Легкий экраноплан
Изобретение относится к авиационной технике и касается создания летательных аппаратов на динамической воздушной подушке. Легкий экраноплан состоит из водоизмещающего корпуса с кабиной для экипажа. К его корпусу прикреплено крыло малого удлинения. На хвостой части крыла, на хвостовой части установлено оперение, состоящее из килей с рулями направления и стабилизатор с рулем высоты. Легкий экраноплан снабжен автономной мотоустановкой, внутри водоизмещающего корпуса которой установлен двигатель с дистанционным управлением из кабины пилота. Мотоустановка соединена с корпусом экраноплана двумя параллельными штангами, шарнирно закрепленными на корпусе экраноплана и мотоустановки. Легкий экраноплан не требует специального буксировщика. Изобретение позволяет обеспечивать высокую эксплуатационную технологичность и низкую стоимость посредством снижения массы, габаритов и упрощения конструкции экраноплана, а также позволяет использовать экранный эффект с применением дистанционно управляемого мотобуксировщика. 12 ил.
Изобретение относится к легким гидросамолетам и летательным аппаратам, предназначенным для полета над поверхностью воды с использованием экранного эффекта - экранопланам. Легкий экраноплан можно использовать для спортивных или для туристических целей.
Из патентной литературы известно устройство (см. патент ФРГ №2317998, кл. В64С 35/00) гидросамолета, содержащего корпус-лодку с мотоустановкой, крыло и хвостовое оперение.
Гидросамолет имеет шарнирно закрепленные на корпусе-лодке водоизмещающие поплавки, которые обеспечивают движение гидросамолета на небольшой высоте над водой. Недостатком такого аппарата является невозможность гидросамолета двигаться на удалении от водной поверхности и совершать маневрирование при движении над водой. Мотоустановка этого гидросамолета, установленная за крылом на корпусе лодки, увеличивает вес конструкции аппарата.
Ближайшим техническим решением предлагаемого изобретения является устройство гидропланера Бро-16 (см. журнал «Моделист-конструктор», №3, 1969, с.15-16) с водоизмещающим корпусом-лодкой, на которой закреплены крылья и балка с хвостовым управлением. В кабине пилота расположены органы управления аэродинамическими рулями и замок отцепки троса катера буксировщика. Такое устройство требует мотобуксировщика (катера, мотолодки) с водителем, буксировочного троса и механизма его отцепки. Длительная буксировка гидропланера за катером на малой высоте является сложной и требует согласованных действий двух экипажей.
Запуск планера на большую высоту более 10 метров исключает возможность полета на экранном режиме над поверхностью воды после отцепки планера от мотобуксировщика.
Такой аппарат, кроме того, имеет большие габариты, сложную конструкцию и не обеспечивает возможность полета с использованием экранного эффекта, так как крыло гидропланера расположено на большом удалении от экрана. Указанный гидропланер выполнен по схеме высокоплан.
Технической задачей данного изобретения является снижение массы, габаритов и упрощение конструкции аппарата, а также обеспечение возможности движения его с использованием экранного эффекта с применением дистанционного управляемого мотобуксировщика.
Указанная задача решается следующим образом. Двигатель экраноплана расположен на автономной мотоустановке внутри ее корпуса и имеет дистанционное управление двигателем из кабины пилота, причем корпус экраноплана соединен с корпусом мотоустановки двумя параллельными бортовыми буксировочными штангами с помощью горизонтальных шарниров, закрепленных по бортам указанных корпусов, причем каждая штанга состоит из двух частей, соединенных между собой осевым шарниром через амортизатор, а минимальная длина штанг превышает длину экраноплана. Кроме того, вдоль штанг расположена система дистанционного управления оборотами двигателя, а также его запуска и выключения, причем корневая хорда крыла имеет величину больше половины длины экраноплана, а задняя кромка его крыла расположена на уровне конструктивной ватерлинии.
На фиг.1, 2 и 3 легкий экраноплан без мотоустановки показан в трех проекциях (при виде слева, сверху и спереди).
На фиг.4, 5 и 6 легкий экранолет с дистанционно управляемой мотоустановкой показан на воде в трех проекциях.
На фиг.7 и 8 экранолет показан в полете при виде сбоку и спереди (во время виража).
На фиг.9 изображена дистанционно-управляемая мотоустановка на базе серийного гидроцикла.
На фиг.10 показан унифицированный бортовой шарнир крепления буксировочной штанги.
На фиг.11 узел крепления буксировочной штанги изображен в разрезе.
На фиг.12 показано устройство бортовой буксировочной штанги.
