Есть еще патент на ту же идею.
ЭКРАНОПЛАН (патент РФ № 2273572)
Навигация: Реферат Рисунки к патенту Описание изобретения Формула Комментарии
Классы МПК: B60V1/08 .в которых подушка создается за счет скоростного напора во время движения транспортного средства
Автор(ы): Данилов Владимир Петрович (RU)
Патентообладатель(и): Данилов Владимир Петрович (RU)
Адрес для переписки: 603006, г.Нижний Новгород, ул. Володарского, 4, кв.197, В.П. Данилову
Приоритеты: подача заявки
15.04.2004
начало действия патента
15.04.2004
публикация патента
10.04.2006
Данный экраноплан, содержащий аэродинамическое несущее составное корпус-крыло, объединяющее функции крыла и фюзеляжа с полезными объемами, представляет собой экраноплан с высокорасположенным двухкилевым П-образным хвостовым оперением, маршевыми двигателями, размещенными на вертикальных пилонах на корпусе, стартово-носадочным устройством с воздушной подушкой, создаваемой под центропланом и выполняющей основные функции шасси при взлете и посадке. Данный экраноплан содержит составное корпус-крыло с расположенными в нем пассажирскими салонами и грузовыми отсеками, а также подъемно-движительный комплекс с вентиляторными установками для создания статической воздушной подушки, формируемой расположенными по периферии щелевыми соплами. Несущее крыло экраноплана выполнено составным в виде центроплана и двух консолей заданной формы и геометрии по их размаху, образующих составное крыло со стреловидностью по передней кромке с развитой механизацией. При этом центроплан и консоли образуют центральную часть несущего крыла - низкорасположенное корпус-крыло, трапециевидной формы в плане с переменной толщиной профиля, имеющего плоскую нижнюю поверхность, а также концевые сечения консолей, ограниченные бортовыми шайбами в виде поплавков-скег с реданами, обеспечивающими плавучесть и глиссирование. Недостатки, заключенные в особенностях конструкции вышеописанного экраноплана, характеризуются следующим:
- центральная часть несущего крыла - низкорасположенное корпус-крыло, выполненное составным в виде центроплана и двух консолей, не имеет достаточной прочности в силу составного характера конструкции и требует значительного усиления узлов конструкции в мостах стыков центроплана и консолей, что приводит к увеличению собственного веса всей конструкции и тем самым уменьшается полезная весовая отдача всего аппарата;
- наличие на концевых сечениях консолей бортовых шайб в виде поплавков-скег в дополнение к продольным скегам не только увеличивает общий собственный вес конструкции экраноплана, но и является дополнительной площадью контакта с водной поверхностью, что приводит к увеличению взлетно-посадочных скоростей, ведущему в свою очередь к увеличению динамических нагрузок на всю конструктивно-силовую схему аппарата, требующему ее усиления, а значит, утяжеления, что также приводит к уменьшению общей полезной весовой отдачи экраноплана. Таким образом, этот вышеописанный экраноплан обладает пониженными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат от реализации предлагаемого изобретения заключается в повышении технических характеристик известного экраноплана, что повышает эксплуатационные качества экраноплана путем повышения его рентабельности и экономической эффективности. Этот технический результат достигается тем, что заявляемое изобретение отличается от прототипа:
- центральная часть аэродинамического несущего крыла - низкорасположенное корпус-крыло, объединяющее функции крыла и фюзеляжа, выполнено в виде единой конструкции, плоская нижняя поверхность которого образует угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности;
- новизной в части аэродинамической схемы, заключающейся в наличии второго аэродинамического крыла, расположенного в хвостовой части экраноплана, и третьего аэродинамического крыла, расположенного в носовой части экраноплана;
- внутри носовой части низкорасположенного корпуса крыла могут быть расположены стартовые двигатели, выполненные с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под днище низкорасположенного корпус-крыла и формирования стартовой воздушной подушки, совместное со статической воздушной подушкой.
