Авіаційний космічний комплекс

Реферат: Авіаційний космічний комплекс включає в себе літак-носій з верхніми та нижніми цільноповоротними крилами з від'ємною стрілоподібністю, двигунами, фюзеляжем з вирізом по борту і вантажним відсіком по борту, ракету-носій, що розміщена у вантажному відсіку фюзеляжу і виступає за контур фюзеляжу, і прикрита термокришкою, що скріплена замками з краями вирізу і з ракетою-носієм фіксаторами, повздовжній елемент під термокришкою вздовж борту, який виконано поворотним по горизонталі і зв'язаний по своїх кінцях з бортом літаканосія і з задньою частиною ракети-носія шарнірними вузлами, що відділяються. Вказаний повздовжній елемент виконано з двох телескопічних розсувних деталей. UA 98727 U (54) АВІАЦІЙНИЙ КОСМІЧНИЙ КОМПЛЕКС UA 98727 U UA 98727 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області авіації і може використовуватися при створенні авіаційних космічних комплексів (АКК) аеродромного базування. Відомий літальний апарат (ЛА) із змінною геометрією, що складається з фюзеляжу, верхнього та нижнього цільноповоротного крил з від'ємною стрілоподібністю, двигунів, оперення. Крила закріплені в шарнірних вузлах і з'єднані з приводом (а.с. № 811631, пат. Укр. 54491, з. а 2011 03432). Відомі проекти авіаційно-космічних комплексів. На ДП "Антонов" розроблено проект АКК для запуску штучного супутнику Землі (ШСЗ) вагою 300-1000 кг ракетою, яку піднімає і скидає літак Ан-124 з висоти 10-11 км. Ракетоносій (РН) розміщена на платформі у вантажному відсіку Ан-124. Після відкриття рампи на потрібній висоті платформа з закріпленою на ній ракетою, витяжним парашутом скидається назад по польоту літака Ан-124. Потім "платформа і парашут" відкидаються від ракета, вмикаються її двигуни, починається її розгін та набір висоти (Aviabisness №1-2 1997, с. 29-31). У цьому проекті при скиданні ракети-носія значно втрачається її швидкість і висота ракета, тобто запас її кінетичної і потенціальної енергії. У Росії розроблявся авіаційно-космічний комплекс (АКК) "Бурлак". З літака-носія (ЛН) Ту-160 на швидкості 0,8-1,7 Μ на висотах 9-13 км запускається з зовнішньою підвіскою двоступенева ракета "Бурлак" для виведення на орбіту висотою 200-1000 км супутника, вагою 600-800 кг (полярні орбіти) або вагою 840-1100 кг (екваторіальні орбіти). Подальше вдосконалення цього АКК ("Бурлак-М", "Бурлак-Діана") дозволило значною мірою збільшити вагу супутників, що виводяться на орбіту (Під знаками "АНТ" і Ту" / В.Ригмант, Авиация и космонавтика № 4.2000). У американсько-українсько-російській програмі High Altitude Air Launch HAAL), де аналогічно використовується Ту-160, вага ракети-носія сягає до 50 т, діаметр - 1,6 м, а вага супутника, точніше корисного навантаження, що виводиться в космос, сягає 1500 кг при елітній вазі Ту-160 і ракети з навантаженням 275 т. Розглядаючи авіаційно-космічні комплекси, бачимо, що навіска в них ракети-носія різко збільшує модель ЛН та його лобовий спротив, знижується максимальна швидкість. В цих системах АКК поверхня ракети-носія омивається набігаючим потоком повітря. А при швидкостях 3,2-3,3 М, передні по потоку частини ЛН (і ракети-носія) можуть нагріватися до 300-400 °C, що небезпечно для ракети-носія, заправленої паливом. Із-за цих факторів максимальна швидкість ЛН-носія з підвішеною ракетою в системах АКК не перевищує 1,7 М. Потрібна довжина ЗПС (злітно-посадкової смути) аеродрому цих АКК велика Відомий проект АКК, що включає ракету-носій з супутником, розміщену на