АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СПАСЕНИЯ ПАССАЖИРОВ, ЭКИПАЖА И ГРУЗОВ ПРИ АВАРИИ САМОЛЕТА В ВОЗДУХЕ Российский патент 2000 года по МПК B64D25/08 

Изобретение относится к области самолетостроения, аварийно-спасательному оборудованию и средствам защиты самолетов.

Заявляемая система представляет собой конструкцию, соединяющую самолет с планерлетом и предназначенную для спасения пассажиров и экипажа при аварии самолета в воздухе, а также для доставки различных грузов в запланированное место доставки.

Система может использоваться, преимущественно, для создания пассажирских самолетов среднего и представительского класса, а также для транспортных и специального назначения самолетов нетрадиционной конструкции.

Аналогом одной из двух составных частей (пилотируемой части) заявляемой конструкции самолета является конструкция типа десантного планера, буксируемого самолетом-буксировщиком.

В 1936 - 37 гг. в нашей стране строился серийно тяжелый десантный планер Ц-25 и десантный монопланер Ц-25М конструкции Цыбина П.В. с двумя моторами мощностью по 165 л.с. (Представлен на фиг. стр. 83 в книге Г.С. Ветрова "С. П. Королев в авиации". - М.: "Наука", 1988 г.).

В 1942 г. авиаконструктором О.К. Антоновым был разработан и построен планерлет КТ ("Крылья танка"), для транспортирования легкого танка. Были также созданы планерлеты Ил-32, Як-14, (УДК 629.734 книга В.М. Замятина "Планеры и планеризм". - М.: Машиностроение, 1974, стр. 22, рис. 1.22; стр. 219, рис. 6, 5; стр. 221 - 222).

В годы Великой Отечественной войны планерлеты использовались для нужд армии и партизан. Планерлеты применялись и в других странах.

Основными признаками планерлета были: высокое аэродинамическое качество, малая посадочная скорость и ограниченная нагрузка на крыло. Эти достоинства обеспечиваются установкой на планере относительно маломощного двигателя, позволяющего производить самостоятельный взлет машины без груза. Груженый планерлет, после отделения от самолета-буксировщика может продолжать полет самостоятельно. Характерным для планерлета является и то, что этот летательный аппарат открывает широкие перспективы применения его в современной авиационной технике, а также для развития планеризма и подготовки летных кадров.

Как и самолет, планерлет имеет фюзеляж, объединяющий кабину экипажа и пассажирский (грузовой) салон, имеет крыло и хвостовое оперение с рулями управления, силовую установку, шасси и вспомогательное оборудование.

Недостатками планерлета были: необходимость его буксировки на заданную высоту полета самолетом-буксировщиком и малая грузоподъемность. Из-за этих недостатков планерлеты не получили широкого распространения, а с появлением тяжелых транспортных самолетов утратили свою роль.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Аварийная система спасения летательного аппарата" (Патент США N 4651952, МКИ B 64 D 25/08; НКИ кл. 244-2) - прототип.

Летательный аппарат содержит фюзеляж с кабиной, пассажирским салоном и хранилищем сжатой текучей среды. К фюзеляжу прикреплены крыльевые консоли с управляющими элементами и фюзеляжная гондола. Под крылом крепятся основные стойки шасси. К фюзеляжной гондоле крепятся носовая стойка шасси и двигатели.

Фюзеляжная гондола оборудована нижней подушкой, которая работает совместно с фюзеляжем и придает фюзеляжу обтекаемую форму при нормальном полете. В фюзеляжной гондоле размещено несколько отдельных топливных баков, снабженных отсечными клапанами, управляемыми из кабины. Между днищем фюзеляжа планера и фюзеляжной гондолой в углублении размещена надувная камера. Один из двигателей имеет приспособление для нагнетания текучей среды из хранилища в камеру.

При нагнетании в камеру текучей среды камера работает как средство отделения фюзеляжной гондолы от планера.

