Авиационная пассажирская автономная капсула спасения

 

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. Отсек снабжен, по крайней мере, двумя противоположно направленными ракетами, расположенными в его донной части. Парашют соединен с тросами, вторые концы которых, охватывая автономный отсек с боковых сторон, соединены с ракетами через распределительный механизм. Последний выполнен из трубы, соединенной с направляющими патрубками, и имеет храповик, выполненный с возможностью торможения тросов в сторону парашюта и пропускания в сторону ракет. Предложенная конструкция повысит безопасность пассажиров при аварийных ситуациях, а также снизит скорость спуска капсулы. 4 з.п.ф-лы, 11 ил.

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 С 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 проводятся 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 становятся реальными 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 две противоположно направленные ракеты, расположенные в его донной части. Парашют соединен с тросами, вторые концы которых, охватывая автономный отсек с боковых сторон, соединены с ракетами через распределительный механизм. Распределительный механизм выполнен с возможностью торможения тросов в сторону парашюта и пропускания в сторону ракет. При полете ракет вверх происходят выборка тросов, вызывающая увеличение скорости движения и тормозного усилия парашюта, выталкивание вверх 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 принудительного герметичного закрытия и водонепроницаемости и образуют пассажирский салон. Стволы ракет, расположенных в донной части автономного отсека, выполнены съемными. Автономный отсек содержит ракетные двигатели мягкой посадки.

В соответствии с вышеизложенным в качестве средств 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 - схема разреза фюзеляжа по 2-2; на фиг. 3 - схема разреза фюзеляжа по 3-3; на фиг. 4 - проекции капсулы; на фиг. 5 - схема разреза капсулы по 5-5; на фиг. 6 - проекции распределительного механизма; на фиг. 7 - схема донной части капсулы; На фиг. 8 - схема капсулы с раскрытым парашютом; на фиг. 9 - схема завершения спуска капсулы; на фиг. 10 - проекции капсулы с двигателями посадки;
на фиг. 11 - схема завершения спуска капсулы с включенными двигателями мягкой посадки.

Фюзеляж летательного аппарата 1 выполнен цельным (корпус фюзеляжа 3). В фюзеляже (фиг. 1-3) расположена по крайней мере одна авиационная пассажирская автономная капсула спасения 2 (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 9, сопряженными с иллюминаторами фюзеляжа. Стенки капсулы 2 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 12, а с корпусом и силовыми балками 10 пола фюзеляжа через горизонтальные направляющие 6, 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 6 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 10 фюзеляжа, которые крепятся к корпусу 3 фюзеляжа стойками 11. В верхней части капсулы размещается камера 26 с откидным люком 8, в которой размещен парашют 7 (фиг. 2-4). В донной части 15 капсулы (фиг. 5, 7) в направляющих стволах 24 размещены ракеты 21 (головная часть 22 ракеты, хвостовая часть 23), направленные в строго противоположных направлениях. Направляющие стволы 24 направлены под углом β к горизонту. К хвостовым частям 23 ракет 21 крепятся тросы 18. После аварийной эвакуации капсулы 2 выводится парашют, который через стропы 16 соединен с тросом 17, к которому прикреплены тросы 18 (фиг. 8). Трос 17 образуется обжатым металлической скобой соединением переплетенных между собой концов тросов 18 и прикрепленных к ним строп 16 парашюта. В свою очередь тросы 18 через распределительный механизм 19 по боковым стенкам капсулы заведены в стволы 24 и прикреплены к хвостовым частям 23 ракет 21. Распределительный механизм 19, закрепленный в верхней части капсулы, представляет собой соединение трубы 13 и направляющих патрубков 14 (фиг. 6), через которые тросы 18 соединяют стропы парашюта с ракетами 21. Вместо патрубков могут быть использованы ролики.

