Рамповый грузовой самолёт

Изобретение относится к грузовым самолетам. Рамповый грузовой самолет содержит центральную часть корпуса, определяемую габаритами грузового отсека, створку грузового отсека, расположенную перед регулярным сечением грузового отсека, в открытом положении обеспечивающую погрузку и выгрузку перевозимых объектов, нижнюю переднюю часть корпуса с ее верхней плоскостью, являющейся продолжением плоскости грузового пола и предназначенной для перемещения по ней груза, шасси с дополнительными стояночными опорами и возможностью преднамеренного изменения угла грузового пола относительно плоскости перрона от близкого к горизонтальному до угла, обеспечивающего закатку колесных грузов по рампе. Изобретение направлено на максимальное использование объема грузового отсека. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к грузовым самолетам.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков прототипом может быть принят грузовой самолет с открывающейся носовой частью Aero Spacelines B-377SGT Guppy (смотрите ссылку из сети Интернет http://www.allaboutguppys.com/index.html, опубликовано в 2012 г.), в котором с целью загрузки крупногабаритного груза носовая часть отделена от центральной части фюзеляжа эксплуатационным стыком и может на стоянке поворачиваться вокруг вертикальной оси шарнирного соединения на одном из бортов. При этом центральная часть опирается на выдвижную дополнительную опору. Груз закрепляется на специальной колесной платформе, поднимается с ней наземным подъемником (хайлоадером) на уровень грузового пола, а затем вкатывается в центральную часть корпуса по направляющим, расположенным на хайлоадере и на грузовом полу.

Недостатками известного устройства являются следующие.

Воздушная перевозка крупногабаритного груза может выполняться только между аэродромами, имеющими хайлоадер. Невозможна выгрузка колесной или гусеничной крупногабаритной техники, по статистике составляющей больше половины грузов, перевозимых грузовыми авиакомпаниями, на не оснащенный хайлоадером аэродром. Самолет оснащен морально и физически устаревшими турбовинтовыми двигателями с растущими затратами на поддержание их летной годности, что препятствует его прибыльной эксплуатации. Носовая стойка шасси крепится к поворотной носовой части самолета, при посадочном ударе нагружая эксплуатационный разъем и усложняя монтажи гидросистемы к системам уборки-выпуска носовой стойки и управления ею. Кабина экипажа не защищена перегородкой от повреждения грузом, сорвавшимся при аварийной посадке с продольной перегрузкой 9, как требуют действующие Авиационные правила. Каждая погрузка и выгрузка сопряжена со стыковкой и расстыковкой электрических, гидравлических и механических соединений от кабины экипажа к остальному самолету, что добавляет трудоемкость и ставит под угрозу безопасность полета.

Из аналогов уровня техники известен также реактивный самолет для перевозки крупногабаритных грузов A300-600ST Beluga, где носовая часть корпуса соединена эксплуатационным разъемом с открывающимся вверх обтекателем, обеспечивающим погрузку грузов максимальных габаритов при использовании хайлоадера. Компоновка самолета защищена патентом: WO 9216411 «Aircraft with a cockpit lowered by an interface module for positioning under the front loading plane» (Самолет с кабиной, опущенной при помощи переходного модуля под плоскость загрузки спереди), авторы: Flamant Jean-Pierre, Gigot Michel.

В этом самолете крыло, двигатели, кабина экипажа и большая часть систем самолета заимствованы от пассажирского самолета, выпускавшегося в больших количествах, что снижает расходы на разработку, изготовление, эксплуатацию и поддержание летной годности этих компонентов.

Недостатками известного устройства являются следующие.

Размещение кабины экипажа ниже уровня грузового пола исключает режим приседания - наклона самолета на стоянке в сторону грузового люка для облегчения погрузки/выгрузки колесной техники. Створка грузового люка открывается вверх, что крайне затрудняет погрузку с помощью подъемных или мостовых кранов непосредственно на площадку над кабиной экипажа. Воздушная перевозка крупногабаритного груза может выполняться только между аэродромами, имеющими хайлоадер. При этом хайлоадер должен быть специализированный, с кромкой грузовой площадки, совпадающей с непрямолинейной передней кромкой грузового пола над кабиной экипажа. Невозможна выгрузка колесной или гусеничной крупногабаритной техники, по статистике составляющей больше половины грузов, перевозимых грузовыми авиакомпаниями, на неоснащенный хайлоадером аэродром. Принимая во внимание незначительную долю перевозок крупногабаритных грузов между оснащенными хайлоадерами аэродромами в общем объеме грузоперевозок, технический ресурс (количество летных часов) двигателей, агрегатов планера и систем, заимствованных у пассажирского самолета, не может быть выработан за их календарные сроки эксплуатации. Низкий уровень утилизации (летных часов за год эксплуатации) делает такой самолет менее прибыльным для грузовой авиакомпании.