Между днищем фюзеляжа планера и фюзеляжной гондолой имеются соединительные муфты, для крепления фюзеляжной гондолы к планеру, а также устройства, которые соединяют и разъединяют магистральные трубопроводы, а между плоскостями крыла и мотогондолами - трубопроводы, по которым топливо подается к двигателям.

Предусмотрен вариант полного прекращения подачи топлива к двигателям. Имеется противопожарная система.

При аварийной ситуации экипаж имеет возможность с помощью средств отделения отделить (сбросить) фюзеляжную гондолу с двигателями и топливными баками от планера, чтобы продолжать полет в аварийном режиме.

При автономной (аварийной) посадке планера используются крыльевые основные стойки и хвостовая опора, имеющаяся у планера. После приземления хвостовая часть фюзеляжа планера и, соответственно, задняя дверь оказываются ближе к земле, чем при нормальной посадке самолета, что упрощает эвакуацию пассажиров.

Данная аварийная система спасения летательного аппарата имеет ряд недостатков, которые представляются существенными:
1. Если в аварийной ситуации фюзеляжная гондола (основание фюзеляжа самолета) вместе с прикрепленными к ней двигателями будет аварийно сброшена, то данный планерлет становится только планером. Но сможет ли планер, вообще без двигателей, с экипажем, значительным числом пассажиров или грузом совершить безопасную аварийную посадку?
2. Если же будут остановлены двигатели отсечкой топливных магистралей, то насосы перекачки работать не будут, так как они приводятся в действие (как указано в описании) двигателем (ми) самолета. Тогда аварийная ситуация только усугубится.

3. Остановка двигателей, наступление неожиданной тишины, к тому же, психологически воздействует на пассажиров.

Данным изобретением предлагается двухмодульная конструкция самоспасаемого "самолета-планерлета" в качестве аварийно-спасательной системы.

Заявляемая авиационная система представляет собой конструкцию, которая содержит две основные части: 1 - основание фюзеляжа - нижний продольный отсек фюзеляжа, в котором размещено все оборудование самолета, могущее представлять какую-либо опасность для пассажиров и экипажа, взрыво- и пожароопасное оборудование, основные топливные баки; к нему крепятся мотогондолы, стойки шасси (носовая стойка и фюзеляжная с колесной тележкой) и 2-я часть - отделяется при аварии в воздухе, верхняя часть фюзеляжа, объединяющая кабину экипажа и пассажирский салон, представляющая собой планерлет, который содержит средне- или верхнерасположенное крыло с закрылками и рулями крена и хвостовое оперение с рулями высоты и направления. К основанию киля крепятся две малые мотогондолы, в которых размещены два вспомогательных реактивных двигателя необходимой мощности, для обеспечения автономного полета и для аварийной посадки планерлета в удобном месте на местности.

Планерлет в носовой части своего фюзеляжа имеет носовую двухколесную стойку шасси, которая используется (выпускается) только при автономной посадке планерлета, а его, общее с "самолетом", крыло оборудовано основными стойками шасси.

Планерлет крепится к основанию фюзеляжа с помощью, например, четырех балочных держателей (два передних и два задних), замки которых имеют пиротехнический привод или привод двойного действия - пиротехнический и пневматический (для повышенной надежности отделения планерлета от основания фюзеляжа).

Причем балочные держатели и замки крепления планерлета установлены на силовых элементах конструкции основания фюзеляжа, а бугели подвески являются принадлежностью планерлета. Планерлет обладает амфибийными свойствами (на случай аварийной посадки на воду), а также ему могут быть приданы и свойства экраноплана.

