Транспортный гидросамолёт
Изобретение относится к области морской авиации. Гидросамолет содержит фюзеляж, два поплавка с одним поперечным реданом на каждом из них, консоли крыла, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, двигатель, кинематически соединенный с двумя толкающими винтами, установленными тандемом в задней части фюзеляжа, механизмы управления. Каждая консоль крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов, соединенных между собой боковыми поверхностями. Каждый кессон содержит боковые стенки, переднюю стенку, наклоненную вперед и соединенную в верхней передней части с горизонтальным участком, образующими острый угол. Верхняя сферическая стенка выполнена в форме, понижающейся к хвостовой части гидросамолета части гиперболической поверхности, между началом которой и концом верхней передней поверхностью выполнено окно с крышкой. Снизу расположен воздухозаборник со щитком. Все нижние щитки одной консоли соединены общим валом и связаны с механизмом, регулирующим подъемную силу консоли крыла. Все верхние крышки соединены между собой общим валом и связаны с механизмом, управляющим пограничным слоем на гиперболических поверхностях консоли крыла. На законцовках консолей крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы с рулями и элеронами для управления поворотом фюзеляжа вокруг продольной оси. Изобретение направлено на повышение подъемной силы крыла. 10 ил.
Изобретение относится к области морской авиации и может быть использовано при конструировании гидросамолетов.
Известен гидросамолет АИР-2 конструкции А.С. Яковлева, одностоечный биплан с хвостовым оперением, со звездообразным двигателем и тянущим винтом в передней части фюзеляжа, двумя поплавками малой килеватости, каждый из которых имеет один редан. Скорость максимальная 150 км/час, посадочная скорость 65 км/час, мощность двигателя 60 л.с., год постройки 1931.
(В.Б. Шавров, История конструкций самолетов в СССР до 1938 г., изд. 3, М., Машиностроение, 1986, с. 459-460, рис. 230, табл. 32 на с. 710).
Недостатками известного гидросамолета являются: малая грузоподъемность, недостаточная мощность двигателя, большое сопротивление поплавков.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидросамолета.
Известна летающая лодка "Дорнье-Валь", подкосный моноплан - парасоль с жабрами боковой остойчивости. Два двигателя, установленные в тандем на крыле. Корпус лодки низкий широкий двухреданный, днище слабокилеватое. Каркас крыла, оперения и подкосы дура-люминовые, обтяжка - полотном. Выпуск 1931 года. Скорость максимальная у земли 210 км/час, крейсерская скорость 160 км/час, скорость посадочная 100 км/час. Потолок 3600 м. Продолжительность полета 12 часов. Дальность полета 2000 км. Весовая отдача 38%. (Там же, с. 441-442, рис. 223, табл. 27).
Недостатки известной летающей лодки "Дорнье-Валь": большая посадочная скорость, большой разбег при взлете, большое время набора высоты, малая грузоподъемность.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией лодки, большим сопротивлением, создаваемым жабрами боковой остойчивости и двигателями.
Известен также гидросамолет Ш-3 конструкции В.Б. Шаврова, представляющий собой поплавковый низкоплан с механизмом выпуска колес из поплавков, закрепленных шарнирно, а сзади на телескопических стойках. Поплавки съемные. Двигатель "Циррус-Гермес" 120 л.с. Фюзелаж цельнометаллический монокок-лимузин. Консоли крыла и оперения - деревянные, обтяжка - полотно. Количество мест 3. Поплавки металические. Длина гидросамолета 7,8 м, размах крыла 14, 0 м, площадь крыла 24 м2, вес пустого 750 кг. Продолжительность полета 5 часов. (Там же, с. 628-629, рис. 323, табл. 38).
Известный гидросамолет Ш-3, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.
Недостатки известного гидросамолета Ш-3 те же.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидросамолета.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик гидросамолета.
