RU2225331C1

RU2225331C1 - Supersonic vertical takeoff and landing passenger aircraft

Info

Publication number: RU2225331C1
Application number: RU2002123513/11A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Сиротин
Original assignee: Сиротин Валерий Николаевич
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-10

Abstract

FIELD: aviation; manufacture of vertical takeoff and landing aircraft equipped with life-saving appliances. SUBSTANCE: proposed aircraft has fuselage, two wings with ailerons and power plant which includes two lift-thrust engines; each engine is secured to wing form beneath with nozzle backward. Each wing is secured to fuselage for turn relative to axis parallel to fuselage axis. Each lift-thrust engine is secured to aircraft wing for turn in plane parallel to plane of wing through angle of 90 deg. with nozzle downward at vertical position of wing for ascent of aircraft. Secured to aircraft fuselage in plane of wing are two stabilizers; each stabilizer is mounted for turn relative to axis parallel to aircraft fuselage axis vertically upward; it contains rudder performing function of elevator at horizontal position of stabilizer and function of rudder at vertical position of stabilizer. Fuselage includes life-saving appliances for passengers, ejection modules, one cargo ejection module and pilot cabin with ejection seats. EFFECT: enhanced reliability and safety of flights; reduced overall dimensions of aircraft. 4 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к области авиации, а именно к пассажирским сверхзвуковым самолетам, и к самолетам вертикального взлета и посадки, и к пассажирским самолетам, имеющим аварийно-спасательные модули. The invention relates to the field of aviation, namely to supersonic passenger airplanes, and to vertical take-off and landing airplanes, and to passenger airplanes having emergency and rescue modules.

Известен самолет с вертикальным взлетом и посадкой, содержащий фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров, шасси, вертикальное и горизонтальное оперение, два крыла с прикрепленными к ним двигателями (ЕР 0416590, 17.03.1992 г., В 64 С 29/00). Однако отсутствие турбореактивных двигателей приводит к значительно меньшим скоростям полета самолета. Кроме того наличие киля с оперением увеличивает сопротивление самолета при горизонтальном полете, а неповорачивающиеся крылья увеличивают сопротивление при вертикальном взлете. Отсутствие катапультирующихся пассажирских модулей снижает безопасность полетов самолета. Known aircraft with vertical take-off and landing, containing the fuselage with the cockpit and passengers, landing gear, vertical and horizontal tail, two wings with engines attached to them (EP 0416590, 03/17/1992, B 64 C 29/00). However, the absence of turbojet engines leads to significantly lower aircraft speeds. In addition, the presence of a fin keel increases the resistance of the aircraft during horizontal flight, and non-rotating wings increase resistance during vertical take-off. The absence of catapulting passenger modules reduces the flight safety of the aircraft.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности, решаемой технической задаче и совокупности общих существенных признаков является устройство (RU 2162809 С2, 10.02.2001, В 64 С 29/00) принятое за прототип. В нем также содержится фюзеляж с кабиной пилотов и пассажиров, шасси, вертикальное и горизонтальное оперение, два крыла, установлен один подъемно-маршевый двигатель, с возможностью поворота на 90^o. Однако помимо тех же недостатков, присущих предыдущему аналогу, наличие одного двигателя снижает безопасность полетов. Кроме того, очень сложная и ненадежная система поворота двигателя при вертикальном взлете. Помимо этого присутствие дополнительной силовой установки для подъема части крыльев в целях удобной парковки усложняет и утяжеляет самолет.Closest to the proposed device in terms of technical nature, the technical problem to be solved and the totality of common essential features is the device (RU 2162809 C2, 02.10.2001, B 64 C 29/00) adopted as a prototype. It also contains a fuselage with a cockpit of pilots and passengers, landing gear, vertical and horizontal tail, two wings, one lift-propulsion engine is installed, with the possibility of rotation by 90 ^o . However, in addition to the same drawbacks inherent in the previous analogue, the presence of one engine reduces flight safety. In addition, a very complex and unreliable system of engine rotation during vertical take-off. In addition, the presence of an additional power plant for lifting part of the wings for convenient parking complicates and makes the aircraft heavier.

