[1]Изобретение относится к устройствам, предназначенным для использования в воздушном транспорте и авиационном спорте совместно с быстродействующими парашютными системами для смягчения удара, преимущественно летательных аппаратов (ЛА) в аварийных ситуациях при соприкосновении с поверхностью.
[2]Быстродействующая система амортизации (БСА) предназначена для демпфирования ударных нагрузок при приземлении ЛА вместе с экипажем и пассажирами в случае применения специальных аварийно-спасательных быстродействующих парашютных систем (БПС).
[3]Возможность парашютного спасения экипажа и пассажиров вместе с ЛА, а также постоянная актуальность проблемы уменьшения времени введения в действие парашюта привели к созданию отдельного вида парашютной техники -быстродействующих парашютных систем летательных аппаратов (БПС ЛА), для которых характерным является уменьшение времени этапа вытягивания парашютной системы за счет применения ускорителей принудительного вытягивания.
[4]Появление и применение БПС выявило ряд дополнительных преимуществ таких, как:
[5]- исключение из схемы спасения этапа выхода и отделения от ЛА людей, что существенно уменьшает время и минимально безопасную высоту от момента принятия решения до момента введения парашютной системы в действие;
[6]- более комфортные и безопасные для людей (физиологически и психологически) условия при введении парашютной системы в действие, при снижении и аварийном приземлении, т.к. экипаж и пассажиры остаются в креслах на борту ЛА;
[7]- отсутствует необходимость проведения индивидуальной парашютной подготовки экипажа и пассажиров;
[8]- отсутствует необходимость приобретать спасательные парашютные системы индивидуального пользования.
[9]БСА является дополнительным средством повышения безопасности ЛА при использовании БПС в случае аварийной посадки.
[10]Технический результат изобретения БСА заключается в повышении безопасности экипажа, пассажиров и самого ЛА, обеспечении возможности посадки на любую поверхность и снижения нагрузок, действующих на пассажиров и экипаж при посадке, в повышении свойств плавучести ЛА на водной поверхности, в том числе при сильном ветре и волнении, а также сохранности ЛА после приземления и снижении вероятности причинения материального ущерба и травмирования людей при аварийной посадке ЛА.
[11]Известно устройство для аварийного спасения летательного аппарата, содержащее парашют, который предназначен для соединения с верхней частью фюзеляжа, и мягкую оболочку пневматического амортизатора, состоящую из первого участка, который предназначен для закрепления на нижней части фюзеляжа, второго промежуточного участка и третьего участка, который предназначен для взаимодействия с поверхностью при спуске, узел крепления упомянутого первого участка оболочки на нижней части фюзеляжа (RU 2180639 С1, B64D 1/14, 2002).
[12]Для амортизации удара предполагается использовать мягкую оболочку, объем которой значительно больше объема ЛА, а следовательно, необходимо оборудование для наддува с источником газа большого веса.
[13]Известна также система амортизации для аварийного приземления летательного аппарата, преимущественно оснащенного быстродействующей парашютной системой, имеющей ускоритель принудительного вытягивания, содержащая источник газа и оболочку с надуваемым элементом, одно из оснований которой прикреплено к нижней части фюзеляжа летательного аппарата (US 5944282 А, B64D 1/14, 1999).
[14]Оборудование, необходимое для указанной системы, увеличивает вес летательного аппарата, а потому уменьшает вес полезной нагрузки, при этом требуется длительное время для наддува мягкой оболочки большого объема.
[15]Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить безопасность при аварийной посадке различных типов летательных аппаратов при снижении веса дополнительного оборудования и повышения быстродействия устройства аварийного спасения.
[16]Технический результат заключается в повышении безопасности экипажа, пассажиров и самого летательного аппарата, обеспечении возможности посадки на любую поверхность и уменьшении нагрузки, действующей на пассажиров и экипаж при посадке, в повышении свойств плавучести летательного аппарата над водной поверхностью, в том числе при сильном ветре и волнении, а также сохранности летательного аппарата после приземления и снижении вероятности причинения материального ущерба и травмирования людей при падении летательного аппарата на поверхность земли, частные и государственные объекты.
[17]Изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью существенных признаков указанного выше технического результата.
[18]Изобретение поясняется чертежами, где:
[19]на фиг.1 изображена схема расположения парашюта и быстродействующей системы амортизации для аварийного приземления летательного аппарата перед ударом о поверхность;
[20]на фиг.2 - схема расположения быстродействующей системы амортизации для аварийного приземления летательного аппарата перед ударом о поверхность;
[21]на фиг.3 - схема быстродействующей системы амортизации для аварийного приземления летательного аппарата после удара о поверхность.
