RU2281228C1

RU2281228C1 - Amphibious aircraft

Info

Publication number: RU2281228C1
Application number: RU2004138226/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Тимофеев (RU); Игорь Михайлович Тимофеев; Иль Игоревич Тимофеев (RU); Илья Игоревич Тимофеев
Original assignee: Тимофеев Михаил Гаврилович
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-08-10
Also published as: RU2004138226A

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: proposed amphibious aircraft has airframe including submersible hull and thick wing, power plant, device for fixation of flow shedding off trailing edge, gas-dynamic system for control of boundary layer and alighting gear. Proposed amphibious aircraft is provided with nozzles-elevons with yawing gas vane mounted inside them. Power plant includes lift-thrust engine with reactive thrust nozzles. Alighting gear includes wheel-ski landing gear of bicycle type. Mounted on submersible hull are center-wing section and engine. Mounted in tail section of wing are aero-gas vanes with slotted up section in front of engine nozzles. Landing gear is mounted under hull. Lock-catch for mooring rope is fitted on tail section of hull.

EFFECT: reduced takeoff and landing runs.

12 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к авиации.The invention relates to aviation.

Известен летательный аппарат (ЛА) самолет-полувертолет, содержащий качающийся корпус (фюзеляж) относительно крыла и хвостового оперения, двигатель с вектором тяги винта на 45 градусов вверх за счет поворота фюзеляжа (см. журнал "Техника молодежи" №2, 1997 г., изд. "Молодая Гвардия" М., стр.40). Данный ЛА имеет низкую устойчивость при коротком взлете и посадке из-за низкой полетной скорости (аэродинамическая пассивная система управления), которая зависит в основном от скорости набегающего потока, ветра.Known aircraft (LA) half-helicopter aircraft containing a swinging body (fuselage) relative to the wing and tail, an engine with a thrust vector of 45 degrees upward due to rotation of the fuselage (see. Journal of Youth Technology No. 2, 1997, ed. "Young Guard" M., p. 40). This aircraft has low stability during short take-off and landing due to low flight speed (passive aerodynamic control system), which mainly depends on the speed of the incoming flow, wind.

Ближайшим аналогом данному изобретению является самолет-амфибия (СА), который содержит водопогружной корпус типа "летающее крыло" с большой относительной толщиной плосковыпуклого профиля с верхней перфорированной поверхностью обшивки корпуса управления пограничным слоем. Эжекторную газодинамическую систему отсоса пограничного слоя внутрь, которая обеспечивает ему увеличенный критический угол атаки на всех режимах полета. На днище СА укреплены скеги, регулируемое поплавково-лыжное шасси, боковое ограждение воздушной подушки в режиме взлета и посадки на воду или сушу, а также внутренние отсеки: кабина пилотов, пассажирский салон, два боковых отсека с силовыми установками газотурбинных реактивных двигателей, создания реактивной тяги, давления под днищем в воздушной подушке, а также отсоса пограничного слоя, боковые подкрыльевые сопла стабилизации и управления при взлете и посадке, два плоских выходных сопла с реверсом тяги, а также аэродинамические поверхности управления в полете (см. журнал "Воин" №1, 1997 г. Издат. Министерство Обороны РФ., М, стр.4).The closest analogue of this invention is an amphibious aircraft (CA), which contains a water-immersed body of the "flying wing" type with a large relative thickness of a plano-convex profile with an upper perforated sheathing surface of the boundary layer control case. The ejector gas-dynamic system of suction of the boundary layer inward, which provides it with an increased critical angle of attack in all flight modes. On the CA bottom there are reinforced skegs, an adjustable float-ski chassis, an air cushion lateral guard for take-off and landing on water or land, as well as internal compartments: a cockpit, a passenger cabin, two side compartments with power plants for gas turbine jet engines, and jet thrust generation , pressure under the bottom in the air cushion, as well as suction of the boundary layer, side underwing nozzles for stabilization and control during takeoff and landing, two flat output nozzles with thrust reverser, and also aerodynamic surfaces STI control in flight (see. magazine "Warrior" №1, 1997 Izdat. The Ministry of Defense of Russia., M, p.4).