Технической задачей заявленного изобретения и достигаемый при ее решении технический результат заключается в повышении надежности и безопасности полетов, а также уменьшении габаритов самолета для удобства парковки. The technical task of the claimed invention and the technical result achieved by its solution is to increase the reliability and safety of flights, as well as reduce the dimensions of the aircraft for ease of parking.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Пассажирский сверхзвуковой самолет с вертикальным взлетом и посадкой содержит фюзеляж, шасси, два крыла с элеронами, силовую установку, включающую два подъемно-маршевых турбореактивных двигателя, каждый из которых прикреплен к крылу самолета снизу соплом назад. Каждое крыло прикреплено к фюзеляжу с возможностью поворота относительно оси, расположенной параллельно оси фюзеляжа, вертикально вверх на угол около 90^o. Каждый подъемно-маршевый турбореактивный двигатель прикреплен к крылу самолета с возможностью поворота в плоскости, параллельной плоскости крыла, на угол около 90^o, соплом вниз при вертикальном положении крыла, для подъема самолета вверх. В плоскости крыла к фюзеляжу самолета прикреплены два стабилизатора, каждый из которых установлен с возможностью поворота относительно оси, расположенной параллельно оси фюзеляжа самолета, вертикально вверх на угол около 90^o, и содержит руль управления, выполняющий роль при горизонтально расположенном стабилизаторе руля высоты, а при вертикально расположенном стабилизаторе - руля направления.A vertical supersonic passenger plane with take-off and landing contains a fuselage, a landing gear, two wings with ailerons, a power plant, including two lift-march turbojet engines, each of which is attached to the wing of the aircraft from below with a nozzle back. Each wing is attached to the fuselage with the possibility of rotation relative to an axis located parallel to the axis of the fuselage, vertically upward at an angle of about 90 ^o . Each marching turbojet engine is attached to the wing of the aircraft with the possibility of rotation in a plane parallel to the plane of the wing, at an angle of about 90 ^o , with the nozzle down when the wing is vertical, to lift the aircraft up. In the wing plane, two stabilizers are attached to the aircraft fuselage, each of which is mounted with the possibility of rotation about an axis located parallel to the axis of the aircraft fuselage, vertically upward at an angle of about 90 ^o , and contains a steering wheel that plays the role of a horizontal elevator stabilizer, and when vertically located stabilizer - rudder.

Кроме того, в частных случаях реализации изобретения фюзеляж включает пассажирские аварийно-спасательные катапультирующиеся модули, один катапультирующийся грузовой модуль, а также кабину пилотов с катапультирующимися креслами. Каждый из упомянутых пассажирский и грузовой модули снабжены посадочным устройством и парашютной системой, расположенной в верхней части модуля. In addition, in particular cases of implementing the invention, the fuselage includes passenger rescue catapulting modules, one catapulting cargo module, as well as a cockpit with catapulting seats. Each of the passenger and cargo modules is equipped with a landing device and a parachute system located in the upper part of the module.

Каждый из упомянутых пассажирских модулей выполнен в виде отсека пассажирского салона с теплоизоляционными стенками, которые образуют внешний обвод фюзеляжа, при этом каждый пассажирский модуль снабжен автономной системой энергообеспечения, а в нижней части каждого пассажирского и грузового модуля выполнен отсек для надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения. Each of the aforementioned passenger modules is made in the form of a compartment of the passenger compartment with heat-insulating walls that form the outer contour of the fuselage, each passenger module is equipped with an autonomous energy supply system, and a compartment for inflatable shock-absorbing cylinders having an autonomous system is made in the lower part of each passenger and cargo module gas filling.