літаку-носії, що містить верхні та нижні цільноповоротні крила з від'ємною стрілоподібністю, заквадрачений у середній частині фюзеляж зі шпангоутами, відсік зі стулками для розміщення ракети-носія, шасі з носовим колесом, двигуни (пат. ПА85000). При скиданні РН на великих швидкостях значна повздовжня сила (лобовий опір Х РН) намагається змістити РН назад відносно ЛН, торкнути ЛН, що може призвести до порушення конструкції ЛА. В АКК по заявці u2014… (прототип) введено повздовжній жорсткий елемент. Він запобігає торканню ракетою корпусу ЛН при великих швидкостях пуску, великій повздовжній лобовій силі ХРН. Проте при енергійному викиді ракети на максимальній висоті, при малій швидкості ЛН (при викиді РН на режимі близькому до польоту на динамічну стелю ЛН), при незначній силі ХРН вказаний поздовжній елемент буде працювати на розтягнення. І ЛН, що летить на малій швидкості, при неефективні роботі його аеродинамічних керма, буде діяти розвертаюча бокова сила, що є небезпечно. Технічна задача, на яку націлена корисна модель, є розширення експлуатаційних можливостей і підвищення надійності АКК. Для вирішення цієї задачі у авіаційному космічномукомплексі, що включає в себе літак-носій з верхніми та нижніми цільноповоротними крилами з від'ємною стрілоподібністю, двигунами, фюзеляжем з вирізом по борту і вантажним відсіком по борту, ракету-носій, що розміщена у вантажному відсіку фюзеляжу і виступає за контур фюзеляжу, і прикрита термокришкою, що скріплена замками з краями вирізу і з ракетою-носієм фіксаторами, повздовжній елемент під термокришкою вздовж борту, який виконано поворотним по горизонталі і зв'язаний по своїх кінцях з бортом літака-носія і з задньою частиною ракети-носія шарнірними вузлами, що відділяються, згідно з корисною моделлю, вказаний повздовжній елемент виконано з двох телескопічних розсувних деталей. На фіг. 1 - ЛН у злітній конфігурації. На фіг. 2 - його крейсерська конфігурація. На фіг. 3 - ЛН на стоянці На фіг. 4 - поперечний переріз ЛА. 1 UA 98727 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 5 - вигляд зверху на фюзеляж. На фіг. 6,7 - схеми основних стійок шасі та їх забирання. На фіг. 8 - вигляд зверху на основі стійки шасі (крейсерська конфігурація) На фіг. 9 - вигляд спереду на стоянці На фіг. 10 - вигляд зсередини на задню частину стулки з механізмом висування підпружиненого елемента. На фіг. 11 - ЛН на стоянці На фіг. 12 - схема виходу ракети-носія від ЛН. На фіг. 13 - кінематика розробленого пристрою. На фіг. 14 і 15 - вигляд на ракетний відсік ЛН до і після пуску ракети. На фіг. 16 - відхід ракети з термокришкою від ЛН. На фіг. 17 - відхід термокришки від ракети і на фіг. 18 - включення її двигуна. В АКК входить ЛН, що вміщує фюзеляж 1 заквадраченої форми в середніх його зрізах, двигун 2, оперення 3, верхнє 4 і нижнє 5 крила, носове 6 та основне 7 шасі. Між силовими шпангоутами 8 і 9 фюзеляжу 1 встановлені вузли повороту 10 і 11 крил 4 і 5. На шпангоуті 9 кріпляться стійки основного шасі 7 в вузлах 12 повороту назад основних стійок. У крейсерській конфігурації закрилки і елерони передніх півкрил притискаються до фюзеляжу, а кінцеві частини їх закриваються обтічниками 13 і 14. На передньому лонжероні передніх півкрил і на задньому лонжероні задніх півкрил встановлені елементи фіксації крила в крейсерському польоті з фіксаторами 15, 16, 17, 18 розміщеними по бортам фюзеляжу. Фіксатори 15, 16 відвертають відсмоктування передніх півкрил і їх дивергенцію. Фіксатори 17, 