система спасения пассажиров и экипажа при аварийной посадке самолета на воду

Формула изобретения

Система спасения пассажиров и экипажа при аварийной посадке самолета на воду, содержащая надувные баллоны, закрепленные на нижней поверхности самолета и связанные со средствами наддува, отличающаяся тем, что надувные баллоны расположены в продольных нишах вдоль бортов фюзеляжа самолета и закреплены посредством силовых лент и жестких узлов, при этом система спасения снабжена сбрасываемыми крышками, установленными заподлицо с внешней обшивкой самолета и закрывающими ниши с надувными баллонами в сложенном состоянии, а средство наддува выполнено в виде воздухозаборного устройства, состоящего из горловины, имеющей с внешней стороны конусное отверстие, закрываемое управляемой крышкой, причем в передней части баллона выполнено отверстие для прохода атмосферного воздуха через мягкий рукав под действием скоростного напора, а вовнутрь баллона введен запорный клапан и опорная решетка, препятствующая выходу запорного клапана наружу после наполнения баллона атмосферным воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системе поддержания летательного аппарата на плаву при аварийной посадке самолета на воду в целях спасения пассажиров и экипажа до прибытия спасательных плавсредств.

Известна конструкция устройства поддержания самолета на плаву при аварийной посадке на воду (патент США N 4382567), представляющая собой надувные поплавки, присоединяемые к нижней поверхности крыла и фюзеляжа в свернутом виде и наполняемые перед приводнением самолета сжатым газом из металлических баллонов, находящихся на борту самолета. Недостатком противопоставляемой конструкции являются большое количество металлических баллонов со сжатым газом, потребное для наполнения поплавков, большая масса системы, сложность устройства, большое количество вспомогательных элементов: трубопроводов, редукторов, кранов, элементов управления и др.

Устройство требует большого времени наполнения поплавков газом; установленное на внешней поверхности самолета оно ухудшает его аэродинамику и не обеспечивает надежность, так как не гарантирует целостность системы в момент приводнения самолета.

Целью данного изобретения является повышение эффективности и надежности спасательного устройства, упрощение конструкции, снижение его массы, быстрый ввод системы в действие до аварийного приводнения самолета.

Поставленная цель достигается тем, что надувные баллоны, изготовленные из легких, прочных, газоводонепроницаемых материалов, цилиндрической или другой формы, расположены в нишах вдоль бортов фюзеляжа самолета и закреплены посредством силовых лент и жестких узлов, при этом система спасения снабжена сбрасываемыми крышками, установленными заподлицо с внешней обшивкой самолета и закрывающими ниши с надувными баллонами в сложенном состоянии, а средство наддува выполнено в виде воздухозаборного устройства, состоящего из горловины, имеющей с внешней стороны конусное отверстие, закрываемое управляемой крышкой, причем в передней части баллона выполнено отверстие для прохода атмосферного воздуха во внутрь баллона через мягкий рукав под действием скоростного напора, а во внутрь баллона введен запорный клапан и опорная решетка, препятствующая выходу запорного клапана наружу после наполнения баллона атмосферным воздухом.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами где:

- на фиг. 1 - показан общий вид спасательного устройства сбоку;

- на фиг. 2 - вид горловины и запорного клапана до наполнения надувного баллона воздухом;

- на фиг. 3 - вид запорного клапана в момент наполнения надувного баллона воздухом;

- на фиг. 4 - вид на опорную решетку запорного клапана (разрез А-А фиг. 2);

- на фиг. 5 - вид запорного клапана после наполнения надувного баллона;

- на фиг. 6 - вид на внешнюю крышку, закрывающую нишу спасательного устройства и управляемую створку в закрытом положении;

- на фиг. 7 - укладка надувного баллона в нишу (разрез Б-Б фиг. 6);

- на фиг. 8 - вид надувного баллона в сложенном положении в нише (разрез В-В фиг. 6);

- на фиг. 9 - силовая схема конструкции надувного баллона;

- на фиг. 10 - вид на крепление надувного баллона к нише (сечение Г-Г и Д-Д фиг. 9);

- на фиг. 11 - общий вид крепления надувного баллона силовыми поясами к нише;

- на фиг. 12 - вид начала операции по наполнению надувного баллона воздухом;

- на фиг. 13 - вид надувного баллона после наполнения воздухом;

- на фиг. 14 - вид спасательного устройства после завершения операции по наполнению надувных модулей воздухом;

- на фиг. 15 - под инд. а, б, в и г показаны возможные места размещения спасательных устройств на самолете;

- на фиг. 16 - вид самолета перед вводом в действие спасательного устройства;

- на фиг. 17 - самолет в момент ввода спасательного устройства;

- на фиг. 18 - самолет со спасательным устройством перед посадкой на воду;

- на фиг. 19 - вид самолета после приводнения;

- на фиг. 20 - вид самолета при посадке на больших посадочных углах.

Конструкция спасательного устройства, представленная в данном варианте, состоит из надувного баллона 1, управляемой створки 2 и механизма управления створкой 3 (фиг. 1 - 4).

Надувной баллон 1 имеет форму цилиндра с большим удлинением хорошо обтекаемую воздушным потоком и дающим невысокое гидравлическое сопротивление.

Он изготовлен из легкого, прочного, высокомодульного, газо- и водонепроницаемого материала (например, из полиармированного капрона, дакрона, дакрона, нейлона и др.) и усилен снаружи продольными 4 и поперечными 5 силовыми лентами и упрочняющими поясами 6.

