JPH07504869A - 航空機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 航　空　機 ［技術分野］ この発明は一般的には航空機、特に、どの様な場所の飛行場にも離着陸できるし 、もし望めばどの様な状態の場所にも離着陸できる所謂ホーバークラフトと呼ば れる地面効果機に関するもである。この発明は、断面が厚く長さが短い翼として 構成された胴体を有する航空機に特に関連している。

［背景技術］ 現在、従来周知の航空機において、飛行船と航空機との特徴を組み合わせた構造 の地面効果機がロシア国の雑誌“Ｋｒｙｌｙａ　Ｒｏｄｉｎｙ　（母国の翼）” 第１１号、２８〜２９頁に記載されている。地面効果機の胴体は従来の航空機の 胴体と大体同じであるが、翼は一層短く、翼弦の長さは胴体の長さと等しいこと が測定されている。空気クッションは、空気コアタイヤを実質的に成しているこ とに基づいて膨張可能なスケグにより側部が制限された翼の下に形成されると共 に、水上や割れた氷の状態の両方において一年中地面効果機を運転するよう出来 る。地面効果機の前部には、動的空気クッシゴンを形成するよう空気が翼の下に 向けられる回転翼を有したエンジンが取付けられている。

地面効果機は乗客を乗せるよう傾斜地や海岸に着陸したり、整備を行うよう出来 る。併し、この様な機械は特徴あるものであるが、空力揚力Ｃｔと空力抗力Ｃ口 との比ＣＬ／Ｃｏである空力微細比が小さい。

外部空気流による翼の不分離流が確実にされる時に、翼後面を外部空気流で覆っ て行われる所謂境界層制御装置が断面の厚い翼の形の地面効果機に設けられねば 成らない目的のために空力微細比を増大できる。例としての翼形地面効果機が米 国特許第３．２２６．１６９号明細書に記載されている。

この様な航空機における境界層制御は、翼頂面の後部に仕切りが造られるために 、壁空気流の空気の吸い込みによって行われる。空気吸い込みは、翼空所に向か って開いて地面効果機底部の側部の周囲空気と連通ずる傾斜したダクト内の翼の 内側に適合した空気流と共にエンジンによって行われる。飛行中は、空気流は真 空所内の希薄化を発展するので、空気は翼後面から吸い込まれ、傾斜ダクトを通 って航空機後端部に向かって放出され、従って、揚力を生じて航空機の高所飛行 を行う。

上述した地面効果機は翼型周りの不分離流の形成に基づく適宜な小抗力を特徴と するが、併し、この様な地面効果機は多量の空気流出に基づく大エネルギ消費と 、表面を流れる流出空気によって生じられる地面効果機後面の高摩擦抵抗とを含 んでいる。更に、地面効果機の離着陸装置は少しも完全でなく、地面接近飛行状 態で荒れた地面の近くを飛行する際に地面効果機の安定化を設けることが出来な い。

従来周知の地面効果機は、断面が厚（てスパンが短い翼として形成された胴体を 有し、境界水平制御装置と飛行安定装置とが設けられている（米国特許第３゜０ ３７．３２１号明細書）。この様な地面効果機の好適な特徴は、巡航飛行状態の 元の地面効果機抗力を低減する人工前部空気流減速線と人工後部縁との飛行中発 生のための装置の構成である。併し、前部減速線（すなわち、空気流拡大線）の 固定は、枢支されたエンジンの形の強力ピッチチャンネル制御部材を設けるよう 必要としている。この様な制御は、離陸および着陸状態を取る時に推力損失、中 央ノズルと多数の周辺ノズルとを有する地面効果機の空気クッション形成装置は 不調であり、従って、地面効果機の下の空気流と圧力場の再構成の工程の大きな 不調に基づく空気クッションで運転する時のロールおよびピッチチャンネルに地 面効果機安定の形成に失敗する。

検討した地面効果機の空力的微細比は、大きな形状抗力を特徴として形成された 予め選ばれた形状に基づいて影響を受ける。外形を越えて出た複数個の地面効果 機構成部材は形状抗力を増大する。