18 у крейсерському польоті розвантажують несуче крило від моменту згинання М ЗГ (передають його на фюзеляж). По довжині ракетного відсіку, в правій частині шпангоутів, зроблені великі підковоподібні поглиблення під діаметр ракети. Відповідно у цьому борту ЛН виконано виріз 19 під ракету-носій 20. По всій довжині цього вирізу з обох боків проміж шпангоутами ЛН шарнірно встановлені стулки 21 з приводами, які поступово закривають отвір в борту ЛН під час виходу ракети-носія з ЛН, а в подальшому польоті, створюють поверхню борту, симетричну поверхні на протилежній стороні борту. Проблеми розміщення та прибирання шасі в цьому ЛН вирішені оригінальним чином. В положенні стоянки, основні стійки шасі 7, розміщені симетрично по бортах фюзеляжу, згідно з фіг. 7 (амортстійки обтиснуті). Але кінематика та механізми прибирання цих стійок виконані по-різному, при цьому стійки прибираються по черзі. Перша (права) стійка (7пр.) прибирається від одного борту ЛА поворотом в поперечній площині у фюзеляж до його протилежного борту. Потім друга стійка (7л.) прибирається назад поворотом в поздовжньому напрямі у фюзеляж до цього ж борту (фіг. 8, 9). Така конструкція дозволяє розмістити в ЛА велику ракету-носій. Інша проблема в цій системі для запуску ШСЗ (22) - це величезний виріз в борту ЛН, який залишається порожнім після виходу із ЛН ракети і може створити небезпечний шляховий момент для ЛН. Бік ракети, що трохи виступає по борту ЛН прикривається по всій довжині, обладнаної замками 23, термокришкою 24, котра також слугує як термозахист для ракети. Термокришка є також обтічником виступаючої частини РН і вирізу у борті в завантаженій конфігурації ЛН. Термокришка скріплена з ЛН замками 23 та з ракетою-носієм фіксаторами (не показані). Для скидання ракети відкриваються замки 23 кріплення ЛН з термокришкою 24. Для деяких випадків ЛН виконує крен вправо. Потім ракета з кришкою 24 плоско-паралельно за допомогою механізмів виштовхуються за борт ЛН і летять у вільний політ, а ЛΗ з креном та поворотом в іншу сторону відлітає від ракети. В ракеті запускається двигун першого ступеня, фіксатори її з кришкою 24 відкриваються, і кришка 24 відкидається від ракети, (фіг. 12, 15-18). Вона може бути устаткована парашутною системою і повторно використовуватись для наступних запусків. Стулки 21 привиході ракети (фіг. 10) постійно притискаються до ракети та одразу закривають виріз в борту ЛН, а зазори між ними закривають підпружинені елементи 25, що поліпшує аеродинаміку системи. Вони забезпечують прийнятну конфігурацію фюзеляжу для крейсерського польоту ЛН (25а початкове положення, 256 - висунуте положення елемента 25). Для підсилення фюзеляжу в площині симетрії ЛН від повітрозабірників двигунів до середини фюзеляжу розміщена вертикальна стінка 26, яка одночасно є стінкою паливних відсіків. У підфюзеляжній частині нижнього крила на задньому його лонжероні (між стійками шасі) встановлено посадковий щиток 27 та поворотні полоси 28 (навпроти стійок шасі). Щиток 2 UA 98727 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 відхиляється у злітне та посадкове положения, відкриваючи місце для випуску стійки шасі 7 пр. Це створює збурення повітря перед повітрозабірником двигунів 2. Тому на зльоті повітрозабірник спіднизу прикривається стулкою 29, а з боків відкриваються стулки 30. Вздовж борту РН під термокришкою 24 встановлено поздовжній елемент 31, який виконано поворотним в горизонтальній площині. Його виконано з двох телескопічно зв'язаних