Устройство для снижения пожарной и экологической опасности при аварийной посадке летательного аппарата

 

Изобретение относится к аварийной технике. Сущность изобретения: устройство включает емкости для размещения огнегасящего агента, топливную систему, блок индикации неисправностей в аварийной ситуации, систему подачи агента, функционально связанную с блоком индикации и дополнительно с датчиками остатка топлива в топливной системе и датчиком касания летательным аппаратом грунта, при этом емкости заполнены компонентами структурообразователя и соединены со смесителем. 1 ил.

Изобретение относится к аварийной технике, а более конкретно к области техники, занимающейся обеспечением безопасности летательных аппаратов, и может быть использовано для снижения пожаро- и взрывоопасности самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов, работающих на углеводородном топливе, а также для предотвращения загрязнения бортовым топливом окружающей среды при аварийной посадке летательных аппаратов.

Указанная задача решается за счет перевода жидкого углеводородного топлива в нетекучее состояние путем его структурирования и применения экологически безопасного агента.

В качестве агента берут структурообразователь углеводородного топлива, переводящего его в нетекучее состояние.

В качестве структурообразователя углеводородного топлива берут комплекс общей формулы: LB(OC_nH_2n+1)₄, где L Li, Na; n 2 10, в соотношении к углеводородному топливу, находящемуся в топливной системе летательного аппарата, равном (0,01-0,1):1.

Агент вводят перед посадкой летательного аппарата в неработающие топливные баки, а после касания летательным аппаратом грунта в расходный бак топливной системы.

Известно устройство снижения пожарной опасности при аварийной посадке летательного аппарата (М.Е. Резников. Топлива и смазочные материалы для летательных аппаратов. М. Военное издательство МО СССР, 1973, с. 222 и 223; Н. Н. Смирнов и др. Особенности технической эксплуатации самолета ИЛ-96-300. М. МИИГА, 1991, с. 11), содержащее емкость для размещения агента, устройство подачи агента в топливо. При этом в качестве агента, снижающего воспламеняемость топлива используется фреон или водоэтиленгликолевая смесь, включающая этиленгликоль и дистиллированную воду.

Недостатком описанного устройства является невозможность размещения на борту летательного аппарата комплекса структурирования углеводородного топлива и введение этого комплекса в топливную систему летательного аппарата при аварийной его посадке.

Ближайшим аналогом предлагаемого устройства является система пожаротушения вертолетного двигателя [1] Общими признаками указанного аналога и заявляемого устройства являются наличие емкости для размещения огнегасящей жидкости, блока индикации неисправности в аварийной ситуации и функционально связанную с блоком систему подачи жидкости.

Недостатком аналога является использование в качестве пожарогасящего агента фреона, а также отсутствие системы контроля остатков топлива в топливной системе и датчиков касания летательным аппаратом грунта.

Применение фреонов в качестве огнегасящего агента оказывает отрицательное влияние на озонный слой атмосферы. Кроме того, указанное устройство не предотвращает растекания бортового топлива при авариях летательных аппаратов, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Задача снижения пожарной и экологической опасности, в том числе и при аварийной посадке летательного аппарата, в заявляемом изобретении решается за счет размещения на борту структурообразователя жидкого углеводородного топлива и превращения его в нетекучее и пожаробезопасное состояние.

Решение технической задачи достигнуто тем, что в устройстве снижения пожарной и экологической опасности при аварийной посадке летательного аппарата, включающем емкости для размещения агента и систему его подачи, емкости заполнены компонентами структурообразователя и соединены через смеситель с топливной системой летательного аппарата, при этом система подачи функционально связана с датчиками остатков топлива в топливной системе летательного аппарата и с датчиком касания летательным аппаратом грунта, а также с блоком индикации неисправностей в аварийной ситуации.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит смеситель 1 для смешения компонентов структурообразователя с перекачивающим насосом 2, баки 3 и 4 с перекачивающими насосами 5 и 6 для размещения в них компонентов структурообразователя бортового топлива, которые посредством магистрали 7 и 8 с кранами 9 и 10 соединены со смесителем 1.

Смеситель 1 посредством магистрали 11 с кранами 12, 13 и 14 соединен с топливными баками 15, 16 и 17 топливной системы летательного аппарата. Краны 12, 13 и 14 устройства функционально связаны с блоком 18 индикации неисправностей и аварийных ситуаций, а также могут быть функционально связаны с датчиком 19 касания летательным аппаратом грунта при его аварийной посадке (на чертеже эта связь показана штриховыми линиями).

