Пристрій зльоту та посадки літального апарата на базі трампліна

Реферат: UA 94251 U UA 94251 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій зльоту та посадки ЛА належить до авіаційної техніки і може бути використано для зльоту та посадки літального апарата у заданому районі. Відомий пристрій зльоту ЛА [Тупіцин М.Ф., Харченко В.П., Азарсков В.М. та ін. Газодинамічний пристрій зльоту літального апарата. Патент України №70881. 2012], що складається з несучої платформи на двох надувних балонах та газодинамічної установки, причому несуча платформа містить дві - верхню і нижню перфоровані пластини, які з'єднані з однієї сторони через стійку з одним шарніром і гідравлічним підйомником, а з іншої - з другим гідравлічним підйомником, причому на ребрах верхньої перфорованої пластини, зв'язаної з газодинамічною установкою, яка є основною, розміщені елементи закріплення літального апарата. Кожний з цих елементів закріплення виконаний у вигляді пружного коромисла на шарнірі, на нижній перфорованій пластині, що закріплена зверху на двох надувних балонах, зверху розміщена додаткова газодинамічна установка. До недоліків даного пристрою належить те, що для виведення ЛА зі стану спокою в етап польоту необхідно затратити значну енергію від газодинамічних установок. Крім того, при зльоті ЛА, його положення в штучному повітряному потоці нестійке і йому потрібна система стабілізації при малих швидкостях польоту. Відома система посадки ЛА на палубу авіаносця [Павленко В.Ф. Корабельные самолеты. Μ.: Воениздат, 1990. - 320 с.] складається з: - Гальмівних канатів, які чіпляються за гак гальмівного фала і скорочують гальмівний шлях ЛА; - Гальмівних пристроїв, які пов'язані з гальмівними канатами, причому кожен з гідравлічних гальмівних механізмів створює значне зусилля «на тросі», а це, в свою чергу, вносить свій істотний внесок в гальмування ЛА, тобто переводить кінетичну енергію ЛА в роботу гальмівного механізму. Гак, наприклад, кожен авіаносець ВМС США оснащений чотирма тросами розташованими поперек палуби. Залежно від точки дотику ЛА на палубі спрацьовує один з цих чотирьох гальмівних канатів. Існуючі гальмівні пристрої, приєднані до гальмових канатах, приводяться в дію через складну систему управління, яку необхідно контролювати і підтримувати в робочому стані. До недоліків системи належить також те, що ця система працює тільки при посадці ЛA, а для зльоту використовується катапульта. Відомим пристроєм зльоту літального апарата, вибраним як прототип, є злітний пристрій [Житников Э.Д. Взлетное устройство. Патент России № 2327617. 2008], що містить естакаду з легкозбірних самохідних секцій, причому злітна смуга виконана у вигляді напрямних жолобів для колес літака, що покладені на секції з можливістю бічного зсуву і регулювання колії по ширині за допомогою поперечних механізмів для можливості зльоту різних типів літаків. Цей пристрій не можна використовувати для посадки ЛА, тобто для його посадки потрібна злітна посадкова смуга або спеціальний пристрій. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою зльоту шляхом модифікації його складових елементів, що за рахунок збільшення початкової потенціальної енергії літального апарата, дозволить підвищити його кінетичну енергію при зльоті. Поставлена задача вирішується тим, що самохідні секції, котрі при зльоті літального апарата розташовані на опорах, як дві похилі площини, поверхня яких являє собою стрічку транспортера, повернену наверх гладкою стороною, причому ці площини розташовані назустріч один одному та з'єднані між собою криволінійною поверхнею заданого радіуса, а висоти першого Н1 і другого Н2 похилих площин задані співвідношенням Н1Н2 і літальний апарат перед зльотом розташований на горизонтальному стартовому майданчику, котрий приєднаний до першої похилої площини. При посадці літального апарата стрічка транспортера повернена вгору другою стороною, з великим коефіцієнтом тертя, причому обидві похилі площини з'єднані в одну пряму лінію, що утворює гірку для літального апарата, який приземляється. При зльоті літального апарата, тобто при його сході з горизонтального стартового майданчика на першу похилу площину, частина його початкової потенціальної енергії витрачається на роботу з подолання сил тертя, а друга частина на збільшення його кінетичної енергії. При відриві від другої похилої площини ЛА, за рахунок співвідношення Н1Н2, придбає додаткову швидкість, яка для заданої геометрії трампліна дозволить забезпечити безпечний зліт ЛА. При заході на посадку траєкторія руху ЛА, на кінцевій ділянці, збігається знижньою частиною ЛА другої почилої площини. При торкані ЛА другої (або першої) похилої площини енергія його поступального руху буде витрачатися на придбання потенціальної енергії та на роботу з подолання сил тертя. 