аварийно-спасательная система самолета

Формула изобретения

1. Аварийно-спасательная система самолета, включающая средства дезинтеграции крыльев и хвостового оперения от фюзеляжа, подсистему разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек, а также парашютные подсистемы для каждого обитаемого модуля и хвостового отсека, отличающаяся тем, что хвостовой отсек оснащен дополнительной тормозной парашютной подсистемой, упомянутые обитаемые модули оснащены переходными отсеками, в которых размещены указанные подсистемы разделения, каждый обитаемый модуль и хвостовой отсек оснащены боковыми рулями, а парашютные подсистемы выполнены с возможностью управления траекторией снижения обитаемых модулей при вращении вокруг вертикальной оси.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства дезинтеграции выполнены с использованием пиротехнических средств и установлены в зонах фюзеляжа, примыкающих к дезинтегрируемым элементам.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что подсистемы разделения включают средства крепления, средства отделения и сопутствующие элементы, ответственные за разъем бортовых коммуникаций и магистралей, средства крепления выполнены в виде пирозамков, или обтюрированных пирогаек, или пирошнуров, в качестве средств отделения применены пружинные толкатели, в качестве сопутствующих элементов используются направляющие шпильки, электро- и гидропневморазъемы или транзитные кабельные стволы.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что обитаемые модули оснащены многокупольными парашютными подсистемами, подвески которых соответствуют центровке соответствующего обитаемого модуля, а купола каждой многокупольной управляемой парашютной подсистемы оснащены конструктивной воздухопроницаемостью, выполненной в виде несимметрично расположенных отверстий и щелей, при этом боковые отсеки обитаемых модулей выполнены с возможностью размещения в сложенном состоянии боковых рулей.

5. Система по п.1 отличающаяся тем, что каждый обитаемый модуль оснащен подсистемами жизнеобеспечения для штатного и аварийного режима, средствами пожаротушения, аварийного покидания самолета, аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувными средствами приводнения, подсистемой амортизации мягкой посадки, а также имеет в качестве радиосредства связи радиомаяк.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области самолетостроения и аварийно-спасательному оборудованию.

Заявляемая система представляет собой комбинацию средств дезинтеграции самолета с подсистемой разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек и парашютных подсистем, обеспечивающих спасение и безопасное приземление (приводнение) пассажиров и экипажа в обитаемых модулях.

Система может использоваться главным образом для создания пассажирских дальнемагистральных широкофюзеляжных самолетов.

В связи с прогнозируемым двукратным увеличением парка воздушных судов коммерческих авиакомпаний в ближайшие 15-20 лет и возрастанием в этом парке доли широкофюзеляжных самолетов с числом пассажиров от 400 до 800 человек существует вероятность роста числа авиакатастроф и количества человеческих жертв, вызванных ими. Невозможность обеспечения достаточно высокого уровня безопасности полета с помощью традиционных систем с точки зрения обеспечения спасения пассажиров и экипажа гражданских самолетов в аварийных ситуациях вызвала необходимость пересмотра концепции проектирования, конструирования и эксплуатации самолета по следующим направлениям: спасение самолета в целом с помощью парашютных систем и систем мягкой посадки (патент США 3315920, МПК В 64 D 25/12, НКИ 244/139; патент США 3833192, МПК В 64 D 17/80, НКИ 244/139; патент США 4050657, МПК В 64 D 17/70, В 64 D 17/80, НКИ 244/139, 244/147; патент США 4298177, МПК В 64 D 17/80, НКИ 244/139, 244/52, 244/100, 244/105); спасение пассажиров и экипажа в едином отделяемом модуле с помощью парашютных систем при полной или частичной дезинтеграции самолета (патент США 4699336, МПК В 64 С 1/32, НКИ 244/140, патент США 5568903, МПК В 64 С 1/32, НКИ 244/140; 244/139); спасение пассажиров и экипажа в фюзеляже полностью дезинтегрированного самолета с помощью парашютных систем (патент США 3508727, МПК В 64 D 25/12, НКИ 244/140).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Вытяжная система спасения пассажиров самолета" (патент США 5921504, МПК В 64 С 1/32, НКИ 244/140, 244/147, 244/120) - прототип.

