RU2205760C1

RU2205760C1 - Wing-in-ground-effect craft-amphibia on air cushion

Info

Publication number: RU2205760C1
Application number: RU2002128861A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Ишков; К.В. Ахапкин
Original assignee: Ишков Юрий Григорьевич; Ахапкин Константин Викторович
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; wing-in-ground-effect craft. SUBSTANCE: proposed craft has low-aspect-ratio ground-effect wing, high- aspect-ratio lifting wing made up of symmetrical right-hand and left-hand sections, propulsion engines with propulsive air screws, control system with stabilization devices in form of vertical tail with rudders coupled with each other by horizontal tail with pitch control surface. Proposed craft is provided with engine compartments for propulsion engines with propulsive airscrews mounted on convex floats by means of pylons. Vertical tail with rudder are installed on rear end faces of airscrews. Convex body is made saucer-type being installed on inner side surfaces of engine compartment. Ground-effect wing is made of convex nose and stern symmetrical sections with trapezoidal and curvilinear outlines in plan, respectively, secured on engine compartments and in contact with above indicated body. Each elastic float- skeg is made gastight, in form of cylindrical pneumatic cylinder with inner space divided into separate isolated compartments and provided with fitted- on rigid carrying member connected with engine compartment pylon thrusting against said member. Lifting wing sections are demountable, being secured on longitudinal end faces of nose section of low-aspect-ratio ground- effect wing. Invention simplifies design of craft with provision of possibility of its operation at heights from support surface exceeding height of air cushion created by craft. EFFECT: improved efficiency in operation. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к летательным аппаратам, использующим экранный эффект. The invention relates to the field of aviation technology, in particular to aircraft using the screen effect.

Известен из патента Российской Федерации 2073343, кл⁷. В 60 V 1/08, 1994 г. экраноплан в виде водоизмещающего корпуса с хвостовым оперением, глиссирующими обводами и поперечным реданом с закрепленным на нем крылом - центропланом, имеющим установленный за толкающим воздушным винтом тягового двигателя отклоняющийся в вертикальной плоскости воздухозаборник с воздушным каналом в виде щели, соединяющей верхнюю и нижнюю поверхности центроплана.Known from the patent of the Russian Federation 2073343, cl ⁷ . In 60 V 1/08, 1994, an ekranoplane in the form of a displacement hull with tail unit, planing contours and a transverse wing with a wing fixed to it - a center section with an air intake with a channel deflecting in the vertical plane with an air channel in the form the gap connecting the upper and lower surfaces of the center section.

Недостатком этого экраноплана является невозможность его использования над поверхностью земли как в летнее время, так и в зимнее время над замершей водной поверхностью водоема или покрытой снегом земной поверхностью. The disadvantage of this ekranoplan is the impossibility of its use above the earth's surface both in summer and in winter above a frozen water surface of a reservoir or a snow-covered earth surface.

Наиболее близким по своей технической сути к предложенному экраноплану-амфибии на воздушной подушке является известный из патента Российской Федерации 2078002, кл⁷. В 60 V 1/08, 1994 г. экраноплан-амфибия на воздушной подушке, содержащий образующее последнюю экранное крыло малого удлинения, симметрично продольной оси которого расположены выпуклые водоизмещающие поплавки-скеги, выпуклый корпус, составное из симметричных правой и левой секций несущее крыло большого удлинения, тяговые двигатели с воздушными пропульсивными винтами, систему управления со средствами стабилизации в виде вертикальных оперений с рулями по направлению, связанных друг с другом посредством горизонтального оперения с рулем по тангажу.Closest in technical essence to the proposed hovercraft-amphibian hovercraft is known from the patent of the Russian Federation 2078002, class ⁷ . In 60 V 1/08, 1994, an air-cushioned ekranoplane-amphibian containing the last screen wing of small elongation, symmetrically to the longitudinal axis of which there are convex displacement skeg floats, a convex body composed of symmetrical right and left sections carrying a wing of large elongation , traction engines with propulsion propellers, a control system with stabilization means in the form of vertical tail units with rudders in the direction connected to each other by horizontal tail unit with rudder azhu.

