Система индивидуальной защиты пилота в негерметичной кабине при полетах в стратосфере

Изобретение относится к индивидуальным средствам защиты пилотов летательных аппаратов. Система индивидуальной защиты включает скафандр (1), состоящий из внешней силовой и внутренней герметичной оболочек, гермошлема, гермоперчаток, системы вентиляции, средств радиосвязи и телеметрии. Система вентиляции состоит из эластичных трубок, штуцера ввода (2) и регулятора давления (3), а также штуцера (4) вывода газа из скафандра в СОЖ. Скафандр и СОЖ в рабочем режиме нормального полета образуют пневматически замкнутую систему, связанную с бортом летательного аппарата только по линиям электропитания, радиосвязи и телеметрии. В качестве источника электропитания может использоваться бортовая электросистема летательного аппарата или дополнительные аккумуляторные батареи. Достигается обеспечение пилоту нормальных условий жизнедеятельности в течение полета до 6 часов в высоких слоях атмосферы, включая стратосферу, а также обеспечение выполнения предполетной процедуры по предупреждению декомпрессии. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к классу воздухоплавание, авиация, космонавтика, более конкретно - к индивидуальным средствам защиты пилотов летательных аппаратов и предназначается для обеспечения жизнедеятельности пилотов малоскоростных летательных аппаратов с негерметичной кабиной при длительных полетах с перепадами высот от нижних слоев атмосферы до стратосферы - 25000 метров и выше.

Известны средства индивидуальной защиты экипажей и пассажиров военных и гражданских самолетов в случае разгерметизации кабины на большой высоте. Эти аварийные средства обеспечивают приемлемые условия дыхания людей кислородом в течение краткого времени, необходимого для снижения самолета до безопасной высоты и не предусматривают защиту от переохлаждения и декомпрессионных явлений.

С другой стороны, известны средства индивидуальной защиты (СИЗ) космонавтов, основанные на использовании полетных скафандров, обладающих собственной герметичностью и позволяющих поддерживать в подскафандровом пространстве газовую среду, пригодную для поддержания жизнедеятельности космонавта в случае аварийной разгерметизации космического корабля.

Примером такой СИЗ, принятым за прототип данного изобретения, является система со скафандром «Сокол КВ-2» («Скафандр «Сокол КВ-2». Техническое описание 2АР-9000-1000 ТО, инструкция по эксплуатации 2АР-9000-1000 ИЭ, 1979 г.), применяемым в космических кораблях типа «Союз». СИЗ-прототип снабжается воздухом от бортовых источников кондиционированного воздуха или, в аварийной ситуации, кислородом от бортовых баллонов, т.е. пневматическая схема скафандра непосредственно связана с бортовыми устройствами корабля.

Скафандр «Сокол КВ-2» включает внешнюю силовую и внутреннюю герметичную оболочки, гермошлем, гермоперчатки, систему вентиляции, средства радиосвязи и телеметрии.

Система вентиляции, доставляющая космонавту воздух (или кислород) для дыхания и удаляющая из скафандра углекислый газ и влагу вместе с излишками тепла, состоит из эластичных трубок, устройства ввода и регулятора давления. Газ для дыхания и вентиляции поступает от бортовых источников корабля в скафандр через штуцер ввода и по эластичным трубкам подается в гермошлем, в рукава и к ступням ног. Выход газа из скафандра осуществляется через открытый гермошлем, а при закрытом гермошлеме - через регулятор давления.

В режиме нормального полета в скафандр подается кондиционированный воздух от бортовой системы жизнеобеспечения корабля и выводится через открытый гермошлем.

В случае разгерметизации корабля и снижения давления в нем до 400 мм.рт.ст. гермошлем закрывается, поступление воздуха в скафандр прекращается, и включается подача кислорода из бортовых баллонов. При дальнейшем падении давления в корабле регулятор давления автоматически поддерживает абсолютное давление в скафандре на уровне 280 мм. рт.ст. примерно в течение 2 часов. При этом кислород из баллонов расходуется безвозвратно, углекислый газ, влага и тепло выносятся через регулятор давления в окружающее пространство. Температура в скафандре понижается до недопустимых отрицательных значений приблизительно за 60 минут, которые и составляют фактическое время поддержания жизнедеятельности космонавта в разгерметизированном корабле на больших высотах.

Задачей заявляемого изобретения является создание системы индивидуальной защиты (СИЗ), которая обеспечит нормальные условия жизнедеятельности пилота летательного аппарата с негерметичной кабиной в течение продолжительного полета (до 6 часов) в высоких слоях атмосферы, включая стратосферу, а также обеспечит выполнение предполетной процедуры по предупреждению декомпрессии.

Поставленная задача решается системой индивидуальной защиты пилота, включающей скафандр, систему обеспечения жизнедеятельности пилота (СОЖ), систему электрообогрева, комплект теплозащитной одежды, переносной пульт управления и контроля электропитания и системы обогрева.

Заявляемая система индивидуальной защиты пилота в негерметичной кабине при полетах в стратосфере представлена фигурами 1-3.

Фиг. 1 представляет принципиальную схему системы индивидуальной защиты пилота в негерметичной кабине при полетах в стратосфере.

Фиг. 2. представляет общий вид теплозащитного костюма.

Фиг. 3 представляет обогревающую вкладку и схему расположения углеродных лент в ней.

Заявляемая система индивидуальной защиты (фиг. 1) включает скафандр 1, состоящий из внешней силовой и внутренней герметичной оболочек, гермошлема, гермоперчаток, системы вентиляции, средств радиосвязи и телеметрии.