［発明の開示］ この発明の主な目的は、改善されていない離着陸場および水上から離着陸できて 、大地接近状態だけでなく自由飛行状態で高空力微細比で飛行でき、離陸および 着陸を含む総ての状態での地面効果機飛行の安定と制御ができる地面効果機を提 供することにある。　上述の目的は、上昇翼として形成された胴体と、動力装置 と、空気クッション降着装置と、空力的境界層制御装置と、前縁からの空気流の 分離位置を固定する装置と、飛行安定制御装置とを備え、空気クッション降着装 置は地面効果機底部に設けられたスロット付ノズルとして示されて、空力的流通 路を介して動力装置と側スケグとに連結され、揺動フラップが側スケグ間に取付 けられていて地面効果機の運動の制御を自衛している。後部フラップから離れて 中間底部の後部フラップの前に別の中間フラップが設けられると共に、スロット 付ノズルの底壁を揺動可能として別の前部フラップとして作用できる。　この様 な構成の降着装置は離陸および着陸状態において地面効果機底部に均一な負荷を 設ける。スケグは空気の側方拡張を制限するよう為し、これによって滑走路面上 の地面効果機の高度を増大する。スロット付ノズルは総ての飛行状態での地面効 果機底部の下の空気クッションの内部への空気の流入を確実にする。ノズル壁に 影響を及ぼす前部フラップは、空気クッシゴン内部の区画の外に、流体放出状況 （すなわち、ノズル出口流の流出速度と圧力値）の制御を行う。後部フラップは 地面効果機底部の下の流動状況を変えるよう為す。後部フラップの閉鎖によって 、地面効果機底部の下の圧力と揚力は増大され、後部フラップの開放によって、 空気ジェットが空気クッションの平面ノズルから地面効果機後部に向がって自由 に流出し、従って、地面効果機が滑走路面に近接した時に地面効果機底部の下に 推力と希薄部を形成する。

中間フラップは地面効果機底部の力の分布とモーメント（縦方向）特性を変える 。

降着装置の特徴は、特に空気コアタイヤが金属ホルダに取付けられて弁装置が設 けられる時の高さをスケグが調節できることである。

提案された航空機の高空力特性は特別な幾何学的形状の胴体、すなわち胴体の上 面が円形区分として形成されて側部が球状フェアリングと接合されたことに基づ いて確実にされている。動力装置と貨物室および乗客室はいずれが選択でき、す なわち、動力装置を側フェアリングの下に設けて、貨物室と乗客室を円形部分の 内部に、或はこの逆に配置することが出来る。

分離面は後縁からの空気流分離の位置を固着するため設けられ、この分離面は上 下胴体部分を流出する空気流間の境界を成している。この分離面として特別に設 けられた隔壁や或は動力装置エンジンの平面ノズルの一部、または空力板の一部 、すなわち翼や安定板の一部、ジェット羽根の一部等を用いることが出来る。

境界層制御装置に沿った流分離線の位置を固着する装置はどんな飛行状態での地 面効果機胴体周りの安定な不分離流のために設けられる。

別のノズルを地面効果機安定のために胴体の側部に設けることが出来る。

この発明の他の特徴と利点は添付図面に関連した例としてのみ与えられる実施例 に就いての以下の詳細な説明から明らかになろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図はこの発明に従った地面効果機の概要図、第２図は第１図の地面効果機の 正面図、第３図は地面効果機の動的気体流動装置の平面図、第４図は空気クッシ ョン形成装置の動的気体流通路の気体流動状態を示す図、第５図はスケグから見 た時の空気クッション降着装置を示す図、第６図は空気クッション形成のための 動的気体流通路から抽出する空気を特徴とする地面効果機の実施例を示す図であ る。

［発明を実施するための最良の形態］ この発明の地面効果機の胴体は小さい縦横比の揚力翼として形成されて、中央部 、すなわち中央翼部１と、２つの側フェアリング２とから構成されている。

地面効果機の胴体のノーズと後部は互いに対称である。中央翼部１の上面は円筒 面の一部として形成され、側フェアリング２の上面は中央翼部１の面と一緒に円 滑に接合された球面である。