Экраноплан содержит аэродинамическое несущее корпус-крыло с расположенными в нем пассажирскими салонами и грузовыми отсеками, подъемно-движительный комплекс с вентиляторными установками для создания воздушной подушки, формируемой расположенными по периферии щелевыми соплами.
Аэродинамическое несущее крыло экраноплана выполнено составным в виде:
- центральной части несущею крыла - низкорасположенного корпус-крыла, выполненного в виде единой конструкции с развитой механизацией, имеющего плоскую нижнюю поверхность, образующую угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности, опирающуюся на продольные бортовые скеги с реданами;
- второго аэродинамического крыла, состоящего из центральной части, имеющей угол атаки, расположенной над несущим крылом экраноплана - низкорасположенным корпус-крылом в хвостовой его части, с предкрылками и с элерон-закрылками, и двух аэродинамических крыльев-консолей типа «чайка», имеющих угол атаки, расположенных на высоте, превышающей их хорду относительно опорной подстилающей поверхности, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин;
- третьего аэродинамического крыла, установленного над низкорасположенным корпус-крылом в носовой его части, расположенного на высоте, превышающей его хорду относительно опорной подстилающей поверхности, выполненного составным и состоящим из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками и с элерон-закрылками, и аэродинамических крыльев-консолей, имеющих регулируемый и переменный по знаку угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин.
Низкорасположенное корпус-крыло вместе с вторым аэродинамическим крылом и третьим аэродинамическим крылом образуют составное крыло, являющееся аэродинамическим несущим составным крылом экраноплана.
Низкорасположенное корпус-крыло обеспечивает надежную «привязку» аппарата к экрану, его самостабилизацию по высоте и хорошую продольную устойчивость при полете на экране. Плоская нижняя поверхность корпус-крыла образует угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности, значительно повышая несущее свойство корпус-крыла, увеличивая полезную весовую отдачу экраноплана.
Для повышения несущих свойств экраноплана применяется второе аэродинамическое крыло в хвостовой части экраноплана, центральная часть которого, имеющая угол атаки, с предкрылками и с элерон-закрылками расположена над несущим крылом экраноплана - низкорасположенным корпус-крылом в хвостовой его части, и двух аэродинамических крыльев-консолей типа «чайка», имеющих угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин, создающих подъемную силу и уменьшающих силу завихрений на концах крыльев. В носовой части несущего крыла экраноплана - низкорасположенного корпус-крыла установлено третье крыло, расположенное на высоте, превышающей его хорду относительно опорной подстилающей поверхности, выполненное составным и состоящее из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками и с элерон-закрылками, и аэродинамических крыльев-консолей, имеющих регулируемый и переменный по знаку угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин. Использование третьего крыла в носовой части с крыльями-консолями, имеющими регулируемый и переменный по знаку угол атаки, значительно повышает несущие свойства экраноплана, его устойчивость и управляемость как при полете на экране, взлете, посадке, различных маневрах, так и на переходных режимах, как за счет увеличения общей аэродинамической составляющей аэродинамических крыльев, так и за счет соответствующего оптимального распределения аэродинамической подъемной силы в определенной оптимальной пропорции между третьим крылом в носовой части и вторым аэродинамическим крылом экраноплана в хвостовой его части и результирующей точки ее приложения (аэродинамический фокус, определяемый из условия устойчивости экраноплана). Высота расположения крыла в носовой части относительно центра масс экраноплана меньше, чем у крыла в хвостовой части. Использование аэродинамического крыла в носовой части экраноплана соответствует введению в контур управления системы управления экранопланом дополнительной составляющей управляющего воздействия, что позволяет значительно повысить динамику системы управления, позволяет значительно уменьшить время отклика системы управления на управляющее воздействие (повысить быстродействие системы управления) и, как следствие, значительно улучшить управляемость экраноплана, его устойчивость в полете на экране, улучшить «привязку» его к экрану, его самостабилизацию но высоте и повысить продольную устойчивость при полете на экране, т.е. повысить безопасность полета в сравнении с прототипом, позволяет также уменьшить взлетно-посадочные скорости н тем самым позволяет уменьшить динамические нагрузки в целом на всю конструкцию экраноплана, позволяет облегчить ее, что также приводит к увеличению полезной весовой отдачи экраноплана как транспортного средства по сравнению с прототипом или приводит к уменьшению размеров, длины экраноплана, массы всей конструкции при равной с прототипом весовой отдачи, что также говорит о преимуществах предлагаемой компоновочной схемы по сравнению с прототипом, также обеспепечивается снижение нагрузок на органы управления экранопланом.