Недостатком этого экраноплана-амфибии на воздушной подушке является его малая эффективность при эксплуатации, сложность конструкции и невозможность его использования в качестве экранолета с превышением расстояния от него до опорной поверхности по сравнению с высотой его воздушной подушки. The disadvantage of this hovercraft-amphibious hovercraft is its low efficiency during operation, the complexity of the design and the inability to use it as an ekranolet with an excess of the distance from it to the supporting surface compared to the height of its air cushion.

Задачей предлагаемого экраноплана-амфибии на воздушной подушке является повышение эффективности его эксплуатации, упрощение конструкции и обеспечение возможности его использования на высотах от опорной поверхности, превышающих высоту создаваемой им воздушной подушки. The objective of the proposed hovercraft-amphibious hovercraft is to increase the efficiency of its operation, simplifying the design and making it possible to use it at heights from the supporting surface exceeding the height of the air cushion created by it.

Эта задача достигается тем, что экраноплан-амфибия на воздушной подушке, содержащий образующее последнюю экранное крыло малого удлинения, симметрично продольной оси которого расположены выпуклые водоизмещающие поплавки-скеги, выпуклый корпус, составное из симметричных правой и левой секций несущее крыло большого удлинения, тяговые двигатели с воздушными пропульсивными винтами, систему управления со средствами стабилизации в виде вертикальных оперений с рулями по направлению, связанных друг с другом посредством горизонтального оперения с рулем по тангажу, снабжен смонтированными на выпуклых поплавках посредством пилонов моторными отсеками для размещения в них тяговых двигателей с воздушными пропульсивными винтами, на задних торцах которых установлены вертикальные оперения рулей по направлению, выпуклый корпус установлен на внутренних боковых поверхностях моторных отсеков и выполнен тарельчатым из герметично соединенных по периметру и оппозитно расположенных верхней и нижней жестких оболочек, экранное крыло малого удлинения - составным из контактирующих с вышеупомянутым корпусом и закрепленных на моторных отсеках выпуклых носовой и кормовой секций соответственно с трапецеидальным и криволинейным в плане контурами, каждый водоизмещающий поплавок-скег выполнен в виде эластичного газонепроницаемого цилиндрического пневмобаллона с внутренней полостью, разделенной на отдельные изолированные отсеки, и закрепленным на нем жестким несущим элементом, соединенным с опертым на него пилоном моторного отсека, правая и левая секции несущего крыла большого удлинения - съемными, смонтированными на продольных торцах носовой секции экранного крыла малого удлинения и наклоненными под углом атаки в 3-7^o в вертикальной плоскости, при этом вышеупомянутый корпус смещен назад по ходу движения относительно воздушных пропуль-сивных винтов, оси вращения которых расположены в вертикальных плоскостях, проходящих через продольные оси вышеупомянутых пневмобаллонов, причем расстояние Т между осями воздушных пропульсивных винтов и длина L вышеупомянутых пневмобаллонов превышают диаметр d их поперечных сечений соответственно в 4,5-7,5 и 10-13,5 раз, причем длина L₁ несущего крыла большего удлинения и суммарная площадь нижней поверхности секций несущего крыла большего удлинения и нижней поверхности горизонтального оперения превышают длину L₂ горизонтального оперения и суммарную площадь поверхности нижней жесткой оболочки вышеупомянутого корпуса и нижних поверхностей носовой и кормовой секций экранного крыла малого удлинения соответственно в 1,2-1,5-2,5 и 5-7 раз, а расстояние Н от горизонтальных осей воздушных пропульсивных винтов до продольных осей вышеупомянутых пневмобаллонов и длина L₃ экранного крыла малого удлинения меньше диаметра D_V воздушного пропульсивного винта и длины L₁ несущего крыла большего удлинения соответственно 1,5-2,2 и 1,2-1,6 раз.This task is achieved in that the hull-amphibious hovercraft, comprising the last screen wing of small elongation, the convex displacement floats-skegs symmetrically to the longitudinal axis, a convex hull made up of large elongation symmetrical right and left sections, traction motors with propulsion propellers, control system with stabilization means in the form of vertical plumage with rudders in the direction connected with each other through horizontal operas Pitch steering wheel is equipped with motor compartments mounted on convex floats by means of pylons for placement of traction motors with propulsion propellers in them, at the rear ends of which vertical rudder tailings are mounted, the convex housing is mounted on the inner side surfaces of the motor compartments and is made of hermetically connected along the perimeter and oppositely located upper and lower hard shells, the screen wing of small elongation is a component of contact with by the aforementioned hull and convex fore and aft sections fixed to the engine compartments with trapezoidal and curved contours in plan view, each displacement skeg-float is made in the form of an elastic gas-tight cylindrical air balloon with an internal cavity divided into separate isolated compartments and fixed with a rigid load-bearing element connected to the pylon of the engine compartment supported on it, the right and left sections of the main wing of large elongation are removable, mounted on one-sided ends of the nose section of the screen wing of small elongation and inclined at an angle of attack of 3-7 ^o in the vertical plane, while the aforementioned body is shifted back in the direction of travel relative to the propellers whose rotational axes are located in vertical planes passing through the longitudinal axis the aforementioned air cylinders, and the distance T between the axes of the propeller propellers and the length L of the aforementioned air cylinders exceed the diameter d of their cross sections, respectively 4.5-7.5 and 10-13.5 times, the length L _{1 of the} carrier wing of greater elongation and the total surface area of the sections of the carrier wing of greater elongation and the lower surface of the horizontal tail are greater than the length L _{2 of the} horizontal tail and the total surface area of the lower rigid shell of the aforementioned hull and the lower surfaces of the bow and stern sections of the screen wing of small elongation, respectively 1.2-1.5-2.5 and 5-7 times, and the distance H from the horizontal axes of propeller propellers to the longitudinal axes of the aforementioned air cylinders and length L _{3 of the} screen wing of small elongation is smaller than the diameter D _{V of the} air propulsion screw and the length L _{1 of the} main wing of greater elongation is 1.5-2.2 and 1.2-1.6 times, respectively.