下胴体翼面は平坦で、上面との接合部で丸く成っている。

胴体面の形状を決める要件は比較的大きな形状厚さで、次の通りである。

ｌ　≧　Ｃ＞　０．１５、 但し、Ｃ＝　Ｃ，、、／　Ｂ、で、Ｃ□、は最大プロファイル厚さで、Ｂ１１は 翼弦長さである。

側フェアリング２は補助翼３が設けられた部分翼を支持しており、補助翼４とフ ラップ５を有する安定翼が側フェアリング２の後部に設けられている。平面ノズ ル７を有するターボジェットエンジン６として示される動力装置は側フェアリン グ２内か、或は地面効果機の中央翼部１の運転室内のいずれかに設けられ、乗客 室から隔絶されている。平面ノズル７は、ピッチチャンネル制御用のジェット羽 根８と推力逆転装置９が設けられている。

地面効果機の降着装置は、動的気体流通路１３を介して地面効果機の前面に設け られた空気取入口１４と連通されたスロットノズル１２として示されている。

気体流通路１３の流通部分は、気体流分岐部１６の出口でターボジェットエンジ ン６の二次流路と気体通路１５を介して連通している。側スケグ１７は、空気流 および緩衝支持部材の側ガードとして作用する地面効果機の底部に取付けられる 。

スケグは、ピッチ角度を達成するよう傾斜装置（第５図に点線で示される）が設 けられている。地面効果機の空気力学的特性を改善するために、スケグは飛行位 置に引き込めるための作動機構が設けられている。スケグ１７は、金属ホルダー １８に覆われて弁装置が設けられたエアコーンタイヤ１９として形成されている 。動的気体流通路１３は使用されるターボジェットエンジンの型に基づいた種々 な型に出来る。従って、空気が１．ｌＸ１０’Ｐａを越える圧力でエンジンから 流出される時に、空気クッション形成の効率を高める入口エゼクタを使用するよ う出来る。このために、エゼクタ２０が動的気体流通路１３に設けられる。受動 空気が空気取入口１４からエゼクタ２０に流れ、能動空気がエンジンから気体通 路１５に沿って流れる。エゼクタ２０は空気クッションノズル１２に達する空気 流の圧力を低下し、従って、供給される空気の量を増大する。エゼクタのこの様 な作用は走路面の上を空中停止する地面効果機の高さを増大したり走路面上の空 気ジェット効果を低減するために有効である。

地面効果機の動力装置が１．１０に等しいか或は以下の圧縮比を特徴とする低圧 力を使用する時に、空気取入口へのエゼクタの設置は当を得ない。この様な場合 には、動的気体流通路１３は直接エンジン通路と連通される（第６図）。この様 な空気クッション形成装置の実施例は地面効果機の重量を減少する。

空気クッション内部に流れる空気流のパラメータを制御するために、ノズル１２ の下壁２１は傾動できる。

ノズル１２は地面効果機の飛行中に作動できる。飛行状態において、空気クツシ ランノズルから主推力ノズルへの空気流を切り換えるよう出来る。スケグ１７の 間の地面効果機の底部に揺動可能なフラップ２２．２３が設けられ、これらフラ ップ２２．２３は空気クッション領域の圧力制御を助ける。フラップ２２は底部 の中央に設けられて通気部を閉鎖して底部の圧力の中心を地面効果機の前部に移 して地面効果機の離着陸の際の必要な迎え角を設ける制御装置の負荷を減少する よう作用する。

フラップ２３は地面効果機の底部後方に設けられている。揺動したフラップが空 気クッション領域からの空気流量を制御する時に、従って、地面効果機の離陸の 際の必要な形成状態を設ける。更に、フラップ２３は着陸中の地面効果機の運動 制御部材として飛行状態中に作動できる。

荒れ地や荒れた水上における空気クッションの不規則な地面効果機の動きを避け るために、翼の先端に設置ノられた制御ジェットノズルの傾斜と協同して地面効 果機の縦揺れと横転の制御を行うジェット羽根安定装置が利用できる。ジェット ノズルの流通部分は通路２５を介してターボジェットエンジン６の出口と連通し ている。