С учетом функционального назначения распределительный механизм и его соединение к капсуле делаются с большим запасом прочности. В распределительном механизме 19 имеется храповик, который выполнен с возможностью торможения тросов 18 в сторону парашюта 7 и пропускания их в сторону ракет 21. Тросы 18 по пути от патрубков 14 к ракетам 21 размещаются в углублениях (направляющих, канавках) боковых стенок капсулы. 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 7 может быть снабжен вытяжным и стабилизирующим парашютами. 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. В фюзеляже летательного аппарата размещены устройства (средства), обеспечивающие отделение (разрезание) корпуса фюзеляжа для освобождения капсул в случае аварийной ситуации. 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. Подается команда устройствам (средствам), обеспечивающим отделения 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 выводится парашют 7 и начинается этап мягкой посадки (фиг. 9, поз. 1). Для ускорения вывода парашюта можно воспользоваться, например, мини-ракетой.

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 тросов 18, осуществляемой с помощью ракет 21 с заведенными на них концами тросов 18, вторые концы которых через трос 17 скреплены со стропами 16 парашюта. За несколько метров до посадки по команде бортового компьютера ракеты вылетают из днища под углом β (более 1 градуса) к горизонту, вытягивая вслед за собой тросы 18 (фиг. 9, поз. 2). Это вызывает увеличение скорости движения купола парашюта вниз и, как следствие, увеличение тормозного усилия для опускающейся капсулы. Ракеты 21 направлены в равных количествах в противоположных направлениях. Это обеспечивает стабильность посадки капсулы. Длина полета ракет равна длине части тросов 18 от распределительного механизма 19 до троса 17, то есть ракеты 21 вытягивают тросы 18, пока трос 17 не упрется в распределительный механизм 19 (фиг. 9, поз. 3). Поскольку ракеты летят в противоположных направлениях и вверх, то следуемые за ракетами тросs ускоряют движение купола парашюта вниз и, обхватывая капсулу с обеих боков и днища, как бы выталкивают ее вверх навстречу куполу парашюта, т. е. создается новое дополнительное тормозное усилие для опускающейся капсулы. В зависимости от веса капсулы и ряда других факторов рассчитываются мощности ракет, парашюта, толщина и длины тросов и т.д. Ракеты в капсуле могут располагаться вдоль ее бортов, перпендикулярно к ним, в торцах капсулы. Возможен вариант расположения в торцах капсулы ракет 25, выполняющих самостоятельную функцию двигателей мягкой посадки (фиг. 10). Включение двигателей мягкой посадки непосредственно перед соприкосновением с поверхностью посадки (фиг. 11) еще больше увеличит тормозное усилие капсулы. После приземления купол парашюта отцепляется с помощью уже известных в практике устройств.

Выбор угла подъема ракет 21 после старта может устанавливаться через регулирование их рулей. Запуск и полет ракет 21 могут осуществляться за счет применения твердого топлива, сжатого воздуха, пружинных механизмов, гидравлики и т. д. Техническое обслуживание ракет обеспечивается возможностью доступа к ним в фюзеляже летательного аппарата. Доступ к ракетам будет обеспечиваться выполнением направляющих стволов 24 съемными. После приземления (приводнения) капсулы задействуются соответствующие аварийные средства связи, сигнализации, жизнеобеспечения.

Формула изобретения

1. Спасательная капсула, используемая в летательных аппаратах с цельным фюзеляжем, представляющая собой часть пассажирского салона, выполненную в виде помещенного в фюзеляж герметичного автономного отсека, который включает парашют, отличающаяся тем, что она снабжена, по крайней мере, двумя противоположно направленными ракетами, расположенными в донной части отсека, парашют соединен с тросами, вторые концы которых, охватывая автономный отсек с боковых сторон, соединены с ракетами 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 ракет.

2. Спасательная капсула по п.1, отличающаяся тем, что автономный отсек помещается в фюзеляж летательного аппарата по горизонтальным направляющим.

3. Спасательная капсула по п.1, отличающаяся тем, что автономный отсек выполнен с сопрягаемыми дверными проемами с возможностью их принудительного закрытия и водонепроницаемости.

4. Спасательная капсула по п.1, отличающаяся тем, что ракеты расположены в направляющих стволах, выполненных съемными.

5. Спасательная капсула по п.1, отличающаяся тем, что автономный отсек снабжен ракетными двигателями мягкой посадки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11