АВИАЦИОННАЯ ПАССАЖИРСКАЯ АВТОНОМНАЯ КАПСУЛА СПАСЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК B64D1/14 B64D17/78 

Изобретение относится к средствам спасения пассажиров с летательного аппарата и может использоваться при создании перспективных самолетов - с повышенной безопасностью пассажиров.

Анализ авиационных катастроф показывает, что современный подход к вопросам безопасности пассажиров летательных аппаратов должен предполагать возможность их эвакуации с терпящего аварию летательного аппарата в диапазоне высот от нескольких десятков метров до нескольких километров, плавный спуск и мягкое приземление, обеспечение возможности их поиска и обнаружения, а также их жизнедеятельности до обнаружения спасателями.

Известен патент (US N 4699336, кл. В 64 C 1/32, 244-140, 1987) на конструкцию самолета с отделяемым герметичным пассажирским отсеком, где самолет содержит устройство для выбрасывания пассажирского отсека из салона фюзеляжа главной секции, когда самолет находится в аварийной ситуации, и устройство для плавного спуска пассажирского отсека на землю.

Недостатками данного технического решения является ослабление жесткости конструкции самолета, относительная длительность операций по эвакуации и необходимость их механического осуществления, что, как правило, в реальных аварийных ситуациях невыполнимо.

Известен патент (US N 4821984, кл. В 64 D 25/00, 25/08, 244-141, 1989) на конструкцию спасательной камеры телескопического типа для пассажирского самолета, которая содержит несколько сегментов, образующих ее стенки. При угрозе аварии сегменты телескопически смещаются один относительно другого и в выдвинутом положении образуют закрытую камеру.

Недостатком данного технического решения является практическая невозможность его использования. Создав конструкцию спасательной камеры, не предложили реальный способ ее эвакуации из аварийного самолета.

Известно техническое решение, в котором изменения тормозного усилия при взаимодействии массы воздушного потока с парашютом приводится путем изменения его площади путем изменения длины строп (патент Англия N 1060301, кл. В 64 D 17/80, 1967).

Основным недостатком можно считать то, что развиваемое парашютом аэродинамическое сопротивление ограничивается площадью парашюта, что делает известный способ малоэффективным.

Цель настоящего изобретения - расширить диапазон аварийных ситуаций летательного аппарата, при которых становиться реальным спасение пассажиров и грузов и возможность уменьшения скорости спуска спасательной капсулы до минимальной за счет усиления взаимодействия парашюта с набегающим потоком воздушной массы перед касанием капсулы с поверхностью посадки.

Поставленная цель достигается тем, что спасательная капсула, используемая в летательных аппаратах с цельным фюзеляжем, представляет собой часть пассажирского салона, выполненную в виде помещенного в фюзеляж автономного отсека, который включает парашют и по крайней мере одну ракету. Парашют соединен с тросом, второй конец которого соединен с ракетой через ролик. Ролик выполнен с возможностью торможения троса в сторону парашюта и пропускания в сторону ракеты. При полете ракеты вверх происходит выборка троса, вызывающая увеличение скорости движения и тормозного усилия парашюта и торможение автономного отсека. Автономный отсек помещается в фюзеляж летательного аппарата по горизонтальным направляющим. Один или несколько автономных отсеков выполнены с сопрягаемыми дверными проемами с возможностью их автоматического закрытия и водонепроницаемости и образуют пассажирский салон. Ракеты с соединенными с ними тросами направлены поочередно в противоположные стороны. Возможен вариант выполнения автономного отсека, который включает в себя парашют и устройства типа лебедки, где парашют соединен с тросами, вторые концы которых соединены с лебедкой через распределительный механизм, выполненный с возможностью торможения тросов в сторону парашюта и пропускания в сторону лебедки, при вращении барабана которой происходит выборка тросов, вызывающая увеличение тормозного усилия парашюта и торможение автономного отсека. Возможен вариант выполнения автономного отсека, содержащего ракетные двигатели мягкой посадки.

В соответствии с вышеизложенным в качестве средства по эвакуации пассажиров с аварийного самолета предлагаются размещаемые в его фюзеляже, как части пассажирского салона, автономные отсеки, которые после отделения от самолета способны осуществить спуск и мягкую посадку. В связи с их новым функциональным назначением и конструкцией автономный отсек предлагается назвать - авиационная пассажирская автономная капсула спасения (АПАКС).

На фиг. 1 изображена схема общего вида самолета без крыльев.

На фиг. 2 изображена схема разреза фюзеляжа по 2-2.

На фиг. 3 изображена схема разреза фюзеляжа по 3-3.

На фиг. 4 изображены проекции капсулы.

На фиг. 5 изображена схема капсулы с раскрытым парашютом.

На фиг. 6 изображена схема завершения спуска капсулы.

На фиг. 7 изображены проекции капсулы с двигателями посадки.

На фиг. 8 изображена схема завершения спуска капсулы с включенными двигателями мягкой посадки.

