АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СПАСЕНИЯ ПАССАЖИРОВ Российский патент 2013 года по МПК B64D25/00 B64C1/32 

Изобретение относится к области самолетостроения и аварийно-спасательному оборудованию.

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 В64D 25/12, НКИ 244/139; патент США 3833192, МПК В64D 17/80, НКИ 244/139; патент США 4050657, МПК В64D 17/70, В64D 17/80, НКИ 244/139, 244/147; патент США 4298177, МПК В64D 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 В64С 1/32, НКИ 244/140, патент США 5568903, МПК В64С 1/32, НКИ 244/140; 244/139); спасение пассажиров и экипажа в фюзеляже полностью дезинтегрированного самолета с помощью парашютных систем (патент США 3508727, МПК В64D 25/12, НКИ 244/140 и российский патент RU 2187443 С1).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Вытяжная система спасения пассажиров самолета" (патент США 5921504, МПК В64С 1/32, НКИ 244/140, 244/147, 244/120) и российская аварийно-спасательная система (патент RU 2187443 С1) - прототипы.

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 ударопогаощающие 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.

Российское изобретение предлагает конструкцию аварийно-спасательной системы самолета, включающую 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.

Российская 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.

Российское 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.

Существенным недостатком российской системы является невозможность ее использования на малых высотах.

Решение технической задачи (спасение пассажиров) в предлагаемом изобретении достигается следующим образом.

- Оснащением авиационной спасательной системы самолета системой отделения спасательного блока (аварийного спасательного плота) от фюзеляжа самолета.

- Наделением аварийного спасательного плота отсеком для нескольких купольных парашютов.

- Оснащением аварийного спасательного плота тремя парашютами.

- Монтажом четырех ракет к аварийно спасательному плоту, которые необходимы для плавного спуска плота на землю, их работа снижает скорость падения плота.

- Наделением аварийного плота спутниковой системой для автоматического определения точки наилучшего приземления и маневрирования конструкции с момента отделения от самолета до момента касания земли (система типа автопилота).

В заявленной аварийно-спасательной системе принципиальным нововведением считается возможность эвакуации пассажиров самолета на аварийно-спасательных плотах через пол самолета. После срабатывания дезинтеграционной системы аварийно-спасательный блок уходит из салона самолета через пол наружу и далее, с началом работы ракетных двигателей, начинает медленное планирование. При этом существенной новизной по сравнению с двумя вышеописанными моделями является тот факт, что при отказе одного или нескольких двигателей при аварийном плавном спуске возможно срабатывание парашютной системы. Три парашюта выбрасываются и раскрываются в воздухе.

Составленный анализ заявляемого изобретения по сравнению с его аналогами показывает, что предлагаемая аварийно-спасательная система представляет собой нетрадиционную дезинтегрируемую систему, оснащенную ракетами, оснащенную парашютными подсистемами, выполненную с возможностью управлением снижения аварийных модулей (при работе крупных ракет, прикрепленных перпендикулярно к аварийному модулю).

Указанная система имеет ряд преимуществ и позволяет избежать многих недостатков, присущих ранее запатентованным американским и российским моделям. Так же предлагаемая система является более надежной и безопасной для пассажиров.

Предложенная аварийно спасательная система предложена на рисунках 1-4.

На рисунке 1 представлена аварийно спасательная система до ее работы:

1 - аварийно спасательный модуль. Он является составной частью пола, но при возникновении аварийной ситуации он отделяется от него и через низ самолета выходит наружу. Сам модуль держится специальными замками, которые при аварийной ситуации срабатывают и он отделяется;

2 - пол самолета;

3 - ракеты;

4 - пассажирские кресла;

5 - отсек для трех парашютов.

На рисунке 2 изображен аварийно спасательный модуль сбоку:

1 - аварийно спасательный модуль. Он является составной частью пола, но при возникновении аварийной ситуации он отделяется от него и через низ самолета выходит наружу. Сам модуль держится специальными замками, которые при аварийной ситуации срабатывают и он отделяется;

3 - ракеты;

4 - пассажирские кресла;

5 - отсек для трех парашютов;

7 - сопло ракеты (корректировка курса модуля осуществляется изменением положения сопла ракеты, которое задается микропроцессором).

На рисунке 3 показан отделившийся аварийно спасательный модуль от самолета. При этом на отделившемся модуле начинают работать ракеты это (3). Компьютер (он не показан) управляет работой двигателей - ракет так, что они работают с такой силой, что бы скорость маневрирования (снижения) была минимальной. При этом в программу внесена команда при которой за несколько метров до земли, мощность работы ракетных двигателей увеличилась значительно, что обеспечивает мягкую посадку.

На рисунке 4 изображена ситуация, когда аварийно-спасательный модуль отделился от самолета, но при его отделении не работают один или несколько ракет - 3. При этом из отсеков для парашютов происходит их выброс в количестве трех штук - 6. После их раскрытия аварийно-спасательный модуль опускается плавно на землю.

Таким образом, аварийно-спасательная система работает следующим образом - при аварийной ситуации пилот самолета нажимает на кнопку и аварийно спасательный модуль отстыковывается (отделяется) от самолета, т.е. после отстыковки он (модуль) перестает быть частью самолета. Далее срабатывает система включения ракет. После чего или одновременно с этим срабатывает спутниковая система, которая в зависимости от высоты определяет точку (место) приземления и осуществляет работу по управлению мощности работы ракет для плавного приземления модуля.

Изобретение относится к аварийно-спасательному оборудованию. Аварийно-спасательная система самолета состоит из спасательного модуля, крепящихся к нему четырех ракет, микропроцессора, регулирующего мощность работы ракет, и места для помещения трех парашютов. Парашюты при аварийном отделении модуля от самолета при аварии и неисправности одной или нескольких ракет могут быть выброшены из отсеков и раскрыты. Достигается повышение надежности работы спасательной системы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аварийно-спасательная система самолета, состоящая из спасательного модуля, крепящихся к нему четырех ракет, микропроцессора, регулирующего мощность работы ракет, и места для помещения трех парашютов, которые при аварийном отделении модуля от самолета при аварии и неисправности одной или нескольких ракет могут быть выброшены из отсеков и раскрыты.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что после отделения спасательного модуля, являющегося спасательным плотом, от самолета происходит включение (пуск) ракет, обеспечивающих плавное планирование аварийного модуля до земли.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что после запуска ракет или одновременно с ними запускается соединение со спутником, которое определяет место посадки и задает после этого соответствующую мощность ракет.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что аварийно-спасательный модуль оснащен тремя парашютами, которые автоматически срабатывают при неисправности одной или нескольких ракет после отделения от самолета.