Легкий экраноплан состоит из водоизмещающего корпуса 1 с гидродинамическими обводами скоростной мотолодки. Он может иметь продольные и поперечные реданы, плоское днище или V-образность днища по транцу (не показаны). В корпусе расположена кабина 2 пилота и пассажира, для их размещения имеется сидение 3. В кабине расположены педали путевого управления экранопланом и штурвал 4 управления элеронами 5 и рулем высоты 6. Управление экранопланом является типичным для самолетов и легких летательных аппаратов.
На корпусе экраноплана закреплено крыло 7 малого удлинения с большой корневой хордой крыла и элепсовидной задней кромкой 8. Такая конфигурация крыла характерна для использования экранного эффекта в полете (для легких экранопланов).
По концам крыла установлены поплавки 9 остойчивости, и под углом к крылу закреплены концевые шайбы 10 с элеронами 5.
В задней части крыла на его продольных силовых элементах установлено вертикальное оперение экраноплана, которое состоит из килей 11 с рулями поворота 12. Руль поворота связан тягами или тросами с педалями, расположенными в кабине пилота. На одной оси с рулями поворота установлен водный руль 13, оба руля действуют синхронно.
Вертикальное оперение выполнено двухкилевым. Сверху на килях установлен стабилизатор 14, на котором шарнирно закреплен руль высоты 6.
С правого и левого борта корпуса экраноплана вблизи его центра тяжести установлены бортовые горизонтальные шарниры 15. Шарниры установлены выше ватерлинии, ближе к палубе корпуса на расстоянии до 0,6 м от центра тяжести аппарата.
Бортовые шарниры на корпусе экраноплана соединены с такими же шарнирами, установленными по бортам корпуса автономной мотоустановки 16 с помощью двух параллельных бортовых буксировочных штанг 17. Мотоустановка имеет водоизмещающий корпус, внутри которого установлен поршневой двигатель внутреннего сгорания, соединенный валом с гребным винтом или с импеллером водометного двигателя.
В качестве мотоустановки может использоваться серийный гидроцикл, как показано на фиг.9.
В этом случае к бортам гидроцикла (мотоустановки) крепятся горизонтальные шарниры 15, рулевое управление и поворотное сопло 18 водомета фиксируется (с помощью зажимов, струбцин) в нейтральном положении, а двигатель мотоустановки соединяется дистанционным управлением с кабиной пилота. Дистанционное управление состоит из гибких тросов управления дроссельной заслонкой двигателя и проводов выключения зажигания (кнопка стоп) и включения электростартера (кнопка запуска).
Устройство дистанционного управления является типичным для подвесных лодочных моторов и здесь подробно не показано.
Все четыре горизонтальных шарнира выполнены унифицированными.
С помощью фланца 19 болтами 20 шарнир крепится к бортам корпусов. Шарнир имеет ось 21, на которой закрепляют конец штанги. Концы штанг фиксируются на оси 21 шарнира с помощью шайбы и зашплинтованной гайки 22. Конец штанги имеет ухо 23, которое одевается на ось 21. В ухо запрессован сферический подшипник.
Фланец и ось высокопрочной каленой стали. Сферический подшипник является стандартным. Он обеспечивает возможность отключения оси штанги от перпендикулярной ей оси шарнира на ±12°, что обеспечивает снятие боковых нагрузок на штанги. Штанги воспринимают в основном осевые усилия (сжимающие и растягивающие). Штанга состоит из двух труб: длиной 25 и короткой 26, соединенных телескопически, по концам штанг выполнено ухо 23 для крепления их на ось шарнира. Штанги изготовлены из дюралевых труб с антикоррозионным покрытием. Они имеют положительную плавучесть, для чего их цилиндрическая часть заполнена пенопластом.
Длинный и короткий концы штанг соединены между собой с помощью амортизатора, который состоит из штока 27, опорной шайбы 28 и двух пружин 29 и 30, одна из которых воспринимает растягивающие штангу нагрузки, а другая - сжимающие, телескопическое соединение штанг и пружинный амортизатор образуют осевой шарнир, благодаря которому оба конца тяг (плоскости одного и другого уха) могут отклоняться друг от друга, относительно оси 31. Рядом с осевыми шарнирами 15 над штангами установлены концевые выключатели 32, при касании которых штангами, обороты двигателя автоматически переводятся на минимальные. Легкий экраноплан работает следующим образом. Мотоустановку 16 ставят на воду у пологого берега или слана, затем параллельными штангами соединяют корпус мотоустановки с корпусом экраноплана, фиксируя их на горизонтальных шарнирах и шплинтуя гайки 22. Подключают разъемы дистанционного управления двигателем мотоустановки с командно-контрольными органами в кабине пилота (троса дроссельной заслонки, электропровод кнопки включения и зажигания, и кнопки включения стартера). Затем после проверки всех соединений и органов управления экранопланов (элеронов, рулей направления, руля высоты и водного руля) экипаж занимает рабочие места в кабине экраноплана. Перед этим мотоустановку располагают на воде без касания ее днищем прибрежной мели.