Технический результат обеспечивается тем, что в транспортном гидросамолете, содержащем фюзеляж, правую и левую консоли крыла, два поплавка, каждый с одним поперечным реданом, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, двигатель, кинематически соединен с двумя толкающими винтами, установлеными тандемом сверху в задней части фюзеляжа, механизмы управления, согласно изобретению каждая консоль крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками, переходящими в продольные гребни, одинаковые по конструкции, каждый из которых содержит переднюю стенку, наклоненную в сторону передней части гидросамолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку, выполненную в форме части гиперболы, понижающейся в сторону задней части гидросамолета, причем между началом гиперболической поверхности и задним концом верхней горизонтальной поверхности выполнено наклонное окно, закрываемое верхней крышкой, установленной с возможностью открытия вверх, кроме того на нижней части кессона выполнен воздухозаборник, начинающийся от нижнего конца передней стенки и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности воздухозаборным щитком, размещенным горизонтально, закрывающим часть входного отверстия воздухозаборника и установленным с возможностью отклонения вниз, причем все нижние воздухозаборные щитки всех кессонов одной консоли соединены между собой одним валом и связаны кинематически с механизмом регулирования подъемной силы, аналогично и для другой консоли, кроме того все верхние крышки всех кессонов одной консоли соединены между собой общим валом, кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболических поверхностях кессонов консоли, аналогично и для другой консоли крыла, кроме того на оконечностях консолей крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы с рулями и элеронами для управления поворотом фюзеляжа вокруг продольной оси, причем угол атаки консолей крыла 5-8 градусов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен общий вид транспортного гидросамолета;
на фигуре 2 - вид на транспортный гидросамолет спереди;
на фигуре 3 - вид на транспортный гидросамолет сверху;
на фигуре 4 - вид на транспортный гидросамолет снизу;
на фигуре 5 - вид на левую консоль крыла транспортного гидросамолета спереди;
на фигуре 6 - вид на левую консоль крыла гидросамолета сверху;
на фигуре 7 - вид на левую консоль крыла гидросамолета снизу;
на фигуре 8 - вид на консоль крыла транспортного гидросамолета сбоку в разрезе;
на фигуре 9 - схема создания подъемной силы на консоли крыла транспортного гидросамолета;
на фигуре 10 - схема силовой установки транспортного гидросамолета.
Транспортный гидросамолет содержит фюзеляж 1, правую 2 и левую 3 консоли крыла, два поплавка 4 и 5, каждый с одним реданом 6, вертикальный 7 и горизонтальные 8 стабилизаторы с рулями направления 9 и высоты 10, двигатель 11, расположенный внутри задней части фюзеляжа 1 карданным валом 12 соединен с ведущей шестерней 13 нижнего редуктора 14, входящей в зацепление с ведомой шестерней 15, которая посредством вертикального карданного вала 16, через ведущую шестерню 17 верхнего редуктора 18, входит в зацепление с ведомыми шестернями 19, 20, закрепленными на осях 21, 22 и приводящие во вращение в противоположные стороны толкающие воздушные винты 23, 24, установленные тандемом в задней верхней части фюзеляжа 1, механизмы управления.
Каждая консоль 2,3 крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов 25, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками 26, переходящими в продольные гребни. Кессоны одинаковые по конструкции и каждый из них содержит переднюю стенку 27, наклоненную в сторону передней части гидросамолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью 28, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку 29, выполненную в форме части пораболы, понижающейся в сторону задней части транспортного гидросамолета. (О гиперболе см. И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, т. 2, М., "Наука", гл. редакция физико-математической литературы, 1979, с. 122, №1023, кривая р-р). Между началом гиперболической поверхности 29 и задним концом верхней горизонтальной поверхности 28 выполнено наклонное окно 30, закрываемое верхней крышкой 31, установленной с возможностью открытия вверх. На нижней части кессона 25 выполнен воздухозаборник 32, начинающийся от нижнего конца передней стенки 27 и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности 29 воздухозаборным щитком 33, размещенным горизонтально внутри воздухозаборника 32 с возможностью отклонения вниз. Все нижние воздухозаборные щитки 33 всех кессонов 25 одной консоли 2 или 3 соединены между собой одним валом 34 и связаны кинематически с механизмом регулирующим подъемную силу консолей крыла. Верхние крышки 31 всех кессонов 25 одной консоли 2 или 3 соединены между собой общим валом 35 и кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболической поверхности 29. На оконечностях консолей 2, 3 крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы 36 с рулями 37 и 38 для управления поворотом фюзеляжа 1 вокруг продольной оси. Угол атаки консолей 2, 3 крыла 5-8 градусов. Работа транспортного гидросамолета.
