самолет радиолокационного кругового обзора

Формула изобретения

1. Самолет радиолокационного кругового обзора, включающий фюзеляж с установленными на нем двигателями, крыло, обтекатель которого со стороны радиолокационного обзора выполнен из радиопрозрачного материала, антенны, размещенные внутри крыла вдоль радиопрозрачного обтекателя, вертикальное и горизонтальное оперения, отличающийся тем, что крыло выполнено сочлененным из несущих поверхностей, закрепленных в носовой и хвостовой частях фюзеляжа и образующих вокруг него замкнутый контур, имеющий форму выпуклого многоугольника, антенны установлены по внешнему контуру несущих поверхностей крыла, а горизонтальное оперение расположено внутри внешнего контура крыла.

2. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что крыло имеет форму правильного многоугольника в плане, например квадрата.

3. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что крыло снабжено консолями, установленными по размаху в направлении биссектрисы внешнего угла на пересечении смежных несущих поверхностей крыла.

4. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что крыло в хвостовой части фюзеляжа закреплено на вертикальном оперении и расположено наклонно к горизонтальной плоскости фюзеляжа.

5. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что двигатели расположены в средней части фюзеляжа и установлены посредством пилонов с возможностью поворота в вертикальной плоскости.

6. Самолет по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальное оперение размещено под крылом и выполнено разнесенным вдоль фюзеляжа, переднее горизонтальное оперение которого расположено параллельно передним несущим поверхностям крыла, а заднее горизонтальное оперение выполнено подобно крылу сочлененным из несущих поверхностей, образующих форму замкнутого многоугольника, задние несущие поверхности которого расположены параллельно задним несущим поверхностям крыла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной радиолокационной технике, а именно, к размещению на самолетах антенн радиолокационного кругового обзора.

Известны самолеты, содержащие фюзеляж, крыло, вертикальное и горизонтальное оперения, двигатели и антенны, установленные в обтекателе расположенном над фюзеляжем или под ним (пат. США N 3656164, МКИ: Н 01 Q 1/28, НКИ: 343-705, 1972 г. N 3766561, МКИ: Н 01 Q 1/28, НКИ 343-705, 1972 г.). Недостатком известных самолетов является повышенное аэродинамическое сопротивление дополнительных обтекателей и искажение диаграммы направленности, ухудшающее разрешающую способность радиолокационной системы, вызываемое частями планера самолета, выступающими за габариты антенн.

Известны также самолеты, в которых для уменьшения аэродинамического сопротивления во время полета обтекатель с антенной радиолокационного кругового обзора выполнен убирающимся, например, в фюзеляж самолета (пат. США N 4593288, МКИ: Н 01 Q 1/28, В 64 С 1/36, 1986, N 4635067, МКИ: Н 01 Q 1/42, 1987 г. ). Однако, в выпущенном состоянии во время работы обтекатель будет увеличивать аэродинамическое сопротивление самолета, а выступающие за его габариты части планера также будут оказывать вредное влияние на диаграмму направленности антенн. Кроме того, механизм уборки-выпуска обтекателя с антенной увеличивает массу самолета, что ухудшает его летно-технические характеристики, в частности уменьшает дальность и продолжительность полета.

Для уменьшения искажения диаграммы направленности в самолете по патенту США N 4797680, МКИ: Н 01 Q 1/28, НКИ: 343-705, 1989 г. установленную в обтекателе антенну выполняют в виде замкнутой линии типа окружности или эллипса, размеры которой приближаются к размеру самолета. При этом обтекатель с антенной расположен под фюзеляжем и крыльями и закреплен к ним посредством стоек, т.е. находится в набегающем потоке, что увеличивает аэродинамическое сопротивление самолета, в связи с чем уменьшается дальность и продолжительность полета.

Наиболее близким по технической сущности является самолет радиолокационного кругового обзора, содержащий фюзеляж с установленными на нем двигателями, крыло, обтекатель которого выполнен из радиопрозрачного материала, антенны размещенные внутри крыла вдоль радиопрозрачного обтекателя, вертикальное и горизонтальное оперения. Для обеспечения кругового радиолокационного обзора антенны размещены внутри горизонтального оперения вдоль его задней кромки и фюзеляжа со стороны радиолокационного обзора, часть обшивки которых выполнена из радиопрозрачного материала. Причем в несущих поверхностях крыла могут быть размещены конформные антенны, включающие в себя фазированную решетку с электронным сканированием, которые за счет их большей длины обладают большой разрешающей способностью, в то время как на горизонтальном оперении и по бортам фюзеляжа антенны большой длины установить нельзя вследствие меньших размеров оперения и фюзеляжа (пат. США N 4336543, МКИ: Н 01 Q 1/28).