Известны также самолеты для перевозки крупногабаритных грузов Lockheed С-5 Galaxy (Bill Norton. Lockheed Martin C-5 Galaxy. Warbird Tech series, Vol. 32, Speciality Press, 2003.) и Антонов Ан-124-100 «Руслан» (Самолет Ан-124-100. Руководство по технической эксплуатации 1.4001.0000.000.00.РЭ5. 029. Гидравлический комплекс. 032. Шасси), имеющие переднюю грузовую рампу и возможность выполнения приседания, то есть намеренного изменения высоты края грузового пола над поверхностью аэродрома для осуществления закатки крупногабаритных колесных грузов своим ходом или втягивания их системой лебедок. К недостаткам известных устройств относятся высота потолка грузового отсека 4,4 м, не позволяющая загрузить большие аэрокосмические грузы диаметром 5-7 метров. Отсутствие унификации с массовым пассажирским самолетом удорожает стоимость всего жизненного цикла этих самолетов.

Техническим результатом заявленного изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в создании самолета для транспортировки крупногабаритных грузов на основе широкофюзеляжного пассажирского самолета схемы низкоплан, в обеспечении возможности загрузки/выгрузки в него колесных грузов с поперечным сечением, соответствующим сечению отсека минус минимально допустимые зазоры, по рампе на поверхность аэродрома или транспортное средство и в возможности погрузки на рампу сверху подъемным или мостовым краном.

Технический результат изобретения достигается тем, что по сравнению с устройством, принятым за прототип, где кабина экипажа опущена ниже грузового пола, а над ней вверх открывается створка грузового отсека, в заявленном изобретении кабина экипажа и верх носовой части до максимального сечения грузового отсека соединяются с центральной частью фюзеляжа эксплуатационным разъемом и могут быть повернуты вбок на стоянке, освобождая траекторию движения груза. При этом цифровая электродистанционная система управления исключает расстыковку механических тяг управления и гидравлических коммуникаций к кабине. Носовая стойка остается закрепленной на нижних, расположенных под грузовым полом, балках носовой части, неподвижно соединенных с центральной частью фюзеляжа. Уменьшение веса самолета для транспортировки крупногабаритных изделий достигается тем, что центр масс поворачиваемой носовой части фюзеляжа не меняет высоты и для поворота не требуется гидропривод большой мощности, необходимый для поднятия вверх большой створки. Обеспечение возможности загрузки/выгрузки колесных изделий без помощи наземных устройств типа хайлоадера в заявляемом устройстве достигается наличием рампы и системы приседания, то есть намеренного изменения высоты края грузового пола над поверхностью аэродрома для осуществления закатки крупногабаритных колесных грузов своим ходом или втягивания их системой лебедок. Возможность перегрузки сверху подъемным или мостовым краном достигается тем, что рампа может быть закреплена в горизонтальном положении и доступна сверху при повороте носовой части вбок. Максимальное использование объема грузового отсека достигается тем, что секции рампы в полетном положении закатываются под грузовой пол.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг. 1 - рамповый грузовой самолет с открывающейся носовой частью по данной заявке, вид спереди;

фиг. 2 - рамповый грузовой самолет с открывающейся носовой частью, вид сбоку и разрез по оси симметрии;

фиг. 3 - поперечное сечение рампового грузового самолета с открывающейся носовой частью в сравнении с сечением грузового отсека Ан-124;

фиг. 4 - носовая часть фюзеляжа и рампа в положении погрузки колесной техники, вид сверху;

фиг. 5 - рампа в закрытом положении, разрез в плоскости симметрии;

фиг. 6 - открытие грузового люка вправо, выпуск дополнительных опор рампы;

фиг 7 - передняя стойка шасси убрана, приседание на дополнительные опоры, рампа готова к выкатке по роликам;

фиг. 8 - передняя секция рампы выкачена и поворачивается на передней паре роликов, задним торцом двигаясь по направляющим на переднем торце грузового пола и по нижней поверхности задней секции рампы;

фиг. 9 - передняя секция передней опорой двигается по бетонному покрытию аэродрома, задняя секция поворачивается вперед и входит своими направляющими в зацепление с внешними роликами передней секции;

фиг. 10 - передняя секция передней опорой двигается по бетонному покрытию аэродрома, задняя секция поворачивается вперед и находится направляющими в зацеплении с внешними роликами передней секции;

фиг. 11 - рампа в положении загрузки колесной техники;

фиг. 12 - рампа в положении загрузки подъемным краном или с перрона.