Толстое крыло малого удлинения, содержащее в себе функции самого крыла и водопогружного корпуса, имеет малую высоту надводного борта и плоское днище, т.е. ограниченное применение на открытой воде при волнении. Боковое устройство воздушной подушки-скеги (пневмобаллоны в металлических кассетах с приводом их перемещения) утяжеляют конструкцию СА. Газодинамическая система отсоса пограничного слоя с аэродинамической поверхности с противоточным ее движением по каналам малоэкономична и имеет большие гидравлические потери. Кабина пилотов имеет малую обзорность и требует спецоборудования.A thick wing of small elongation, containing the functions of the wing itself and the water submersible hull, has a low freeboard height and a flat bottom, i.e. limited use in open water during rough seas. The lateral device of the air-cushion-skegs (pneumocylinders in metal cassettes with a drive for moving them) make the CA structure heavier. The gas-dynamic system of suction of the boundary layer from the aerodynamic surface with its countercurrent movement along the channels is inefficient and has large hydraulic losses. The cockpit has low visibility and requires special equipment.

Задача предлагаемого изобретения заключается в разработке конструкции СА, позволяющего увеличить ее надежность во всех режимах полета, уменьшить короткий взлет и посадку, упростить конструкцию системы отсоса пограничного слоя и механизацию воздушной подушки.The objective of the invention is to develop the design of the SA, which can increase its reliability in all flight modes, reduce short take-off and landing, simplify the design of the suction system of the boundary layer and the mechanization of the airbag.

Сущность изобретения заключается в следующем. СА, содержащий планер с водопогруженным корпусом и толстым крылом, силовую установку, устройство фиксации положения схода потока с задней кромки, газодинамическую систему управления пограничным слоем и взлетно-посадочное устройство, крыло трапециевидной формы выполнено с отрицательным углом поперечного V-образного сечения и установлено центропланом на короткий овальной формы водопогруженный корпус. В этот же корпус под острым углом к продольной оси установлен подъемно-маршевый турбокомпрессорный двигатель с реактивными плоскими соплами, расположенными в плоскости крыла. В каналах между компрессором и соплами установлены воздухоохладители, создающие более жесткий эжектор, реактивную струю воздуха увеличивая струйный ее КПД. В хвостовой части крыла установлены плоские и полые аэрогазовые рули сопла-элевоны (СЭ) с внутренними газовыми поверхностями управления вектором тяги и наружными аэродинамическими.The invention consists in the following. A CA containing a glider with a water-immersed hull and a thick wing, a power unit, a device for fixing the position of the descent of the flow from the trailing edge, a gas-dynamic control system of the boundary layer and a take-off and landing device, a trapezoidal wing is made with a negative cross-section V-shaped angle and is installed by the center wing on short oval-shaped water-immersed hull. In the same body, at an acute angle to the longitudinal axis, a lifting-marching turbocompressor engine with jet flat nozzles located in the wing plane is installed. Air coolers are installed in the channels between the compressor and nozzles, creating a more rigid ejector, and a jet of air increasing its jet efficiency. Flat and hollow aero-gas rudders of the elevon nozzle (SE) with internal gas surfaces of thrust vector control and external aerodynamic are installed in the wing tail section.

Верхняя поверхность обшивки крыла и СЭ перфорирована щелями в форме скобы-полумесяца с прямой стреловидностью по потоку, которая обеспечивает плавный вход подсасываемого потока в полость крыла и СЭ, и обеспечивает безотрывное течение в пограничном слое на их поверхностях.The upper surface of the wing sheathing and SE is perforated with slits in the form of a crescent-shaped bracket with a direct sweep in the flow, which ensures a smooth entry of the sucked-in stream into the cavity of the wing and SE, and ensures an uninterrupted flow in the boundary layer on their surfaces.