地面効果機の安定な流動状態を維持するために、後縁からの空気流分離位置を一 定にするための装置が設けられ、この様な装置は地面効果機内に設置される。

この装置は、地面効果機の後部の分離面２６の上下胴体面周りを流れる空気流の 相互作用の開始の不規則さを除去するよう成し、空気流の安定と地面効果機の動 的空気特性に起因にする。この発明のこの特別な実施例において、分離面は、後 部安定板４の動的空気翼の一部を成す平面ノズルの平面と共に特別に設けられた 安定板２７によって安定化される。更に、分離面は、平面ノズル７から流出する 一気体流によって形成できる。

上述した地面効果機は以下の様な種々な飛行状態で作動する。

ターボジェットエンジン６を作動する前に、後部フラップ２３が開かれて地面効 果機の底部と平行な位置を取るようされる。空気クツシコンノズルから流出する 空気流の速度を減少するよう前部フラップ２１が開かれる。そこで、推力逆転装 置９が作動され。エンジンが始動されて最大推力状態にされる。次いで、エンジ ン作動空気が気体流分岐装置１６から気体通路１５に沿って空気クッションエゼ クタ２０に流れ、この空気クッションエゼクタ２０で空気取入口１４がら空気を 吸い込んで通路１３に沿って空気を空気クッションノズルに向ける。そこで、空 気は地面効果機の後部を通って激しく流れて走路面から浮上した地面効果機を維 持するよう地面効果機の底部に希薄部分を形成する。　エンジンが暖まったなら ば、エンジン回転数を最小にし、後部フラップ２３が所要位置に位置されて空気 クツシコン内部からの空気の漏れを遮断し、推力逆転装置が停止されてエンジン が最大推力状態にされる。従って、地面効果機は離陸して空気クッションにて空 中に浮き、滑走路に沿って移動し初めると共に速度を早める。作動空気がジェッ トノズル羽根２４に供給され、安定制御装置における作用にて地面効果機の横揺 れを安定にして方向性を制御するよう出来る。ジェット羽根８は地面効果機のピ ッチ制御を安定化するよう出来る。地面効果機が速度と空力的揚力の増大を得る 時に、後部フラップは順次開かれる。地面効果機が完全に離陸した場合に、空力 的揚力は重量を十分に軽減するよう成す。従って、空気クッションは最早必要な く、後部フラップ２３は開かれて（地面効果機の底部と平行に成る）空気流がス ロットノズル２０から流出するのを防止して入ロエゼク２０の助けによって空気 クッション形成のための空気流出に基づくエンジン推力の損失を越えて推力を抽 出するよう出来る。従って、この様な推力増大は地面効果機の動的速度取得を改 善して地面効果機の上昇を加速する。

地面効果機が完全に離陸する迄、ピッチチャンネルに対するよう水平位置に地面 効果機をジェット羽根８を維持する。地面効果機が離陸する場合に、正のピッチ ングモーメントが展開される位置にジェット羽根は設定される。同じ場合に、ノ ズル１２の揺動壁は流通面積を狭めて、正のピッチングモーメントの展開に起因 するジェット排気速度を増大する。更に、このモーメントは中間フラップ２２の 延長によって増大できる。ジェット羽根が延ばされる時の様な場合には、地面効 果機は地面効果のために中央胴体翼弦を０．１〜０，２等しい高さ上昇し、上述 の正の縦方向（ピッチンミグ）のモーメントの使用で正のピッチ角度に回転して 、上昇を開始する。地面効果機が高さを得る時に、ジェット羽根は水平位置に設 定されて、地面効果機は小さな迎え角を持って巡航飛行状態に成る。

地面効果機が着陸した時に、最初の飛行速度は高度を減少することなく減速出来 る。このために、フラップ２３が徐々に閉じられるので、抗力が増大されて飛行 速度が減少され、動的空気上昇が実際に影響されずに残って取るに足らないほど 低下する。