1 UA 94251 U 5 10 Таке розташування похилих площин дозволить значно знизити довжину пробігу ЛA при посадці. Ефект від використання трампліна можливо оцінити на основі наступних розрахунків, без урахування сил тертя та сил повітряного опору. При русі по трампліну на ЛА діє постійна сила Gsin де G - вага ЛA, а  - кут нахилу трампліна; - в результаті чого прискорення збільшується на величину jss = gsіn, де g прискорення вільного падіння; - при русі на 1-ої похилої площини, або зменшується на величину jss = gsіn при русі на 2-ої похилої площини. Загальне прискорення ЛА при русі на трампліну буде дорівнювати jx = jcp = gsіn, де jcp - прискорення ЛA за рахунок тяги його двигунів; - на 1ої похилої площини і jx = jcp = gsіn, - на 2-ої похилої площини. Оскільки gsіn величина постійна, то загальний рух ЛА буде рівноприскореним і швидкість 2 ЛA в кінці 1-ої похилої площини (V1) дорівнює V1  2 j xL1 , де L1 - довжина 1-ої похилої площини 2 2 та в кінці 2-ої похилої площини ( V2 )  V2  V1  2 j xL12 , де L1-2 - довжина 2-ої похилої площини. Нехай при русі на трампліні тяга двигунів ЛА забезпечує постійне прискорення, яке дорівнює 15 gsіn . У цьому випадку швидкість зльоту з трампліна дорівнює VЗ  4 g sin  L1 . Приклад розрахунку величин швидкостей зльоту з трампліна (VB3T) та з горизонтальної смуги тієї ж довжини (VВЗГ) при куті =30 град, приведені у табл. Таблиця L1,м VВЗТ, м/с VВЗГ, м/с 20 25 30 35 40 45 50 7 1 1,83 8,36 10 14,14 10 15 17,32 12,24 20 20 14,14 Однак, ефект від застосування трампліна не лише в скороченні дистанції розбігу, а й у тому, що при сходженні з трампліну ЛА отримує задану початкову висоту Н2 і такі кінематичні параметри польоту, які більш прийнятним для безпечного продовження польоту, ніж при зльоті з горизонтальної смуги. Конкретний приклад виконання пристрою зльоту та посадки літального апарата на базі трампліна, що заявляється, пояснюється наступними кресленнями, де наведені: на фіг. 1 - конструктивна схема пристрою для посадки ЛА; на фіг. 2 - конструктивна схема пристрою для зльоту ЛА. Пристрій зльоту та посадки літального апарата на базі трампліна у режимі посадки 1 (фіг. 1) містить самохідні секції 2, замикаючі їх замки 3, опори 5, пульт управління 6, по команді з якого домкрати 4 вибудовують стрічку транспортера 7 в одну пряму лінію, причому вали 8 транспортера дозволяють забезпечити задану геометрію трампліна. При цьому стрічка транспортера 7 повернена вгору стороною 9, з великим коефіцієнтом тертя, для зниження довжини пробігу ЛА 10, а горизонтальний стартовий майданчик 12 повернутий вверх за допомогою шарнірної стійки 11. Пристрій 1 (фіг. 2) у режимі зльоту містить самохідні секції 2, замикаючі їх замки 3, опори 5, пульт управління 6, по команді з якого домкрати 4 вибудовують стрічку транспортера 7, як дві нежилі площини за допомогою валів 8, причому стрічка транспортера 7 повернена наверх гладкою поверхня 13. Літальній апарат 10 перед зльотом розташований на горизонтальному стартовому майданчику 12, котрий приєднаний до першої похилої площині і може повертатися за допомогою шарнірної стійки 11. Пристрій 1 у режимі посадки ЛА працює таким чином. При підльоті ЛА 10 до пристрою 1, по команді з пульту управління 6, домкрати 4 вибудовують стрічку транспортера 7 в одну пряму лінію, котра утворює заданий кут до горизонту. При торканні ЛА 10 сторони 9, з великим коефіцієнтом тертя, стрічки транспортера 7, тяга двигунів ЛА 10 поступово знижується до нуля і енергія його поступального руху буде витрачатися на придбання потенціальної енергії та на роботу з подолання сил тертя. Таким чином, кінетична енергія ЛА 10 перейде в його потенціальну енергію та на роботу з подолання сил тертя. Пристрій 1 у режимі зльоту працює таким чином. По команді з пульту управління 6, домкрати 4 вибудовують стрічку транспортера 7 у дві похилі площини, котрі розташовані назустріч один одному, причому висота першої перевищує висоту другої похилої площини. По 2 UA 94251 U 5 команді з пульта управління 6 включаються двигуни ЛА 10 і за рахунок тяги двигунів здійснюється схід з горизонтального стартового майданчика 12 на першу похилу площину. Частина початкової потенціальної енергії ЛА 10 витрачається на роботу з подолання сил тертя на поверхні 13, а друга частина на збільшення його кінетичної енергії. При відриві від другої похилої площини ЛА 10, за рахунок співвідношення Н1Н2, придбається додаткова швидкість, яка для заданої геометрії трампліна дозволить забезпечити безпечний зліт ЛА. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Пристрій зльоту та посадки літального аппарата на базі трампліна, що містить естакаду з легкозбірних самохідних секцій, замикаючих їх замків, домкрати, опори, який відрізняється тим, що самохідні секції, котрі при зльоті літального апарата, розташовані на опорах як дві похилі площини, поверхня яких являє собою стрічку транспортера, повернену наверх гладкою стороною, причому ці площини розташовані назустріч один одному та з'єднані між собою криволінійною поверхнею заданого радіуса, а висоти першої Н1 і другої Н2 похилих площин задані співвідношенням Н1Н2 і літальний апарат перед зльотом розташований на горизонтальному стартовому майданчику, котрий приєднаний до першої похилої площини. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що при посадці літального апарата стрічка транспортера повернена вгору другою стороною, з великим коефіцієнтом тертя, причому обидві похилі площини з'єднані в одну пряму лінію, що утворює гірку для літального апарата, який приземляється. 3 UA 94251 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4