При движении транспортного гидросамолета со скоростью V в направлении, показанном стрелкой на фигуре 9, подъемная сила на консолях 2 и 3 возникает следующим образом. Воздушный поток, движущийся навстречу наклонной передней стенке 27 ударяет в нее с силой F и с силой F1 отражается вниз, создавая реактивную силу Fp, направленную вверх, приложенную к верхней горизонтальной поверхности 28. Кроме того передняя верхняя горизонтальная поверхность 28 обтекается воздушным потоком (на фигуре 9 показано горизонтальными стрелками) и на ней возникает сила разрежения Fpaзp, направленная вверх. Так как консоли 2 и 3 крыла находятся под углом атаки, нижний воздухозаборный щиток 33 находится в горизонтальном положении относительно нижней поверхности кессона 25, а верхняя крышка 31 закрыта (фиг. 8), то воздушный поток поступает, как показано на фигуре 9, внутрь кессона 25 и производит давление на внутренние стенки 28 и 29 с силой Fвн. Эти силы, действующие на указанные стенки, увеличивают подъемную силу консоли 2 или 3, а сила Fвн, действующая изнутри на переднюю стенку 27, уравновешивается, так как сила F1 больше. Воздушный поток, обтекающий наружную гиперболическую поверхность 29 создает силу разрежения Fгип. Для повышения подъемной силы кессона 25 необходимо воздухозаборный щиток 33 отклонить вниз, а верхнюю крышку 31 повернуть вверх и открыть проход воздуха из кессона 25 наружу на гиперболическую поверхность, как показано на фигуре 9 стрелкой. В результате увеличится количество воздуха, поступающего внутрь кессона 25, возрастет давление на внутренние стенки 28 и 29, увеличится подъемная сила. Кроме того воздух, поступающий внутрь кессона 25 в большом количестве, получит возможность выходить через окно 30 в верхней части кессона 25 и дополнительно, в зависимости от величины открытия окна 30, увеличивать скорость обтекания воздушным потоком гиперболической поверхности 29. При этом появится дополнительная подъемная сила Fщ. Это может быть использовано при взлете и посадке, а также при полете на больших высотах, где воздух разрежен. Таким образом величина подъемной силы будет суммой всех подъемных сил, создаваемых всеми кессонами 25, которые работают одинаково. Fобщ=Fp+Fpaзp+Fгип+Fщ+Fвн. Работа всех кессонов 25 одинакова. При необходимости сделать крен на правый или левый борт необходимо отклонять в соответствующую сторону закрылки 37 и 38.
Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики гидросамолета, увеличить подъемную силу консолей крыла, высоту полета и грузоподъемность, а также повысить безопасность полета.
Транспортный гидросамолет, содержащий фюзеляж, правую и левую консоли крыла, два поплавка, каждый с одним поперечным реданом, вертикальный и горизонтальные стабилизаторы с рулями направления и высоты, двигатель кинематически соединен с двумя толкающими винтами, установленными тандемом сверху в задней части фюзеляжа, механизмы управления, отличающийся тем, что каждая консоль крыла выполнена в форме нескольких продольных кессонов, соединенных между собой в поперечном направлении, изолированных пневматически друг от друга боковыми перегородками, переходящими в продольные гребни, одинаковые по конструкции, каждый из которых содержит переднюю стенку, наклоненную в сторону передней части гидросамолета и соединенную в верхней части с горизонтальной поверхностью, образующими между собой острый угол, верхнюю сферическую стенку, выполненную в форме части гиперболы, понижающейся в сторону задней части гидросамолета, причем между началом гиперболической поверхности и задним концом верхней горизонтальной поверхностью выполнено наклонное окно, закрываемое верхней крышкой, установленной с возможностью открытия вверх, кроме того, на нижней части кессона выполнен воздухозаборник, начинающийся от нижнего конца передней стенки и оканчивающийся в конце гиперболической поверхности воздухозаборным щитком, размещенным горизонтально, закрывающим часть входного отверстия воздухозаборника и установленным с возможностью отклонения вниз, причем все нижние воздухозаборные щитки всех кессонов одной консоли соединены между собой одним валом и связаны кинематически с механизмом регулирования подъемной силы, аналогично и для другой консоли, кроме того, все верхние крышки всех кессонов одной консоли соединены между собой общим валом, кинематически связаны с механизмом управления пограничным слоем на гиперболических поверхностях кессонов консоли, аналогично и для другой консоли крыла, кроме того, на оконечностях консолей крыла выполнены горизонтальные стабилизаторы с рулями и элеронами для управления поворотом фюзеляжа вокруг продольной оси, причем угол атаки консолей крыла 5-8 градусов.
