Результат интеллектуальной деятельности: Самолет интегральной аэродинамической компоновки

Изобретение относится к многорежимным самолетам, эксплуатация которых возможна, как на дозвуковых, так и на сверхзвуковых скоростях. Преимущественная область применения изобретения - многорежимные сверхманевренные самолеты с крейсерским полетом на сверхзвуковой скорости и малым уровнем заметности в радиолокационном диапазоне.

Известным аналогом сверхзвуковых самолетов со схемным расположением радиотехнических антенных систем (АС) обзора воздушного пространства в планере самолета является F-22A, в котором реализовано размещение антенных систем вдоль кромок аэродинамических поверхностей крыла и фюзеляжа. Антенные системы F-22А, размещенные таким образом имеют традиционные подходы и способы обслуживания как единицы, размещенные в единой конструкции.

В качестве недостатков известного самолета и его антенных систем можно указать следующее:

- ограниченный компоновочный объем, в котором размещены антенные системы F-22A, приводит к ограничению апертуры антенного полотна и как следствие получению малых дальностей обзора;

- антенны расположены в наплывной части у корневой хорды консоли крыла и имеют значительные углы затенения фюзеляжем при полете с маневрированием, а также околонулевые углы перекрытия диаграммы обзора (ДО) в носовых ракурсах, что приводит к снижению дальности обзора системы в этом направлении;

- наличие смежных отклоняемых поверхностей поворотного носка крыла ограничивает возможности обзора антенных систем аналога в боковых ракурсах.

Известен самолет интегральной аэродинамической компоновки (RU, 2440916, опубл. 27.01.2012), содержащий фюзеляж с наплывом, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, цельноповоротное горизонтальное оперение, цельноповоротное вертикальное оперение. Средняя часть фюзеляжа выполнена уплощенной и образована в продольном отношении набором аэродинамических профилей. Двигатели расположены в мотогондолах, разнесенных друг от друга по горизонтали. Наплыв фюзеляжа включает управляемые поворотные части (ПЧНФ).

В отечественной авиации радиотехнические АС обзора воздушного пространства имеют обособленное контейнерное размещение по причине превышения габаритных размеров и компоновочного объема антенных отсеков в крыле и фюзеляже самолета. Контейнеры при этом размещаются на внешних узлах подвески и, таким образом, ухудшают аэродинамические характеристики и характеристики заметности самолета в радиолокационном диапазоне.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении влияния антенных систем на аэродинамические характеристики и характеристики радиолокационной заметности самолета за счет реализации антенной системы, являющейся агрегатом планера, имеющем оригинальные теоретические обводы планера, а также в улучшении условий обзора и повышении надежности работы элементов самолета. Улучшение условий обзора в сравнении с АС известного самолета обеспечивается за счет реализации: больших углов перекрытия диаграмм обзора антенных решеток в носовом ракурсе, реализации больших апертур антенных полотен и исключению углов затенения конструкцией за счет отклонения ПЧНФ при увеличении угла тангажа самолета в направлении вектора скорости самолета.

Сущность изобретения заключается в том, что самолет интегральной аэродинамической компоновки, содержащий двухдвигательную силовую установку, фюзеляж, снабженный наплывами, каждый из которых расположен над входом в воздухозаборник двигателя и включает управляемые поворотные части, крыло, консоли которого плавно сопряжены с фюзеляжем, горизонтальное и вертикальное оперение.

Согласно изобретению поворотная часть наплыва фюзеляжа (ПЧНФ) выполнена в виде съемной антенной системы, включающей силовой каркас с обшивкой, и состоящей из антенной и приборной секций.

Кроме того, в антенной секции системы размещены антенные решетки, закрепленные на переднем лонжероне ПЧНФ, а в приборной секции размещены активные сверхвысокочастотные устройства, схема суммирования, схема управления антенной системой, системы воздушного и жидкостного охлаждения, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения самолета. Причем излучатели антенной секции могут быть закреплены на переднем лонжероне параллельно ее передней кромке.

Кроме того, каркас антенной системы состоит из переднего и заднего лонжеронов, корневой, средней и концевой нервюр.

Также, что обшивка антенной системы состоит из съемного носового обтекателя, съемной законцовки, нижней панели и верхних съемных панелей.

Кроме того, антенная секция содержит защитные экраны, изготовленные из радиопоглощающих материалов и повышающие помехозащищенность антенной системы.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг. 1 - самолет интегральной аэродинамической компоновки, вид сверху;

фиг. 2 - поворотная часть наплыва фюзеляжа вид сверху, укрупненная внутренняя компоновка;

фиг. 3 - вид А-А на фиг. 2.

Самолет интегральной аэродинамической компоновки представляет собой моноплан, выполненный по нормальной балансировочной схеме, и содержит уплощенный фюзеляж 1 с наплывами 2, крыло, консоли 3 которого плавно сопряжены с фюзеляжем 1, цельноповоротное горизонтальное оперение 4, цельноповоротное вертикальное оперение 5, двухдвигательную силовую установку, двигатели (не показаны) которой расположены в мотогондолах 6 с двух сторон от фюзеляжа. Мотогондолы 6 двигателей разнесены друг от друга по горизонтали, а оси двигателей ориентированы под острым углом к плоскости симметрии самолета в направлении полета. Каждый наплыв 2 фюзеляжа 1 расположен над воздухозаборником двигателя и включает управляемые поворотные части (ПЧНФ) 7. ПЧНФ 7 являются передними кромками средней уплощенной части фюзеляжа 1.