Крыло самолета-планерлета вблизи центроплана имеет почти круглую в плане форму, которая обеспечивает более устойчивый полет, а на предельно малой высоте - создание экрана (воздушной подушки). Такое крыло, при определенной путевой скорости, создает значительную подъемную силу, обеспечивающую безопасное снижение и посадку планерлета с экипажем и пассажирами.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи, которая состоит в создании самолета-планерлета, конструкция которого представляет собой аварийно-спасательную систему, обеспечивающую спасение пассажиров (груза) и экипажа при аварии самолета в воздухе или при отказе самолетных систем, от которых зависит безопасность полета, с помощью отделяющегося от основания фюзеляжа самолета планерлета, представляющего собой летательный аппарат, содержащий комфортабельные кабину экипажа и пассажирский салон, отвечающие современным требованиям, верхне- или среднерасположенное крыло, хвостовое оперение, вспомогательную реактивную двигательную установку и шасси, состоящее из собственной носовой и основных крыльевых стоек, согласно заявляемому изобретению.

Решение технической задачи достигается:
1. Созданием самолета двухмодульной конструкции, состоящей из двух основных частей (основания фюзеляжа и установленного, закрепленного на нем с помощью балочных держателей и замков с пиротехническим приводом планерлета).

2. Созданием планерлета с комфортабельными кабиной экипажа и пассажирским салоном, изготовленных из пожаробезопасных и композитных материалов, обладающего свойствами плавучести.

3. Оснащением планерлета собственной носовой двухколесной (для надежности) стойкой шасси.

4. Созданием надежных и легкоразъемных узлов крепления планерлета к основанию фюзеляжа и стыковочных узлов электро- и пневморазъемов.

5. Оснащением планерлета тормозным парашютом и газовыми реактивными тормозными двигателями для эффективного уменьшения путевой скорости (при необходимости), размещенными по бортам в носовой части планерлета.

6. Оборудованием планерлета необходимыми системами жизнеобеспечения, связи, сигнализации и буксировочными устройствами (для буксировки как по суше, так и по воде).

7. Осуществлением отделения планерлета от основания фюзеляжа самолета и пилотированием планерлета до момента совершения аварийной посадки на выбранном или указанном наземными службами участке местности, или на запасном аэродроме.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая аварийно-спасательная система представляет собой двухмодульную нетрадиционную конструкцию самолета, имеет ряд преимуществ, является более надежной, безопасной и для пассажиров, и для экипажа.

Данная аварийно-спасательная система отличается от прототипа и принципиально, и конструктивно. Данная самолетная спасательная система предусматривает применение современных средств и технологии на современном уровне.

Самолет-планерлет содержит два модуля: пассажирский модуль N 1 и фюзеляжный - модуль N 2. При этом модуль N 1 - пилотируемый, а модуль N 2 является "сбрасываемым", т. е. уничтожаемым в случае аварии, связанной с его оборудованием (основными двигателями, пожаром или разрушением стоек шасси).

Но может быть предусмотрен и вариант выполнения фюзеляжного модуля N 2 в виде автономного летательного аппарата, оснащенного выдвижным раскладывающимся крылом, имеющейся основной двигательной установкой, собственным хвостовым оперением, киль которого с рулем направления установлен под хвостовой частью основания фюзеляжа и складывается под углом 90^oC, и шасси, которое состоит из носовой и двух фюзеляжных стоек.

При работающих вспомогательных двигателях планерлет, в случае аварийной посадки на воду, может плыть по воде или подруливать к берегу (пристани).

Вспомогательные двигатели, при суммарной их тяге, равной величине тяги одного основного двигателя, могут использоваться в качестве третьего двигателя, в случае отказа одного из основных двигателей самолета-планерлета, а также для обеспечения ускоренного взлета и при необходимости.

Такая авиационная система может применяться не только в гражданской авиации, но также для срочной доставки необходимых грузов в районы бедствий по заданию МЧС или, например, для доставки десанта и выполнения других задач.

Предложенная аварийно-спасательная система представлена на фигурах 1 - 3.

