Летательный аппарат с пассажирскими аварийно-спасательными модулями

 

Изобретение относится к воздухоплаванию и касается создания летательных аппаратов с аварийными средствами спасения и средствами увеличения подъемной силы. Аппарат имеет фюзеляж. В нем по бортам расположены пассажирские аварийно-спасательные модули. Между ними образован центральный проход. Аппарат имеет кабину с двумя катапультирующимися креслами для пилотов и аварийный бортовой самописец, имеющий возможность катапультирования. Каждый модуль снабжен посадочным устройством и парашютной системой, а также автономной системой энергоснабжения. Ракетные катапультные установки расположены по передней и задней стенкам модуля. Фюзеляж выполнен так, что он соединен с верхней частью толстого полого крыла большого удлинения летательного аппарата. Последний имеет систему нагнетания нагретого воздуха внутрь крыла. Эта система включает в себя вентилятор с приводом от пускового двигателя, форсунки, воздуховоды подачи воздуха, прошедшего через форсунки, в полость крыла, воздуховоды подачи отработанных в турбореактивных двигателях газов в полость крыла, компрессоры для выброса остывших газов через сопла в нижней части крыла, аварийные клапаны для защиты от резкого повышения давления, а также датчики давления и температуры внутри полого крыла. Датчики связаны с исполнительным механизмом привода створок, установленных в указанных воздуховодах. Технический результат реализации заявленного изобретения заключается в обеспечении комфорта пассажирам во время полета и в безопасном их спуске на землю при аварии самолета. 14 ил.

Изобретение относится к воздухоплаванию, в частности к конструкциям летательных аппаратов, имеющих аварийные средства спасения, а также средства для увеличения подъемной силы.

Известен самолет, имеющий систему аварийного спасения, включающую модули с парашютами, расположенные под полом кабины и выдвигаемые при необходимости. Аварийные модули оснащены запасом кислорода, амортизационным посадочным устройством в виде надувного мешка, надувной спасательной лодки и пр. (см. патент US 3488021, 244-137, 1970).

Недостатком известного самолета является необходимость прохода пассажиров к определенному месту в кабине, где расположены аварийные модули, что при аварийной ситуации с многоместным самолетом может привести к панике среди пассажиров и сделает невозможным применение системы спасания.

Известны конструкции дирижаблей, подъемная сила которых создается за счет тепла отработавших газов двигателей (см., например, патент RU 2005650, B 64 B 1/58, 1994.

Термодирижабль по этому патенту имеет линзообразный корпус, выполненный в виде жесткого торообразного полого обода с прикрепленными к нему верхней и нижней упругими оболочками, основные баллоны для несущего газа и установленные на корпусе двигатели и средства управления.

Известные конструкции дирижаблей, подъемная сила которых создается за счет тепла отработавших газов двигателей, не имеют аварийно-спасательных систем, что не способствует безопасности полета.

Известен пассажирский самолет с отделяемой спасаемой пассажирской кабиной (см. патент US 4699336, 244-140, 1987). Этот самолет имеет отделяемый герметичный пассажирский салон с креслами для пассажиров. Имеются устройства для выбрасывания салона из фюзеляжа при аварийной ситуации и парашютная система для осуществления плавного спуска салона на землю. На фюзеляже установлены направляющие, ориентированные под углом к направлению полета. На отделяемом пассажирском салоне установлены ответные направляющие, взаимодействующие с направляющими фюзеляжа, при этом обеспечивается выброс пассажирского салона вверх и назад от летательного аппарата.

Описанный самолет обеспечивает безопасный спуск на землю пассажиров при аварии самолета, однако имеет салон, не обеспечивающий соответствующий комфорт и надежность, так как в случае разгерметизации салона после отделения его от фюзеляжа пострадают все пассажиры, находящиеся в салоне, вследствие того, что он не разделен на герметичные отсеки, сохраняющие герметичность при разгерметизации одного из них.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является пассажирский самолет повышенной комфортности с аварийно-спасательными модулями по патенту RU 2045858, B 64 C 1/32, 10.10.95, который содержит фюзеляж с пассажирским салоном, кабиной пилотов и по крайней мере с одним катапультируемым аварийно-спасательным модулем с парашютной системой, размещенной в верхней части модуля, и посадочным устройством с отсеком для надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения. Каждый аварийно-спасательный модуль выполнен в виде отсека пассажирского салона с силовыми теплоизолированными стенками, одна из которых образует внешний обвод фюзеляжа, а другая обращена в центральный проход салона и выполнена с герметичной дверью. Аварийно-спасательный модуль снабжен аварийной системой энергообеспечения, в его нижней части выполнен отсек для надувных амортизационных баллонов. По передней и задней стенкам модуля расположены ракетные катапультные установки.