Кроме того, внутри носовой части низкорасположенного корпус-крыла целесообразно расположить стартовые двигатели с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под днище низкорасположенного корпус-крыла для формирования стартовой воздушной подушки совместно со статической воздушной подушкой.
Повышение устойчивости и управляемости экраноплана в полете на экране повышает безопасность экраноплана как транспортного средства в сравнении с прототипом.
В итоге предлагаемая компоновочная схема экраноплана позволяет получить увеличение подъемной силы за счет большей площади несущего крыла, за счет образования угла атаки между плоской нижней поверхностью низкорасположенного корпус-крыла и опорной подстилающей поверхностью, а также повышения несущих свойств экраноплана за счет оптимизации конструкции в виде отказа от составного низкорасположенного корпус-крыла и боковых шайб-скег и облегчения тем самым общего веса всей конструкции, снижения взлетно-посадочных скоростей и вследствие этого дополнительного облегчения всей конструкции, увеличения дальности полета и его грузоподъемности, устойчивости и управляемости экраноплана в полете на экране, повышения безопасности полета за счет аэродинамических крыльев-консолей, имеющих регулируемый и переменный по знаку угол атаки, с аэродинамическими крылышками, расположенных в носовой части экраноплана.
В данной необычной новой форме аэрогидродинамической компоновки экраноплана наиболее полно реализованы основные требования к данному виду транспортного средства: высокое аэродинамическое качество и возможность старта с неподготовленных площадок, а также посадка всюду, включая водные акватории. Такая концепция и структура заявляемого изобретения в сочетании с новыми техническими решениями по несущему низкорасположенному корпус-крылу, сочетание с составными аэродинамическими крыльями в носовой и хвостовой частях аппарата обеспечили создание относительно легкого в весовом отношении конструкции скоростного транспортною средства с четким конкретным обликом и завершенной лаконичной формой аэрогидродинамической компоновки, что позволяет преодолеть недостатки конструкции прототипа.
Уникальность конструктивно-технических и эксплуатационных возможностей обеспечивает данному виду экраноплана сферу использования, недоступную для других транспортных средств, а конструктивные параметры составляющих прототипа, являясь основой для формирования внешнего облика и общей компоновочной схемы, позволили воплотить в конструкции данного экраноплана оптимальное сочетание способов поддержания аппарата за счет создания устойчивой статической воздушной подушки, выполняющей функции шасси, несущих свойств единого в конструктивном отношении низкорасположенного корпус-крыла, обеспечивая повышенную грузоподъемность по отношению к прототипу, оптимальное сочетание составных аэродинамических крыльев-консолей в носовой и хвостовой частях аппарата, позволили достигнуть небольших взлетно-посадочных скоростей, сокращение дистанции разбега и посадки; дающее возможность совершать экранный полет с высоким уровнем надежности и гарантированной безопасности, отсутствия отрицательного воздействия на природу.