後部フラップ２３が十分に変位されると、空力的揚力が減少を初めて直ちに飛行 速度が一定値にまで低下し、その結果として飛行高度が低下する。急激な地面効 果機降下に対いして確実にするために、迎え角が空気羽根５やジェット羽根８の 助けによって増大されるが、翼からの空気流分離が起こる限界角度の８０％を越 えない。滑走路に到達する時に、スケグを延長して地面効果機に対するスケグの 角度を変える装置が設けられた地面効果機のスケグは“着陸”位置に設定される 。スケグが滑走路と平行な位置に設定されて地面効果機が滑走路に対してピッチ 角度に設定されると、地面効果機は地面効果と空気クッションの存在とに基づい て滑走面上の僅かな高さで水平飛行をし始める。地面効果機の水平飛行はフラッ プの閉鎖によって終る。これは空力的揚力の突然の損失と地面効果機の動きに対 する増大した抗力が起こるからである。動的空気上昇が損失すると、地面効果機 は空気クッションの上に低下して、空気クッションだけの別の動きを行う。地面 効果機が空気クッションの上に低下すると、エンジンはアイドリングするよう成 り、推力逆転装置が作動され、エンジンは推力逆転装置によって地面効果機を制 動するよう十分に作用する。地面効果機の制動が停止する場合には、後部フラッ プ２３は十分に開いて地面効果機が滑走路と接触するように成るので、そこでエ ンジンが停止される。前部フラップ２１の位置は、地面効果機が滑走路近くの高 さに来る迄、影響されないで残る。これは、前部フラップ２１が開かれて、空気 クッションノズルから流出するジェットの速度を低下してノズル壁からジェット が分離されるのを防止するよう為す。地面効果機が滑走路近（を移動する時に、 ピッチチャンネルの安定とジョーチャンネル制御がジェットノズル羽根２４の助 けにより行われてピッチチャンネルの安定がジェット羽根８によって行われる。

自由飛行の際に、ロールおよびピッチチャンネル制御が空気羽根の使用によって 行うよう出来る。

こ＼に提案された地面効果機は、次の様な空力的抗力の全構成分の減少高さに基 づく高動的空気微細比率を特徴としている。

Ｃｙ＝Ｃ，＋Ｃ，，＋Ｃ，＋Ｃ，。

但し、Ｃア、は誘導抗力、Ｃ２，は翼型抗力、Ｃ７＋は摩擦抗力、Ｃ２１は境界 層制御のためのエネルギ消費である。

小さい値の誘導抗力（Ｃ，、）は、大きな地面効果機面積により必要な揚力を設 けるよう十分である小さい値の空力的揚力係数（Ｃυ）に基づいている。

小さな翼型抗力（Ｃ，、）は地面効果機の外形を越えて突出する部材の存在に基 づくと共に、地面効果機胴体内の動力装置の適合に基づいている。摩擦抗力（Ｃ ｙｒ）の値は渦形セルによって占められる表面積の零減少摩擦に基づいて減少さ れる。