Рамповый грузовой самолет 1 на основе широкофюзеляжного пассажирского самолета 2 (фиг. 1, 2), оснащен рампой 3, которая содержит не менее двух секций, снабженных системой их взаимной фиксации в ряде положений и перемещения по отношению к грузовому полу 4 (фиг. 2-12) грузовой кабины 5 (фиг. 1, 5), и системой крепления к фюзеляжу 6 (фиг. 5). Грузовая кабина 5 спереди соединена эксплуатационным разъемом с грузолюком 7 (фиг. 2-12) в виде поворотной на стоянке носовой части (фиг. 2, 5) самолета 1 (фиг. 1), в положении погрузки открывающим доступ в грузовую кабину для размещения в ней груза, по габаритам соответствующего размерам грузовой кабины самолета за вычетом минимального нормируемого зазора. В фюзеляже самолета 1 под грузовым полом 4 предусмотрен технический отсек 8 (фиг. 1) с закрепленными на боковых стенках ниши передней стойки шасси и продольных стенках технического отсека роликами 9 (фиг. 4-12), по которым по внутренним направляющим прокатываются системой перемещения рампы или грузовыми лебедками 10 (фиг. 8-11) соединенные между собой шарнирно части передней секции рампы 3. При наклоненном вперед грузовом поле 4 передняя секция рампы 3 может выкатываться под собственным весом, система перемещения рампы 10 только регулирует скорость перемещения. Ролики с вертикальной осью в крайних диагональных точках предохраняют секцию рампы 3 от перекоса при перемещении. Передняя секция рампы 3 имеет переменную строительную высоту для обеспечения достаточной жесткости и весового совершенства при обеспечении возможности перемещения над нишей передней стойки шасси самолета направляющими по роликам 9. Задняя секция рампы 11 прикреплена к грузовому полу 4 шарнирно и в вертикальном полетном положении служит барьером, предохраняющим кабину экипажа от смещения груза вперед в случае аварийной посадки самолета, и в этом положении секция рампы 11 своими верхними замками 6 закреплена за конструкцию фюзеляжа 1. В положении, компланарном плоскости грузового пола 4, задняя секция рампы 11 служит продолжением передней секции рампы 3 для погрузки подъемным краном 12 или перекатки груза 13 (фиг. 12) с наземного перрона 14, расположенного на высоте грузового пола 4. При этом задний торец передней секции рампы 3 и опирающийся на него передний торец задней секции рампы 11 поднимаются верхними штоками 15 дополнительных опор 16 (фиг. 12). Наклонное положение секций рампы 3 и 11 обеспечивает плавный пологий подъем колесного груза от уровня земли до грузового пола 4. Боковые стенки задней секции рампы 11 имеют направляющие 17 (фиг. 9), по которым прокатываются внешние ролики 18 (фиг. 9) передней секции рампы, в конце хода образуя шарнирное соединение задней 11 и передней 3 секций рампы. На фиг. 3 показано поперечное сечение грузового отсека 5 заявляемого самолета в сравнении с отсеком самолета Ан-124-100 19 и типовыми габаритами автотранспорта 20 и унимодального контейнера 21.

Работа рампы при загрузке-выгрузке груза и транспортировке груза в грузовой кабине самолета происходит следующим образом.

Для обеспечения погрузки колесных или гусеничных транспортных средств на пол 4 грузовой кабины 5 с уровня земли своим ходом или при помощи бортовой лебедки 10, открываются замки системы притяга переднего грузового люка к неподвижной части фюзеляжа. Открываются замки 6, удерживающие заднюю секцию рампы 11 в вертикальном положении. Передний грузовой люк с кабиной экипажа 7 поворачиваются в погрузочное положение вокруг оси 22, освобождая объем, образованный перемещением регулярного сечения грузовой кабины 5 вдоль грузового пола 4. Задняя секция рампы 11 опускается из вертикального в наклонное положение, привод ее перемещения обеспечивает плавность опускания. При наличии системы приседания, то есть наклона грузового пола 4 вперед для сокращения высоты порога, выпускаются опоры этой системы 16 и убирается передняя стойка шасси 23. Система приседания, уменьшая высоту опор 16, наклоняет самолет 1 вперед. Система приседания может также быть совмещена с кинематикой передней стойки шасси, понижая ее высоту при стояночном обжатии. Передняя секция рампы 3 выкатывается из технического отсека 8 под грузовым полом 4, двигаясь внутренними направляющими по роликам 9, закрепленным на боковых продольных стенках ниши передней стойки шасси и технического отсека 24. В конце хода внешние ролики 18 передней секции рампы 3 входят в зацепление с направляющими 17 задней секции рампы 11. Форма направляющих 17 задней секции рампы 11 обеспечивает подъем заднего торца передней секции рампы 3 до выравнивания верхней поверхности, служащей для въезда колесной и гусеничной техники, и останов передней секции рампы 3 в выпущенном положении, с опорой на крайние ролики 9 на боковых стенках ниши передней стойки шасси 24 и на дополнительные опоры 16. При этом задняя секция рампы 11 опускается в нижнее положение и передним своим торцом опирается на задний торец передней секции рампы 3. Передняя клиновидная часть передней секции рампы 3 опирается на покрытие аэродрома. При приведении рампы в полетное положение передняя секция рампы 3 втягивается под грузовой пол 4 полиспастной системой 10 от бортовых лебедок, при этом внешние ее ролики 18 воздействуют на направляющие 17 задней секции рампы 11, поднимая секцию 11 в положение, позволяющее передней секции рампы 3 прокатиться под ней по роликам 9. После выведения внешних роликов передней секции рампы 3 из зацепления с направляющими секции рампы 11, задняя секция рампы 11 переводится в вертикальное положение и после запирания верхних замков 6 служит барьером, предохраняющим кабину экипажа от смещения груза вперед в случае аварийной посадки самолета. Гидроцилиндры увеличивают высоту опор системы приседания 16, поднимая носовую часть самолета, и выпускается передняя стойка шасси. Закрывается передний грузовой люк 7, и убираются дополнительные опоры 16. При выгрузке операции повторяются в обратной последовательности.