На фиг. 1 представлен общий вид самолета-планерлета (СП) (в условиях обычного полета), который содержит:
1 - основание фюзеляжа самолета;
2 - планерлет, объединяющий кабину экипажа, пассажирский салон;
3 - крыло самолета-планерлета;
4 - левый основной двигатель самолета;
5 - киль;
6 - левый вспомогательный двигатель (двигатель аварийной посадки планерлета);
7 - хвостовое оперение;
8 - контейнер тормозного парашюта;
9 - хвостовое оперение для ЛА N 2 со складывающимся рулем направления (установливается на самолете варианта 2);
10 - поплавки (для посадки планерлета на воду), в корпус которых убираются консольные поддерживающие стойки шасси самолета;
11 - выдвижное раскладывающееся крыло (устанавливается на самолете варианта 2);
12 - крыльевые тормозные щитки;
13 - сопло струйного газового тормозного двигателя;
14 - аварийно-сигнальные огни (фонари);
15 - посадочные фары.

Примечания: Автопилот размещен в основании фюзеляжа (для самолета варианта 2), а пульт управления аварийно-спасательной системой - в кабине экипажа.

Бортовой накопитель информации - "БНИ" (черный ящик) и бортовой аккумулятор постоянного тока установлены на планерлете.

Дополнительный топливный бак для вспомогательных двигателей размещен в основании и нижней части киля.

На фиг. 2 представлено верхнее перекрытие основанию фюзеляжа с балочными держателями и пирозамками планерлета к основанию фюзеляжа самолета (в плане):
1 - основание фюзеляжа;
16 - поперечные балки крепления блочных держателей;
17 - балочные держатели крепления планерлета к основанию фюзеляжа;
18 - пирозамки балочных держателей;
19 - поршневые толкатели пирозамков.

Особенность крепления замков балочных держателей состоит в том, что они должны находиться на одинаковых расстояниях от центра тяжести основания фюзеляжа и друг от друга попарно, чтобы не происходило перекоса при сбросе.

На фиг. 3 представлен самолет-планерлет с выпущенными шасси (вид спереди).

Для посадки самолета используются: двухколесная носовая стойка 20, двух-, четырехколесная основная фюзеляжная стойка (на фиг. не показана) и поддерживающие консольные стойки 21 шасси.

Для автономной посадки планерлета используются: собственная носовая стойка 22 планерлета с двумя меньшего диаметра колесами, чем колеса носовой стойки основания, и две основные крыльевые стойки 23 шасси (у каждой стойки по два колеса).

Примечание. В авиационных системах принято дублирование важнейших систем.

Для большей надежности всей аварийно-спасательной системы, предлагается применять двухколесные стойки шасси, т.к. при разрушении единственного колеса любой стойки, самолет может отбросить за пределы ВПП или опрокинуть.

Аварийно-спасательная система работает следующим образом: командир экипажа при аварийной ситуации в полете, приняв решение на аварийную посадку, включает вспомогательные двигатели (двигатели планерлета), предупредив экипаж о необходимости аварийной посадки, переводит основные двигатели в режим малого газа или реверса и нажимает кнопку "Отделение планерлета", расположенную на щитке управления аварийно-спасательной системы в кабине экипажа (в верхней части приборной доски).

По команде "Отделение планерлета" срабатывают пирозамки балочных держателей: несущие рычаги замков освобождаются, разворачиваются на своих осях и стопорятся в открытом положении.

В момент освобождения бугелей от рычагов подвески в замках балочных держателей, бугели планерлета под действием сжатых (при подвеске) возвратных пружин утапливаются в гнезда днища корпуса планерлета "заподлицо", с целью исключения зацепить за детали замка и балочного держателя при сбросе. Величина усилия пружины рассчитана лишь только на преодоление веса бугеля и силы трения при движении его по направляющим гнезда.

При срабатывании пирозамков 18 поршни и толкатели замков под действием давления газов выталкивают планерлет 2 из посадочных мест и узлов фиксации (передних и задних упоров) основания фюзеляжа 1. При этом расстыковываются электрические и пневмо-разъемы, и происходит отделение планерлета 2 от основания фюзеляжа 1. Основание фюзеляжа 1 под действием своего веса, силы инерции и встречного воздушного потока начинает падение к земле по параболе (так же, как это происходит при бомбометании). При этом летчик, управляющий самолетом-планерлетом, следит за сигнальными лампами и при загорании табло зеленого цвета "отделение" увеличивает тягу двух вспомогательных двигателей 6 до максимального значения, а также, увеличивая угол атаки рулями высоты, отводит планерлет 2 с набором высоты.