小さな動力消費（Ｃ□）は渦形セルによって行われる完全な境界層制御装置に基 づいている。

適宜な設計と実験研究は、提案された地面効果機が高い飛行および技術特性を特 徴付けることを明らかにする。

負荷支持能力の異なるこ−に提案された地面効果機の３つの変形例の幾何学的な 飛行技術特性が次に示される。この特性は表の形で表される。

特表千７−５０４８６９　（５） フロントページの続き （７２）発明者　シューキン、レヴ・ニコラエヴイッチロシア連邦、１４１０７ ０　カリーニングラード、プロスペクト・コスモナヴトヴ、トム８エイ、クヴア ルティラ　１３５ （７２）発明者　カレーリン、ヴイクトル・ゲオルギーヴイツチ ロシア連邦、１２３０５６　モスクワ、チシンスカヤ、プロシャド　６、クヴア ルティラ（７２）発明者　プーシキン、ロスティスラヴ・ミハイロヴイツチ ロシア連邦、１４１２６０、クラスノアルメイスク、ウリツァ・ダチナヤ、トム 　３１エイ、クヴアルティラ　２ （７２）発明者　マス、アレクサンドル・ミハイロヴイッチロシア連邦、６８３ ０００　ペトロパヴロフスクーカムチャッカ、ウリツア・ツィオルコヴスコゴ、 トム　３５／１、クヴアルティラ（７２）発明者　シバノフ、アナトリー・ペト ロヴイッチロシア連邦、１４１２６０　クラスノアルメイスク、ウリツァ・ヴオ ストークナヤ、トム４、クヴアルティラ　５ （７２）発明者　シューキン、イリャ・ルヴオヴイッチロシア連邦、１４１０７ ０　カリーニングラード、プロスペクト・コスモナヴトヴ、トム８エイ、クヴア ルティラ　１３５ （７２）発明者　クーチスクヴイル、ウラジミール・ゲオルギーヴイッチ ロシア連邦、１４３０００　オディンツォーヴオ、モスコウスカヤ・オブラスト ・ウリツア・ゴヴオロヴ乙　トム　６、クヴアルテイラ　１１３ （７２）発明者　フィスチェンコ、セルゲイ・ヴイクトロヴイツチ ロシア連邦、３５３８９０　プリモースコーーアクタルスク、クラスノダルスキ ー・タライ・ウリツア・レニナ、トム　１７、クヴアルテイラ　２１ （７２）発明者　エルミスチン、アレクサンドル・ヴイクトロヴイッチ ロシア連邦、４１０００８　サラトヴ、ウリツア・ポリテクニチェスカヤ、トム 　６２／７０、クヴアルティラ　６０ フロントページの続き （７２）発明者　ソブコ、アレクサンドル・バヴロヴイッチロシア連邦、１４１ ０７０　カリーニングラード、ウリツア・ツイオルコヴスコゴ、トム２０　／２ ２、クヴアルティラ　５２

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．動力装置と、空気クッション降着装置と、動的気体境界層制御装置と、前縁 からの空気流分離位置を固定する装置と、飛行および安定装置とを備えた上昇翼 の形の胴体を有する地面効果機において、降着装置は、地面効果機の底部に取付 けられて動的空気流通路（１３）を介して動力装置（６）と可動フラップ（２３ ）が間に取付けられた側スケグ（ １７）とに連結されたスロット付ノズル（１２）として表されることを特徴とす る地面効果機。
2. ２．動的空気流通路（１３）の流通部分が流通分岐部（１６）が設けられた気体 通路（１５）を介して動力装置（６）と連通され、空気取入口（１４）が胴体の 前部に設けられ、空気取入口（１４）が動的気体流通路（１３）と連通されてい ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の地面効果機。
3. ３．スロット付ノズル（１２）の底壁（２１）が揺動部材の１つであることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の地面効果機。
4. ４．別の揺動フラップ（２２）が底部の中間部に設けられ、該フラップが底部の 圧力中心位置の制御を行うことを特徴とする請求の範囲第１項乃第３項いずれか １項記載の地面効果機。
5. ５．高さと傾斜角度等の変位のための機械的作動器がスケグ（１７）に設けられ たことを特徴とする請求の範囲第１項記載の地面効果機。
6. ６．スケグ（１７）が金属ホルダー（１８）内に覆われた空気コアタイヤとして 形成されたことを特徴とする請求の範囲第５項記載の地面効果機。
7. ７．胴体頂面が、球状フェアリング（１２）と一緒に側部で接合された円形部分 として形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の地面効果機。
8. ８．動力装置（６）がフェアリング（２）の下に設けられ、円形部分（１）の内 部空間が貨物室と乗客室を形成していることを特徴とする請求の範囲第７項記載 の地面効果機。
9. ９．動力装置（６）が円形部分（２）の内部空間に設けられ、貨物室と乗客室が フェアリング（２）内に設けられていることを特徴とする請求の範囲第７項記載 の地面効果機。
10. １０．前縁からの空気流分離位置を固定する装置が、上下胴体部分を通過する空 気流間の境界として作用する分離面（２６）として示されることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の地面効果機。
11. １１．分離面（２６）が隔壁（２７）として形成されていることを特徴とする請 求の範囲第１０項記載の地面効果機。
12. １２．分離面（２６）が動力装置（６）のエンジンのスロット付ノズル（７）の 少なくとも一部により形成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載 の地面効果機。
13. １３．分離面（２６）が、翼や安定板の様な空力面（翼）の少なくとも一部によ り形成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の地面効果機。
14. １４．分離面（２６）がジェット羽根（８）の少なくとも一部により形成されて いることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の地面効果機。
15. １５．安定装置が胴体の両側に設けられたジェットノズル羽根（２４）の傾斜と して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４順いずれか１ 項記載の地面効果機。