Самолет, оснащенный вытяжной системой спасения, обладает специально оборудованным фюзеляжем цилидрической формы и дезинтегрируемым в аварийной ситуации хвостовым отсеком. Внутри фюзеляжа расположен продольный набор обитаемых цилиндрических модулей, зафиксированный в штатном режиме и вытягиваемый из фюзеляжа в аварийной ситуации. Обитаемые модули шарнирно соединены между собой в 4 точках, расположенных равномерно по окружности торцевых сечений модулей, а в стыки между модулями крепятся в 4 точках ударопоглощающие амортизаторы. Внутри подкрепленной цилидрической оболочки фюзеляжа устанавливаются 4 продольные направляющие двутаврового сечения, расположенные равномерно по круговому контуру поперечного сечения фюзеляжа. В соответствии с расположением двутавровых направляющих снаружи вдоль каждого обитаемого модуля устанавливаются 4 пары колес.

Хвостовой отсек имеет 4 пары щитков для отделения от фюзеляжа и 4 пары щитков для вытягивания из фюзеляжа набора обитаемых модулей в аварийной ситуации и концевой диффузор для уменьшения скорости падения отделившегося хвостового отсека относительно остальной части фюзеляжа. Каждый обитаемый модуль имеет иллюминаторы, соответствующие иллюминаторам фюзеляжа самолета и герметически закрывающиеся двери по торцам модуля. Обитаемый модуль оснащается парой основных и парой запасных парашютов, любая пара имеет неравные размеры, что обеспечивает сближение с поверхностью под некоторым углом скольжения. Обитаемый модуль оснащен системой жизнеобеспечения для штатного и аварийного режимов эксплуатации самолета, средствами пожаротушения и аварийного покидания самолета, специальной аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувным средством приводнения, системой амортизации или надувной системой мягкой посадки, а также приемопередатчиком и приводным устройством, которое обеспечивает режим скольжения набора обитаемых модулей по направляющим при вытягивании его из фюзеляжа в аварийной ситуации.

В случае аварийной ситуации по команде экипажа инициируется работа вытяжной системы путем подрыва 4 пирочек зажимов щитков отделения хвостового отсека и одновременное срабатывание приводных устройств на каждом обитаемом модуле. Освобожденные зажимы позволяют щиткам хвостового отсека отделиться от фюзеляжа, а так как набор обитаемых модулей присоединен к хвостовому отсеку, то начавший отделяться от фюзеляжа хвостовой отсек начнет вытягивать из фюзеляжа набор обитаемых модулей. После отделения хвостового отсека раскрываются вытяжные щитки, вызывая эффект аэродинамического торможения, что в свою очередь способствует вытягиванию остальной части набора обитаемых модулей. Когда передний обитаемый модуль выйдет из фюзеляжа, с помощью соответствующей пиросистемы будет последовательно производится разрыв соединений модулей в наборе, начиная с соединения заднего обитаемого модуля с хвостовым отсеком и кончая соединением двух передних модулей. Почти одновременно с освобождением каждого модуля от соединений с соседними модулями происходит развертывание основных парашютов, а в случае отказа - развертывание запасных парашютов.

Данная аварийно-спасательная система имеет ряд недостатков, которые представляются существенными:

1. Вытяжная система обладает значительной инерционностью, степень которой будет нарастать по мере изменения этапов полета: набор высоты, горизонтальный полет, снижение, что отрицательно влияет на ее эффективность.

2. В силу недостаточной жесткости соединений обитаемых модулей друг с другом в составе набора при его вытягивании возможно заклинивание, особенно в выходном сечении фюзеляжа.

3. Вытянутая часть набора обитаемых модулей вместе с отделившимся хвостовым отсеком образует динамически неустойчивую систему, на которую будут действовать поперечные силы и крутящие моменты. Поведение такой системы может отрицательно сказаться на состоянии спасаемых в обитаемых модулях и вызвать преждевременное разрушение соединений между модулями.

