Боевой самолет и система лазерного вооружения самолета

Группа изобретений относится к авиации. Боевой самолет содержит фюзеляж, передние и задние крылья, четное число газотурбинных двигателей, установленных на передних крыльях самолета, и вооружение. В данном случае применено лазерное вооружение в виде боевых лазеров авиационного базирования, установленных над и под газотурбинными двигателями. Последние соединены трубопроводами отбора воздуха, содержащими клапаны-регуляторы, с газотурбинными двигателями. Каждый газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания и турбину. Трубопровод отбора воздуха соединен с коллектором, выполненным за компрессором газотурбинного двигателя. Все боевые лазеры авиационного базирования установлены с возможностью вертикального и горизонтального поворота. В верхней части фюзеляжа в его передней и задней части установлены лазеры наведения. Система лазерного вооружения самолета включает в себя боевые лазеры авиационного базирования. На каждом двигателе сверху и снизу установлены соответственно верхние и нижние лазеры авиационного базирования, содержащие оптические головки и выхлопные системы. Боевые лазеры выполнены газодинамическими и соединены трубопроводами отбора воздуха, содержащими клапаны-регуляторы, с компрессорами соответствующих газотурбинных двигателей. Боевые лазеры установлены таким образом, что верхние имеют возможность стрельбы вперед, а нижние - назад. Система содержит бортовой компьютер и лазеры наведения, соединенные электрическими связями между собой и с приводами вертикального наведения и поворота. Группа изобретений позволяет улучшить боевые качества самолета. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к авиации, а именно к военным самолетам.

Известен гиперзвуковой самолет по патенту РФ на изобретение №2010744. Корпус самолета выполнен в любом продольном сечении по кубической параболе с затупленной кормовой частью и углом стреловидности по передней кромке не менее 60°. Руль высоты выполнен в виде шарнирно закрепленной передней части корпуса.

Недостаток - относительно низкая скорость полета самолета М=4...6.

Известен самолет по патенту РФ на изобретение №2263611, содержащий фюзеляж, крылья стартовые и газотурбинные двигатели, а также вооружение: пулеметы, пушки и ракеты.

Недостатки этого самолета: относительно низкая вооруженность самолета обычным оружием, т.к. боекомплект самолета весьма ограничен. Кроме того, мощность оружия и дальность его поражения также весьма ограничена. Точность прицеливания для каждого вида оружия зависит от средств наведения на цель и ухудшается при увеличении дальности стрельбы. Одновременное ведение боя более чем с 10 объектами противника весьма проблематично. Стрельба по целям, имеющим очень большие скорости полета: ракетам и спутникам, практически невозможна.

Задача создания боевого самолета и лазерного вооружения самолета - улучшение боевых качеств самолета.

Решение указанных задач достигнуто в боевом самолете, содержащем фюзеляж, передние и задние крылья, четное число газотурбинных двигателей, установленных на передних крыльях самолета, и вооружение, отличающийся тем, что применено лазерное вооружение в виде боевых лазеров авиационного базирования, установленных соответственно над и под газотурбинными двигателями, которые соединены трубопроводами отбора воздуха, содержащими клапаны-регуляторы, с газотурбинными двигателями. Каждый газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания и турбину, а трубопровод отбора воздуха соединен с коллектором, выполненным за компрессором газотурбинного двигателя. Все боевые лазеры авиационного базирования установлены с возможностью вертикального и горизонтального поворота. В верхней части фюзеляжа в его передней и задней части установлены лазеры наведения.

Решение указанных задач достигнуто в системе лазерного вооружения самолета, содержащей боевые лазеры авиационного базирования, отличающейся тем, что на каждом двигателе сверху и снизу установлены соответственно верхние и нижние лазеры авиационного базирования, содержащие оптическую головку и выхлопную систему, при этом они выполнены газодинамическими и соединены трубопроводом отбора воздуха, содержащим клапан-регулятор, с компрессором газотурбинного двигателя. Боевые лазеры установлены таким образом, что верхние имеют возможность стрельбы вперед, а нижние - назад. Система содержит бортовой компьютер и лазеры наведения, соединенные электрическими связями между собой и с приводами вертикального наведения и поворота.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.