На фиг. 9 изображены проекции распределительного механизма.

Фюзеляж летательного аппарата 1 выполнен цельным (корпус фюзеляжа 2). В фюзеляже (фиг. 1-3) расположена по крайней мере одна авиационная пассажирская автономная капсула спасения 3 (далее капсула), выполненная в виде герметичного автономного отсека (при закрытых дверных проемах) пассажирского салона с расположенными в ней пассажирскими креслами 4, верхними отделениями для багажа 5 и другой атрибутикой пассажирского салона, иллюминаторами, сопряженными с иллюминаторами фюзеляжа. В верхней части капсулы размещается камера 6 с откидным люком 7, в которой размещен парашют 8, ролик 9, ракета 10 (фиг. 2-5). Парашют 8 через стропы 11 соединен с тросом 12, к которому прикреплен трос 13. Трос 12 образуется обжатым металлической скобой соединением переплетенных между собой конца троса 13 и прикрепленных к нему строп 11 парашюта. В свою очередь трос 13 через ролик 9 закреплен к ракете 10. Ролик 9 имеет храповик, который тормозит трос 13 в сторону парашюта и пропускает его в сторону ракеты. С учетом функционального назначения ролик и его соединение к капсуле делаются с большим запасом прочности. Стенки капсулы 3 выполнены теплоизолированными и силовыми. Капсула может быть снабжена системой освещения и кондиционирования, работающей от автономной системы энергообеспечения после отделения капсулы от фюзеляжа. Одна или несколько капсул составляют пассажирский салон летательного аппарата. Между собой они соединяются сопрягаемыми дверными проемами 14, а с корпусом и силовыми балками 15 пола фюзеляжа через горизонтальные направляющие 16, которые расположены вдоль внутренней поверхности корпуса и пола фюзеляжа и определяют положение капсулы, закрепляют их, обеспечивают жесткость конструкции "капсула-фюзеляж". Капсулы размещают (вставляют) в фюзеляже самолета еще во время его постройки. Направляющие 16 капсулы установлены в ответных направляющих корпуса 3 фюзеляжа в строго горизонтальном направлении, и поэтому они не будут при аварийной эвакуации капсулы препятствовать и задерживать отделение от нее частей разрезанной обшивки фюзеляжа набегающим встречным потоком воздуха. Капсула располагается на силовых балках 15 фюзеляжа, которые крепятся к корпусу 3 фюзеляжа стойками 17. Парашют 8 может быть снабжен вытяжным и стабилизирующим парашютами. В донной части капсулы возможно размещение надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения, включение которой при снижении капсулы будет определено на заранее заданной высоте посредством прибора, например, барометрического высотомера. В фюзеляже летательного аппарата размещены устройства (средства), обеспечивающие отделение (разрезание) корпуса фюзеляжа для освобождения капсул в случае аварийной ситуации.

В случае размещения в капсуле нескольких ракет 10, а значит и нескольких прикрепленных к ним тросов 13, вместо ролика 9 можно использовать распределительный механизм 19 (фиг. 9), который будет также закреплен в верхней части капсулы. Он представляет собой соединение трубы 20 и направляющих патрубков 21. Стропы парашюта 11 через трос 12 будут соединены с тросами 13, которые проходя внутри распределительного механизма 19 (трос 13 входит в трубу 20 и далее каждый трос 13 входит соответственно в направляющий патрубок 21), далее соединяются с ракетами 10. Вместо патрубков 21 могут быть использованы ролики. В распределительном механизме имеется храповик, который выполнен с возможностью торможения тросов 13 в сторону парашюта 8 и пропускания их в сторону ракет 10.

В донной части капсулы возможно размещение надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения, включение которой при снижении капсулы будет определено на заранее заданной высоте посредством прибора, например, барометрического высотомера. Парашют 8 может быть снабжен вытяжным и стабилизирующим парашютами. В фюзеляже летательного аппарата размещены устройства (средства), обеспечивающие отделение (разрезание) корпуса фюзеляжа для освобождения капсул в случае аварийной ситуации.

Корпус капсулы в силу его функционального назначения сделан из теплоизоляционного механически прочного материала яркой окраски. Капсула способна держаться на водной поверхности и снабжена: люками для эвакуации людей после приземления (приводнения); системой спутникового обнаружения и современной радиосвязью; необходимым запасом медикаментов, питья и продуктов; сигнальными ракетами и др. предметами жизнеобеспечения. С момента отделения капсулы руководство по обеспечению безопасности ее спуска берет на себя ее бортовой компьютер, который, контролируя через приборы и датчики ориентацию капсулы в пространстве, скорость спуска, расстояние до земли и ряд других параметров, регулирует траекторию и скорость посадки, обеспечивая ее благополучное завершение. Торможение будет осуществлять снабженная устройством самоторможения парашютная система капсулы, использующая для этого, например, ракеты или устройства лебедочного типа.