Данный самолет не обладает достаточной подъемной силой, необходимой при аварийном катапультировании модулей.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение недостатков, присущих аналогам, а именно, создание летательного аппарата, включающего комплекс средств, обеспечивающих безопасность пассажиров в случае возникновения аварийной ситуации и увеличение подъемной силы летательного аппарата, что позволит в случае необходимости провести катапультирование всех пассажирских модулей одновременно.

Решение поставленной технической задачи с достижением требуемого технического результата достигается тем, что создан новый тип летательного аппарата, увеличение подъемной силы которого достигается за счет применения полого монокрыла большого удлинения, в полость которого нагнетается нагретый воздух и с которым соединен фюзеляж, имеющий пассажирские аварийно-спасательные модули.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Летательный аппарат включает в себя фюзеляж, в котором по бортам расположены пассажирские аварийно-спасательные модули с образованием центрального прохода между ними, а также кабину с двумя катапультирующимися креслами для пилотов и аварийный бортовой самописец. Каждый пассажирский аварийно-спасательный модуль имеет посадочное устройство и парашютную систему, размещенную в верхней части модуля, и выполнен в виде отсека пассажирского салона с силовыми теплоизоляционными стенками, одна из которых входит во внешний обвод фюзеляжа, а другая обращена в центральный проход салона и выполнена с герметичной дверью. Каждый модуль снабжен автономной системой энергообеспечения, в его нижней части выполнен отсек для надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения, а по передней и задней стенкам модуля расположены ракетные катапультные установки. Фюзеляж соединен с верхней частью толстого полого крыла большого удлинения (монокрыла), с которым выполнен летательный аппарат. Летательный аппарат имеет систему нагнетания нагретого воздуха внутрь полого крыла, включающую в себя вентилятор с приводом от пускового двигателя, форсунки, воздуховоды подачи воздуха, прошедшего через форсунки, в полость крыла, воздуховоды подачи отработанных в турбореактивных двигателях газов в полость крыла, компрессоры для выброса остывших газов через сопла в нижней части крыла, аварийные клапаны для защиты от резкого повышения давления, а также датчики давления и температуры внутри полого крыла, связанные с исполнительным механизмом привода створок, установленных в указанных воздуховодах. Аварийный бортовой самописец установлен с возможностью катапультирования.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено: фиг. 1 - общий вид летательного аппарата с пассажирскими аварийно-спасательными модулями; фиг. 2 - лицевая сторона летательного аппарата; фиг. 3 - поперечный разрез летательного аппарата; фиг. 4 - вид летательного аппарата сбоку; фиг. 5 - размещение аварийно-спасательных модулей в фюзеляже (разрез сверху); фиг. 6 - поперечный разрез летательного аппарата (силовая система); фиг. 7 - система подачи нагретого воздуха в полость крыла (схема на поперечном разрезе летательного аппарата); фиг. 8 - система подачи нагретого воздуха в полость крыла (схема на продольном разрезе летательного аппарата); фиг. 9 - система подачи нагретого воздуха в полость крыла (вид сверху);
фиг. 10 - установка створок в воздуховодах;
фиг. 11 - силовая система аварийно-спасательного модуля;
фиг. 12 - разрез по стенке аварийно-спасательного модуля;
фиг. 13 - вид на боковую стенку аварийно-спасательного модуля;
фиг. 14 - аварийно-спасательный модуль после катапультирования в процессе снижения.