Такое расположение антенн не обеспечивает одинаковой разрешающей способности во всех направлениях, на которую, кроме того, оказывают неблагоприятное влияние находящиеся перед ними части планера. Это обстоятельство вынуждает самолет выполнять полеты с частным изменением курса, например, "змейкой" или по кругу с малым, радиусом, что снижает дальность и продолжительность полета и усложняет пилотирование самолета.

Таким образом, известные технические решения не обеспечивают одинаковую разрешающую способность антенн во всех направлениях и сохранение высоких аэродинамических и летно-технических характеристик самолета.

Сущность изобретения заключается в том что в самолете радиолокационного кругового обзора, содержащем фюзеляж с установленными на нем двигателями, крыло, обтекатель которого со стороны радиолокационного обзора выполнен из радиопрозрачного материала, антенны размещенные внутри крыла вдоль радиопрозрачного обтекателя, вертикальное и горизонтальное оперения, крыло выполнено сочлененным из несущих поверхностей, закрепленных в носовой и хвостовой частях фюзеляжа и образующих вокруг него замкнутый контур, имеющий форму выпуклого многоугольника, установлены по внешнему контуру несущих поверхностей крыла, а горизонтальное оперение расположено внутри внешнего контура крыла.

Для формирования диаграммы направленности, обеспечивающей одинаковую разрешающую способность во всех направлениях, крыло имеет форму правильного многоугольника, например, равностороннего треугольника, квадрата и т.д.

Для увеличения аэродинамического качества и, следовательно, дальности и продолжительности полета при сохранении разрешающей способности антенн крыло снабжено консолями, установленными по размаху в направлении биссектрисы внешнего угла на пересечении смежных несущих поверхностей крыла.

Для уменьшения массы самолета крыло закреплено на вертикальном оперении и расположено наклонно к горизонтальной плоскости фюзеляжа, а для обеспечения возможности уменьшения взлетной и посадочной дистанции двигатели расположены в средней части фюзеляжа и установлены на нем посредством пилонов с возможностью поворота в вертикальной плоскости.

Для обеспечения специализации антенно-фидерного устройства отдельно на приемные и передающие антенны, а также повышения устойчивости и управляемости самолета, горизонтальное оперение расположено под крылом и выполнено разнесенным вдоль фюзеляжа, переднее горизонтальное оперение которого размещено параллельно несущим поверхностям крыла, а заднее горизонтальное оперение выполнено подобно крылу сочлененным из несущих поверхностей, образующих форму замкнутого многоугольника, задние несущие поверхности которого размещены параллельно задним поверхностям крыла, а внутри горизонтального оперения вдоль обтекателя, выполненного со стороны радиолокационного обзора из радиопрозрачного материала, могут быть размещены дополнительные антенны. В месте стыка несущих поверхностей заднего горизонтального оперения могут быть размещены гондолы для боковых опор шасси.

Оптимальным вариантом является выполнение самолета с несущими поверхностями крыла в виде квадрата с размещением по диагонали крыла и креплением передних несущих поверхностей крыла в носовой части фюзеляжа, а задних к вертикальному оперению, и размещение переднего и заднего горизонтального оперения под крылом, параллельно к его несущим поверхностям. При этом возможно использование конформных антенн различного типа: фазированные вибраторные решетки с электронным сканированием, антенны типа Уда-Яги и другие.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 изображена плановая (в горизонтальной плоскости) проекция самолета с крылом в виде квадрата в его плоскости,

на фиг.2 изображена изометрическая проекция самолета;

на фиг.3 вид самолета спереди;

на фиг.4 вид самолета сбоку;

на фиг.5 показано сечение А-А на фиг.1;

на фиг.6 сечение Б-Б фиг.1;

на фиг.7 сечение В-В фиг.1;

на фиг.8 сечение Г-Г фиг.4;

на фиг.9 сечение Д-Д фиг.4;

на фиг.10 показан пример выполнения конструкции отсека крыла с Т-образной антенной,

на фиг.11 то же, вид в плане;

на фиг.12 показан самолет с треугольным сквозным контурным крылом, вид в плане,

на фиг.13 самолет с пятиугольным сквозным контурным крылом, вид в плане.

