Літальний апарат вертикального зльоту та посадки

Изобретение относится к области самолетостроения, в частности к строительству самолетов с вертикальным взлетом и посадкой. Известен летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой (V-22 "Оспри", США) с поворотными винтами на консолях крыльев, винты поворачиваются вместе с мотогондолами на 90 градусов. Аппарат имеет вид обыкновенного самолета с крыльями, стабилизаторами и рулями, включающего в себя также все элементы вертолета: винты большого диаметра автоматы перекоса и мощные редукторы [1]. Такая конструкция имеет недостатки, присущие как самолету, так и вертолету. Самолету нужны крылья, рули и стабилизаторы для создания, соответственно, подъемной силы, управляемости и устойчивости; причем чем меньше скорость самолета, тем больше должна быть площадь крыльев и оперения, а на значительных скоростях большие крылья и оперение не только не несут своей полезной функции, но и приобретают очень вредное свойство - создают большое лобовое сопротивление (площадь "Миделя"). В конечном итоге это значительно снижает скорость полета и увеличивает расход топлива. Из этого следует, что большие по площади крылья и оперение нужны самолету только на малых скоростях, т.е. при взлете и посадке. Недостатком, унаследованным от вертолета, является большой диаметр винтов, наличие автоматов перекоса и мощных редукторов, что значительно утяжеляет конструкцию. Задачей изобретения является: во-первых, снизить лобовое сопротивление (площадь "Миделя") самолета, что значительно увеличит скорость, экономичность, а следовательно и дальность полета, вовторых, снизить собственный вес конструкции, что увеличивает грузоподъемность аппарата, в-третьих, упростить механизм уборки шасси, что снизит стоимость самолета. Решение поставленной задачи достигается тем, что в лета тельном аппарате с вертикальным взлетом и посадкой, состоящем из фюзеляжа, двух двигателей с винтами, которые расположены на консолях крыльев, поворачивающихся на 90-115 градусов, рулей управления, стабилизаторов и прочего оборудования, присущего всем самолетам) согласно изобретения во-первых значительно уменьшены размеры крыльев таким образом, чтобы они преобразовались в пилоны для крепления двигателей и шасси, выполнено складывающееся оперение, предложен более обтекаемый фюзеляж, во-вторых, исключены автоматы перекоса винта, применены винты алого диаметра (примерно такие же, как на самолетах с обычной схемой взлета и посадки), что позволяет заменить редуктор на более легкий, в-третьих, узлы основных шасси располагаются в задней части мотогондол таким образом, что они разворачиваются, и становятся по полету вместе с двигателями, это позволяет исключить из конструкции механизм уборки шасси, конструкцию введены дополнительные узлы управления. Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - вид летательного аппарата сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид спереди; на фиг.4 - вид турбореактивного аппарата сбоку; на фиг.5 - то же, вид сверху; на фиг.6 - то же, вид спереди. Конструкция летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой содержит обтекаемый фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров 1: два двигателя с винтами 2, помещенные на консолях крыльев-пилонов, имеющих очень маленькую площадь "Миделя". Мотогондолы с двигателями, шасси и крылья жестко связаны центропланом, который поворачивается вокруг поперечной оси самолета на угол 90-115 градусов, т.е. мотогондола может отклоняться назад от вертикальной оси самолета на угол до 25 градусов. Это позволит создать такое посадочное положение, при котором нос самолета будет опущен вниз, что позволит улучшить обзор пилоту из кабины, а в итоге создать более обтекаемый фонарь. С этой же целью и шасси 4 установлены таким образом, что и на стоянке нос самолета опущен вниз. Шасси выполнено в одном блоке с двигателем и мотогондолой и спрятано в общий обтекатель. Центроплан состоит из переднего 3 и заднего 13 лонжеронов (показаны пунктиром). Передний лонжерон 3 имеет форму цилиндра, проходит внутри фюзеляжа и является осью вращения центроплана с закрепленными на нем крыльями-пилонами, двигателями и шасси. Внутри цилиндра проходит трансмиссия, тяги управления и электропроводка. Задний лонжерон 13 заключен в обтекатель и в самолетном режиме полета прячется в специальную нишу 14 в нижней части фюзеляжа. Между передним и задним лонжеронами выполнено окно 15, которое предназначено для того, чтобы при разгоне, в переходном режиме полета, за центропланом не создавалась разреженная турбулентная зона. Для разворота центроплана вокруг поперечной оси самолета служат два привода 16. Привод может быть либо гидравлическим, либо электрическим с червячной передачей. Горизонтальное оперение 5 установлено в передней части фюзеляжа (схема "Утка") и служит рулем высоты. Вертикальное оперение б находится в хвостовой части и имеет двухстороннюю схему, служит рулем поворота. Вертикальное и