В полости каждого СЭ установлен газовый руль рыскания, имеющий плоский поворотный рукав (ПР) бокового отвода газа, который уменьшает величину прямого вектора тяги. Плоская стенка ПР газового потока выполнена в форме лопатки с параболической кривой по вогнутой поверхности, нос - пологий, хвост - крутой. Лопатка перфорирована косыми щелями жалюзи с поперечным сечением в форме скобы-полумесяца с прямой стреловидностью по потоку и действует с отсосом пограничного слоя с ее выпуклой поверхности в вогнутую, по закону неразрывности движения, и образуют на вогнутой поверхности за щелью в пограничном слое ламинарный подслой в форме конфузора по потоку, который обеспечивает центровку ядра потока по вогнутой поверхности.A gas yaw wheel is installed in the cavity of each SC, having a flat rotary sleeve (PR) of lateral gas outlet, which reduces the magnitude of the forward thrust vector. The flat wall of the gas flow PR is made in the form of a scapula with a parabolic curve along a concave surface, the nose is flat, the tail is steep. The blade is perforated by oblique slits of blinds with a cross-section in the shape of a crescent-shaped bracket with a direct sweep in the flow and acts with the suction of the boundary layer from its convex surface to the concave, according to the law of motion continuity, and form on the concave surface behind the gap in the boundary layer a laminar sublayer in the form confuser downstream, which provides centering of the flow core over a concave surface.

Под корпус СА установлена лыжа с основными стойками велосипедной схемы шасси, а вспомогательные колеса-поплавки (КП) на стойках бокового ограждения воздушной подушки с отрицательным углом развала колес установлены на концевых кромках крыла.A ski with the main struts of the bicycle chassis scheme is installed under the CA body, and auxiliary wheels-floats (KP) on the racks of the side air-cushion rails with a negative camber angle are installed on the wing end edges.

КП с широкой ступицей и узким ободом снабжено упорным аэрогидродинамическим протектором с возможностью авторотации, уменьшения лобового сопротивления при полете на границе раздела двух сред (воздух, вода).The gearbox with a wide hub and a narrow rim is equipped with a persistent aerohydrodynamic tread with the possibility of autorotation, reducing drag when flying at the interface between two media (air, water).

СА снабжен огнями проблескового маяка, лучи которого направлены на поверхность планера. Облучаемая демаскировка позволит обеспечить дальнее визуальное опознание и обнаружение поискового объекта.CA is equipped with flashing beacon lights, whose rays are directed to the surface of the glider. Irradiated unmasking will provide far visual recognition and detection of the search object.

Электросхема огней проблескового маяка подключена к радиоаппаратуре точного времени с учетом радиотрансляции количества сигналов и их частоты с получением дальней визуальной информации точного времени. Корпус СА в хвостовой части снабжен стартовым замком-захватом троса швартовки с удержанием СА в заторможенном состоянием при коротком взлете, по принципу силового действия на планер тормозного парашюта, с проверкой пилотом готовности работы силовой установки и рулем управления к полету.The electrical circuit of the flashing beacon lights is connected to the exact time radio equipment taking into account the radio broadcast of the number of signals and their frequency to obtain long-distance visual information of the exact time. The hull of the SA in the rear part is equipped with a starting lock-grip of the mooring cable with the SA held in the braked state during short take-off, according to the principle of force action on the glider of the parachute, with the pilot checking the readiness of the power plant and the steering wheel for flight.

Старт СА обеспечивает ключ открытия замка-захвата троса, который установлен в кабане пилота.The CA start provides the key for opening the cable lock-lock, which is installed in the pilot's boar.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:The invention is illustrated by drawings, where:

Фиг.1 показан вид спереди;Figure 1 shows a front view;

Фиг.2 - то же, вид в плане;Figure 2 is the same plan view;

Фиг.3 - то же, вид сбоку;Figure 3 is the same side view;

Фиг.4 - сечение А-А;Figure 4 - section aa;

Фиг.5 - то же, Б-Б;Figure 5 is the same, BB;

Фиг.6 - вид по стрелке В;6 is a view along arrow B;

Фиг.7 - вид по стрелке Г;7 is a view along arrow G;

Фиг.8 - выносной элемент I.Fig - remote element I.