4. Конструкции обитаемых модулей, объединенных в подвижный набор, не являются частью фюзеляжа и создают на фюзеляж дополнительную нагрузку. В результате с учетом массы четырех направляющих имеет место значительное утяжеление конструкции самолета, оснащенного данной системой.

5. При представлении рассматриваемой системы обойден вопрос о расположении бортовых коммуникаций и магистралей относительно обитаемых модулей и их разъединении при разрушении соединений между обитаемыми модулями.

6. При падении аварийного самолета без хвостового отсека возможно его столкновение с обитаемыми модулями, которые спускаются с помощью неуправляемых парашютных систем, а также нанесение значительного экологического ущерба в месте его падения.

Данным изобретением предлагается конструкция аварийно-спасательной системы самолета, включающей средства дезинтеграции крыльев и хвостового оперения от фюзеляжа, подсистему разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек, а также парашютные подсистемы для каждого обитаемого модуля и хвостового отсека, при этом фюзеляж сконструирован в виде набора обитаемых модулей и переходных отсеков, в которых размещены указанные подсистемы разделения, а каждый обитаемый модуль и хвостовой отсек оснащены боковыми рулями, а парашютные подсистемы выполнены с возможностью управления траекторией снижения обитаемых модулей при вращении вокруг вертикальной оси, при этом хвостовой отсек фюзеляжа оснащен дополнительной тормозной парашютной подсистемой.

Заявляемая аварийно-спасательная система самолета позволяет проводить дезинтеграцию самолета, сообразуясь со взаимным расположением крыла и фюзеляжа, расположением двигателей и взаимным расположением вертикального и горизонтального оперения. С помощью быстродействующих средств дезинтеграции производится отделение от фюзеляжа крыльев, стабилизатора, горизонтального оперения и силовых установок. Подсистемы разделения, расположенные в переходных отсеках, предназначены для скрепления обитаемых модулей, для их разъединения и для разъема бортовых коммуникаций и магистралей.

Парашютные подсистемы выполнены многокупольными и установлены в компактной форме в отсеках каждого модуля. Купола многокупольных парашютных подсистем оснащены конструктивной воздухопроницаемостью, при этом упомянутая выше подсистема установлена на каждом модуле с возможностью управляемого вращения вокруг вертикальной оси. Обитаемый модуль оснащен выпускаемыми боковыми рулями, создающими боковые аэродинамические силы при снижении модулей, подсистемой жизнеобеспечения для штатного и аварийного режимов эксплуатации самолета, средствами пожаротушения и аварийного покидания самолета, аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувным средством приводнения, подсистемой амортизации или надувной подсистемой мягкой посадки, а также радиомаяком для точного определения места авиационной катастрофы спасательными службами.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи, которая состоит в создании надежной конструкции аварийно-спасательной системы, обеспечивающей спасение пассажиров и экипажа в обитаемых модулях при аварии в воздухе, с помощью многокупольных парашютных подсистем. Решение технической задачи достигается:

1. Оснащением аварийно-спасательной системы самолета средствами дезинтеграции крыльев и хвостового оперения от фюзеляжа разъемного или разрушающего типа с использованием пиротехнических или иных средств.

2. Оснащением аварийно-спасательной системы самолета подсистемой разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек.

3. Оснащением обитаемых модулей переходными отсеками и выполнением фюзеляжа в виде набора обитаемых модулей и переходных отсеков, образующих в неаварийном режиме единую конструкцию.

4. Оборудованием переходных отсеков подсистемами разделения, включающими средства крепления, выполненные в виде пирозамков, или обтюрированных пирогаек, или пирошнуров; средства отделения в виде пружинных толкателей; сопутствующие элементы, ответственные за разъем бортовых коммуникаций и магистралей, в качестве которых используются направляющие шпильки, электро- и гидропневморазъемы или транзитные кабельные стволы.

5. Оснащением хвостового отсека фюзеляжа дополнительной тормозной парашютной подсистемой.

6. Оснащением обитаемых модулей и хвостового отсека многокупольными парашютными подсистемами, выполненными с возможностью управления траекторией их снижения при вращении вокруг вертикальной оси.