[22]Предлагаемая БСА в уложенном состоянии находится в замкнутом объеме в нижней части ЛА, преимущественно в районе его центра тяжести, и содержит: источник подачи и нагнетания газа; трансформируемый пневматический каркас, верхнее основание которого прикреплено к нижней части фюзеляжа ЛА; свободно наполняемую забортным воздухом демпфирующую оболочку, скрепленную с пневматическим каркасом.
[23]Принцип действия БСА заключается в дополнительном (по отношению к использованию БПС) гашении кинетической энергии аварийного ЛА в процессе его приземления путем использования быстро наполняемого пневмокаркасного амортизатора и связанного с ним и расправляемого им в процессе наддува пневматического, наполняемого забортным воздухом, демпфера.
[24]Для достижения технического результата по снижению нагрузок при аварийном приземлении ЛА, оснащенного БПС, в БСА применяется быстро наполняемый от источника подачи и нагнетания газа (системы газонаполнения эжекторного типа) трансформируемый пневматический амортизирующий каркас, выполненный в виде надувного устройства, представляющего собой замкнутый однообъемный контур, состоящий из нижнего и верхнего надувных торообразных оснований, связанных надувными спицами.
[25]Наполняемая демпфирующая оболочка является дополнительным амортизирующим устройством, представляющим собой свободно наполняемую забортным воздухом оболочку с перепускными отверстиями на. ее внешней боковой поверхности, размещенную внутри пневмокаркасного амортизирующего контура, при этом верхнее основание пневматического каркаса выполнено с меньшим диаметром, чем нижнее основание, и прикреплено к нижней части фюзеляжа ЛА. Кроме этого, предпочтительно, чтобы:
[26]- источник газа для надувного элемента был выполнен в виде активируемой автоматически или вручную системы газонаполнения с воздушным эжектором;
[27]- воздушные эжекторы размещались в полостях верхнего и нижнего оснований и/или в надувных спицах;
[28]- наполняемая демпфирующая оболочка была выполнена однообъемной или многосекционной;
[29]- верхнее основание было прикреплено к нижней части фюзеляжа ЛА посредством опорного элемента, выполненного в виде нижнего обвода фюзеляжа по форме обшивки для обеспечения равномерного давления в момент приземления, прикрепленного к верхнему основанию креплением.
[30]БСА 1 (фиг.1) для аварийного приземления ЛА 2 (фиг.1-3), оснащенного БПС 3 с элементами 4 подвеса, содержит, по меньшей мере, один источник газа (не показан) и оболочки с надуваемыми и наполняемыми элементами.
[31]Пневматический каркас выполнен в виде надувного устройства, представляющего собой замкнутый пневмокаркасный амортизирующий контур, наполняемый источником газа, состоящий из нижнего 5 и верхнего 6 надувных торообразных оснований, связанных надувными спицами 7. Наполняемый демпфирующий элемент виде оболочки, представляющий собой дополнительное амортизирующее устройство 8, размещенный внутри пневматического каркаса и связанная с ним, выполненный из прочного воздухонепроницаемого материала с калиброванными перепускными отверстиями 9 для первоначального забора воздуха из атмосферы при наполнении пневматического амортизирующего каркаса и истечения воздуха 10 из оболочки 8 и стравливания избыточного давления в момент приземления. Верхнее основание 6 пневматического каркаса выполнено меньшего диаметра, чем нижнее основание 5 и прикреплено к нижней части фюзеляжа ЛА 2 посредством опорного элемента, выполненного по форме нижнего обвода фюзеляжа ЛА по форме обшивки для обеспечения равномерного давления в момент приземления, прикрепленного к верхнему основанию 6 креплением.
[32]Система газонаполнения эжекторного типа для пневматического амортизирующего каркаса может быть размещена в нижней части фюзеляжа ЛА 2 и выполнена в виде одного или нескольких исполнительных элементов системы газонаполнения (воздушных эжекторов), которые могут быть размещены непосредственно в полостях верхнего 6 и нижнего 5 оснований или надувных спицах 7. Система газонаполнения активируется автоматически в момент вступления в работу БПС или вручную в случае необходимости. Процесс активации может быть механическим, электрическим или электромеханическим. Конструктивное решение как самой системы газонаполнения эжекторного типа, так и системы его активации в рамках данной заявки не рассматриваются, т.к. относятся к известным средствам.