вільно розсувних деталей-труб. На кінцях цього елемента 31 розміщені передній шарнірний вузол 32 (32а), що зв'язує даний елемент 31 з торцем РН і задній шарнірний вузол 33, що зв'язує вказаний елемент 31 з бортом ЛН. Задній шарнірний вузол 33 оснащено пристроєм (не показано) відокремлення від ЛН під час скидання РН, при повороті в горизонталі елемента 31а на кут β= arcsin (D/L)+ (2…3), де D - глибина вантажного відсіку літака-носія, а L-мінімальна відстань між шарнірами на поздовжньому елементі, де передній шарнірний вузол оснащено аналогічним пристроєм для подальшого відокремлення елемента 31а і від ракети-носія 20а. ЛН має задню невикористовувану частину 34 вантажного відсіку з задньою кромкою 35. Розроблений АКК дозволяє розмістити у фюзеляжі ЛН з розрізом 2,22,2 м ракету-носій діаметром до 1,4 м. Розроблена система для запуску ракети з ШСЗ зі швидкісного ЛН, не дивлячись на велику вагу (80 т) і крейсерської швидкості 3-3,3 Μ носія, може бути використана із злітних смуг відносно невеликої довжини. Подібний АКК може бути цікавим для запуску в обмеженому просторі. З невеликого аеродрому ЛН з ракетою-носієм на борту, злітає, летить у необхідному напрямку, і в потрібній точці виконує запуск ракети. При забезпеченні великих швидкостей (3-3,3 М) скидання з ЛН ракети, можливе військове (бойове) застосування даного комплексу, як мобільної стратегічної системи зброї (після запуску ракети за півтори хвилини ЛН може пролетіти більш ніж сто кілометрів від місця старту РН). Розроблений пристрій при скиданні ракети з ЛН при максимальних швидкостях ЛН, робить тільки на подовжній стиск і підвищує небезпечність при дії турбулентності або ударній хвилі. Швидкість руху вбік ракети 20 при виході з ЛН вибирається така, що траєкторія Τ точки "32" (фіг. 15) близька до траєкторії цієї точки при вільному виході ракети (без елементу 31). Вона може встановлюватися у залежності від параметрів польоту ЛН під час пуску. При скиданні РН на великих швидкостях велика поздовжня сила Х РН (фіг. 10) намагається змістити РН назад відносно ЛН. Розроблена конструкція дозволяє виключити можливість торкання торцем ракети задньої кромки 35 вантажного відсіку ЛН на великих швидкостях. Дозволяє конструктивно зменшити задню невикористовувану частину 34 вантажного відсіку. А при необхідності скидання на малій швидкості (на динамічній стелі ЛН) поздовжній елемент 31 телескопічно розсувається, що виключає бокову силу і небезпечний розвертаючий момент на ЛН. Дане технічне рішення підвищує надійність АКК у цілому, розширює його експлуатаційні можливості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Авіаційний космічний комплекс, що включає в себе літак-носій з верхніми та нижніми цільноповоротними крилами з від'ємною стрілоподібністю, двигунами, фюзеляжем з вирізом по борту і вантажним відсіком по борту, ракету-носій, що розміщена у вантажному відсіку фюзеляжу і виступає за контур фюзеляжу, і прикрита термокришкою, що скріплена замками з краями вирізу і з ракетою-носієм фіксаторами, повздовжній елемент під термокришкою вздовж борту, який виконано поворотним по горизонталі і зв'язаний по своїх кінцях з бортом літаканосія і з задньою частиною ракети-носія шарнірними вузлами, що відділяються, який відрізняється тим, що вказаний повздовжній елемент виконано з двох телескопічних розсувних деталей. 3 UA 98727 U 4 UA 98727 U 5 UA 98727 U 6 UA 98727 U 7 UA 98727 U 8 UA 98727 U 9 UA 98727 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10