Кроме того, в экраноплане-амфибии на воздушной подушке каждый тяговый двигатель может быть снабжен кольцевой обоймой, охватывающей его воздушный пропульсивный винт, каждый из газонепроницаемых цилиндрических пневмобаллонов - дополнительными боковыми пнемобаллонами и закрепленной на его днище съемной лыжей, а каждый из эластичных газонепроницаемых цилиндрических пневмобаллонов и/или каждая съемная лыжа могут быть выполнены с поперечным реданом. In addition, in an air-cushion amphibious amphibian, each traction motor can be equipped with an annular cage covering its air propulsive screw, each of gas-tight cylindrical air cylinders with additional lateral air cylinders and removable ski mounted on its bottom, and each of the elastic gas-tight cylindrical air cylinders and / or each removable ski can be performed with a transverse redan.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид спереди на экраноплан-амфибию на воздушной подушке, на фиг.2 - вид в плане на фиг.1, на фиг.3 - вид сбоку на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 schematically shows a general front view of an ekranoplane-amphibian hovercraft, in Fig. 2 is a plan view in Fig. 1, in Fig. 3 is a side view in Fig. 1.

Экраноплан-амфибия на воздушной подушке состоит из параллельно расположенных водоизмещающих поплавков-скегов, каждый из которых выполнен в виде эластичного газонепроницаемого цилиндрического пневмобаллона 1 с внутренней полостью, разделенной на отдельные изолированные отсеки, и наконечником (условно не показано) и закрепленным на нем жестким несущим элементом 2, соединенным с опертым на него пилоном 3 моторного отсека 4. Внутри каждого размещен тяговый двигатель с воздушным пропульсивным винтом 5, продольные оси которых расположены в вертикальных плоскостях, проходящих через продольные оси пневмобаллонов 1. Задний торец каждого моторного отсека 4 соединен с вертикальным 6 оперением руля 7 по направлениям. Параллельные вертикальные 6 оперения рулей по направлению 7, установленные на каждом из моторных отсеков 4, соединены друг с другом горизонтальным 8 оперением с элеронами 9 и рулем по тангажу 10. На внутренних боковых поверхностях моторных отсеков 4 закреплен смещенный по ходу назад относительно воздушных пропульсивных винтов 5 выпуклый корпус, выполненный тарельчатым из герметично соединенных по периметру и оппозитно расположенных верхней 11 и нижней 12 жестких оболочек. Верхняя 11 жесткая оболочка имеет герметичные откидные люки-блистеры 13. Экранное крыло малого удлинения - составным из контактирующих с вышеупомянутым корпусом и закрепленных на моторных отсеках 4 выпуклых носовой 14 и кормовой 15 секций, имеющих соответственно трапецеидальный и криволинейный в плане контуры. На продольных торцах носовой 14 секции экранного крыла малого удлинения установлены съемные правая 16 и левая 17 секции несущего крыло большого удлинения, которые имеют элероны 18 и выполнены съемными и наклоненными под углом атаки в 3-7^o в вертикальной плоскости. Расстояние Т между осями воздушных пропульсивных винтов 5 и длина L вышеупомянутых пневмобаллонов 1 превышают диаметр d поперечных сечений последних соответственно в 4,5-7,5 и 10-13,5 раз. Причем длина L₁ несущего крыла большего удлинения и суммарная площадь нижней поверхности секций несущего крыла большего удлинения и нижней поверхности горизонтального 8 оперения превышают длину L₃ горизонтального оперения и суммарную площадь поверхности нижней 12 жесткой оболочки вышеупомянутого корпуса и нижних поверхностей носовой 14 и кормовой 15 секций экранного крыла малого удлинения соответственно в 1,2-1,5 и 5-7 раз. Расстояние Н от горизонтальных осей воздушных пропульсивных винтов 5 до продольных осей вышеупомянутых пневмобаллонов 1 и длина L₂ экранного крыла малого удлинения меньше диаметра D_v воздушного пропульсивного винта 5 и длины L₁ несущего крыла большего удлинения соответственно 1,5-2,2 и 1,2-1,6 раз.The hovercraft amphibious winged amphibian consists of parallel displacing skeg floats, each of which is made in the form of an elastic gas-tight cylindrical air balloon 1 with an internal cavity divided into separate isolated compartments and a tip (not shown conditionally) and a rigid supporting element fixed to it 2 connected to the pylon 3 of the engine compartment supported on it 4. Inside each is a traction motor with an air propulsion screw 5, the longitudinal axes of which are located in vertical planes passing through the longitudinal axis of the air bellows 1. The rear end of each engine compartment 4 is connected to the vertical 6 plumage of the steering wheel 7 in the directions. Parallel vertical 6 tail feathers of the rudders in the 7 direction installed on each of the engine compartments 4 are connected to each other by a horizontal 8 tail unit with ailerons 9 and a steering wheel along pitch 10. On the inner side surfaces of the engine compartments 4 there is fixed shifted backward relative to the propulsion propellers 5 a convex body made of a disk of hermetically connected along the perimeter and opposite located upper 11 and lower 12 hard shells. The upper hard shell 11 has hermetic hinged blister hatches 13. The small wing elongation screen is made up of convex bow 14 and stern 15 sections that are in contact with the aforementioned body and mounted on the engine compartments and have trapezoidal and curved contours respectively. On the longitudinal ends of the nasal 14 section of the screen wing of small elongation, removable right 16 and left 17 sections of the supporting wing of large elongation are installed, which have ailerons 18 and are removable and inclined at an angle of attack of 3-7 ^o in the vertical plane. The distance T between the axes of the propeller propellers 5 and the length L of the aforementioned air cylinders 1 exceed the diameter d of the cross sections of the latter, 4.5-7.5 and 10-13.5 times, respectively. Moreover, the length L _{1 of the} supporting wing of greater elongation and the total area of the lower surface of the sections of the supporting wing of greater elongation and the lower surface of the horizontal 8 plumage exceed the length L _{3 of the} horizontal plumage and the total surface area of the lower 12 rigid shell of the aforementioned body and the lower surfaces of the bow 14 and aft 15 sections of the screen wings of small elongation, respectively, 1.2-1.5 and 5-7 times. The distance H from the horizontal axes of the propeller propellers 5 to the longitudinal axes of the aforementioned air cylinders 1 and the length L _{2 of the} screen wing of small elongation is less than the diameter D _{v of the} air propulsion screw 5 and the length L _{1 of the} main wing of greater elongation is 1.5-2.2 and 1, respectively. 2-1.6 times.