СА содержит толстое крыло трапециевидной формы 1 с отрицательным углом поперечного V-крыла и центропланом установлено на водопогружной корпус 2 в носовую его часть вмонтирована кабина пилотов 3.CA contains a thick wing of a trapezoidal shape 1 with a negative angle of the transverse V-wing and a center wing mounted on a water submersible body 2; the cockpit 3 is mounted in its bow.

Под острым углом к продольной оси в корпус 2 установлен подъемно-маршевый двигатель 4, а в полость консоли крыла плоское сопло реактивной тяги 5, в канале между турбокомпрессором и соплом установлен воздухоохладитель 6, на хвостовые части консолей толстого крыла установлены аэрогазовые рули прямоточного вектора тяги, рули по тангажу и крену 7 с рабочими кромками 8. Обшивка крыла и СЭ перфорирована щелями в форме скобы полумесяца 9 Фиг.6, в которой укреплена стойка жесткости 10. В полости СЭ установлен газовый руль рыскания, имеющий плоский поворотный рукав 11. Лопатка 12 Фиг.5 перфорирована косыми щелями 13 и на ПР 11 шарнирно укреплена вилка 14 с тягой 15, а привод ПР16 Фиг.2 установлен в полости крыла. На Фиг.7 поз. 17 обозначен ламинарный подслой.At an acute angle to the longitudinal axis, a lifting-marching engine 4 is installed in the body 2, and a jet jet 5 flat nozzle is installed in the wing console cavity, an air cooler 6 is installed in the channel between the turbocharger and the nozzle, air-gas steering wheels of the direct-flow vector of thrust are installed on the tail sections of the thick wing consoles, pitch and roll rudders 7 with working edges 8. Wing and FE sheathing is perforated with slots in the form of a crescent-shaped bracket 9 of Fig.6, in which a stiffness stand is strengthened 10. A gas yaw wheel with a flat surface is installed in the SE cavity otny sleeve 11. The vane 12 5 perforated oblique slits 13 and 11 are pivotally OL fork 14 is reinforced with the rod 15 and the drive PR16 wing 2 is mounted in the cavity. In Fig.7 pos. 17, the laminar sublayer is indicated.

Под корпусом по велосипедной схеме шасси установлена лыжа 18 и основные стойки шасси 19. На концевые кромки крыла укреплены колеса-поплавки 20 на стойках 21. На КП фиг.8 укреплен упорный аэрогидродинамический протектор 22. На обечайке подъемно-маршевого двигателя 4 укреплены огни проблескового маяка 23. Стартовый замок-захват троса 24 установлен в хвостовой части корпуса.Under the bicycle chassis chassis, a ski 18 and main landing gear 19. are mounted on the wing end edges. Floating wheels 20 are mounted on the struts 21. In the gearbox of Fig. 8, a thrust aero-hydrodynamic protector 22 is fixed. Flashing beacon lights are mounted on the side of the lifting-marching engine 4 23. The starting lock-capture cable 24 is installed in the rear of the housing.

Пример. Короткий взлет СА.Example. Short take-off CA.