Топливные баки 15 и 16 могут быть резервными баками. Бак 17 является расходным баком.

Посредством магистралей 20 и 21 и кранов 22 и 23 расходный бак 17 соединен с резервными баками 15 и 16.

Посредством магистрали 24 с кранами 25 и 26 расходный бак 17 соединен с двигателями (на чертеже двигатели не показаны).

Топливные баки 15, 16 и 17 имеют датчики 27 остатков топлива, функционально связанные с системой подачи структурообразователя в топливную систему аппарата.

Указанные баки 15 и 16 включает в себя перекачивающие насосы 28 и 29, а бак 17 подкачивающий насос 30.

Функционирование предлагаемого устройства снижения пожарной и экологической опасности при аварийной посадке летательного аппарата заключается в следующем.

На борту летательного аппарата размещают компоненты структурообразователя бортового топлива. При возникновении аварийной ситуации на борту летательного аппарата и при подготовке к аварийной посадке летательного аппарата производится подача компонентов из баков 3 и 4 в смеситель 1 путем открывания кранов 9 и 10, установленных в магистралях 7 и 8, соединяющих баки 3 и 4 со смесителем 1.

Путем включения перекачивающего насоса 2, полученный структурообразователь из смесителя 1 подается в один из топливных баков 15, 16 или 17, или одновременно во все баки.

Для подачи структурообразователя в резервные баки 15 и 16 открываются краны 12 и 13, установленные в магистрали 11, соединяющей смеситель 1 с топливными баками 15, 16, 17.

При введении структурообразователя в топливные баки 15 и 16 и проведении структурирования бортового топлива в указанных баках, краны 22 и 23, расположенные в магистралях 20 и 21, соединяющих топливные баки 15 и 16 с расходным баком 17, закрыты. Закрытие кранов 22 и 23 предотвращает проникновение структурообразователя в топливный бак 17 через баки 15 и 16.

При необходимости структурирования бортового топлива во всей топливной системе летательного аппарата одновременно, краны 12, 13, 14, 22 и 23 могут находиться в открытом состоянии, а краны 25 и 26 в закрытом состоянии.

При открытых кранах 25 и 26 структурообразователь проникает в топливную магистраль, соединяющую бак 17 с двигателями.

Введение структурообразователя в топливную систему летательного аппарата может производиться как экипажем, так и по сигналу датчика 19 касания аварийным аппаратом грунта.

Например, структурирование бортового топлива в балансировочных баках (Л. Б. Лещинер и др. Проектирование топливных систем самолетов. М. Машиностроение, 1991, сс. 37 и 38, рис. 27) может производиться экипажем после перекачки топлива из одних балансировочных баков в другие перед касанием грунта летательным аппаратом.

Структурирование бортового топлива, размещенного в расходном баке, может производиться как по сигналу блока индикации неисправностей и аварийной ситуации, так и по сигналу датчика касания летательным аппаратом грунта, а также экипажем в момент касания летательным аппаратом грунта при его аварийной посадке.

В качестве датчика задействования устройства может быть использован датчик ускорения, размещенный на борту летательного аппарата, а в качестве кранов электрогидроклапаны, электрически связанные с блоком индикации неисправностей и аварийной ситуации и с датчиком касания летательным аппаратом грунта.

Конкретно процесс структурирования бортового топлива при аварийной посадке летательного аппарата определяется в каждом случае аварийной ситуации и конструктивными особенностями топливной системы летательного аппарата.

Требуемая масса вводимого в топливную систему структурообразователя определяется типом структурообразователя и количеством остатка топлива в баках топливной системы летательного аппарата перед его аварийной посадкой и не превышает нескольких массы бортового топлива.

В качестве структурообразователя углеводородного топлива может быть использован состав, представляющий собой комплекс общей формулы: LB(OC_n·H_2n+1)₄, где L Li, Na; n 2 10, представляющий собой двухкомпонентный раствор LOC₄H₉+B(OC₈H₁₇)₃, при стехиометрическом соотношении 3:1.

Структурообразователь представляет собой вязкотекущий гель желтого цвета, температура кипения его 250^oC, температура замерзания минус 50^oC.

Вязкость при нормальных условиях ≈5500 Па·с. Структурообразователь взрывобезопасен. Хранение его производится в герметичной таре под давлением инертного газа из-за его гигроскопичности. Коррозионно не активен. Экологически безопасен.