Самолет снабжен противообледенительной системой передней кромки крыльев, включающей вспомогательную силовую установку, направляющую горячий отработавший газ по воздуховоду, проходящему вблизи передних кромок крыльев самолета. The aircraft is equipped with an anti-icing system for the leading edge of the wings, including an auxiliary power unit, directing the hot exhaust gas through the duct passing near the leading edges of the wings of the aircraft.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства, выполненной в соответствии с изобретением, сущность, которая поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее:
На фиг.1-15 представлен пример исполнения заявленного изобретения:
фиг.1 - вид самолета спереди;
фиг.2 - вид самолета сверху;
фиг.3 - вид самолета снизу;
фиг.4 - вид самолета сбоку;
фиг. 5 - вид самолета спереди с поднятыми стабилизаторами в верхнее положение;
фиг. 6 - вид самолета сверху с поднятыми стабилизаторами в верхнее положение;
фиг. 7 - вид самолета сбоку с поднятыми стабилизаторами в верхнее положение;
фиг. 8 - вид самолета спереди с поднятыми крыльями в верхнее положение и повернутыми подъемно-маршевыми турбореактивными двигателями вниз соплом;
фиг. 9. - вид самолета сбоку с поднятыми крыльями в верхнее положение и повернутыми подъемно-маршевыми турбореактивными двигателями вниз соплом;
фиг.10 - вид самолета сверху в разрезе с размещением вспомогательной силовой установки и воздуховодов;
фиг.11 - вид сверху подъемного механизма крыла и стабилизатора самолета;
фиг.12 - схема аварийно-спасательного модуля;
фиг.13 - поперечный разрез салона аварийно-спасательного модуля;
фиг.14 - вид с торца аварийно-спасательного модуля;
фиг. 15 - вид аварийно-спасательного модуля после катапультирования в процессе спуска.The possibility of carrying out the invention, characterized by the above set of features, as well as the possibility of implementing the purpose of the invention can be confirmed by a description of a possible design of the device made in accordance with the invention, the essence, which is illustrated by graphic materials, which depict the following:
Figure 1-15 shows an example implementation of the claimed invention:
figure 1 is a front view of the aircraft;
figure 2 is a top view of the aircraft;
figure 3 - view of the aircraft from below;
figure 4 is a side view of the aircraft;
FIG. 5 is a front view of the aircraft with stabilizers raised to the upper position;
FIG. 6 is a top view of the aircraft with stabilizers raised to the upper position;
FIG. 7 is a side view of the aircraft with stabilizers raised to the upper position;
FIG. 8 is a front view of the aircraft with its wings raised to the upper position and turned by lifting-marching turbojet engines down the nozzle;
FIG. 9. - side view of the aircraft with wings raised to the upper position and turned by lifting-marching turbojet engines down the nozzle;
figure 10 is a top view of the aircraft in section with the placement of the auxiliary power plant and ducts;
11 is a top view of the lifting mechanism of the wing and the stabilizer of the aircraft;
12 is a diagram of a rescue module;
Fig. 13 is a cross-sectional view of the salvage module compartment;
Fig - end view of the rescue module;
FIG. 15 is a view of the rescue module after bailout during the descent.

Пассажирский сверхзвуковой с вертикальным взлетом и посадкой самолет повышенной комфортности с аварийно-спасательными модулями содержит фюзеляж 1, крылья 2, два подъемно-маршевых турбореактивных двигателя 3, стабилизаторов 4, шасси 5. Фюзеляж 1 самолета содержит три катапультирующихся пассажирских аварийно-спасательных модуля 6 повышенной комфортности, а также катапультирующийся грузовой модуль 7 и кабину пилотов 8 с двумя катапультирующимися креслами (не указаны). На каждом крыле расположен поворачивающийся турбореактивный двигатель 3, вспомогательная силовая установка 10 с соплами воздуховодов 11. Элерон 12 работает в том числе и как руль высоты. Иногда этот элемент крыла называют элевоном. Стабилизаторы 4 с рулями управления поворачиваются как в горизонтальное, так и в вертикальное положение, выполняя роль киля, и работают как рули высоты и направления при соответствующем положении стабилизатора. A supersonic passenger plane with vertical take-off and landing, an enhanced comfort aircraft with emergency and rescue modules contains a fuselage 1, wings 2, two lift-march turbojet engines 3, stabilizers 4, a landing gear 5. The fuselage 1 of an airplane contains three ejected passenger emergency and rescue modules 6 of increased comfort as well as a catapulting cargo module 7 and a cockpit 8 with two catapulting seats (not specified). On each wing there is a rotating turbojet engine 3, an auxiliary power unit 10 with nozzles of air ducts 11. Aileron 12 also works as a elevator. This wing element is sometimes called the elevon. Stabilizers 4 with control wheels rotate both horizontally and vertically, acting as a keel, and operate as elevators and directions with the corresponding stabilizer position.