Работает экраноплан-амфибия на воздушной подушке следующим образом. После включения тяговых двигателей и отхода экраноплана-амфибии на воздушной подушке от причальных мостков (условно не показанных) тяговые двигатели переводят в рабочий режим и поток воздуха от работающих воздушных пропульсивных винтов 5, оси которых смещены вниз относительно нижней 12 жесткой оболочки выпуклого тарельчатого корпуса и выпуклых носовой 14 и кормовой 15 секций экранного крыло малого удлинения, устремляется в пространство между нижними поверхностями последних и поверхностью водоема (условно не показано), создавая воздушную подушку, подъемная сила которой приподнимает экраноплан-амфибию на воздушной подушке относительно поверхности водоема. Часть потока воздуха, не захваченная образованной воздушной подушкой, создает горизонтальную силу, разгоняющую экраноплан-амфибию на воздушной подушке. По мере роста скорости растут подъемные силы экранного крыла малого удлинения, что позволяет оторваться от поверхности водоема. В дальнейшем движение экраноплана- амфибии на воздушной подушке поддерживается над поверхностью водоема в основном только создаваемой ею подъемной силой. В случае необходимости преодоления препятствий, выступающих над поверхностью водоема, или полета на внеэкранном режиме на продольных торцах выпуклой носовой 14 секции экранного крыла малого удлинения устанавливают съемные правую 16 и левую 17 секции несущего крыла большого удлинения. Затем увеличивают скорость вращения воздушных пропульсивных винтов 5, изменяя при этом шаг их лопастей, устанавливая их в положение, необходимое для полета на указанном режиме, что обуславливает увеличение скорости движения экраноплана-амфибии на воздушной подушке и увеличение подъемной силы, а вследствие этого и переход на внеэкранный режим полета. The ekranoplan amphibious hovercraft works as follows. After turning on the traction engines and the departure of the hovercraft-amphibious hovercraft from the mooring bridges (not shown conventionally), the traction engines are put into operation and the air flow from the working propulsion propellers 5, the axes of which are shifted down relative to the lower 12 of the rigid shell of the convex dish-shaped body and convex bow 14 and aft 15 sections of the screen wing of small elongation, rushes into the space between the lower surfaces of the latter and the surface of the reservoir (not shown conditionally), creating an air a pillow, the lifting force of which lifts an ekranoplane amphibian on an air cushion relative to the surface of a reservoir. The part of the air flow not captured by the formed air cushion creates a horizontal force, which accelerates the ekranoplan amphibian on the air cushion. As the speed increases, the lifting forces of the screen wing of small elongation increase, which allows you to break away from the surface of the reservoir. In the future, the movement of the ekranoplan-amphibian on an air cushion is supported above the surface of the reservoir mainly by the lifting force created by it. If it is necessary to overcome obstacles protruding above the surface of the reservoir or to fly off-screen, the removable right 16 and left 17 sections of the large extension wing wing are installed on the longitudinal ends of the convex nasal 14 section of the screen wing of small elongation. Then increase the speed of rotation of the propeller propellers 5, while changing the pitch of their blades, setting them in the position necessary for flying in the specified mode, which leads to an increase in the speed of the ekranoplan-amphibian on the air cushion and an increase in lift, and as a result, the transition to off-screen flight mode.

