СТОЙКИЙ К ПРОЖОГУ ФЮЗЕЛЯЖ ВОЗДУШНОГО СУДНА Российский патент 2013 года по МПК B64C1/40 B64C1/06 B64C1/18 B64G1/58 

Область техники

Настоящее изобретение имеет отношение к конструкции фюзеляжа воздушного судна.

Предпосылки к созданию изобретения

В соответствии с последними авиационными предписаниями, в частности, в соответствии с FAR § 25.856 (b), пассажирский самолет с пассажировместимость 20 или больше пассажиров, должен быть сконструирован стойким к прожогу. Это означает, что в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты, должно быть исключено проникновение пламени снаружи от воздушного судна внутрь салона, например, в случае аварийной посадки, когда возникает огонь снаружи от воздушного судна, воздействующий на фюзеляж воздушного судна.

Алюминиевые конструкции воздушного судна, которые обычно используют, прогорают насквозь в течение времени около 60 секунд, так что после этого пламя, воздействующее на фюзеляж воздушного судна, может проникать внутрь воздушного судна. Чтобы это исключить и защитить пассажирский салон, обязательным является использование стойких к прожогу изоляционных материалов в нижней половине фюзеляжа в области пассажирского салона. Однако использование подходящих для этого стойких к прожогу изоляционных материалов связано с дополнительными затратами при конструировании воздушного судна и, кроме того, приводит к дополнительному увеличению веса, по той причине, например, что изоляционные маты должны иметь специальную стойкую к прожогу пленку или фольгу, а также устройства крепления такой пленки или фольги. Это, в свою очередь, приводит к увеличению веса воздушного судна и, таким образом, отрицательно влияет на эксплуатационные качества, экономические характеристики и ремонтопригодность воздушного судна. Более того, установка изоляционных матов, которые содержат стойкую к прожогу пленку или фольгу, под областью грузового отсека (в трюме фюзеляжа) не рекомендуется, так как значительный объем влаги накапливается в этой области, причем эта влага будет поглощаться изоляционными матами. Это могло бы приводить к постепенному увеличению веса изоляционных матов и к усложнению их осушения.

Сущность изобретения

В связи с изложенным, задачей настоящего изобретения является создание фюзеляжа воздушного судна, который является стойким к прожогу в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты, причем в указанном фюзеляже воздушного судна, по меньшей мере в некоторых областях под грузовыми пространствами, нет необходимости в использовании изоляционных матов, которые являются стойкими к прожогу.

Стойкость к прожогу в области пассажирского салона в настоящем изобретении обеспечена при помощи стойкой к прожогу стенки, которая в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты, сопротивляется прожогу пламенем, действующим снаружи от фюзеляжа воздушного судна в направлении пространства внутри фюзеляжа воздушного судна. В соответствии с первым конструктивным вариантом это может быть осуществлено за счет использования стойкого к прожогу пола грузового отсека, который обеспечивает соответствующую стойкость к прожогу в области грузового отсека или пассажирского салона. Так как пассажирский салон воздушного судна обычно расположен над грузовым отсеком, то, если предусмотрен стойкий к прожогу пол грузового отсека, то тогда огонь, локализованный под грузовым отсеком, не сможет проникнуть в грузовой отсек и, таким образом, не сможет проникнуть в пассажирский салон. Подходящий стойкий к прожогу пол грузового отсека может содержать панели для пола грузового отсека, которые изготовлены из подходящих материалов, причем панели для пола характеризуются, с одной стороны, высокой прочностью и, с другой стороны, соответствующей стойкостью к прожогу, Например, могут быть использованы материалы с углеродным волокном или материалы со стекловолокном, причем указанные материалы могут быть использованы в виде структур из текстильной ткани, слоистых материалов, многослойных структур и т.п. Вес использованных в контексте настоящего изобретения панелей для пола аналогичен весу обычных панелей для пола грузового отсека, так что не происходит дополнительное увеличение веса.