7. Оснащением обитаемых модулей и хвостового отсека выпускаемыми боковыми рулями, создающими боковые аэродинамические силы при снижении обитаемых модулей, при этом боковые отсеки обитаемых модулей выполнены с возможностью размещения в сложенном состоянии боковых рулей.

8. Оснащением куполов многокупольной парашютной подсистемы конструктивной воздухопроницаемостью, выполненной в виде несимметрично расположенных отверстий и щелей, при этом подвеска парашютной подсистемы на обитаемом модуле соответсвует центровки каждого обитаемого модуля.

9. Установкой на каждом обитаемом модуле радиомаяка для точного определения места авиационной катастрофы.

10. Оснащением обитаемых модулей подсистемой жизнеобеспечения для штатного и аварийного режимов эксплуатации самолета, средствами пожаротушения и аварийного покидания самолета, аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувным средством приводнения, подсистемой амортизации или надувной подсистемой мягкой посадки.

11. Введением в систему управления самолетом отдельного контура, исключающего случайное или несанкционированное срабатывание аварийно-спасательной системы.

Данная аварийно-спасательная система отличается от прототипа и принципиально и конструктивно, предусматривает применение современных технических средств и современной технологии. В заявляемой аварийно-спасательной системе самолета, включающей средства дезинтеграции крыльев и хвостового оперения от фюзеляжа, подсистему разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек, а также парашютные подсистемы для каждого обитаемого модуля, хвостовой отсек фюзеляжа оснащен дополнительной тормозной парашютной системой, упомянутые обитаемые модули оснащены переходными отсеками, в которых размещены подсистема разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек, каждый обитаемый модуль и хвостовой отсек оснащены выпускаемыми боковыми рулями, а парашютные подсистемы выполнены с возможностью управления траекторией снижения обитаемых модулей при вращении вокруг вертикальной оси.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа показывает, что заявляемая аварийно-спасательная система представляет собой многомодульную нетрадиционную дезинтегрируемую систему, оснащенную парашютными подсистемами, выполненными с возможностью управления траекторией снижения обитаемых модулей, и подсистемами разделения, расположенными в переходных отсеках обитаемых модулей, а также оснащенную дополнительной парашютной подсистемой. Указанная система имеет ряд преимуществ и позволяет избежать многих недостатков, присущих прототипу, является более надежной, безопасной и для пассажиров, и для экипажа.

Данный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков изобретения.

Предложенная аварийно-спасательная система представлена на фигурах 1-5.

На фиг.1 представлен общий вид широкофюзеляжного самолета.

На фиг. 2 представлена схема отделения крыльев с силовыми установками, хвостового оперения, включающего, например, горизонтальное оперение и стабилизатор, с помощью средств дезинтеграции и введение дополнительной тормозной парашютной подсистемы.

На фиг. 3 представлена схема торможения фюзеляжа тормозной парашютной подсистемой.

На фиг. 4 представлена схема разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек и их разведение с помощью дополнительной тормозной парашютной подсистемы.

На фиг. 5 показана схема спуска обитаемых модулей на унифицированных многокупольных парашютных подсистемах.

Заявляемая система предназначена для самолета 1, состоящего, например, из фюзеляжа 2, крыльев 3, силовых установок 4, хвостового оперения 5, включающего, например, стабилизатор 6.

Аварийно-спасательная система самолета 1 включает в себя средства дезинтеграции 7, например крыльев 3, силовых установок 4, хвостового оперения 5, включающего, например, стабилизатор 6, от фюзеляжа 2 самолета 1 и подсистему разделения 8 фюзеляжа 2 на хвостовой отсек 9 и обитаемые модули 10, оснащенные переходными отсеками 11, причем в каждом из указанных отсеков 11 размещены упомянутые выше подсистемы разделения 8, а каждый из обитаемых модулей 10 и хвостовой отсек 9 в свою очередь снабжены отсеками 12, в которых размещены парашютные подсистемы 13. Фюзеляж 2 выполнен, например, в виде набора обитаемых модулей 10 и переходных отсеков 11 и хвостового отсека 9.