Каждая ПЧНФ 7 выполнена в виде съемной антенной системы (фиг. 2, 3), которая является управляемой аэродинамической поверхностью самолета, включающей силовой каркас с обшивкой, и состоит из антенной 8 и приборной 9 секций. Каркас системы состоит из переднего 10 и заднего 11 лонжеронов, корневой 12, средней 13 и концевой 14 нервюр. Обшивка состоит из съемного носового обтекателя 15, съемной законцовки 16, нижней панели 17 и двух верхних съемных панелей 18. Элементы обшивки 15, 16 и 18 выполнены съемными для обеспечения доступа внутрь антенной системы для ее технического обслуживания в процессе эксплуатации летательного аппарата. ПЧНФ 7 выполнена в виде съемной антенной системы для возможности ее замены в случае критической поломки, которую невозможно устранить без вывода самолета из эксплуатации. Ось вращения ПЧНФ 7 расположена вдоль ее задней стенки параллельно заднему лонжерону 11. Приборная секция 9 располагается, преимущественно, в зоне ПЧНФ 7, ограниченной передним 10 и задним 11 лонжеронами и корневой нервюрой 12.

В антенной секции 8 параллельно ее передней кромке размещены n антенные решетки 19, закрепленные на переднем лонжероне 10, и закрытые съемным обтекателем 15. В антенной секции 8 размещены защитные экраны 20, закрепленные на переднем лонжероне 10, предназначенные для снижения заметности антенной системы. В представленном варианте осуществления изобретения в приборной секции 9 системы размещены активные СВЧ устройства, схема суммирования и схема управления, закрепленные на лонжеронах и нервюрах напрямую или при помощи монтажных панелей. Также в приборной секции 9 размещены технологические разъемы высокочастотных и низкочастотных трактов, системы электроснабжения, систем жидкостного и воздушного охлаждения антенной системы, соединенные с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения. Трубопроводы системы охлаждения крепятся к силовому каркасу ПЧНФ 7. Воздух системы воздушного охлаждения подается на элементы в приборной секции по распределенным трубопроводам. Силовой каркас ПЧНФ 7 имеет отверстия для перетекания воздуха системы воздушного охлаждения. Законцовка 16 имеет профилированное отверстие для выброса за борт воздуха системы воздушного охлаждения.

При возникновении неисправностей в работе аппаратуры, размещенной в ПЧНФ 7, любой элемент антенной системы демонтируется и отправляется для ремонта в специализированный сервисный центр. При этом сама антенная система (ПЧНФ 7) может быть заменена на исправную из состава запасных частей (ЗИП) в случае невозможности устранения неисправностей на месте. Подобная конструкция ПЧНФ позволяет улучшить, помимо прочего, эксплуатационные характеристики самолета.

Между антенной 8 и приборной 9 секциями по стенке лонжерона 10 осуществляется экранирование антенной секции 8 за счет крепления к стенке лонжерона 10 защитных экранов 20, препятствующих взаимному прохождению ВЧ излучения между секциями через стенку лонжерона 10. Защитные экраны изготовлены из радиопоглощающих материалов, для обеспечения помехозащищенности приборной секции и снижения радиолокационной заметности антенной секции.

В процессе выполнения полета самолета антенные решетки антенной секции 8 ПЧНФ 7, работающие на прием сигнала, формируют пространственную диаграмму обзора в ограниченных угловых секторах, далее принимаемый сигнал поступает в аппаратуру суммирования и усиления сигнала, расположенную в приборной секции 9. В аппаратуре суммирования и усиления происходит обработка сигнала и его объединение в общую диаграмму. Устройства управления, расположенные в приборной секции 9, работая в каскаде со схемой усиления обеспечивают формирование выходного сигнала антенной системы для других систем-потребителей самолета и дискретное управление системой в пространственных ограниченных угловых секторах. В ходе выполнения полета ПЧНФ устанавливается по углу атаки в горизонтальное положение, тем самым сохраняя постоянным пространственное положение диаграммы обзора антенной системы.

Выполнение антенной системы в виде поворотной части наплыва фюзеляжа позволяет снизить ее влияние на аэродинамические характеристики и характеристики радиолокационной заметности самолета.

В продольном сечении внешний контур обшивки ПЧНФ (и следующего за ним фюзеляжа) образован аэродинамическим профилем. Что позволяет в дополнении к крылу получить прирост подъемной силы, обеспечить повышение несущих свойств самолета, а также с учетом отклонения обеспечить надежную управляемость самолета в продольном канале при больших углах атаки. В сравнении с традиционным контейнерным размещением радиотехнических антенных систем на самолетах предложенное исполнение антенной системы обеспечивает снижение лобового сопротивления самолета при реализации одинаковых функциональных возможностей.

Антенные решетки в антенной секции установлены параллельно передней кромке ПЧНФ. В пространстве вокруг антенных решеток под обтекателем установлены защитные экраны. Предлагаемая конфигурация антенной секции позволяет обеспечить снижение характеристик радиолокационной заметности антенной системы в составе самолета. В сравнении с традиционным контейнерным размещением радиотехнических антенных систем на самолетах предложенное исполнение антенной системы обеспечивает существенное снижение заметности за счет исключения вклада контейнера и реализации малозаметной конфигурации антенной секции.

Наличие в конструкции антенной системы систем воздушного и жидкостного охлаждения, соединенных с бортовыми системами воздушного и жидкостного охлаждения, способствует повышению стойкости антенного оборудования к климатическим воздействиям, то есть повышению надежности работы. Улучшение условий обзора достигается за счет обеспечения больших углов перекрытия ДО антенных решеток в носовом ракурсе, реализации больших апертур антенных полотен и исключению углов затенения конструкцией за счет отклонения ПЧНФ при увеличении угла тангажа самолета в направлении вектора скорости самолета.