Основными конструктивными особенностями и новыми техническими решениями заявляемого изобретения являются:
1. Аэродинамическое несущее крыло экраноплана выполнено составным в виде:
- центральной части несущего крыла экраноплана - центроплана, представляющего собой низкорасположенное корпус-крыло, выполненное в виде единой конструкции;
- второго аэродинамического крыла, состоящего из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками и с элерон-закрылками, расположенной над несущим крылом экраноплана - низкорасположенным корпус-крылом в хвостовой его части, и двух аэродинамических крыльев-консолей типа «чайка», имеющих угол атаки, расположенных на высоте, превышающей их хорду относительно опорной подстилающей поверхности, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин;
- третьего аэродинамического крыла, находящегося в носовой части экраноплана, расположенного на высоте, превышающей его хорду относительно опорной подстилающей поверхности, выполненного составным и состоящего из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками и с элерон-закрылками, и аэродинамических крыльев-консолей, имеющих регулируемый и переменный по знаку угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин.
2. Центральная часть несущего крыла экраноплана - центроплан, представляющий собой низкорасположенное корпус-крыло, выполнено в виде единой конструкции, с развитой механизацией, имеющего плоскую нижнюю поверхность, образующую угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности, опирающуюся на продольные бортовые скеги с реданами.
3. Наличие стартовых двигателей с газоотводными каналами-соплами для направления газовых струй под днище низкорасположенного корпус-крыла и формирования стартовой воздушной подушки совместно со статической воздушной подушкой, расположенных внутри носовой части низкорасположенного корпус-крыла.
Перечисленные отличительные признаки заявляемого изобретения в своей совокупности придают ему новые свойства и обеспечивают технические преимущества по сравнению с прототипом, а именно:
- улучшены летно-технические характеристики и несущие свойства экраноплана на взлетно-посадочных и крейсерских режимах полета за счет наличия второго и третьего аэродинамических крыльев, расположенных в носовой и хвостовой частях экраноплана;
- повышаются несущие свойства экраноплана за счет как увеличения общей аэродинамической составляющей аэродинамических крыльев в носовой и хвостовой частях экраноплана, так и соответствующего оптимального распределения аэродинамической подъемной силы в определенной оптимальной пропорции между вторым и третьим аэродинамическими крыльями экраноплана и результирующей точки ее приложения (аэродинамический фокус, определяемый из условия устойчивости экраноплана), значительно улучшая устойчивость и управляемость экраноплана (повышается надежность «привязки» аппарата к экрану), увеличивается способность аппарата к самостабилизации по высоте, повышается продольная устойчивость при полете на экране, что позволяет снизить взлетно-посадочные скорости, снизить нагрузки на органы управления, уменьшить динамические нагрузки на конструктивно-силовую схему аппарата и тем самым позволяет снизить общий вес всей конструкции, тем самым позволяет повысить полезную весовую отдачу экраноплана как транспортного средства по сравнению с прототипом или приводит к уменьшению размеров, длины экраноплана, массы всей конструкции при равной с прототипом весовой отдаче, что также говорит о преимуществах предлагаемого компоновочного решения по сравнению с прототипом, позволяет также повысить устойчивость и управляемость, а значит, повысить и безопасность полета;
- повышается весовая отдача экраноплана как транспортного средства в силу того, что центральная часть несущего крыла экраноплана - низкорасположенное корпус-крыло выполнено в виде единой конструкции, в отличие от составного у прототипа, что позволяет облегчить конструкцию путем отказа от упрочняющих стыков, и как следствие - достижение повышения полезной весовой отдачи. К повышению полезной весовой отдачи приводит также отказ от бортовых шайб в виде поплавков-скег на концевых сечениях единого низкорасположенного корпус-крыла и наличия угла атаки между плоской нижней поверхностью низкорасположенного корпус-крыла и опорной подстилающей поверхностью, таким образом повышается грузоподъемность и дальность полета в сравнении с прототипом.
Вся совокупность новых свойств позволяет считать, что заявляемый экраноплан более рентабелен и экономически эффективен и более безопасен как транспортное средство по сравнению с прототипом.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 показан экраноплан - вид сбоку;
на фиг.2 показан экраноплан - вид сверху;
на фиг.3 показан экраноплан - вид спереди.