Летательный аппарат с пассажирскими аварийно-спасательными модулями содержит фюзеляж 1, который соединен с верхней частью толстого полого крыла большого удлинения (монокрыла) 2, силовую установку 3, двигатели которой расположены в верхней части крыла, вертикальное 4 и горизонтальное 5 оперение крыла, а также шасси 6. Фюзеляж 1 летательного аппарата содержит пассажирские аварийно-спасательные модули 7. Модуль 7 выполнен в виде герметичного катапультируемого отсека пассажирского салона фюзеляжа летательного аппарата по типу купе повышенной комфортности. Пассажирский салон выполнен полностью состоящим из модулей 7, расположенных по бортам фюзеляжа 1 летательного аппарата с образованием центрального прохода между ними. При нормальном штатном режиме полета двери 8 модулей находятся в закрытом положении и открываются бортпроводником после приземления и полной остановки двигателей 3 силовой установки. В случае авиакатастрофы все пассажирские аварийно-спасательные модули 7 катапультируются и одновременно катапультируются кресла пилотов и аварийный самописец 10. Двери 8 пассажирских аварийно-спасательных модулей 7 находятся с момента посадки пассажиров в аварийно-спасательные модули 7 постоянно закрытыми. Пассажиры находятся в модулях 7 после аварийного приземления до прибытия аварийно-спасательной группы МЧС. Пассажиры, находящиеся в модулях 7, двери 8 открыть самостоятельно не могут, так как они открываются с наружной стороны модулей 7. С момента катапультирования на пассажирском аварийно-спасательном модуле 7 находится аварийная сигнализация, звуковая, световая 11 и радиопередающая сигнал спасения. Стенки аварийно-спасательного модуля 7 выполнены теплоизолированными и силовыми, чтобы выдержать нагрузки, возникающие при катапультировании и полете после отделения отсека от фюзеляжа летательного аппарата. Внешняя боковая стенка модуля 7 совпадает с обводом внешнего контура фюзеляжа 1 летательного аппарата, а ее обшивка в нормальных условиях является внешней обшивкой фюзеляжа 1 летательного аппарата, то есть является общей частью силовой его схемы. Силовую схему модуля 7 образуют шпангоуты 12, стрингеры 13 и балки 14 потолка и пола модуля. Между внешней обшивкой и внутренней обшивкой модуля установлен теплоизолятор 15. В верхней части модуля 7 имеется отсек 16 со створками 17 для размещения парашютной системы, срабатывающей после отделения модуля 7 от фюзеляжа 1 при аварии летательного аппарата. В нижней части, обращенной к силовым балкам пола фюзеляжа, модуль имеет отсек 18 для надувных амортизационных баллонов 19, обеспечивающих мягкую посадку модуля при приземлении или приводнении на водную среду в аварийной ситуации. К силовым балкам пола фюзеляжа 1 прикреплены удерживающие устройства, обеспечивающие связь модуля 7 с силовой схемой фюзеляжа в полете.

В случае необходимости катапультирования аварийно-спасательного модуля 7, удерживающее устройство 20 расфиксируется, освобождая модуль 7 перед срабатыванием ракетных катапультных установок 21, содержащих сухое ракетное топливо и аналогичных тем, которые применяются на катапультирующих креслах, но в меньших размерах, на истребителях МИГ-29 или СУ-27. Ракетные катапультные установки 21 расположены по передним и задним стенкам модуля 7. На фюзеляже 1 летательного аппарата установлены направляющие 22, а на модуле 7 имеются ответные элементы 23 в виде направляющих качения или скольжения. Указанные направляющие 22 и 23 обеспечивают выход аварийно-спасательного модуля из фюзеляжа 1. Каждый модуль имеет автономную систему энергообеспечения, от которой после катапультирования работают системы освещения и кондиционирования. Надувные амортизационные баллоны 19 имеют автономную систему газонаполнения. Парашютная система включает в себя вытяжной 24 и основной 25 парашюты. Основной парашют снабжен пирапатроном (на фигурах не показан) для отделения его при приземлении от аварийно-спасательного модуля 7. При нормальной эксплуатации летательного аппарата, без аварийной ситуации, аварийно-спасательные модули 7 выполняют роль отдельных, повышенной комфортности, купе в салоне фюзеляжа летательного аппарата, при этом двери 8 закрыты и перемещение пассажиров во время полета невозможно, что дает покой и безопасный полет пассажирам. Число кресел 26, установленных в модуле 7, может быть различным - три или четыре, если модуль 7 не имеет отсека 27 с биотуалетом, как может быть различным и число модулей в салоне - от двадцати и более до полной комплектации салона модулями. Кроме того, на фюзеляже летательного аппарата имеется кабина 9 с двумя катапультирующимися креслами для пилотов, аналогичными установленным на военных истребителях МИГ-29 или СУ-27. Рядом с кабиной пилотов размещен катапультирующийся аварийный бортовой самописец, после катапультирования дающий полную и объективную в целости сохраненную информацию после авиакатастрофы.

При запуске силовой системы 3 летательного аппарата запускается пусковой двигатель 30, который вращает вентилятор 31, нагнетающий воздух на форсунки 32. Нагретый воздух поступает в воздуховод 33, постоянно поддерживая температуру и давление внутри полого крыла 2 на всем протяжении полета летательного аппарата. Далее пусковой двигатель 30 запускает по очереди турбореактивные двигатели силовой установки 3. Створки 34, находящиеся в воздухозаборных трубах 35, находятся в открытом положении. Воздух поступает через воздухозаборные трубы 35 в двигатели силовой установки 3, проходит через турбины и форсунки турбореактивного двигателя. Воздух, проходя по створкам 34, поступает в воздуховод 33. По воздуховоду 33 горячий воздух попадает в толстое полое крыло 2. Горячий воздух, охлаждаясь, стекает с верхних стенок толстого полого крыла 2 на нижние стенки, отсасывается компрессором 36 и выбрасывается через сопла из крыла 2. Температура и давление внутри полого крыла 2 регулируются с помощью датчиков давления и температуры (на чертежах не показаны), сигнал с которых может поступать на исполнительный механизм управляемых створок 34. В нижней части полого крыла 2 установлены аварийные клапаны 37 для защиты от резкого повышения давления внутри полого крыла 2. Силовая установка содержит створки 38 для реверса летательного аппарата.