Новизна предложенного технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями, изобретательский уровень тем, что новая совокупность существенных признаков позволила получить новый технический эффект, а именно, уменьшение времени разгона самолета до гиперзвуковых скоростей и увеличение скорости полета. Промышленная применимость обусловлена тем, что для реализации изобретения не требуется создания новых неизвестных из уровня техники деталей и узлов и новых технологий.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...4, где

на фиг.1 приведена схема боевого самолета, вид сверху,

на фиг.2 приведен вид военно-космического самолета сбоку,

на фиг.3 приведен вид боевого самолета сзади,

на фиг.4 приведена схема газотурбинного двигателя боевого самолета и системы лазерного вооружения самолета и энергопитания боевого лазера авиационного базирования от газотурбинного двигателя.

Самолет стратегической авиации (фиг.1...4) содержит фюзеляж 1, кабину пилотов 2, передние крылья 3, задние крылья 4 и хвостовое оперение 5. В передние крылья 3 встроены газотурбинные двигатели 6. Для примера в дальнейшем рассмотрен четырехмоторный самолет.

Над каждым газотурбинным двигателем 6 находится верхний боевой лазер авиационного базирования 7, содержащий спереди оптическую головку 8 и сзади систему выхлопа 9. Аналогично под каждым газотурбинным двигателем 6 находится нижний лазер авиационного базирования 10 с оптической головкой 11 сзади и системой выхлопа 12 спереди. К боевым лазерам авиационного базирования 7 и 10 подведены трубопроводы отбора воздуха 13, содержащие клапаны-регуляторы 14, от двигателей 6. Каждый трубопровод 13 или его часть выполнен гибким. Боевые лазеры авиационного базирования 7 и 10 установлены с возможностью отклонения в вертикальной плоскости и с возможностью поворота в горизонтальной плоскости. Таким образом, боевые лазеры авиационного базирования 7 способны поражать цели 15 в передней полусфере, а боевые лазеры авиационного базирования 10 - в задней полусфере. Для наведения на цель 15 служат передние лазеры наведения 16, установленные в передней части фюзеляжа, и задние лазеры наведения 17, установленные в задней части фюзеляжа, или на задних крыльях 4. Лазеры наведения 16 и 17 соединены электрическими связями 18 с бортовым компьютером 19.

Каждый боевой лазер авиационного базирования 7 и 10 оборудован приводом вертикального наведения 20 и поворотным механизм 21 с валом 22 и шарниром 23. Таким образом, для всех лазеров авиационного базирования 7 и 10 предусмотрена система вертикального наведения и горизонтального наведения. Фюзеляж 1 самолета установлен на шасси 24 (фиг.3), предназначенные для взлета и посадки самолета.

Газотурбинные двигатели 6, которых может быть от одного до восьми, выполнены одинаковой конструкции (фиг.4) и содержат воздухозаборник 25, компрессор 26, камеру сгорания 27 с форсунками 28, турбину 29 и реактивное сопло 30. Газотурбинный двигатель 6 имеет один или два вала 31, установленные на опорах 32. За компрессором 26 (предпочтительно последней ступенью компрессора) выполнен коллектор отбора воздуха 33, к которому через клапан-регулятор 15 подсоединена система отбора воздуха 14, другой конец которой соединен с двумя боевыми лазерами наземного базирования 7 и 10, находящимися над соответствующим газотурбинным двигателем 6, что позволяет максимально сократить потери давления в системе отбора воздуха.

Ориентировочные характеристики самолета стратегической авиации

Скорость полета	М=3,2
Стартовый вес, т	270
Тяга турбореактивных двигателей на взлете, т	4×20
Мощность боевых лазеров в плотных слоях атмосферы, МВт	8×1
Время непрерывной работы лазерного оружия в плотных слоя атмосферы, с	6000

На самолете может быть дополнительно установлено обычное вооружение: пулеметы и авиационная пушка.

При взлете топливо поступает к форсункам 28 камеры сгорания 27, где воспламеняется. Продукты сгорания раскручивают турбину 29. Турбина 29 через валы 31 раскручивает компрессор 26, в результате реактивное сопло 30 создает реактивную тягу для полета.

Для применения лазерного оружия открывают клапан-регулятор 14 и часть сжатого воздуха (до 20% от общею расхода воздуха, проходящего через газотурбинный двигатель 6) отбирается по трубопроводу отбора воздуха 13 от каждого газотурбинного двигателя 6 для накачки лазерного луча в боевых лазерах авиационного базирования 7 или 10. В конкретном проекте применен газодинамический лазер, т.к. запасы сжатого воздуха, отбираемого от двигателей 6, практически безграничны по сравнению с химическим лазером.