Экраноплан содержит центроплан - 1, второе аэродинамическое крыло с консолями типа «чайка» 2 с крылышками 3, предкрылками 4, третье аэродинамическое крыло с консолями в носовой части 5 с крылышками 6, предкрылками 7, вертикальное оперение 8, горизонтальное оперение 9, маршевые двигатели 10, кабину пилотов 11, люки 12, двери 13, бортовые скеги с реданами 14, вентиляторы-нагнетатели 15, элероны-закрылки консолей и крыла в хвостовой части 16, элероны-закрылки консолей и крыла в носовой части 17, кормовые щитки центроплана 18, носовые щитки, расположенные под днищем (на чертежах не показаны), стартовые («поддувные») двигатели с воздухозаборниками и газоотводными каналами-соплами для подвода газовых струй через нижние выходные сопла под днище ннзкорасположенного корпус-крыла (на чертежах не показаны).
В статическом состоянии экраноплан находится в равновесном состоянии на продольных бортовых скегах с реданами 14, центроплан 1 образует центральную часть несущего крыла, обитаемое корпус-крыло с пассажирскими салонами, кабиной пилотов 11, грузовыми отсеками и помещениями с подъемными вентиляторными установками 15. Для погрузки-выгрузки предусмотрены люки 12 и двери 13, позволяя размещать длинногабаритные грузы, причем изменение положения центра тяжести аппарата автоматически контролируется и вводится в систему управления экранопланом. Тяговые усилия для экраноплана создаются с помощью маршевых двигателей 10.
Старт экраноплана вначале осуществляется аналогично прототипу следующим образом: запускаются стартовые вентиляторы-нагреватели 15, одновременно выдвигаются носовые и кормовые щитки, опускаются закрылки, образуя под днищем центроплана совместно с бортовыми продольными скегами замкнутый объем, удерживающий воздушную подушку во время старта - торможения и обеспечивая режим парения. От работы стартовых вентиляторов 15 создается отсос воздуха с выпуклой поверхности корпуса и нагнетание под днище центроплана 1. В связи с увеличением скорости потока воздуха на выпуклой поверхности корпуса давление на ней будет меньше, чем под днищем, и в результате создается подъемная сила, отрывающая корпус экраноплана от опорной поверхности, обеспечивая процесс зависания. Далее для сокращения времени и более эффективного выхода на экранный режим полета включаются «поддувные» стартовые двигатели. Разбег экраноплана на воздушной подушке над опорной подстилающей поверхностью начинается, когда тяга маршевых двигателей становится равной аэродинамическому сопротивлению аппарата. При выходе экраноплана на экранный режим полета отключаются стартовые «поддувные» двигатели и двигатели статической воздушной подушки. В режиме полета на крейсерской скорости подъемная сила увеличивается от набегающего воздушного потока посредством угла атаки, образованного плоской нижней поверхностью (днищем) низкорасположенного корпус-крыла и опорной подстилающей поверхностью, что способствует возникновению экранного эффекта, в результате которого между днищем и подстилающей опорной поверхностью образуется упругая воздушная подушка, для удержания которой достаточно только жесткого ограждения. Подъемная сила увеличивается также от взаимодействия набегающею потока воздуха и аэродинамических крыльев с консолями в носовой и хвостовой частях аппарата, что сокращает время выхода экраноплана на экранный режим полета, снижая взлетную скорость по сравнению с прототипом. Для осуществления режима посадки включаются двигатели подъемно-стартового устройства, затем они плавно переводятся на взлетный режим, выпускается механизация крыла и переводом маршевых двигателей на режим малого газа выполняются торможение и переход на воздушную подушку. В режиме движения на воздушной подушке выполняется переход к месту стоянки, после чего выключаются все главные двигатели. В случае волнения моря для снижения перегрузок на корпусных конструкциях применяется кратковременный поддув от стартовых двигателей в диапазоне скоростей глиссирования. Экраноплан оборудуется всеми видами систем жизнеобеспечения: автономной системой энергоснабжения, бортовой климатической установкой, радиосвязным и пилотажно-навигационным оборудованием, системой управления движением, аварийно-спасательными средствами, обеспечивающими и открывающими широкие возможности для всепогодной круглогодичной эксплуатации в малоосвоенных районах страны. Сопоставляя технико-экономические характеристики экраноплана с известными современными транспортными средствами, можно сделать вывод о том, что новые отличительные признаки заявляемого изобретения в своей совокупности придают ему новые свойства и обеспечивают преимущества в техническом, экономическом и экологическом аспектах, а именно в функциональной простоте и надежности конструкции, с техническим обликом и внешним видом, сформированным как принципиально новый тип многоцелевого скоростного транспортного средства, не имеющего аналогов ни по внешнему облику, ни по диапазону эксплуатационных характеристик, который определен всепогодностью и круглогодичностью эксплуатации с высоким уровнем надежности и гарантированной безопасностью всех режимов полета, включая пониженную экологическую нагрузку на окружающую среду.