Рули рыскания переведены на боковую тягу (реверс) фиг.2. Запущен подъемно-маршевый двигатель. При помощи рулей рыскания СА выводится на взлетную полосу, швартуется при помощи замка-захвата троса 24 с тросом аэрофинишера (см. журнал "Крылья над морем" №6, 1994 г. изд. ТОО "Авиам" М., вторая страница обложки, среднее фото и стр.50) СА с демаскированной поверхностью планера - белая с опознавательным знаком Красный крест зашвартован в данной позиции, вектор тяги переведен на прямоточный, пилот увеличивает обороты, проверяет работу двигателя и систем управления. При критической силе ветра с получением тяговооруженности больше единицы СА вертикально взлетает на оптимальную высоту висения по-вертолетному, пилот отключает швартовку и СА совершает разгон, набор высоты и полет.Yaw rudders are transferred to lateral thrust (reverse) of FIG. 2. The lift-propulsion engine has been launched. With the help of yaw rudders, the SA is brought to the runway, moored with a cable lock 24 with an aerofinisher cable (see magazine “Wings over the Sea” No. 6, 1994 edition of Aviam LLP M., second cover page, middle photo and p. 50) A SA with a unmasked glider surface is white with an identification mark. The red cross is moored in this position, the thrust vector is switched to direct-flow, the pilot increases speed, checks the operation of the engine and control systems. At a critical wind force with a thrust-bearing ratio greater than one, the SA will vertically take off to the optimum hovering height by helicopter, the pilot will disconnect the mooring and the SA will accelerate, climb and fly.

Короткая посадка СА по крутой траектории он снижается прямой вектор тяги переводится на боковой (см. журнал "Техника молодежи" №2, 1997 г. Стр.40) перед посадочной площадкой вектор тяги переведен на боковой. Пилот переводит работу двигателя на повышенный режим работы двигателя за несколько секунд перед касанием площадки.A short landing of the SA along a steep path decreases the direct thrust vector is transferred to the lateral (see the journal "Technique of Youth" No. 2, 1997, page 40) before the landing site, the thrust vector is translated to the lateral. The pilot transfers the engine to an increased engine operation mode for a few seconds before touching the site.

СА может совершать короткую посадку в штормовую погоду на воду, на кильваторный след корабля, а также совершать висение по-вертолетному в зависимости от силы ветра.SA can make a short landing in stormy weather on the water, on the wake of the ship, as well as make a helicopter hover depending on the strength of the wind.

Данная конструкция СА позволит увеличить его надежность при эксплуатации и экономичность.This design CA will increase its reliability during operation and efficiency.

Claims

1. Самолет-амфибия, содержащий планер, включающий водопогружной корпус и толстое крыло, силовую установку, устройство фиксации положения схода потока с задней кромки, газодинамическую систему управления пограничным слоем и взлетно-посадочное устройство, отличающийся тем, что он снабжен соплами-элевонами, в полости которых установлен газовый руль рыскания, силовая установка включает подъемно-маршевый двигатель с соплами реактивной тяги, взлетно-посадочное устройство включает колесно-лыжное шасси велосипедной схемы, на водопогружной корпус установлены центроплан крыла и упомянутый двигатель, в хвостовую часть крыла вмонтированы аэрогазовые рули с перфорированной щелями верхней частью перед соплами упомянутого двигателя, упомянутое шасси установлено под корпусом, а на хвостовую часть корпуса установлен замок-захват троса швартовки.1. An amphibious aircraft containing a glider, including a water submersible hull and a thick wing, a power plant, a device for fixing the position of the descent of the flow from the trailing edge, a gas-dynamic boundary layer control system and a take-off and landing device, characterized in that it is equipped with elevon nozzles, in the cavities of which the gas yaw wheel is installed, the power plant includes a lift-propulsion engine with jet thrust nozzles, the take-off and landing device includes a wheel-ski chassis of a bicycle circuit, on a water submersible the wing has a wing center section and the aforementioned engine, aerogas rudders with a perforated upper part in front of the nozzles of the aforementioned engine are mounted in the tail section of the wing, the said chassis is installed under the body, and the mooring cable lock-lock is installed on the tail section of the wing.

2. Самолет по п.1, отличающийся тем, что крыло выполнено трапециевидной формы с отрицательным углом поперечного V-образного сечения и установлено на короткий овальной формы водопогружной корпус.2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the wing is trapezoidal with a negative cross-sectional V-shaped angle and mounted on a short oval-shaped water submersible body.