Так как пол грузового отсека также имеет области без панелей для пола, например, области, в которых находятся роликовые конвейеры или маты с шаровыми элементами для транспортирования контейнеров, то эти области также необходимо сделать стойкими к прожогу, за счет использования других средств. Для этого могут быть использованы, среди прочего, тонкие маты из стекловолокна и/или маты из углеродного волокна или же слоистые материалы, расположенные под указанными конструкциями. Так как эти особые зоны без панелей для пола занимают только относительно малую часть пола грузового отсека, то затраты на изготовление и дополнительное повышение веса, возникающие за счет использования специальных стойких к прожогу материалов в этих зонах без панелей для пола меньше, чем в случае снабжения всей нижней области воздушного судна отдельными стойкими к прожогу изоляционными матами. Кроме того, обычные изоляционные маты в нижней области воздушного судна могут быстро загрязняться и могут поглощать большой объем жидкости, что способствует коррозии и может отрицательно влиять на характеристики воздушного судна. Использование таких традиционных изоляционных матов также связано с усложнением их установки и эксплуатации, так как эти маты легко повреждаются, что приводит к росту расходов на изготовление и эксплуатацию, в отличие от технического решения в соответствии с настоящим изобретением, которое может быть обеспечено за счет использования стойких к прожогу изоляционных матов.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, в качестве альтернативы, панели для пола пассажирского салона сделаны стойкими к прожогу. Для этого могут быть использованы такие же материалы, что и материалы для защиты от прожога пола грузового отсека. Однако следует иметь в виду, что защита от прожога пассажирского салона связана с существенным преимуществом, которое состоит в том, что требуется меньшая стойкая к прожогу изоляция, чем в первом варианте.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, может быть предусмотрена адекватная защита о прожога, по меньшей мере в области перехода крыло/фюзеляж, за счет использования аэродинамического защитного обтекателя в этой области, также называемого "обтекателем фюзеляжа", который выполнен с использованием подходящих структур из стекловолокна или структур из углеродного волокна, аналогичных структурам, которые используют в описанных здесь выше примерных конструктивных вариантах. Таким образом, обтекатель фюзеляжа может быть модифицирован для того, чтобы получить выдающиеся характеристики, связанные со стойкостью к прожогу. Следовательно, в этой области также возможно обойтись без стойкой к прожогу изоляции, что позволяет снизить вес и расходы при изготовлении. Конструкция обтекателя может быть изменена в некоторых областях, чтобы обеспечивать невозможность проникновения пламени через имеющиеся в нем зазоры, и, таким образом, чтобы в случае возникновения пламени под фюзеляжем воздушного судна, действующего в направлении снаружи внутрь, пассажирский салон был полностью защищен. Эти модификации связаны, например, с уменьшением размера зазора компонентов обтекателя, с введением перекрывающихся зон в компонентах обтекателя и т.п., так чтобы не могло произойти проникновение пламени.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показана традиционная нижняя область фюзеляжа.

На фиг.2 схематично показана нижняя область стойкого к прожогу фюзеляжа воздушного судна в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 показана секция области пола грузового отсека, содержащая роликовый конвейер.

На фиг.4a-c показан обтекатель фюзеляжа стойкого к прожогу фюзеляжа воздушного судна в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 в качестве примера показана секция 4 фюзеляжа воздушного судна, которая содержит пол 2 грузового отсека, который соединен с внешней обшивкой 8 при помощи различных конструктивных компонентов 6. Стойкость к прожогу традиционно обеспечивают за счет того, что внешняя обшивка 8 содержит стойкую к прожогу изоляцию 10 фюзеляжа. Эта изоляция 10 фюзеляжа может, например, содержать изоляционные комплекты, содержащие специальный стойкий к прожогу материал, причем указанные изоляционные комплекты удовлетворяют требованиям стойкости к прожогу по меньшей мере в течение периода 4 минуты. Стойкая к прожогу изоляция 10 фюзеляжа позволяет произвести эвакуацию воздушного судна, например, после аварийной посадки, причем указанная эвакуация должна быть завершена в течение значительно меньшего времени, чем время, необходимое для проникновения пламени снаружи от фюзеляжа 4 воздушного судна внутрь фюзеляжа.

