Надлегкий літальний апарат “комбіплан”

Надлегкий літальний апарат, що містить мотовізок з силовою установкою, на якому розташована стійка (пілон), у верхній частині якого через шарнірне з'єднання кріпиться монокрило, який 3 льтапланы: Проектирование и теория полета", Клименко А.П., Никитин И.В., Москва, изд. "Патриот", 1992 г., 288С. - 20 ил.] Недоліком даної конструкції є відкритість пілота і пасажира для атмосферних факторів впливу результат обвітрення і обезводнення людського організму. Незадовільна курсова стійкість апарата - призводить до постійної напруги, що сприяє швидкій утомі пілота. В основу KM поставлена задача підвищення надійності і поліпшення експлуатаційних характеристик, удосконалення конструкції літальних апаратів даного класу. Поставлене завдання вирішується тим, що літальний апарат укомплектовується зручною, утепленою закритою кабіною, але для цього довелось відмовитись від балансирного керування апаратом за допомогою рульової трапеції, а для досягнення надійної курсової стабільності обладнати хвостох вим оперенням на легкому фюзеляжі з 4 дюралевих труб з повітряним кермом поворотів та кермом висоти на хвості. Суть корисної моделі пояснюють ілюстративні матеріали: фіг.1 - фіг.4 - КП, схематичне зображення; фіг.5 - фіг.6 - комбікрило; фіг.7 - схема роботи дифузора; фіг.8 - з'єднувальні муфти та хрестовини; фіг.9 - механізм опосередкованого керування крилом; фіг.10 - механізм курсової фіксації крила; фіг.11 - схема механізму внутрішнього розвантаження консольних труб. Для більш детального ознайомлення з конструктивними особливостями KM розглянемо фіг.1. Комбіплан - загальний вигляд задньої частини (хвостове оперення спеціально не показано, щоб чітко видно було дифузор, троси поперечного керування крилом та механізм внутрішнього розвантаження кінців консольних труб). фіг.2 - вигляд збоку - варіант з фюзеляжем, фіг.3 - вигляд задньої частини з комбікрилом "КОБРА" і щоб не путатись назвемо його "ЕКСЛЮЗИВ", фіг.4 - вигляд збоку з комбікрилом "КОБРА" апарат "ЕКСЛЮЗИВ". Тепер подетально: де 1 - щогла, 2 - тросрозтяжка розвантаження поперечної каркасної труби, 3 - трос-розтяжка розвантаження поздовжньої каркасної труби, 4 - пілон, 5 - механізм курсової фіксації крила, 6 - трос керування поперечним рухом крила, 7 - трос внутрішнього розвантаження кінців консольних труб, 8 - дифузор, 9 - заслінки дифузора, 10 - блочок механізму розвантаження консольних труб, 11 - трос поздовжнього керування крилом, 12 - хвостове оперення літакового типу з стабілізатором та кермом поворотів і кермом висоти. А також для значного збільшення підіймальної сили літального апарата, вперше в авіації даного типу, застосовано дифузор гвинта - функції якого огородження пропелера та зміна напряму повітряного потоку для збільшення підіймальної сили при злеті, нейтралізації кабруючого моменту та пом’якшення посадки, створення "повітряної подушки" - ефект зависання або метод парашутування. Фіг.7 - "схема дії дифузора", де позиція 13 прямоточний повітряний струмінь, 14 змінений повітряний струмінь, 9 - повітряні заслінки - положення при прямому польоті, пунктиром ті ж заслінки в положенні злету та посадки, 15 - еластичний 59069 4 розтяжний шнур, пропущений через блочок, 16 тросик керування заслінками, синхронно з'єднаний з механізмом поздовжнього опосередкованого керування крилом, 17 - бокові стінки (щоки) дифузора. Фіг.5 - комбікрило - для комбіплана з фюзеляжем, теж має цілий ряд відмінностей від дельта крила, де 18 - центральна каркасна труба, 19 поперечна каркасна труба, 20 - консольні труби, 21 - центральна каркасна хрестовина, 22 - консольна хрестовина, 23 - упор розтяжки зовнішнього розвантаження консольної труби, 24 - трос зовнішнього розвантаження консольної труби, 25 - носовий вузол, 26 - чохол розширення