КАТАПУЛЬТНОЕ КРЕСЛО Российский патент 1998 года по МПК B64D25/10 

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, в частности к средствам спасения экипажа самолета.

Известно катапультное кресло ACE - II фирмы Макдонелл-Дуглас, содержащее сиденье, заголовник с размещенным в нем спасательным парашютом, стреляющий механизм и систему автоматики (проспект фирмы "Reprt DDC J4576 Revision). При использовании этого кресла все возможные режимы полета самолета по скорости и высоте разделяются на ряд зон. В пределах каждой зоны задается строго определенная временная последовательность ввода тормозного и спасательного парашютов. После определения зоны покидания задается временная задержка ввода парашюта, которая для каждой зоны устанавливается заранее, исходя из расчетов или соответствующих экспериментов при самом неблагоприятном сочетании параметров, определяющих процесс торможения катапультного кресла до скорости, допустимой для ввода парашюта.

Недостатком этого кресла является то, что выбранная временная задержка оказывается чрезмерной в случае отличия условий катапультирования от самых неблагоприятных. Кроме того такая схема приводит к тому, что режимы полета, незначительно отличающиеся по скорости и высоте, но оказавшиеся в различных зонах, могут существенно отличаться по времени ввода парашютов и соответственно по минимально безопасным высотам покидания самолета.

Наиболее близким техническим решением является катапультное кресло К-36ДМ сер. 2, которое содержит сиденье, заголовник со стабилизирующими штангами и размещенным в нем спасательным парашютом, стреляющий механизм, пороховой ракетный двигатель и систему автоматики (Руководство по технической эксплуатации ЗАБ-9200-ООРЭ, НПП Звезда, 1976). Информация, получаемая с борта самолета о скорости полета в момент катапультирования, используется для изменения функциональной конфигурации кресла. Например, на малой скорости полета, когда воздействие на летчика воздушного потока невелико, блокируется ввод защитного дефлектора, а на большой скорости отключается механизм бокового разворота катапультного кресла.

Кроме того, применение в системе автоматики пневмомеханического прибора КПА-4 позволяет непрерывно изменять время задержки ввода спасательного парашюта в зависимости от скорости самолета, а не ступенчато как при "зонной" автоматике.

Однако, это кресло учитывает лишь скорость и высоту полета самолета в момент катапультирования и не позволяет адаптировать работу систем катапультного кресла в зависимости от вертикальной скорости снижение, вертикальной перегрузки, угла и угловой скорости крена и факта обжатия шасси самолета.

Технической задачей изобретения является обеспечение покидания самолета при минимальных уровнях воздействия условий катапультирования на летчика и предельное уменьшение минимально безопасной высоты катапультирования.

Указанная задача решается за счет того, что известное катапультное кресло, имеющее сиденье, заголовник со стабилизирующими штангами и размещенным в нем спасательным парашютом, стреляющий механизм, дефлектор, пороховой ракетный двигатель систему автоматического управления креслом, дополнительно снабжено установленными на задней поверхности заголовника двумя пороховыми ракетными двигателями и автономным источником тока. Кроме того, система автоматики имеет датчик хода катапультного кресла, барореле, измеритель ускорения вдоль продольной оси кресла, блок коммутации и выполнена с возможностью формирования и выдачи команд на включение стреляющего механизма, дефлектора, стабилизирующих штанг, пороховых ракетных двигателей, поворота основного ракетного двигателя и его сопл по информации о параметрах и режимах полета самолета и по сигналам от датчика хода кресла, измерителя ускорения действующего вдоль продольной оси кресла и барореле, при этом выходом блока автоматического управления креслом является выход коммутатора, который соединен с системами ввода в действие дефлектора, стабилизирующих штанг спасательного парашюта, основного и дополнительных пороховых ракетных двигателей и системой поворота основного двигателя и его сопл.

На фиг.1 изображен общий вид катапультного кресла; на фиг.2 - блок схема системы автоматики и связь ее с системами самолета и элементами кресла.

Катапультное кресло содержит сиденье 1 и заголовник 2. По бокам заголовника закреплены стабилизирующие штанги 3, а на его задней поверхности - два дополнительных пороховых ракетных двигателя 4. Внутри заголовника уложен спасательный парашют (на чертеже не показан). На сиденье расположены стреляющий механизм 5, поворотный основной пороховой ракетный двигатель 6 с поворотными соплами, дефлектор 7, ручка 8 аварийного покидания и система автоматического управления креслом, выполненная из датчика хода 9 катапультного кресла, барореле 10, измерителя 11 ускорения вдоль продольной оси кресла, блока коммутации 12 и вычислителя 13. Электрически выходы датчика хода катапультного кресла, барореле, измерителя ускорения вдоль продольной оси кресла и информационные каналы 14 от системы 15 высотно-скоростных параметров самолета и других его систем связаны с входом в вычислитель, а выход из него через блок коммутации связан с системами креола: ввода стабилизирующих штанг, ввода дефлектора, ввода спасательного парашюта, включения основного и дополнительных пороховых ракетных двигателей, поворота основного двигателя и его сопел. Кроме того, катапультное кресло снабжено автономным источником электропитания 16.

Работает катапультное кресло следующим образом.