На фиг.2 показан первый примерный конструктивный вариант фюзеляжа 12 воздушного судна в соответствии с настоящим изобретением, который содержит стойкие к прожогу панели 16 для пола грузового отсека 14, причем указанные панели 16 для пола грузового отсека расположены почти по всей ширине пола грузового отсека. Однако, некоторые области пола грузового отсека не содержат панелей 16 для пола, а вместо этого снабжены роликовыми конвейерами 18 и матами 20 с шаровыми элементами, предназначенными для легкого перемещения контейнеров внутри грузового отсека. В этих областях, стойкость к прожогу может быть обеспечена только за счет использования других средств, например, за счет установки стойкой к прожогу пленки или фольги под роликовыми конвейерами 18, матами 20 с шаровыми элементами или другими конструкциями. За счет этого весь пол 14 грузового отсека может быть сделан стойким к прожогу. При этом больше нет необходимости в создании отдельной изоляции 10, показанной на фиг.1.

Несмотря на то что в описанном выше конструктивном варианте огонь снаружи от фюзеляжа воздушного судна может проникать внутрь фюзеляжа 12 воздушного судна через внешнюю обшивку 8, он не может однако проникать через пол 2 грузового отсека в соответствии с настоящим изобретением и проникать в область салона, расположенную над ним.

На фиг.3 показана область пола 2 грузового отсека с роликовым конвейером 18, которая по бокам примыкает к стойким к прожогу панелям 16 для пола грузового отсека. С обратной стороны 22 роликового конвейера 18 расположена стойкая к прожогу пленка или фольга 24, которая дополняет соседние стойкие к прожогу панели 16 для пола грузового отсека, так что образуется полностью закрытая (защищенная от прожога) область. Пленка или фольга 24 преимущественно перекрывает панель для пола 16 в области перехода к роликовому конвейеру 18, так что в этой области перехода нет зазора, через который пламя может проникать через пол 14 грузового отсека. Кроме области 22 под роликовым конвейером 18, преимущественно все области, где другие агрегаты установлены на полу 14 грузового отсека и где нет панелей 16 для пола, также снабжены такой пленкой или фольгой.

Стойкая к прожогу пленка или фольга 24 может быть заменена стойким к прожогу слоистым материалом или тканым волокнистым материалом. Указанная пленка или фольга 24 преимущественно является не очень тонкой, так что не происходит повреждение пленки или фольги 24 во время установки или при проведении регламентных работ на воздушном судне.

Еще одной возможностью создания защиты от прожога без использования стойкой к прожогу изоляции является использование стойкой к прожогу конструкции обтекателя 26 крыло/фюзеляж, называемого также обтекателем фюзеляжа воздушного судна 28. Этот обтекатель 26 схематично показан на фиг.4a и 4b, соответственно в виде спереди и сбоку воздушного судна 28, и детально на фиг.4c. Обтекатель 26 фюзеляжа в первую очередь предназначен для того, чтобы переход между корневой частью крыла и фюзеляжем воздушного судна был аэродинамически возможно более гладким, так чтобы потери на обтекание воздушным потоком в этой области не превышали заданных предельных значений. Стойкая к прожогу конструкция этого обтекателя 26 фюзеляжа исключает, по меньшей мере в этой области фюзеляжа 12 в соответствии с настоящим изобретением, необходимость в дополнительных изоляционных матах внутри, и, таким образом, дополняет стойкий к прожогу пол 14 грузового отсека в областях фюзеляжа, смежных с обтекателем 26 фюзеляжа.

Выбор материалов для обтекателя 26 фюзеляжа может быть осуществлен очень гибко, так как, благодаря наличию соответствующих дополнительных вспомогательных средств 30, обтекателю 26 фюзеляжа придают соответствующую устойчивость. Нет необходимости в том, чтобы материал внешней оболочки обтекателя 26 фюзеляжа сам по себе обеспечивал механическую устойчивость, так что следовательно нет ограничений в выборе материалов. Преимущественно используют тканый материал со стекловолокном или тканый материал с углеродным волокном, который в результате проведенных испытаний показал, что он имеет адекватный период стойкости к прожогу, а именно, период, составляющий по меньшей мере четыре минуты.