корисної площі крила 27 - задні наконечники каркасних труб. Перш за все для з'єднання труб - основи каркаса крила, вперше використано з’єднувальні муфти подвійної фіксації труби та з'єднувальні хрестовини на їх основі, що дало можливість місця перетину труб виконати на одному рівні і всі труби каркаса "заховати в рукави", що сприяє значно кращій обтічності повітряним потоком. Фіг.8 "З’єднувальні муфти та з'єднувальні хрестовини каркасних труб", де 29 внутрішня різьба муфти, 30 - зовнішня різьба 31конусна гайка, 32 - розрізний конусний наконечник (пелюстковий зажим) з'єднувальної муфти, 33 кінець каркасної труби із зовнішньою різьбою. Вперше в практиці стійка з розтяжками зовнішнього розвантаження консольної труби використані для розширення корисної площі крила, для чого шиється чохол трикутної форми,по розміру розтяжки і пришнуровується до консольної труби. Місце шнурівки покривається звичайним скетчем або лацканом на липучці. До даного варіанта конструкції комбікрила претензій не виникає, але наявність і побудова хвоста має значні недоліки, а саме винесення його за зону дифузора і тросових розтяжок потребує хоч і легкого фюзеляжу (з чотирьох дюралевих труб), та виникає необхідність їх з'єднання та скріплення для надання стійкості та міцності конструкції, а це додаткові незручності в технологічному сенсі та зайва вага. Проаналізувавши різні варіанти, запропоновано об'єднати два агрегати в один, а саме крило і хвіст. Тепер це дійсно комбікрило "КОБРА"(тому що нагадує дану рептилію, а саме розкритий "капюшон", що закінчується хвостом). В результаті відпадає необхідність побудови громіздкого фюзеляжу і відповідно дає можливість значного зменшення ваги літального апарата. Така комбінація ніскільки не позначиться на методиці керування та безпеці польотів, але дає значні переваги та зручності в питаннях технології виготовлення та використання літального апарата. Комбікрило "КОБРА" для апарата "ЕКСЛЮЗИВ" фіг.6 - являє собою конструкцію описану вище, але на задньому кінці центральної каркасної труби за допомогою з'єднувальної муфти 28 закріплена насадка, на якій змонтовано хвіст 12 з вертикальним стабілізатором 34 та кермом поворотів на ньому 35. Кермо висоти (без горизонтального стабілізатора) 36, закріплено на поворотному валу, на нижньому кінці стійки вертикального стабілізатора (кермо висоти такого типу уже застосовувалось в авіації, наприклад на німецькому винищувачі "МЕСЕРШМІДТ"). Хвіст перевернутого 5 типу тому, що повітряне кермо ефективно діє лише в активному повітряному струмені. На великій швидкості такий струмінь цілком достатній, а на малих швидкостях руху апарата (відповідно зліт і посадка) такий струмінь може забезпечити тільки пропелер. При збільшенні кута атаки комбікрила хвіст якраз потрапляє в зону прямоточного струменю з дифузора, що наглядно схематично показано пунктиром - див. фіг.4 (бокова проекція). Кріплення крила до пілона (центральна стійка) досягається через шарнір (жигулівська карданна хрестовина зібрана на два фланці) чотирма гвинтиками як до пілона так і до центральної хрестовини каркаса крила. Керування крилом поздовжнє відбувається через троси від механізму опосередкованої передачі зусиль від органів керування в кабіні. Фіг.9 "Механізм опосередкованого управління крилом", де 37 ведучий шків-котушка, 38 - важіль приводу цього шківа з кнопковим вимикачем механізму розфіксації крила, на кінці 39 - ручка керування гальмівною системою лівого заднього колеса, 40 - трос первинної передачі зусиль, 41 - відомий шків-котушка, 42 - робочий шків-котушка (41 і 42 шківи-котушки скріплені між собою і мають спільну вісь або виготовлені одним блоком), 43 - трос робочої передачі зусиль безпосередньо на крило, 44 - поворотний блочок. На кожному шківу-котушці по одному витку троса в