на фиг. 14 самолет с шестиугольным сквозным контурным крылом, вид в плане.

Самолет оснащен крыльями сочлененными из передних 1 и задних 2 несущих поверхностей прямой и обратной стреловидности в виде квадрата, по диагонали которого расположен фюзеляж 3 с установленными на нем пилонами 4 в средней части фюзеляжа 3 с двигателями 5, которые могут быть установлены с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Внутри фюзеляжа 3 размещены кабина пилота и система управления (не показаны), топливные баки 6 с топливной системы, блок управления и обработки информации 7, два передающих блока 8 и два приемных блока 9, расположенных в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, причем приемные блоки 9 размещены ближе к центру фюзеляжа. Такое размещение блоков 8 и 9 позволяет уменьшить их взаимное влияние и воздействие на приемные блоки 9, а также другие радиотехнические системы самолета (навигационные, связи) и другие.

Передние несущие поверхности 1 крепятся в носовой части фюзеляжа 3, а задние несущие поверхности 2 крепятся на вертикальном оперении 10. Горизонтальное оперение выполнено разнесенным вдоль фюзеляжа 3 в виде переднего 11 и заднего 12 оперений. При этом заднее горизонтальное оперение 12 выполнено сочлененным из несущих поверхностей в виде квадрата, причем задние несущие поверхности горизонтального оперения параллельны задним несущим поверхностям 2 крыла и не выходят за внешний контур крыла при виде в плане в прямоугольной проекции. На концах заднего горизонтального оперения 12 в месте стыка задних и передних несущих поверхностей размещены боковые стойки 13 шасси велосипедного типа. При наличии переднего горизонтального оперения 11 его несущие поверхности расположены параллельно передним несущим поверхностям крыла и не выходят за пределы его внешнего контура при виде в плане в прямоугольной проекции. С внешней стороны крыльев в месте стыка передних и задних несущих поверхностей 1, 2 по биссектрисе внешнего угла установлены консоли 14 крыла, оснащенные предкрылками, органами поперечного управления 15, например, элеронами.

Антенны расположены внутри несущих поверхностей крыла и горизонтального оперения 1, 2, 11, 12, обтекатели которых со стороны радиолокационного обзора выполнены из радиопрозрачного материала.

В качестве примера представлен вариант с вибраторными антеннами. Для размещения антенн 16 в носовой части передней несущей поверхности 1 ЛОНЖЕРОН 17 смещен к хвостовой части, а носовая часть представляет собой радиопрозрачный обтекатель, имеющий обшивку 18 и стенку 19, выполненные также из радиопрозрачного материала, например, стеклопластика, причем обшивка 18 с хвостовой частью передней несущей поверхности крыла составляет единый аэродинамический профиль.

Для обеспечения достаточной жесткости на изгиб и кручение лонжерон 17 выполнен в виде коробчатого профиля. Внутри лонжерона 17 проходит кабельная сеть 20, обеспечивающая питание и работу антенн 16, которая состоит из кабелей, соединяющих каждую антенну с приемными блоками 9, а также с передающими блоками 8 в случае работы антенн 16 в приемном и передающем режимах. Кабельная сеть 20 экранирована и проходит вне прозрачного обтекателя. Хвостовая часть передней несущей поверхности 1 может оснащаться механизацией, выполненной, например, в виде простого закрылка 21.

Для размещение антенн 16 в хвостовой части задних поверхностей 2 лонжерон 17 смещен к носовой части поверхности 2, хвостовая часть выполнена в виде радиопрозрачного обтекателя составляет с носовой частью задней несущей поверхности 2 единый аэродинамический профиль. Носовая часть поверхности 2 может оснащаться механизацией, выполненной, например, в виде предкрылка 22.

На фиг.10 представлено конструктивное выполнение отсека крыла, где заштрихованная часть соответствует металлизированному покрытию, нанесенному на части конструкции крыла, выполненной из радиопрозрачного материала, например, стеклопластика.