При переходе с внеэкранного режима полета на экранный режим полета осуществляют снижение высоты полета до высоты, необходимой для образования эффекта воздушной подушки, изменение шага лопастей воздушных пропульсивных винтов 5 и снижение их оборотов на оптимальные для полета в экранном режиме. При необходимости посадки уменьшают постепенно величину потока воздуха, нагнетаемого между нижними поверхностями носовой 14 и кормовой 15 секциями экранного крыла малого удлинения и поверхностью водоема, эластичные газонепроницаемые цилиндрические пневмобаллоны 1 вступают в контакт с поверхностью водоема, а по мере уменьшения оборотов воздушных пропульсивных винтов поступательная скорость движения экраноплана-амфибии на воздушной подушке уменьшается и он останавливается. В случае использования экраноплана-амфибии на воздушной подушке в зимнее время на нижних поверхностях ластичных газонепроницаемых цилиндрических пневмобаллонов 1 устанавливают съемные лыжи (условно не показаны), позволяющие осуществлять разгон и посадку на замерзшую поверхность водоемов и покрытую снегом земную поверхность. When switching from off-screen flight mode to on-screen flight mode, the flight altitude is reduced to the height necessary for the formation of an air cushion effect, the pitch of the propeller propeller blades 5 is changed, and their revolutions are reduced to optimal for flight in the on-screen mode. If necessary, landing gradually reduces the amount of air flow pumped between the lower surfaces of the bow 14 and the stern 15 sections of the screen wing of small elongation and the surface of the reservoir, elastic gas-tight cylindrical pneumocylinders 1 come into contact with the surface of the reservoir, and as the speed of the propulsion propellers decreases, the translational speed hovercraft-amphibian hovercraft decreases and it stops. In the case of using an air-cushion amphibious amphibian in winter, removable skis (not shown conditionally) are installed on the lower surfaces of the flexible gas-tight cylindrical pneumocylinders 1, which allow acceleration and landing on a frozen surface of water bodies and a snow-covered earth's surface.

Экраноплан-амфибия на воздушной подушке может быть использован в труднодоступных территориях для перевозки пассажиров и небольших грузов над заболоченной местностью и водными поверхностями водоемов, а так же в качестве личного транспортного средства. The hovercraft amphibious ekranoplan can be used in hard-to-reach areas for transporting passengers and small loads over wetlands and water bodies of water bodies, as well as as a personal vehicle.

Claims

1. Wing-amphibian hovercraft containing the last screen wing of small elongation, the convex displacement floats-skegs are symmetrically to the longitudinal axis, the convex body, which consists of symmetrical right and left sections, has a large elongation wing, traction motors with propulsion propellers, control system with stabilization means in the form of vertical plumage with rudders in the direction connected with each other by horizontal plumage with rudder along pitch, excellent In that it is equipped with motor compartments mounted on convex floats by means of pylons for accommodating traction motors with propulsion propellers in the rear ends of which have vertical rudder tailings mounted in a direction, the convex body is mounted on the inner side surfaces of the motor compartments and is made of hermetic connected along the perimeter and opposite located upper and lower hard shells, the screen wing of small elongation is a compound of those in contact with the above removed housing and convex fore and aft symmetrical sections fixed on the engine compartments with trapezoidal and curved contours respectively, each displacement skeg-float is made in the form of an elastic gas-tight cylindrical air balloon with an internal cavity divided into separate insulated compartments and fixed with a rigid load-bearing an element connected to the pylon of the engine compartment supported on it, the right and left sections of the main wing of large elongation are removable, mounted E at the longitudinal ends of the bow section of the screen of low aspect ratio wing and inclined at an angle of attack at 3-7 ^o in the vertical plane while the aforementioned housing is displaced backwards with respect to the direction of travel of air propulsion propellers, whose rotation axis are arranged in vertical planes passing through the longitudinal axis the aforementioned air cylinders, and the distance T between the axes of the propeller propellers and the length L of the aforementioned air cylinders exceed the diameter d of their cross sections, respectively 4.5-7.5 and 10-13.5 r aza, and the length L _{1 of the} bearing wing of large elongation and the total area of the lower surface of the sections of the bearing wing of large elongation and the lower surface of the horizontal tail are greater than the length L _{3 of the} horizontal tail and the total surface area of the lower rigid shell of the aforementioned body and the lower surfaces of the bow and stern sections of the screen wing of small elongations, respectively, 1.2-1.5 and 5-7 times, and the distance H from the horizontal axes of the propeller propellers to the longitudinal axes of the aforementioned air cylinders and the length L _{2 of the} shield wing of small elongation is less than the diameter D _{v of the} air propulsion screw and the length L _{1 of the} main wing of large elongation is 1.5-2.2 and 1.2-1.6 times, respectively.

2. Wing-amphibian according to claim 1, characterized in that each traction engine is equipped with an annular cage covering its propeller propeller.

3. Wing-amphibian according to claim 1, characterized in that each of the elastic gas-tight cylindrical pneumocylinders is equipped with a removable ski.

4. Wing-amphibian according to claim 3, characterized in that each of the elastic gas-tight cylindrical pneumocylinders and / or each removable ski is made with a transverse redan.