горизонтальное оперения выполнены цельно-поворотными и автоматически складывающимися на больших скоростях. При этом подвижные части 11 войдут внутрь основных частей под действием воздушного потока. Для управления по крену служат элероны 7. В связи с тем, что на малых скоростях, на взлете и посадке эффективность руля высоты будет незначительна, предусмотрен дополнительный узел управления. Он состоит из рулевого винта - вентилятора 8, который подключен к трансмиссионному валу 9, который в свою очередь подключен к главному валу 10, соединяющему оба редуктора. На самолетах большого класса привод винта-вентилятора может осуществляться от ВСУ, либо ВСУ может применяться как аварийный привод. Рулевой винт расположен в передней части самолета, с целью создать дополнительную подъемную силу при передней центровке. С этой же целью и горизонтальное оперение размещено в носовой части самолета. Левый и правый редукторы связаны между собой трансмиссионным валом 10. Представленный на иллюстрациях 1-3 аппарат предложен с турбовинтовыми двигателями, возможен также вариант применения реактивных двигателей. На иллюстрациях 4-6 представлен вариант такого сверхзвукового самолета. Для обеспечения безопасности у турбореактивного самолета с вертикальным взлетом и посадкой должно быть не менее 4-х двигателей, чтобы при отказе одного или двух не парных двигателей самолет мог совершить безопасную посадку. Для обеспечения устойчивости на режиме висения двигатели установлены так, чтобы сопла были выше центра тяжести самолета. Крылья-пилоны выполнены неподвижными, и разворачиваются относительно фюзеляжа только двигатели и шасси. Тележка шасси и горизонтальном полете прячется в колпак-обтекатель 17. При посадке и взлете колпак-обтекатель отклонен вверх и назад, а тележка шасси развернута параллельно земле. Во всем остальном конструкция этого самолета аналогична самолету, представленному на иллюстрациях 1-3, Полет и управление летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой осуществляется следующим образом. На этапе взлета и посадки крылья-пилоны вместе с мотогондолами и винтами направлены вверх и развернуты немного назад, примерно на 10-15 градусов, таким образом нос будет опущен вниз и у пилота будет хороший обзор из кабины. На этом этапе полета аппарат будет вести себя как вертолет. Управление по крену осуществляется увеличением шага винта на одном двигателе и уменьшением на другом. Разворот вокруг вертикальной оси осуществляется элеронами 7 за счет того, что они развернуты вертикально и обдуваются винтами (в случае реактивной тяги применяются отклоняемые сопла). Управляемость по тангажу осуществляется с помощью рулевого винта - вентилятора 8, путем изменения его шага. Все вышеперечисленное позволяет устранить из конструкции автомат перекоса винта. По мере разгона центроплан вместе с крыльями, мотогондолами, винтами и основными шасси постепенно разворачивается вперед по полету. С нарастанием скорости возрастает эффективность оперения и летательный аппарат переходит на самолетный режим полета. При достижении крейсерской скорости произойдет автоматическое складывание горизонтального и вертикального оперения, за счет скоростного напора воздуха. С целью экономии топлива рулевой винт отключается в самолетном режиме полета. Взлет и посадка может производится как вертикально (положение-Α, двигателей) так и с малым разбегом и пробегом (положение-В). Изображенная на иллюстрациях конструкция представлена наиболее простой и перспективной, однако при необходимости она может быть изменена. Вместо низкоплана, например, можно сделать верхнеплан Элонжероны в этом случав меняются местами), горизонтальное оперение разместить в задней части фюзеляжа. Возможен также вариант применения однодвигательной схемы. Двигатель располагается в задней части фюзеляжа 12, привод иа винты осуществляется трансмиссионными валами 9 и 10. Вариантов изменения конструкции много, но при этом не изменится главный принцип изобретения - обтекаемый самолет с вертикальным взлетом и посадкой, снабженный маленьким крылом и складывающимся оперением. Как самолет такой аппарат обладает рядом ценных преимуществ по сравнению с обычным, даже самым современным самолетом. Во-первых, значительно снижается площадь "Миделя" (на 30-40%), вследствие чего увеличивается скорость, экономичность, а значит, и дальность полета. Во-вторых, снижается собственный вес конструкции, следовательно, повышается грузоподъемность. В-третьих, такой самолет обладает стопроцентной безопасностью на всех этапах полета; при любых отказах двигателей, например при отказе одного двигателя продолжается полет на одном двигателе за счет трансмиссионного вала 10, при отказе обоих двигателей аппарат переводится в вертолетный режим и производит безопасную посадку за счет авторотации винтов (что, конечно, исключает ее в случае применения реактивной силовой установки). Вчетвертых, не требуются взлетно-посадочные полосы, достаточно вертолетной площадки.