Надувной баллон 1 имеет в передней части мягкий рукав 7, который присоединяется при помощи бандажа 8 к горловине 9, имеющей с внешней стороны конусное отверстие, которое закрывается управляемой крышкой 10.

Во внутреннюю полость мягкого рукава 7 вставлена втулка 11, к которой бандажем 12 плотно присоединен рукав 7, а внутри втулки 11 установлена опорная решетка 13.

С противоположной стороны к втулке 11 присоединен запорный клапан 12, оканчивающийся эластичным растягивающимся чулком 14, сжатым в исходном положении и способным расширяться под действием воздушного потока, поступающего под давлением, при прохождении воздуха через рукав 7 в надувной баллон 1.

Надувные баллоны 1 укладываются в продольные ниши 15, образованные вдоль бортов фюзеляжа самолета, которые снаружи закрываются открываемыми или же сбрасывающимися крышками 16, установленными заподлицо с внешней обшивкой самолета.

Надувные модули в сложенном состоянии имеют небольшой объем, поэтому ниши 15 представляют собой небольшие углубления в бортах фюзеляжа.

Надувные баллоны 1 присоединяются к нишам 15 посредством силовых лент 18, присоединенных к поперечным силовым поясам 5 в нижней и верхней частях надувного баллона. Силовые ленты 18 крепятся к силовым узлам 19, установленным в нише 15 на жестких профилях 20 (фиг. 9, 10).

Дополнительно надувные баллоны 1 присоединяются к нише 15 посредством передних 22 и задних 21 лент, присоединенных к полюсам, воспринимающих в основном осевые (продольные) аэрогидродинамические нагрузки.

Работа спасательного устройства производится следующим образом.

Для ввода спасательного устройства в действие в начале включается привод 3 створки 2, который открывает створку 2, при этом открывается крышка 10, имеющая кинематическую связь с механизмом привода 3.

С открытием крышки 10 раскрывается горловина 9, через которую атмосферный воздух под действием скоростного напора q входит через рукав 7 и запорный клапан 14 в надувной баллон 1, который наполняется воздухом.

При входе воздуха в баллон 1 чулок 14 запорного клапана растягивается.

Со снижением скорости полета самолета и уменьшением величины скоростного напора q = v²/2 запорный клапан 14 под действием противодавления в надувном баллоне 1 закрывается, его чулок 14 сжимается и прижимается к опорной решетке 13, препятствуя выходу воздуха из баллона 1.

После наполнения надувного баллона 1 управляемая створка 2 закрывается приводом 3, зажимая при своем закрытии рукав 7. Этим исключается стравливание воздуха из надувного баллона 1 под действием гидродинамических нагрузок и проникновение воды в надувной баллон 1 в случае его погружения в воду.

Время наполнения надувного баллона атмосферным воздухом в основном определяется объемом надувного баллона, диаметром проходного сечения горловины, степенью упругости материала баллона и величиной скоростного напора q = v²/2 , являющегося функцией скорости полета самолета.

Так, например, при нормальных внешних условиях по предварительным расчетам (без учета собственной упругости надувного баллона) надувной баллон объемом 10 м³ (диаметр 1,2 м; длина 8,5 м), имеющий диаметр входного отверстия 300 мм, при скоростном напоре q = 50 кг/м² (v = 180 км/ч) может быть наполнен воздухом за 4 - 4,5 с.

Из этого следует, что введение спасательного устройства в действие должно производиться не позже чем за 10 с до приводнения самолета.

Давление воздуха внутри надувного баллона при вышеуказанных условиях может составлять p⁰ = 0,01 - 0,15 кг/см², что обеспечивает полное выполнение их формы.

Расчетными нагрузками на баллоны и их крепление к самолету являются ударные гидродинамические нагрузки и силы, возникающие при полном погружении надувного баллона в воду, равные 1 т.с. на 1 м³ объема баллона.

Надувные баллоны имеют хорошую аэродинамическую форму цилиндров с большим удлинением, гладкую внешнюю поверхность, плотно прилегают к поверхности самолета будучи частично скрытыми в его нишах, поэтому следует ожидать, что ввод спасательного устройства данной конструкции не может оказать существенного влияния на аэродинамику, динамическую устойчивость и управляемость самолета, имея также в виду кратковременность полета самолета на участке посадки.

В целях неразрушения конструкции спасательных модулей при посадке самолета на воду они размещаются выше уровня днища фюзеляжа, где на них воздействует масса воды, отраженная от корпуса самолета, обладающая меньшей динамической силой по сравнению со свободной волной.

Под действием этих гидродинамических сил в первый момент происходит упругая деформация надувных баллонов и адиабатическое сжатие содержащегося в них воздуха.

После снятия гидродинамической нагрузки надувные баллоны восстанавливают свою форму. Количество надувных баллонов, устанавливаемых на самолете, варьируется в зависимости от полетного веса самолета, длины его фюзеляжа и желаемого уровня погружения самолета на плаву.

Размещение надувных баллонов вдоль по фюзеляжу самолета производится с учетом обеспечения устойчивости самолета и исключения его деферента на плаву относительно спокойной воды.

Техническая ценность предлагаемого спасательного устройства заключается в простоте его конструкции, малом весе и надежности и быстром вводе в действие.