На фиг.11 показано схематическое изображение этой части конструкции, где в районе задней кромки показан экранированный короб, например, лонжерон 17, с расположенными на нем коаксиальными кабелями 20, один из которых выходит по экранированной трубке-опоре к передней кромке крыла и там разветвляется путем присоединения оплетки к левому плечу, а центральной жилы к опоре правого плеча.

Горизонтальное оперение 1, 12 оснащено рулями высоты 23, причем на заднем горизонтальном оперении 12 в случае его выполнения в виде сочлененных несущих поверхностей, рули высоты 23 устанавливают на его передних несущих поверхностей. При выполнении антенн 16 пассивными, работающими только в режиме приема сигналов, в носовой части переднего горизонтального оперения 11 и хвостовой части заднего горизонтального оперения 12 устанавливаются активные (излучающие, передающие) антенны 24, соединенные посредством кабельной сети с передающими блоками, расположенными соответственно в носовой и хвостовой частях фюзеляжа. При этом конструкции переднего горизонтального оперения 1 и задних несущих поверхностей заднего горизонтального оперения 12, а также антенн и кабельной сети, может быть аналогичной, как и у передней 1 и задней 2 несущих поверхностях крыла.

Так, конструкция переднего горизонтального оперения 11 включает лонжерон 17 коробчатого или полузамкнутого сечения, в котором носовая часть выполнена в виде обтекателя из радиопрозрачного материала, напр. из стеклопластика, а также рули высоты 23. Конструкция заднего горизонтального оперения 12 состоит из сочлененных передних и задних поверхностей. Передние несущие поверхности могут выполняться традиционным образом и оснащаться рулями высоты 23. Задние несущие поверхности при выполнении с передающими антеннами имеют лонжерон 17 коробчатого профиля и обтекатель из радиопрозрачного материала, напр. стеклопластика.

Возможны другие варианты выполнения крыла самолета радиолокационного обзора, а именно, в виде равностороннего треугольника, пятиугольника, шестиугольника и т.д. показанные на фиг.12, 13, 14.

Самолет взлетает с отклоненной механизацией, закрылков 21 передних несущих поверхностей 1 и предкрылков 22 задних несущих поверхностей 2 крыла, а также отклоненными двигателями 5. После взлета самолет совершает полет в районе выполнения задания, при достижении которого включается радиолокационный комплекс. Работа его может быть реализована в различных режимах, например, при одновременно импульсном излучении по всем направлениям и последующем приеме с разделением по времени периода излучения и приема. При этом все четыре направления могут работать независимо друг от друга, каждое на своей частоте. В этом случае самолет работает в режиме радиолокационного кругового обзора.

По сигналу блока 7 управления и обработки информации передающие блоки 8 формируют импульсные сигналы, которые через кабельные сети 20 подводятся к передающим антеннам 24, расположенным в переднем горизонтальном оперении 11 и задних несущих поверхностях заднего горизонтального оперения 12, в случае наличия активных 24 и пассивных 16 антенн либо к антеннам 16 в случае совмещения ими функций передающих и приемных антенн. Размещение горизонтального оперения 11, 12 параллельно несущим поверхностям 1, 2 крыла в пределах внешнего контура крыла при виде в плане в горизонтальной проекции, а также отсутствие перед антеннами 16 и 24 агрегатов с материалами, отражающими радиосигналы, обеспечивают малое искажение диаграммы направленности антенн. Излучение импульсных сигналов происходит в перечисленных выше или других возможных режимах. В периоды приема отраженные от наблюдаемых объектов сигналы воспринимаются антеннами 16, и через кабельную сеть 20 передаются неприемные блоки 9, а далее в блок 7 управления и обработки информации.

Радиопрозрачная обшивка по внешнему контуру крыла самолета в зоне размещения антенн 16 и/или 24 обеспечивает минимальное искажение их диаграммы направленности, а выполнение крыла в виде правильного многоугольника, например, квадрата, упрощает алгоритм обработки получаемой от антенн информации. Размещение антенн в крыле дает возможность использовать антенны различных типов, в том числе антенн типа Уда-Яги, обладающих большей разрешающей способностью. Это наряду с компоновкой самолета обеспечивает высокое аэродинамическое и летно-техническое совершенство самолета. 2 4 6 8 10