Дать оценку степени аварийности ситуации, принять решения об эвакуации пассажиров должны мощные бортовые компьютеры летательного аппарата, оснащенные соответствующими программами, отражающими весь опыт аварийных ситуаций, накопленных авиацией и возможных вариантов аварий. После оценки ситуации как аварийной, бортовые компьютеры летального аппарата задействуют варианты эвакуации капсул, и ими дается команда устройствам, обеспечивающим отделение частей летательного аппарата от капсул, что даст им возможность вывести парашют. Главным здесь для выбора варианта будет время, необходимое для обеспечения торможения скорости спускаемой капсулы до приемлемой перед касанием ею поверхности посадки. После эвакуации капсулы, по команде ее бортового компьютера, учитывающего положение капсулы в пространстве, выводится парашют 8 и начинается этап мягкой посадки (фиг. 6, поз. 1). Ускорить вывод парашюта из капсулы могут различные устройства, уже известные в практике, например, мини-ракета.

Для снижения скорости капсулы в момент ее соприкосновения с поверхностью посадки до минимально возможной капсула снабжена системой мягкой посадки, способной достичь этого результата путем увеличения тормозного усилия в последние секунды посадки. Это увеличение тормозного усилия возникает от аэродинамического взаимодействия купола парашюта с ускоренным потоком набегающей воздушной массы. Ускорение же потока воздушной массы получается путем ускоренной выборки троса 13, осуществляемой с помощью ракеты 10. За несколько метров до посадки по команде бортового компьютера ракета вылетает из верхней части, вытягивая вслед за собой трос 13 (фиг. 6, поз. 2). Это вызывает увеличение тормозного усилия парашюта и, как следствие, уменьшение скорости спуска капсулы. Длина полета ракеты 10 равна длине части троса 13 от ролика 9 до троса 12, то есть ракета 10 вытягивает трос 13, пока трос 12 не упрется в ролик 9 (фиг. 6, поз. 3). В зависимости от веса капсулы и ряда других факторов рассчитываются мощности ракеты, парашюта, толщина и длина троса и т. д. Ракета 10 в капсуле может располагаться в верхней или нижней части капсулы, вдоль ее бортов, или перпендикулярно к ним. Выбор угла подъема ракет может устанавливаться через регулирование их рулей. Запуск и полет ракеты 10 может осуществляться за счет применения твердого топлива, сжатого воздуха, пружинных механизмов, гидравлики и т.д.

Ракеты в капсуле могут располагаться как вдоль ее бортов, так и перпендикулярно к ним. Возможен вариант их расположения в торцах капсулы. Наряду с вышеописанными устройствами, обеспечивающими торможение капсулы, возможен вариант расположения в торцах капсулы ракет 18, выполняющих самостоятельную функцию двигателей мягкой посадки (фиг. 7). Включение двигателей мягкой посадки непосредственно перед соприкосновением с поверхностью посадки (фиг. 8) еще больше увеличит тормозное усилие капсулы. После приземления купол парашюта отцепляется с помощью уже известных практике устройств, и задействуются соответствующие аварийные средства связи, сигнализации, жизнеобеспечения.

Вышеописанный эффект самоторможения достигается применением расположенного в верхней или донной части капсулы лебедочного устройства, когда ее горизонтальный барабан с заведенными на него встречными тросами 13 начинает вращаться, то происходит одновременная и равномерная выборка тросов 13 и их наматывание на него, что и создает дополнительное тормозное усилие. Фактически, ролик 9 будет заменен на распределительный механизм 19, а ракета 10 - лебедкой. Лебедки в зависимости от привода могут быть электрические, турбинные, с двигателем внутреннего сгорания, работать от сжатого воздуха и т.д.

Изобретение относится к средствам спасения. Спасательная капсула представляет собой часть пассажирского салона, выполненную в виде помещенного в цельный фюзеляж герметичного автономного отсека. Отсек включает парашют. Капсула снабжена устройством типа лебедки. Парашют соединен с тросами, вторые концы которых соединены с лебедкой через распределительный механизм. Последний выполнен из трубы, соединенной с направляющими патрубками, и имеет храповик. Храповик выполнен с возможностью торможения тросов в сторону парашюта и пропускания в сторону устройства типа лебедки. Предложенная конструкция повысит безопасность пассажиров при аварийных ситуациях, а также снизит скорость спуска капсулы. 9 ил.

Спасательная капсула, представляющая собой часть пассажирского салона, выполненную в виде помещенного в цельный фюзеляж герметичного автономного отсека, включающего парашют, отличающаяся тем, что она снабжена устройством типа лебедки, парашют соединен с тросами, вторые концы которых соединены с лебедкой через распределительный механизм, выполненный из трубы, соединенной с направляющими патрубками, и имеющий храповик, выполненный с возможностью торможения тросов в сторону парашюта и пропускания в сторону устройства типа лебедки.