Экипаж надевает спасательные жилеты и пилот, нажав кнопку включения, запускает двигатель.
После прогрева мотора пилот «сектором газа» увеличивает обороты двигателя, мотобуксировщика и водометный движитель, развивая достаточную тягу, буксирует экраноплан на воду. Буксировка осуществляется по песку, мокрой траве или по деревянному слипу. Возможность такой буксировки осуществляется благодаря стеклопластиковому корпусу, подшитому полиэтиленовым листом и окантованному по кромкам металлическим уголком. Так как масса экраноплана с двумя членами экипажа на борту не превышает 220 кг, то даже при движении по бетонному слипу величина усилия буксировки не превысит 110 кг, в то время как упор водометного движителя гидроцикла на швартовых при мощности двигателя 60 л.с. превышает 150 кг.
Спуск в воду экраноплана возможен всего лишь с одним пилотом. Возможен вариант спуска экраноплана в воду вручную без экипажа. В этом случае проектирования днища экраноплана полиэтиленом не требуется. Экипаж занимает свои места в кабине аппарата, стоящего на воде.
Упрочнение днища корпуса экраноплана предпочтительнее, так как в этом случае им можно пользоваться в зимних условиях для полетов со льда или заснеженной поверхности над озерами или руслами рек. В этом случае в качестве буксировщика используются стандартный снегоход (мотонарты типа «Буран», «Рысь» и т.д.).
Устройство легкого экраноплана в этом случае без изменений. Меняется только тип движителя на буксировщике (гусеница вместо водомета или гребного винта).
После выхода экраноплана на открытую водную поверхность пилот с помощью рулей направления (водного руля) на небольшой скорости выруливает против ветра, увеличивая обороты двигателя, экраноплан совершает разгон. А при достижении взлетной скорости (около 45 км/ч) пилот плавно берет штурвал на себя и производит взлет. После чего полет осуществляется на высоте 1,5-2 м на экранном режиме со скоростью до 120 км/ч при минимальном расходе топлива и с использованием 0,4-0,5 мощности двигателя от максимальной.
Пилот совершает различные эволюции во время полета: виражи, змейки, развороты, которые осуществляются на высоте 5-6 м. Горки и снижение («пикирование»), полет по прямой с преодолением отмелей осуществляются с помощью аэродинамических рулей и изменением оборотов двигателя. Набор высоты выше расчетной ограничивается концевыми выключателями, установленными на корпусе мотоустановки. В случае подъема штанги на угол больше расчетного, двигатель автоматически переводится на минимальные обороты. Таким же образом в случае увеличения угла атаки крыла экраноплана больше критического штанга касается концевого выключателя 32 на корпусе экраноплана и также переводит двигатель на минимальную мощность.
Система автоматического сброса оборотов используется стандартная, установленная на гидроцикле, которая работает от датчика сигнала отсутствия давления воды в канале водомета. В ту же цепь автоматического регулирования включают датчики концевых выключателей.
После завершения полетов пилот направляет экраноплан в район стоянки. Во время движения по воде и выполнения всех эволюций в воздухе, пилот управляет движением мотобуксировщика с помощью аэродинамических (и водного - по воде) рулей экраноплана. Координированные виражи и развороты выполняются с соответствующим креном, который пилот закладывает с помощью элеронов.
При сбросе оборотов экраноплан плавно совершает посадку и в водоизмещающем режиме подходит на стоянку. Затем экраноплан и буксировщик извлекают из воды и ставят на трайлер.
По сравнению с прототипом предложенный легкий экранолет имеет простое устройство, не требует специального буксировщика. Он обладает эксплуатационной технологичностью (основанной на эксплуатации серийных гидроциклов) и низкую эксплуатационную стоимость.
Легкий экраноплан, состоящий из водоизмещающего корпуса с кабиной пилота, крыла и хвостового оперения с рулями управления, а также буксировочной мотоустановки, связанной с корпусом экраноплана, отличающийся тем, что двигатель экраноплана расположен на автономной мотоустановке внутри ее корпуса и имеет дистанционное управление из кабины пилота, причем корпус экраноплана соединен с корпусом мотоустановки двумя параллельными бортовыми буксировочными штангами с помощью горизонтальных шарниров, закрепленных по бортам указанных корпусов, причем каждая штанга состоит из двух частей, соединенных между собой осевым шарниром через амортизатор, а минимальная длина штанг превышает длину корпуса экраноплана, кроме того, вдоль штанг расположена система дистанционного управления оборотами двигателя, а также его запуска и выключения, причем корневая хорда крыла имеет величину больше половины длины экраноплана, а задняя кромка его крыла расположена на уровне конструктивной ватерлинии.