[33]Процесс газонаполнения и развертывания БСА должен быть быстрым, что обеспечивается характеристиками системы газонаполнения эжекторного типа. Общее время, необходимое для развертывания свернутого и упакованного устройства БСА, активизации системы газонаполнения и полного надува БСА не должно превышать 10 сек.
[34]Свободно наполняемая оболочка 8 может иметь полости, образованные горизонтальными и вертикальными перегородками, выполненными в виде сот и имеющими перепускные отверстия.
[35]Также устройство может быть снабжено пенообразующим механизмом, сообщенным с сотовыми полостями оболочки 8 для их заполнения быстро затвердевающей или иной пеной.
[36]Устройство БСА работает следующим образом.
[37]Перед полетом ЛА 2 парашютная система 3 компактно укладывается в парашютном контейнере над верхней частью фюзеляжа, а БСА 1 для аварийного приземления ЛА 2 компактно укладывают, используя средство фиксации сложенного положения, под нижней частью фюзеляжа в районе его центра тяжести.
[38]Последовательность действий устройства при аварийной посадке ЛА.
[39]Экипаж и пассажиры располагаются при посадке в ЛА, как и во время полета в сидячем положении на штатных местах. В случае падения ЛА 2 пилот вручную или автоматически приводит в действие БПС 3 и БСА 1, система газонаполнения, которой наполняет замкнутый пневматический каркас активным газом и забортным воздухом посредством воздушных эжекторов, расположенных в каждой изолированной полости: верхнем 6 и нижнем 5 основаниях и надувных спицах 7, создавая избыточное давление разворачивая и наполняя оболочку 8, которая может быть выполнена в виде однообъемной или многосекционной. В процессе спуска ЛА 2 стабилизируется и приземляется приблизительно в горизонтальном положении (фиг.2).
[40]В момент приземления инерционная масса ЛА 2 через верхнюю мембрану давит на надувной пневматический каркас и наполняемую оболочку 8, которые предназначены для снижения величины ударной нагрузки до безопасного уровня, создавая избыточное давление, которое обеспечивает гашение части кинетической энергии спасаемого ЛА 2 с экипажем и пассажирами в момент касания БСА с землей.
[41]При контакте нижнего основания 5 с поверхностью земли кинетическая энергия ЛА 2 гасится за счет истечения воздуха из полости наполняемой оболочки 8 через калиброванные перепускные отверстия 9. При этом гашение кинетической энергии дополняется за счет деформации верхнего 6 и нижнего 5 оснований. При таком последовательно совмещенном процессе амортизации происходит нелинейное гашение кинетической энергии аварийно приземляющегося ЛА 2. В процессе приземления устройство БСА обеспечивает эффективное торможение ЛА 2 до скорости менее чем 1,5 м/с.
[42]В зависимости от полетной массы ЛА полости наполняемой демпфирующей оболочки 8, образованные внутренними мягкими горизонтальными и вертикальными перегородками, могут быть выполнены в виде сот и иметь перепускные отверстиями.
[43]БСА может быть также (в зависимости от полетной массы ЛА) снабжено пенообразующим механизмом, который срабатывает одновременно с заполнением газом пневматического каркаса от источника газонаполнения и заправляет полости наполняемой демпфирующей оболочки 8 быстрозатвердевающей или иной пеной до образования потребного для амортизации объема пластичного материала.
[44]При контакте наполняемой оболочки 8, имеющей сотовую конструкцию, с поверхностью земли кинетическая энергия аварийного ЛА гасится за счет стравливания воздуха из сотовых полостей через перепускные отверстия между горизонтальными и вертикальными мягкими внутренними перегородками и перепускными отверстиями внешней поверхности оболочки 8.
[45]При контакте наполняемой оболочки 8, заполненной пористым пеноматериалом гашение кинетической энергии аварийного ЛА осуществляется за счет деформации этого материала.
[46]Допустимая величина перегрузки, воздействующей на человека и ЛА при приземлении достигается изменением размеров отверстий в нижней части наполняемой оболочки, высотой сминаемого слоя пены или пористого пеноматериала.
[47]Данная конструкция позволяет повысить безопасность экипажа, пассажиров и самого ЛА, обеспечить возможность посадки на любую поверхность, уменьшить, нагрузки, действующие на пассажиров и экипаж при посадке, а также сохранить ЛА после приземления.
[48]Изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов.