При взятии штурвала на себя летчик нажимает кнопку (на штурвале) включения двух пиродвигателей отделения (на фиг. не показаны), которые служат для большей надежности отделения планерлета и установлены в узлах крепления на днище хвостовой части корпуса планерлета, реактивные струи которых отталкивают основание фюзеляжа 1 самолета от планерлета 2, исключая столкновение с хвостовой частью основания в заключительный момент отделения.

Далее командир экипажа, выбрав место на местности для посадки или действуя по указанию наземных служб управления полетами, сообразуясь с обстановкой на местности и метеоусловиями, выполняет заход на посадку, используя пилотажные возможности планерлета, выполняет снижение для посадки на запасном аэродроме, аэродроме сельскохозяйственной авиации, на выбранной площадке (участке местности), на прямом участке автодороги или на водную поверхность.

При этом осуществляется радиосвязь с наземными службами управления полетами, с дежурными службами местного управления, службами речного и морского плавания. Дежурные службы ПВО страны (округа) могут сообщить местным органам координаты места аварийной посадки планерлета. Имеющиеся на планерлете генератор постоянного тока и аккумулятор обеспечивают электрические цепи и потребители электроэнергией.

Реализацией заявляемого комплекса устройства самолетной аварийно-спасательной системы осуществляется спасение экипажа, пассажиров или груза при аварии самолета в воздухе.

Возможность создания и применения аварийно-спасательной системы предлагаемой конструкции подтверждается существовавшими и применявшимися аналогами для перевозки с помощью планерлета десанта и боевой техники - танка "Т-60", существующими и применяемыми известными техническими средствами, имеющимися силовыми установками, применяемыми в соответствии с заявляемым изобретением.

Изобретение относится к аварийно-спасательному оборудованию. Система содержит основание фюзеляжа с мотогондолами и носовой стойкой шасси и закрепленный на нем с помощью средств отделения планерлет. Под крылом планерлета прикреплены соответственно левая и правая основные стойки шасси. Основание фюзеляжа имеет фюзеляжную стойку шасси. Консоли крыла планерлета снабжены обтекателями, используемыми как поплавки, и убирающимися в них двумя консольными поддерживающими стойками. Средства отделения выполнены в виде четырех балочных держателей с замками крепления, имеющими привод пиротехнический или двойного действия (пиротехнический и пневматический). Средства отделения содержат два пиродвигателя отделения, установленных в крепежных узлах днища хвостовой части планерлета. Последний ограничен от смещения в продольном направлении передним и задним упорами балочных держателей. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Аварийно-спасательная система самолета, содержащая основание фюзеляжа с мотогондолами и носовой стойкой шасси и установленный и закрепленный на нем с помощью средств отделения планерлет, под крылом которого прикреплены соответственно левая и правая основные стойки шасси, отличающаяся тем, что основание фюзеляжа снабжено фюзеляжной стойкой шасси, а консоли крыла планерлета снабжены обтекателями, используемыми как поплавки, и убирающимися в них двумя консольными поддерживающими стойками, при этом средства отделения выполнены в виде четырех балочных держателей с замками крепления, имеющими привод пиротехнический или двойного действия (пиротехнический и пневматический), а планерлет ограничен от смещения в продольном направлении передним и задним упорами балочных держателей. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства отделения содержат два пиродвигателя отделения, установленных в крепежных узлах днища хвостовой части планерлета. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вспомогательные реактивные двигатели планерлета размещены в мотогондолах, прикрепленных к основанию киля. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что планерлет снабжен убирающейся носовой двухколесной стойкой шасси. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что планерлет снабжен струйными тормозными двигателями, размещенными в носовой части фюзеляжа по продольной оси, проходящей через центр масс корпуса планерлета, обеспечивающими торможение планерлета при посадке, а также тормозным парашютом, размещенным в хвостовом отсеке планерлета.