Возможное применение экраноплана многообразно, например, он может быть использован в качестве автономного жилого помещения и как передвижная ремонтно-производственная база в поселках, удаленных от промышленных центров. Особое применение экраноплан найдет в качестве стационарных баз газонефтеразведки, обслуживания и смены вахт на буровых установках и платформах, а также сможет вести спасательные, патрульные, противопожарные работы.
Результаты проведенных исследований и испытаний в аэротрубах, на буксируемой модели позволили провести проектно-расчетную оптимизацию основных параметров и характеристик функциональных систем, агрегатов и оборудования, соответствующих компоновочной схеме и обеспечивающих заданные режимы эксплуатации, доказывающих возможность получения высоких летно-технических и экономических характеристик на различных высотах экранного полета.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Экраноплан, содержащий корпус в виде аэродинамического несущего крыла, содержащего центральную часть в виде низкорасположенного корпуса-крыла с полезным объемом и пассажирскими салонами и грузовыми отсеками, стартово-посадочное устройство с вентиляторной установкой для создания воздушной подушки, горизонтальное и вертикальное оперение и маршевую силовую установку, систему управления, отличающийся тем, что он содержит второе аэродинамическое крыло, выполненное составным, состоящее из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками, с элерон-закрылками, расположенной над несущим крылом экраноплана - низкорасположенным корпусом-крылом в хвостовой его части, и двух аэродинамических крыльев-консолей типа «чайка», расположенных на высоте, превышающей их хорду относительно опорной подстилающей поверхности, имеющих угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин, а в носовой части несущего крыла экраноплана - низкорасположенного корпуса-крыла установлено третье крыло, расположенное на высоте, превышающей его хорду относительно опорной подстилающей поверхности, выполненное составным и состоящее из центральной части, имеющей угол атаки, с предкрылками, с элерон-закрылками, и аэродинамических крыльев-консолей, имеющих угол атаки, со стреловидностью по передней кромке, с предкрылками, с элерон-закрылками, с крылышками на концах в виде вертикальных аэродинамических пластин.
2. Экраноплан по п.1, отличающийся тем, что аэродинамические крылья-консоли третьего крыла, расположенного в носовой части низкорасположенного корпуса-крыла, имеют регулируемый и переменный по знаку угол атаки.
3. Экраноплан по п.1 или 2, отличающийся тем, что низкорасположенное корпус-крыло выполнено с плоской нижней поверхностью, образующей угол атаки относительно опорной подстилающей поверхности.
4. Экраноплан по п.3, отличающийся тем, что высота расположения третьего крыла в носовой части низкорасположенного корпуса-крыла относительно подстилающей опорной поверхности меньше соответствующей высоты для второго крыла, расположенного в хвостовой части низкорасположенного корпус-крыла.
5. Экраноплан по п.4, отличающийся тем, что он выполнен со стартовыми двигателями, которые вместе с газоотводящими каналами-соплами, необходимыми для направления газовых струй под днище низкорасположенного корпуса-крыла, расположены внутри носовой части низкорасположенного корпуса-крыла и необходимы для формирования стартовой воздушной подушки совместно со статической воздушной подушкой.
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