В режиме нормального полета система автоматического управления креслом находится в отключенном состоянии. В аварийной ситуации, после поступления команды на катапультирование включается система автоматического управления и срабатывает стреляющий механизм 5. По информационным каналам 14 от системы 15 высотно-скоростных параметров самолета вычислитель 13 в цифровом последовательном коде принимает сигналы о следующих режимах полета самолета: скорости, высоте, угле крена, угловой скорости по крену, вертикальной скорости, вертикальном ускорении. Кроме параметров вычислитель принимает аналоговые сигналы признаков пикирования или кабрирования и обжатия шасси от самолета, а от расположенного на кресле датчика хода 9, измерителя 11 ускорения вдоль продольной оси кресла и барореле 10 соответственно сигналы о параметрах движения кресла по направляющим, торможения и барометрической высоте.

Поступившая информация обрабатывается в вычислителе по заданным алгоритмам, и система автоматического управления вырабатывает команды включения дефлектора 7, стабилизирующих штанг 3, пороховых ракетных двигателей 4 и 6, поворота сопел основного двигателя 6, поворота самого двигателя и ввода спасательного парашюта.

Пример работы кресла при следующих режимах катапультирования:
Скорость - 850 км/ч
Высота барометрическая - 5000 м
Вертикальное ускорение - 1 ед. g
Вертикальная скорость - 50 м/с
Угол крена - 0
Угловая скорость - 0
Признаки обжатия шасси, пикирования или кабрирования отсутствуют.

При поступлении сигнала на катапультирование включается система автоматического управления кресла и запускается автономной источник питания 16. Вычислитель 13 по информационным каналам 14 принимает сигналы от самолета о перечисленных выше параметрах, характеризующих режим полета, и производит следующие операции:
1. Выдает команду на блокировку ввода дефлектора 7.

2. Определяет, что блокировка ввода стабилизирующих штанг 3 и поворот основного порохового двигателя не требуется из-за отсутствия признаков пикирования или кабрирования.

3. Вырабатывает команду на поворот сопел основного двигателя 6 в положение, соответствующее минимальной результирующей тяги.

4. Подает команду на стреляющий механизм 5 и кресло начинает движения по направляющим.

5. Не блокирует включение основного двигателя 6, т.к. угол крена и угловая скорость равны 0 и вертикальная скорость невелика.

6. По команде датчика хода 9 при ходе кресла 350-750 мм вводит штанги 3.

7. По команде датчика хода 9 при ходе кресла 1060 мм включает основной двигатель 6.

8. Блокирует включение дополнительных пороховых ракетных двигателей 4 для бокового разворота кресла ввиду отсутствия крена и угловой скорости.

9. Датчики ускорения 11 выдают в вычислитель 13 сигнал торможения кресла и при достижении креслом истинной скорости 650 км/ч вычислитель 13 выдает команду на ввод спасательного парашюта. При этом барореле 10 не блокирует ввода спасательного парашюта, т.к. высота меньше 5000 м.

До схода кресла с направляющих автоматика питается от бортового источника, а после - от автономного источника питания 16.

В случае пропадания бортового питания информация от борта в автоматику кресла не поступает. Катапультирование производится при выдергивании ручки катапультирования 8 и система автоматического управления в этом случае, работающая в автономном режиме, формирует строго определенную функциональную конфигурацию кресла. Прохождение команд обеспечивается от автономного источника питания 16. При этом всегда обеспечивается ввод дефлектора, стабилизирующих штанг, включение основного порохового двигателя, блокировка включения дополнительных пороховых двигателей и выдача постоянной временной задержки на ввод спасательного парашюта.

Креслом имеет сидение, заголовник со стабилизирующими штангами и размещенным в нем спасательным парашютом, стреляющий механизм, основной и два вспомогательных, установленных на задней поверхности заголовника, пороховых ракетных двигателя, систему автоматического управления креслом, включающую датчик хода катапультного кресла, баро-реле, измеритель ускорения вдоль продольной оси, коммутатор и выполненную с возможностью определения функциональной конфигурации кресла по информации о режимах и параметрах полета самолета, что повышает безопасность катапультирования. 2 ил.

Катапультное кресло, содержащее сиденье, заголовник со стабилизирующими штангами и размещенным в нем спасательным парашютом, стреляющий механизм, дефлектор, основной пороховой ракетный двигатель с их системами ввода в действие, систему автоматического управления креслом, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено автономным источником электропитания и двумя дополнительными пороховыми ракетными двигателями, установленными на задней поверхности заголовника, а система автоматического управления креслом содержит датчик хода катапультного кресла, барореле, измеритель ускорения, действующего вдоль продольной оси кресла, блок коммутации и выполнена с возможностью формирования и выдачи команд на включение стреляющего механизма, дефлектора, стабилизирующих штанг, пороховых ракетных двигателей, поворота основного ракетного двигателя и его сопл по информации о параметрах и режимах полета самолета и по сигналам от датчика хода кресла, измерителя ускорения, действующего вдоль продольной оси кресла и барореле, при этом выходом блока автоматического управления креслом является выход коммутатора, который соединен с системами ввода в действие дефлектора, стабилизирующих штанг, спасательного парашюта, основного и дополнительных пороховых ракетных двигателей и системой поворота основного двигателя и его сопел.