В процессе запуска самолета запускаются вспомогательные силовые установки 10, затем запускаются турбореактивные двигатели 3. После этого напряжение, подающееся с генераторов вспомогательной силовой установки 10 и генераторов газотурбинных двигателей 3, подается на электродвигатели 9 (фиг.11) подъемного механизма 13 (фиг.11) крыльев 2. После поднятия крыльев 2 поворачиваются турбореактивные двигатели 3 в вертикальное положение соплом 14 (фиг. 4, 8) вниз, после чего самолет начинает взлетать в вертикальном положении до определенной высоты. После достижения определенной высоты турбореактивные двигатели 3 поворачиваются в горизонтальное положение. Одновременно опускаются крылья 2 с помощью подъемного механизма 13 (фиг.11) крыльев 2. После этого самолет начинает перемещаться в горизонтальном положении. In the process of launching the aircraft, auxiliary power units 10 are started, then turbojet engines 3 are started. After that, the voltage supplied from the generators of the auxiliary power unit 10 and the generators of gas turbine engines 3 is supplied to the electric motors 9 (Fig. 11) of the lifting mechanism 13 (Fig. 11) wings 2. After raising the wings 2, the turbojet engines 3 are turned into a vertical position by the nozzle 14 (Fig. 4, 8) down, after which the aircraft starts to take off in a vertical position to a certain height. After reaching a certain height, the turbojet engines 3 are rotated to a horizontal position. At the same time, the wings 2 are lowered using the lifting mechanism 13 (11) of the wings 2. After that, the aircraft begins to move in a horizontal position.

В случае возникновения аварийной ситуации пилот нажимает аварийную кнопку, либо бортовой компьютер дает команду аварийного катапультирования. При этом задействуются одновременно все катапультные установки 15 (фиг.14). Пассажиры, находящиеся в пассажирских аварийно-спасательных модулях 6, от взлета до посадки самолета постоянно находятся пристегнутыми ремнями безопасности к креслам 16 (фиг.13). После того, как задействуются все катапультные установки 15? модули 6 и 7 выталкиваются из фюзеляжа 1 пружинами 17 (фиг. 14), на которые опирались модули 6 и 7. После катапультирования замыкаются контакты автономного аварийного энергообеспечения модулей 6, которые осуществляет аккумулятор, находящийся в каждом модуле 6. Напряжение, поступающее с упомянутого аккумулятора, обеспечивает работу аварийного освещения в модуле 6, кондиционера 26 (фиг.13), световой сигнализации 18 (фиг.14), а также радиопередатчика, передающего сигнал в эфир для обнаружения местоположения модулей 6 и 7 и магнитофонной приставки, посредством которой пассажиры информируются о правилах поведения в аварийной ситуации. После катапультирования модулей 6 и 7 и окончания работы катапультной установки 15 реле времени включает электромагниты электродвигателей, открывающие створки 19 (фиг.15) парашютного отсека 25 (фиг.13). После открытия створок 19 с вытяжного парашюта 20 (фиг.15) вводится в действие основной парашют 21 и происходит плавный спуск модулей 6 и 7 на грунт или водную поверхность. In the event of an emergency, the pilot presses the emergency button, or the on-board computer gives an emergency bailout command. In this case, all ejection devices 15 are activated simultaneously (Fig. 14). Passengers in passenger rescue modules 6, from take-off to landing, are constantly wearing seat belts on seats 16 (Fig. 13). After all 15 ejection devices are activated? modules 6 and 7 are pushed out of the fuselage 1 by springs 17 (Fig. 14), on which modules 6 and 7 rested. After the bailout, the contacts of the autonomous emergency power supply of modules 6 are closed, which are carried out by the battery located in each module 6. The voltage supplied from the said battery , provides emergency lighting in module 6, air conditioner 26 (Fig. 13), light alarm 18 (Fig. 14), as well as a radio transmitter that transmits a signal on the air to detect the location of modules 6 and 7 and the tape recorder, in the middle Twomey that passengers are informed about the rules of conduct in case of emergency. After the bailout of modules 6 and 7 and the completion of the ejection device 15, the time relay includes electromagnets of electric motors that open the shutters 19 (Fig. 15) of the parachute compartment 25 (Fig. 13). After opening the wings 19 with the exhaust parachute 20 (Fig. 15), the main parachute 21 is activated and the modules 6 and 7 smoothly descend to the ground or water surface.