кожному напрямі. Такий же механізм і поперечного керування крилом, але з приводом від важеля - качалки. Робочі шківи з відомими, або їх блоки, впливу на крило обох напрямків розміщені горизонтально під днищем кабіни і зібрані на одній осі, але вплив одержують незалежно. Механізм курсової фіксації крила (фіг.10) - являє собою сегмент, центр якого співпадає з центром шарніра крила, пропущений через проріз по центру пілона і з'єднаний шарнірно (завіс) з кронштейнами на центральній хрестовині крила; де 45 - шарнір кріплення крила, 46 - сегмент, 47 кронштейн завіса, 4 - пілон, 48 - палець механізму фіксації, 49 - завіс шарнірного кріплення сегмента (повинен бути співвісний з шарніром кріплення крила), 50 - електричний кнопковий вимикач, подвійного натискання, механізму розфіксації крила. Механізм відбору потужності двигуна при злеті являє собою пряму ділянку вихлопної труби з муфтою (труба в трубі) з буртиками фіксації від поздовжнього зміщення, що мають видовжені отвори. При повороті муфти отвори співпадають на зовнішню сторону - через вікна відбувається вихлоп не доходячи до глушника. Бокові упори хвоста (дюралеві труби - дифункціональні - одночасно являються зовнішніми стінками глушника інерційно-вихрового типу. Внутрішня труба тонкостінна стальна, до половини з отворами з косими козирками відбувається вихлоп з завихренням, а в іншій половині через отвори зовнішнього боку відпрацьовані гази виходять у повітря. Повітряного охолодження для глушників буде цілком достатньо. Для маневровості на землі керування гальмами задніх коліс виконані у роздільному варіанті. Синхронне включення гальмівної системи з приводом від ручки на важелі-качалці, а від ручки 39 59069 6 на важелі 38 включення гальм тільки лівого заднього колеса (використовується при потребі розвороту на місці). Також передбачено механізм внутрішнього розвантаження консольних труб - являє собою трос, пропущений через блочок або коромисло з двома блочками, закріпленими на нижній частині прямо натягнутої ділянки задньої частини троса поздовжнього керування крилом (фіг.11), де 11 - трос поздовжнього керування крилом, 7 - трос розвантаження кінців консольних труб, 10 - блочок, 51 коромисло. Ділянки троса прямого натягування, розміщеного впоперек повітряного потоку, повинна мати ізоляцію з еластичних матеріалів профілю розподілу звихреного потоку (РЗП) каплевидної форми, причому профільна сторона видовження не повинна бути коротшою ширини троса, це сприяє вгамуванню завихрення, тобто турбулентний потік перетворює в ламінарний, що значно зменшує шум і опір. Це ж стосується і інших частин конструкції (щогли, пілон та інші). Профіль РЗП виготовити не складно з пластикової пляшки з допомогою утюга, а закріпити на конструкції примотавши звичайним скотчем. Якірна стоянка в польових умовах. Апарат виставляється передом проти вітру, ніс крила опускається до упору і капроновим тросом скріплюється з візком та петлею через штир закріплюється до ґрунту. Гальма фіксуються натисненими. Для успішного використання КП необхідний наступний мінімум приладів; 1 - компас, 2 - покажчик висоти, 3 - покажчик повітряної швидкості, бажано б і абсолютної, 4 - покажчик масляного тиску двигуна, 5 - покажчик температури масла або охолодженої рідини, 6 - рівень пального в бакові, 7 тахометр. При потребі від'єднання крила від апарата потрібно всього 15 хвилин. Для цього необхідно послабити троси, та повиймати пальчики з сережок кріплення тросів, а також відкрутити чотири гвинтики кріплення шарніра та вийняти віськи із завісів сектора механізму фіксації. Крило удвох можна подати через огорожу або занести в ангар чи склад, щоб підвісить до стелі чи поставить до стіни. А візок з силовою установкою може заїхати своїм ходом в любий двір чи ворота. Розбір крила для далекого