Для обеспечения погрузки краном 12 или перекатки груза 13 с наземного перрона 14, расположенного на высоте грузового пола 4, приседание не выполняется, после частичной выкатки передней секции рампы 3 перед роликом 9 на передней стенке ниши передней стойки шасси раскрываются замки, соединяющие верхние поверхности передней секции рампы 3 и ее клиновидной части 25, и клиновидная часть 25 опускается в положение, в котором передняя опора клина находится под осью шарнира, соединяющего части рампы. Части рампы фиксируются между собой подкосом 26, при этом выбор отверстия 27 позволяет обеспечить горизонтальность верхней площадки. В таком положении секция рампы 3 вытягивается из-под грузового пола 4 лебедкой через полиспастную систему 10, образуя горизонтальную площадку на уровне грузового пола 4. Задний торец секции рампы 3 и опирающийся на него передний торец секции рампы 11 поднимаются верхними штоками 15 дополнительных опор 16 до положения, компланарного грузовому полу 4.

Заявленное изобретение является новым, поскольку вся совокупность признаков неизвестна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания.

Заявленное техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявленное изобретение является промышленно применимым по отношению к избранной области техники.

1. Рамповый грузовой самолет, в котором часть рампы размещается в полете под полом грузового отсека, а другая часть рампы служит защитной перегородкой кабины экипажа, содержащий:

- центральную часть фюзеляжа с поперечным сечением грузового отсека над полом в форме дуги окружности, описанной вокруг максимального поперечного сечения перевозимого груза на транспортировочной тележке;

- кабину экипажа и створку грузового отсека, расположенную перед регулярным сечением грузового отсека, в открытом положении обеспечивающую погрузку и выгрузку крупногабаритных грузов;

- неподвижную носовую часть с ее верхней плоскостью, являющейся продолжением плоскости грузового пола и предназначенную для перемещения по ней груза;

- шасси, носовая стойка которого крепится к неподвижной носовой части фюзеляжа, с дополнительными стояночными опорами и возможностью приседания, то есть преднамеренного изменения угла грузового пола относительно плоскости перрона от близкого к горизонтальному до угла, обеспечивающего закатку груза по рампе с уровня перрона;

- рампу, длина которой в сочетании с системой приседания обеспечивает закатку длинномерных колесных грузов в грузовой отсек, выдвигаемую из переднего грузолюка и имеющую минимум две секции и оборудование системы для их перемещения из рабочего в полетное положение,

отличающийся тем, что передняя секция в полетном положении размещается в техническом отсеке под полом грузовой кабины, содержащем переходные элементы для перемещения упомянутой секции рампы, а задняя секция в полетном положении служит барьером, предохраняющим кабину экипажа от смещения груза вперед в случае аварийной посадки самолета, и имеет направляющие, применяемые для перемещения передней секции.

2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что передняя секция рампы выполнена из двух шарнирно соединенных частей с возможностью установки передней клиновидной части рампы перпендикулярно полу грузовой кабины в качестве опоры и с возможностью расположения верхней поверхности средней и задней частей рампы в плоскости пола грузовой кабины для обеспечения погрузки краном или перекатки груза с наземного перрона.

3. Самолет по п. 1 или 2, отличающийся тем, что система перемещения секций рампы приводится в действие усилиями бортовой лебедки, применяемой для закатки грузов.