При снижении модулей 6 и 7 на определенной заранее заданной высоте посредством прибора, например барометрического высотомера, включается система 23 наполнения надувных амортизационных баллонов высокого давления с вентилями. Надувные амортизационные баллоны 22 обеспечивают мягкую посадку модулей 6 и 7 на любой грунт или водную поверхность. Между амортизационными баллонами 22 снизу на модуле расположен датчик 24 касания модулем грунта или воды, замыкающий контакт, для обеспечения включения электромагнита, отцепляющего основной парашют 21, при этом включается реле времени, подающее напряжение на пиропатрон, предназначенный для отстрела основного парашюта 21, чтобы избежать протаскивания модулей 6 и 7 по грунту с парашютом. When modules 6 and 7 are reduced at a predetermined height by means of a device, for example, a barometric altimeter, the system 23 for filling inflatable shock-absorbing high-pressure cylinders with valves is turned on. Inflatable shock-absorbing cylinders 22 provide soft landing of modules 6 and 7 on any soil or water surface. Between the shock-absorbing cylinders 22 on the bottom of the module, there is a sensor 24 for touching the soil or water with the module, making a closing contact to ensure that the electromagnet disengages the main parachute 21, and the time relay is turned on, supplying voltage to the squib designed to shoot the main parachute 21, to avoid dragging modules 6 and 7 on the ground with a parachute.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления не требуется специальной оснастки и новой технологии. The present invention is industrially applicable, since its manufacture does not require special equipment and new technology.

Описанная в данном примере и изображенная в графических материалах конструкция самолета не является единственно возможной для достижения вышеуказанного технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимый пункт формулы изобретения. The aircraft structure described in this example and depicted in graphic materials is not the only possible way to achieve the above technical result and does not exclude other variants of its manufacture containing a combination of features included in an independent claim.

Claims

1. Passenger supersonic aircraft with vertical take-off and landing, containing the fuselage, landing gear, two wings with ailerons, a power plant comprising at least one lift-march, turbojet engine, characterized in that the power plant contains two lift-march engines , each of which is attached to the wing of the aircraft from the bottom with the nozzle back, while each wing is attached to the fuselage with the possibility of rotation relative to an axis parallel to the axis of the fuselage, vertically upward, and each lift-marching the turbojet engine is attached to the wing of the aircraft with the possibility of rotation in the plane parallel to the plane of the wing by an angle of about 90 ° with the nozzle down while the wing is vertical, to lift the plane up, in addition, two stabilizers are attached to the aircraft fuselage, each of which is mounted with the ability to rotate relative to an axis parallel to the axis of the fuselage of the aircraft, vertically upwards, and contains a steering wheel that plays the role, with the stabilizer horizontally located, the elevator, and p With a vertical stabilizer - rudder.

2. The aircraft according to claim 1, characterized in that the fuselage includes passenger rescue catapulting modules, one catapulting cargo module, as well as a cockpit with ejection seats, each of these modules is equipped with a landing device and a parachute system located at the top of the module.

3. The aircraft according to claim 2, characterized in that each of the aforementioned passenger modules is made in the form of a passenger compartment with heat-insulating walls that form the outer contour of the fuselage, while each passenger module is equipped with an autonomous energy supply system, and at the bottom of each passenger of the cargo module, a compartment for inflatable shock-absorbing cylinders having an autonomous gas filling system is made.

4. Aircraft according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it is equipped with an anti-icing system of the leading edge of the wings, including an auxiliary power unit, directing the hot exhaust gas through the duct passing near the leading edges of the wings of the aircraft.