транспортування чи зберігання можливо провести за годину. В кабіні пілота розміщенні такі органи керування: педалі керування переднім колесом і синхронно повітряним кермом поворотів на хвості; важіль - качалка з ручкою для синхронного керування гальмами коліс. Поздовжніми рухами важеля керує руль висоти, а поперечними - поперечний рух (нахили) комбікрила. На важелі - розміщений орган синхронного керування дроселем двигуна. На стінці кабіни під лівою рукою пілота розміщені такі органи керування: сектор газу (дросель) двигуна, ручка включення механізму відбору потужності двигуна при злеті, важіль механізму опосередкованого поздовжнього руху комбікрила з кнопковим електровмикачем механізму розфіксації крила та ручкою керування гальмівною системою 7 лівого заднього колеса. При потребі обігрів кабіни відбувається таким чином: нагріте повітря від радіатора або від самого двигуна (залежно від компоновки) по легкій гофрованій трубі подається понизу до кабіни і пустотами подвійної обшивки лівої стінки та підлоги кабіни через регульовані отвори проникає в салон. Ліва стінка кабіни "глуха". Дверці в кабіну одні тільки з правого борту проти першого пасажира. Задні пасажири заходять через відкидне сидіння першого пасажира. Спинка переднього пасажирського сидіння теж відкидна (для зручності перевезення лежачого хворого, мед. працівник супроводу розміщається за пілотом). Така компоновка кабіни має певні незручності, але цілком виправдана з точки зору доцільності. Принципова схема роботи КП наступна: при закінченні завантаження, комбіплан виставляється на початку злітної площадки, проти вітру і утримується гальмами. Двигун виводиться на повні оберти, а при потребі включається механізм відбору потужності двигуна. При досягненні необхідної сили тяги відпускаються гальма. При достатньому розгоні пілот знімає з фіксації крило і надає йому підвищений кут атаки, синхронно спрацьовують заслінки дифузора, які 2/3 потоку повітря від гвинта направляють донизу, чим досягається подвійний ефект; нівелюється кабруюча сила крила (задирання носа) та значно збільшується підіймальна сила, що діє на апарат. Верхня частина повітряного потоку - прямоточна, направлена на хвостове оперення - стабілізуючий фактор, сприяє ефекти 59069 8 вній дії повітряного керма. Пілот рухами важеля качалки лише підправляє дисбаланс підіймальних і стабілізуючих сил. При відриві від землі та достатньому наборі висоти і швидкості, пілот фіксує крило на +3° і надалі керування апаратом повністю літакового типу. Повороти педалями, а поперечні крени і зміна висоти від маніпуляцій важеля - качалки. Найвідповідальніша частина польоту - посадка здійснюється тільки проти вітру. Зменшується швидкість до 40 км/год і висота до 1 м, знімається крило з фіксації і наданням йому необхідного кута атаки, з синхронним включенням заслінок дифузора створюється ефект повітряної подушки, що сприяє повітряному гальмуванню і м'якому приземленню. Екстремальний зліт при вітрі понад 8 м/сек при половинній загрузці - практично з місця. При повній тязі, одночасно відпускаються гальма і швидко надається крилу необхідний кут атаки, маємо, так званий, ефект стрибка - різкий рух апарата вперед і вгору до 3 м з послідуючою просадкою 1-1,5 м. Плавно опускаючи крило, переводимо в горизонтальний політ. При посадці, відповідно, використовується метод парашутування, що з висоти 1 м дає можливість здійснити плавне, майже вертикальне приземлення. Але такі дії посильні лише високо досвідченим пілотам і лише якщо це викликане життєвою необхідністю (наприклад у надзвичайних ситуаціях) і наведено лише з метою підкреслити можливості літального апарата. 9 59069 10 11 59069 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 59069 Підписне 14 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601