Наконец, кроме снабжения пола 14 грузового отсека стойкими к прожогу панелями 16 для пола и стойкой к прожогу пленкой или фольгой 24, может быть предусмотрено соответствующее (стойкое к прожогу) снабжение расположенного выше пола пассажирского салона, в тех областях фюзеляжа, где нет грузового отсека, или когда область выше нижнего пола воздушного судна используют как пассажирский салон, или для дополнительной экономии материалов и снижения стоимости.

За счет принятия описанных мер, для удовлетворения действующих требований к прожогу в соответствии с FAR § 25.856 (b), может быть создана защита от прожога воздушного судна без использования дополнительной стойкой к прожогу изоляции. При этом могут быть исключены все крепежные средства и специальные стойкие к прожогу материалы, которые обычно требуются в традиционной изоляции. За счет этого могут быть снижены стоимость и вес, так что воздушное судно, которое идеально отвечает стандарту, устанавливающему правила техники безопасности, позволяет обеспечивать по меньшей мере такую же коммерческую нагрузку и позволяет обеспечивать по меньшей мере такое же потребление топлива. Изготовление и эксплуатация воздушного судна существенно упрощаются, в частности потому, что больше нет необходимости использования стойкой к прожогу изоляции в области нижнего пола воздушного судна.

Изобретения относятся к вариантам выполнения фюзеляжа воздушного судна и к воздушному судну. Фюзеляж по первому варианту содержит пространство с полом, который содержит одну или несколько панелей для пола. Панели для пола обладают стойкостью к прожогу пламенем, действующим снаружи от фюзеляжа воздушного судна в направлении указанного пространства, в течение периода, составляющего четыре минуты. Область фюзеляжа воздушного судна под указанным полом не содержит стойкой к прожогу изоляции. Фюзеляж по второму варианту содержит пространство с полом и обтекатель перехода крыло/фюзеляж. Обтекатель обладает стойкостью к прожогу пламенем, действующим снаружи от фюзеляжа воздушного судна в направлении указанного пространства, в течение периода, составляющего четыре минуты. Область пространства над обтекателем не содержит стойкой к прожогу изоляции. Достигается уменьшение веса воздушного судна. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фюзеляж (12) воздушного судна, который содержит по меньшей мере одно пространство с полом (14), выполненное в фюзеляже (12) воздушного судна,
причем указанный пол (14) содержит одну или несколько панелей (16) для пола,
отличающийся тем, что панели (16) для пола обладают стойкостью к прожогу пламенем, действующим снаружи от фюзеляжа (12) воздушного судна в направлении указанного пространства в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты, при этом область фюзеляжа (12) воздушного судна под указанным полом (14) не содержит стойкой к прожогу изоляции.

2. Фюзеляж по п.1, в котором указанное пространство выполнено в виде грузового отсека.

3. Фюзеляж по п.1, в котором указанное пространство выполнено в виде пассажирского салона.

4. Фюзеляж по п.1, в котором пол (14) по меньшей мере в некоторых областях содержит агрегаты (18, 20), причем эти области с агрегатами не содержат панели (16) для пола,
при этом с обратной стороны (22) агрегатов (18, 20) расположена стойкая к прожогу пленка или фольга (24), которая обладает стойкостью к прожогу в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты.

5. Фюзеляж по п.4, в котором стойкая к прожогу пленка или фольга (24) имеет перекрытие со смежными панелями (16) для пола.

6. Фюзеляж по одному из пп.1-5, в котором пол (14) изготовлен из материалов с углеродным волокном или материалов со стекловолокном в виде структур из текстильной ткани, слоистых материалов или сандвич-структур.

7. Фюзеляж (12) воздушного судна, который содержит по меньшей мере одно пространство с полом (14), расположенное в фюзеляже (12) воздушного судна, и обтекатель (26) перехода крыло/фюзеляж, отличающийся тем, что обтекатель (26) обладает стойкостью к прожогу пламенем, действующим снаружи от фюзеляжа (12) воздушного судна в направлении указанного пространства в течение периода, составляющего по меньшей мере четыре минуты, и
в область пространства над обтекателем (26) не содержит стойкой к прожогу изоляции.

8. Воздушное судно с фюзеляжем по одному из пп.1-7.