Время структурирования углеводородных топлив зависит от их химической природы и не превышает 5 с. Процесс структурирования углеводородных топлив практически происходит без выделения тепла.

Анализ показал, что посредством структурообразователя можно переводить авиационные топлива, например топлива Т-1 и Т-6, в нетекучее состояние и, тем самым, предотвращать растекание в случае разрушения топливных баков и топливной магистрали при аварийной посадке летательного аппарата.

При структурировании авиационных топлив снижается упругость их паров, что способствует снижению пожаровзрывоопасности летательного аппарата при его аварийной посадке.

Перевод авиационных топлив в нетекучее состояние исключает загрязнение окружающей среды бортовым топливом при аварийной посадке летательного аппарата, а это снижает экологический ущерб.

Например, по меньшей мере 400 миллионов рублей составляет экологический ущерб, нанесенный природе в результате катастрофы авиалайнера А-310, происшедшей 22 марта 1994 г. в районе поселка Майзас Кемеровской области.

В тайге под снегом находится много горючего, которым был заправлен самолет. Не исключено попадание нефтепродуктов в горные реки (cтатья: В тайге под снегом. Инженерная газета, N 37 (512), 1994, с. 2).

Использование предлагаемого устройства позволило бы существенно снизить указанный ущерб.

Около 40% авиационных происшествий приходится на конечный участок полета самолета (Система пожаротушения для гражданских самолетов. Бюллетень иностранной научной и технической информации, N 18(2576)-19(2577), ИТАР-ТАСС, сер. 1. Естественные науки, техника, с. 13, 14).

Около 50% всех авиационных происшествий происходит на этапе захода на посадку, при посадке и пробеге летательного аппарата: продолжительность которых составляет менее 3% от общего времени полета (Н.А. Яцков. Основы построения автоматизированных систем контроля полетов воздушных судов. Киев: КИИГА,1989, с.66, рис. 1.17).

Запас топлива на конечном участке полета самолета составляет несколько процентов от начального.

На борту летательного аппарата достаточно иметь 5 10% структурообразователя от запаса топлива.

Проведенные стендовые исследования по структурированию авиационного топлива ТС-1 (ГОСТ 16564-71) показали высокую эффективность структурирования углеводородных топлив при разрушении топливных баков и магистрали летательного аппарата.

Получаемый при структурировании углеводородного топлива (ТС-1, ТС-6, бензин) продукт представляет собой вещество с вязко-упругими свойствами, стабильными в диапазоне температур от минус 50^oC до температуры кипения топлива.

Упругость паров структурированного углеводородного топлива на 30 35% ниже неструктурированного топлива.

Разрушение структуры структурированного углеводородного топлива, в том числе керосина Т-6, может производиться путем введения в него воды с избытком.

При этом происходит отделение углеводородного топлива и получение его в исходном виде. Процесс регенерации протекает во времени.

Введение воды в топливные баки может происходить через заправочные горловины.

Предлагаемое изобретение может найти применение как на отечественных летательных аппаратах (Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов ИЛ-96-300, ТУ-204, ИЛ-114. М. Транспорт, 1993), так и на зарубежных летательных аппаратах типа A-310, A-320, БОИНГ и др. (Пассажирский самолет ЭРБАС индарстри A-320, ЦАГИ, 1993; Проекты новых супераэробусов. Бюллетень иностранной научной и технической информации, серия 1, N 16 (2574), 1992, с. 7-9), а также в военной авиации ("Инженерная газета", N 39, 1994) и на вертолетах типа МИ-28 ("Инженерная газета", N 86, 1993, с. 2, статья "МИ-28 идет в серию").

Международный семинар по безопасности полетов, проведенный Всемирным Фондом авиационной безопасности, Международным Фондом авиационной безопасности при активном участии ряда крупнейших авиакомпаний России, США, Германии, Франции и других государств, проходивший в Москве с 21 по 25 февраля 1994 г. подтвердил актуальность данной проблемы.

Формула изобретения

Устройство для снижения пожарной и экологической опасности при аварийной посадке летательного аппарата, включающее емкости для размещения огнегасящего агента, топливную систему, блок индикации неисправностей в аварийной ситуации, систему подачи агента, функционально связанную с блоком индикации, отличающееся тем, что емкости заполнены компонентами структурообразователя и соединены со смесителем, а система подачи агента дополнительно связана с датчиками остатка топлива в топливной системе и датчиком касания летательным аппаратом грунта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2