Луч боевого лазера авиационного базирования 7 выходит через оптическую головку 8 и наводится на цель при помощи системы наведения, в состав которой входят лазеры наведения 16 и 17, бортовой компьютер 19 и исполнительные органы системы наведения луча лазера на цель, т.е. привод вертикального наведения 20 и поворотный механизм 21. Вертикальное наведение осуществляется приводом (гидроцилиндром) вертикального наведения 20. При выдвижении штока привода вертикального наведения 10 угол α между продольной осью самолета и продольной осью лазера авиационного базирования 7 увеличивается.

Для примера (фиг.2 и 3) показано горизонтальное наведение на цель 15 нижнего лазера 10. Горизонтальное наведение на летящие перед самолетом цели при полете в плотных слоях атмосферы может также осуществляться самолетом, рассогласованием тяги двигателей 6 и/или аэродинамическими средствами. Поражение одиночных целей может осуществляться при помощи одного лазера авиационного базирования 7 или 10. Для одновременного поражения нескольких целей используют все боевые лазеры авиационного базирования 7 и 10, при этом их наведение осуществляется рассогласованием, т.е. независимо, с применением лазеров наведения 16 и 17. При необходимости для получения лазерного луча большой мощности, все верхние лазеры авиационного базирования 7 или все нижние 10 могут быть нацелены на один объект, что увеличит мощность лазерного луча в 4 раза и повысит вероятность поражения цели.

Применение изобретения позволило:

1. Значительно повысить боевые возможности самолета за счет:

- применения мощного лазерного вооружения в виде нескольких газодинамических лазеров, защищающих одновременно переднюю и заднюю полусферы боевого самолета,

- питания боевых лазеров авиационного базирования высокоэнергетичным сжатым воздухом, отбираемым от всех двигателей многомоторного самолета, из-за компрессоров (за их последней ступенью),

- расположения боевых лазеров авиационного базирования в непосредственной близости от газотурбинных двигателей, от которых отбирается сжатый воздух.

2. Вести бой одновременно с несколькими объектами противника (в конкретном примере с 8) за счет применения нескольких боевых лазеров авиационного базирования и рассогласованного наведения лучей лазера на объекты противника с применением лазеров наведения и компьютера.

3. Создать большую мощность лазерного луча путем наведения всех лазеров авиационного базирования в одну точку.

4. Обеспечить длительную в течение всего полета возможность применения лазерного оружия как в плотных слоях атмосферы для защиты самолета от истребителей и ракет ПВО, так и против спутников и баллистических ракет, летящих с большой скоростью в космосе или на больших высотах.

5. Обеспечить наведение луча лазера на цель без ухудшения аэродинамических качеств самолета при полете в плотных слоях атмосферы и горизонтальное наведение на больших высотах, применение поворотных механизмов.

1. Боевой самолет, содержащий фюзеляж, передние и задние крылья, четное число газотурбинных двигателей, установленных на передних крыльях самолета и вооружение, отличающийся тем, что применено лазерное вооружение в виде боевых лазеров авиационного базирования, установленных над и под газотурбинными двигателями, которые соединены трубопроводами отбора воздуха, содержащими клапаны-регуляторы, с соответствующими газотурбинными двигателями.

2. Боевой самолет по п.1, отличающийся тем, что каждый газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания и турбину, а трубопровод отбора воздуха соединен с коллектором, выполненным за компрессором газотурбинного двигателя.

3. Боевой самолет по п.1 или 2, отличающийся тем, что все боевые лазеры авиационного базирования установлены с возможностью вертикального и горизонтального поворота.

4. Боевой самолет по п.1 или 2, отличающийся тем, что в верхней части его фюзеляжа в его передней и задней частях установлены лазеры наведения.

5. Система лазерного вооружения самолета, содержащая боевые лазеры авиационного базирования, отличающаяся тем, что на каждом двигателе сверху и снизу установлены соответственно верхние и нижние лазеры авиационного базирования, содержащие оптические головки и выхлопные системы, при этом они выполнены газодинамическими и соединены трубопроводами отбора воздуха, содержащими клапаны-регуляторы, с компрессорами соответствующих газотурбинных двигателей.

6. Система лазерного вооружения самолета по п.5, отличающаяся тем, что боевые лазеры установлены таким образом, что верхние имеют возможность стрельбы вперед, а нижние - назад.

7. Система лазерного вооружения самолета по п.5 или 6, отличающаяся тем, что она содержит бортовой компьютер и лазеры наведения, соединенные электрическими связями между собой и с приводами вертикального наведения и поворота.