолетом, в результате увеличится суммарная тяга, т.е. увеличится КПД.

4. Повысится устойчивость самолета и снизится вибрация на скоростях, близких к звуковому барьеру, ввиду присутствия тех же конструктивных элементов.

5. Улучшится и расширится обзор экипажем окружающего пространства за счет увеличения круговой кабины. Размещение пульта и органов управления возможно как в верхней, так и в нижней частях кабины или дублированно.

6. Коаксиальная конструкция предполагает увеличение прочности и жесткости фюзеляжа и самолета в целом.

7. Выполнение фюзеляжа в виде трубы Вентури позволит увеличить скорость воздушного потока в горловине трубы, тем самым создать облегченные условия для работы двигателей.

Имея большое количество преимуществ, самолет "ЛТ" имеет и недостатки:

1. Палубное расположение пассажирских кресел создаст некоторые неудобства обслуживания пассажиров;

2. Увеличенная поверхность фюзеляжа потребует и увеличения его веса.

Первый недостаток несущественен, а второй необходимо конструктивно преодолеть. Каким образом можно снизить вес фюзеляжа? Расчеты показывают, что весовые параметры предлагаемого самолета "Летающая труба" и самолета "А-380" вполне могут быть сопоставимы.

1. При одинаковом количестве пассажирских кресел самолет "ЛТ" строится короче за счет увеличенного количества кресел в одном ряду, суммарно на всех палубах и более короткого хвоста.

2. Стрингеры и шпангоуты изготавливаются меньшего сечения, т.к. жесткость коаксиального каркаса будет обеспечена более короткими связями между концентричными трубами обшивки.

3. Палубные балки и настилы полов изготавливаются меньшего сечения ввиду укороченных пролетов, создавая одновременно жесткий каркас и выполняя основную функцию назначения.

4. В самолете будут отсутствовать массивные стойки и колонны для поддержания широких палуб, которые применяются в классических фюзеляжах.

5. За счет улучшенной аэродинамики самолета уменьшится количество топлива и соответственно уменьшится масса баков.

На фиг.1 показан общий вид самолета; на фиг.2 - вид спереди; на фиг.3 - самолет в разрезе по оси с трубой Вентури; на фиг.4 - поперечный разрез фюзеляжа без оперения с показом примерной компоновки пассажирского салона.

Самолет содержит фюзеляж 1, состоящий из конструктивно выполненных двух концентрично установленных труб 2, 3; крыло 4; киль 5; стабилизатор 6; двигатели 7; диффузор 8; конфузор 9; горловину 10; окна 11; палубы 12; кресла 13; отсеки ручной клади 14; баки 15.

1. Самолет, содержащий фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, двигатель, диффузор, отличающийся тем, что фюзеляж выполнен в виде коаксиальной трубы, в которой установлены двигатели.

2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что внутренняя труба фюзеляжа выполнена в виде трубы Вентури.

3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что внутренняя труба фюзеляжа в сечении имеет форму многоугольника, эллипса или усеченного круга.