Хвостовой отсек 9 оснащен дополнительной тормозной парашютной подсистемой 14, уложенной в контейнер 15 хвостового отсека 9.

Обитаемые модули 10 и хвостовой отсек 9 оснащены боковыми рулями 16, установленными в отсек 17.

Парашютные подсистемы выполнены, например, многокупольными и, например, из унифицированных куполов.

Купола многокупольной управляемой парашютной подсистемы 13 имеют конструктивную воздухопроницаемость 18, например, в виде несимметрично расположенных отверстий и щелей, позволяющих создать боковую аэродинамическую силу, причем управление последней возможно благодаря тому, что многокупольная парашютная подсистема 13 установлена на каждом обитаемом модуле 10 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, например для этого может быть использован вертлюг (не показано).

Подвеска на обитаемом модуле 10 многокупольных парашютных подсистем 13 соответствует центровке каждого обитаемого модуля 10.

Средства дезинтеграции 7 выполнены, например, с использованием пиротехнических средств и установлены в зонах фюзеляжа, примыкающих к дезинтегрируемым элементам. Средства дезинтеграции 7 могут быть выполнены также, например, разъемными.

Каждый обитаемый модуль 10 оснащен радиомаяком 19 и дополнительно оснащен подсистемой жизнеобеспечения для штатного и аварийного режима, средствами пожаротушения, аварийного покидания самолета, аппаратурой по определению характера поверхности, надувными средствами приводнения, подсистемой амортизации или надувной подсистемой мягкой посадки (не показано).

В систему управления самолетом введен отдельный контур, исключающий случайное или несанкционированное срабатывание аварийно-спасательной системы (не показано).

Аварийно-спасательная система работает следующим образом. Командир экипажа, оценив ситуацию как аварийную, отдает команду на включение аварийно-спасательной системы и радиомаяков 19. Быстродействующие средства дезинтеграции 7 производят отделение от фюзеляжа 2 крыльев 3, силовых установок 4, хвостового оперения 5, включающего, например, стабилизатор 6. Из камеры 15 хвостового отсека 9 осуществляют выпуск дополнительной тормозной парашютной подсистемы. Сразу после этого подается команда на срабатывание подсистемы разделения 8 фюзеляжа 2 на отдельные модули 10 и хвостовой отсек 9, при этом дополнительная тормозная парашютная подсистема 14 обеспечивает разведение каждого из модулей 10 и хвостового отсека 9 на безопасное расстояние друг от друга.

В процессе разведения модулей 10 фюзеляжа 2 происходит развертывание унифицированных многокупольных парашютных подсистем 13 и далее осуществляется спуск модулей 10 и хвостового отсека 9. При снижении модулей 10 и хвостового отсека 9 обеспечивается возможность управления траекторией снижения с помощью боковых выпускаемых рулей 16 совместно с конструктивной воздухопроницаемостью 18 куполов, выполненной, например, в виде несимметрично расположенных отверстий и щелей, позволяющих создать боковую аэродинамическую силу, причем управление последней возможно благодаря тому, что многокупольная парашютная подсистема 13 установлена на обитаемом модуле 10 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

Управление траекторией снижения обитаемых модулей 10 и хвостового отсека 9 позволяет также исключить соударение модулей 10 и указанного отсека 9 при спуске.

На определенной высоте происходит включение аппаратуры по определению характера земной поверхности и развертывание соответствующей подсистемы посадки (приземления или приводнения).

Рули 16 имеют большое удлинения, что позволяет предотвратить качение модулей 10 и хвостового отсека 9 по земле при посадке.

На взлетно-посадочных режимах в зависимости от характера и условий аварийной ситуации предусматривается режим применения только дополнительной тормозной парашютной подсистемы 14 для экстренного торможения на взлетно-посадочной полосе и режим применения всей парашютной подсистемы 13 на малых высотах без дезинтеграции конструкции самолета.

Реализация заявляемой аварийно-спасательной системы позволит осуществить спасение пассажиров и экипажа при аварии самолета.