В случае возникновения аварийной ситуации пилот нажимает аварийную кнопку, при этом задействуются одновременно все ракетные катапультные установки. Пассажиры, находящиеся в модулях 7, постоянно находятся пристегнутыми ремнями безопасности к креслам 26, начиная от посадки в модули 7 летательного аппарата до полного приземления и остановки двигателей силовой установки. После того как задействуются все ракетные катапультные установки 21, модули 7 выталкиваются из фюзеляжа 1 пружинами 20, на которые опирался модуль 7. После катапультирования замыкаются контакты автономного аварийного энергообеспечения модуля 7, которое осуществляет аккумулятор, находящийся в модуле 7. Напряжение, поступающее с упомянутого аккумулятора, обеспечивает работу аварийного освещения в модуле и кондиционера, световой сигнализации 11 на наружных боковых стенках модуля, а также радиопередатчика, передающего сигнал в эфир для обнаружения местонахождения модуля 7 и магнитофонной приставки, посредством которой пассажиры информируются о правилах поведения в аварийной ситуации. После катапультирования модуля и окончания работы ракетной катапультной установки 21 реле времени включает электромагниты и электродвигатели, открывающие створки 17 парашютного отсека. После открытия створок 17 с помощью вытяжного парашюта 24 вводится в действие основной парашют 25 и происходит плавный спуск модуля 7 на грунт или водную поверхность. При снижении модуля 7 на определенной заранее заданной высоте посредством прибора, например барометрического высотомера, включается система наполнения надувных амортизационных баллонов 19, выполненная в виде баллонов высокого давления 28 с вентилями. Надувные амортизационные баллоны 19 обеспечивают мягкую посадку модуля 7 на любой грунт или водную поверхность.

Между амортизационными баллонами 19 снизу на модуле расположен датчик 29 касания модулем грунта или воды, замыкающий контакт, для обеспечения включения электромагнита, отцепляющего основной парашют 25, при этом включается реле времени, подающее напряжение на пирапатрон, предназначенный для отстрела основного парашюта 25, чтобы избежать протаскивания модуля 7 по грунту парашютом.

Наиболее целесообразно, чтобы летальный аппарат содержал от двадцати до сорока модулей 7.

Предлагаемый летательный аппарат обеспечивает пассажирам комфорт во время полета и безопасный их спуск на землю при аварии самолета.

Формула изобретения

Летательный аппарат, включающий в себя фюзеляж, в котором по бортам расположены пассажирские аварийно-спасательные модули с образованием центрального прохода между ними, а также кабину с двумя катапультирующимися креслами для пилотов и аварийный бортовой самописец, при этом каждый пассажирский аварийно-спасательный модуль имеет посадочное устройство и парашютную систему, размещенную в верхней части модуля, и выполнен в виде отсека пассажирского салона с силовыми теплоизоляционными стенками, одна из которых входит во внешний обвод фюзеляжа, а другая - обращена в центральный проход салона и выполнена с герметичной дверью, причем каждый модуль снабжен автономной системой энергообеспечения, в его нижней части выполнен отсек для надувных амортизационных баллонов, имеющих автономную систему газонаполнения, а по передней и задней стенкам модуля расположены ракетные катапультные установки, отличающийся тем, что фюзеляж соединен с верхней частью толстого полого крыла большого удлинения, с которым выполнен летательный аппарат, причем летательный аппарат имеет систему нагнетания нагретого воздуха внутрь полого крыла, включающую в себя вентилятор с приводом от пускового двигателя, форсунки, воздуховоды подачи воздуха, прошедшего через форсунки, в полость крыла, воздуховоды подачи отработанных в турбореактивных двигателях газов в полость крыла, компрессоры для выброса остывших газов через сопла в нижней части крыла, аварийные клапаны для защиты от резкого повышения давления, а также датчики давления и температуры внутри полого крыла, связанные с исполнительным механизмом привода створок, установленных в указанных воздуховодах, аварийный бортовой самописец установлен с возможностью катапультирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14