3. Самолет по п.1, отличающийся тем, что силовая установка включает подъемно-маршевый турбокомпрессорный двигатель, выполненный с реактивными плоскими соплами в полости крыла, и воздухоохладитель, расположенный в канале между турбокомпрессором и упомянутыми соплами, при этом упомянутый двигатель установлен под острым углом к продольной оси упомянутого корпуса.3. The aircraft according to claim 1, characterized in that the power plant includes a lifting-marching turbocompressor engine made with jet jet nozzles in the wing cavity, and an air cooler located in the channel between the turbocompressor and said nozzles, while said engine is installed at an acute angle to the longitudinal axis of said body.

4. Самолет по п.1, отличающийся тем, что аэрогазовые рули плоские и полые сопла-элевоны установлены в хвостовой части крыла.4. The aircraft according to claim 1, characterized in that the gas and gas steering wheels are flat and hollow elevon nozzles are installed in the tail of the wing.

5. Самолет по п.1, отличающийся тем, что верхняя поверхность обшивки, крыла и сопел-элевонов перфорирована щелями в форме скобы-полумесяца с прямой стреловидностью по потоку.5. The aircraft according to claim 1, characterized in that the upper surface of the skin, the wing and the elevon nozzles are perforated with slots in the form of a crescent-shaped bracket with a direct sweep in the flow.

6. Самолет по п.1, отличающийся тем, что в плоскости каждого сопла-элевона установлен газовый руль рыскания, имеющий плоский поворотный рукав бокового отвода газа, при этом стенка упомянутого рукава выполнена в форме лопатки с параболической кривой по вогнутой поверхности.6. The aircraft according to claim 1, characterized in that in the plane of each elevon nozzle there is a gas yaw rudder having a flat rotatable sleeve of lateral gas outlet, while the wall of said sleeve is made in the form of a blade with a parabolic curve along a concave surface.

7. Самолет по п.6, отличающийся тем, что лопатка перфорирована косыми щелями жалюзи с поперечным сечением в форме скобы-полумесяца и прямой стреловидностью по потоку.7. The aircraft according to claim 6, characterized in that the blade is perforated with oblique slits of the blinds with a cross-section in the form of a crescent-shaped bracket and a direct sweep in the flow.

8. Самолет по п.1, отличающийся тем, что под корпус установлена лыжа с основными стойками велосипедной схемы шасси, на концевые кромки крыла укреплены вспомогательные колеса-поплавки, на стойках с отрицательным углом развала колес установлено боковое ограждение воздушной подушки.8. The aircraft according to claim 1, characterized in that a ski with the main struts of the bicycle landing gear scheme is installed under the hull, auxiliary wheels-floats are fixed on the wing end edges, side racks of the air cushion are installed on the racks with a negative camber angle.

9. Самолет по п.8, отличающийся тем, что колесо-поплавок снабжено упорным аэрогидродинамическим протектором, широкой ступицей, узким ободом и выполнено с возможностью авторотации.9. The aircraft of claim 8, characterized in that the float wheel is equipped with a persistent aerohydrodynamic tread, a wide hub, a narrow rim and is made with the possibility of autorotation.

10. Самолет по п.1, отличающийся тем, что он снабжен проблесковым маяком, лучи которого направлены на поверхность планера.10. The aircraft according to claim 1, characterized in that it is equipped with a flashing beacon, the rays of which are directed to the surface of the glider.

11. Самолет по п.10, отличающийся тем, что электросхема огней проблескового маяка подключена к радиоаппаратуре точного времени с учетом количества сигналов радиотрансляции и их частоты.11. The aircraft of claim 10, characterized in that the electrical circuit of the lights of the flashing beacon is connected to the radio equipment of the exact time, taking into account the number of radio signals and their frequency.

12. Самолет по п.1, отличающийся тем, что ключ открытия стартового замка-захвата троса швартовки на хвостовой части корпуса установлен в кабине пилота.12. The aircraft according to claim 1, characterized in that the key to open the starting lock-capture of the mooring cable on the rear of the hull is installed in the cockpit.