Система вентиляции состоит из эластичных трубок, штуцера ввода 2 и регулятора давления 3, а также штуцера 4 вывода газа из скафандра в СОЖ. При этом конструкция регулятора давления исключает выход из него газа в режиме нормального полета. В этом режиме гермошлем скафандра закрыт, и штуцер 4 является единственным каналом выхода газа из скафандра.

В состав СОЖ, питающей скафандр кислородом и принимающей из скафандра влажную газовую смесь, входят:

- блок 5 кислородных баллонов с датчиком давления, трехходовой электромагнитный клапан 6, кислородный шланг основной линии 7, кислородный шланг аварийной линии 8, вентиляционный шланг подачи 9, вентиляционный шланг вывода 10 и герметичный корпус 11, внутри которого размещены вентилятор 12, поглотительные патроны 13 и 14, компенсатор утечки 15 с дюзой 16, инжектор 17 со штуцером подключения аварийной линии и клапан-крышка 18.

Скафандр и СОЖ в рабочем режиме нормального полета образуют пневматически замкнутую систему, связанную с бортом летательного аппарата только по линиям электропитания, радиосвязи и телеметрии. В качестве источника электропитания может использоваться бортовая электросистема летательного аппарата или дополнительные аккумуляторные батареи.

Блок продувки и десатурации 19, содержащий баллон с кислородом, редуктор, манометр и соединительные элементы для подключения к СОЖ, выполнен в виде портативного автономного устройства и применяется по назначению только перед полетом.

Комплект теплозащитного снаряжения (фиг. 2) состоит из костюма 20, капюшона 21, манжет 22, надевающихся в местах стыковки гермоперчаток с рукавами скафандра, сапожков 23 и муфты 24 для рук, изготовленных из мягкого теплозащитного материала. На внутренней стороне костюма со стороны спины, в рукавах и штанинах, а также внутри муфты и в стельках сапожков размещена электрообогревающая вкладка 25 (фиг. 3), состоящая из нагревательных элементов в виде углеродных лент. Температура вкладки регулируется летчиком с помощью системы электрообогрева, размещенной в пульте управления.

Изделия теплозащитного комплекта изготовлены так, что летчик может самостоятельно надеть их поверх скафандра и закрепить на себе. Распахи и отверстия, через которые надевается снаряжение, снабжены теплозащитными клапанами и застежками.

Управление энергопотребляющими элементами СИЗ осуществляется летчиком с переносного пульта, питаемого током от бортового или автономного источника через распределительную коробку.

Заявляемая система индивидуальной защиты работает следующим образом.

Перед полетом летчик надевает скафандр, теплозащитное снаряжение, закрывает гермошлем, осуществляет продувку системы вентиляции скафандра и десатурацию организма от автономного источника кислорода (или переносного блока продувки и десатурации), после чего от двух кислородных баллонов 5 через трехходовой электромагнитный клапан 6 в вентиляционный блок СОЖ 11 по шлангу 7 («основная линия») подается кислород с расходом 0,5 л/мин. В это время регулятор давления 3 поддерживает постоянное избыточное давление 0,02 кг/см², не допускающее попадания в скафандр воздуха снаружи до высоты 7000 м. Кислород проходит через вентиляционную систему скафандра и дыхательные органы летчика, после чего образовавшаяся смесь кислорода, углекислого газа и влаги выводится из скафандра через выходной штуцер 4 по шлангу 10 в блок СОЖ 11. Установленный в блоке СОЖ вентилятор 12 подает газовую смесь в патроны 13 и 14 для поглощения влаги и СО₂.

Очищенный газ поступает в «основную линию» СОЖ, по которой вместе с кислородом из баллонов 5 подается в скафандр.

При достижении высоты полета более 7000 м необходимое избыточное давление в скафандре поддерживается регулятором давления 3 в пределах от 0,02 до 0,4 кг/см².

В нормальном режиме полета в негерметичной кабине заявляемая СИЗ обеспечивает продолжительность полета, ограниченную только емкостью кислородных баллонов СОЖ. В реализованной конструкции расчетная продолжительность составляет 6 часов.

Заявляемая СИЗ предусматривает также поддержание жизнедеятельности летчика в аварийных ситуациях, возникающих в случае утечки газа из скафандра или СОЖ или отказа системы электропитания.

В первом случае утечка будет автоматически компенсирована компенсатором 15 за счет дополнительного отбора кислорода из блока 5.

Во втором случае, при потере напряжения, трехходовой электромагнитный клапан 6 перекрывает шланг 7 основной линии подачи кислорода и открывает шланг 8 линии аварийной подачи, подстыкованный к штуцеру инжектора 17 на крышке корпуса 6, и в инжектор поступает под давлением чистый кислород, обеспечивая подачу кислорода с расходом 7,2 л/мин и обеспечивая вентиляцию скафандра с расходом 30 л/мин в течение времени, достаточного для снижения самолета на безопасную высоту.

Технический результат - обеспечение пилоту летательного аппарата с негерметичной кабиной нормальных условий жизнедеятельности в течение полета до 6 часов в высоких слоях атмосферы, включая стратосферу, а также обеспечение выполнения предполетной процедуры по предупреждению декомпрессии.

1. Система индивидуальной защиты пилота в негерметичной кабине при полетах в стратосфере, содержащая скафандр с внешней силовой и внутренней герметичной оболочками, гермошлемом, гермоперчатками, системой вентиляции с регулятором давления, а также средствами радиосвязи и телеметрии, снабжаемый вентилирующим газом от системы обеспечения жизнедеятельности, отличающаяся тем, что скафандр и система обеспечения жизнедеятельности в рабочем режиме нормального полета образуют пневматически замкнутую систему, связанную с бортом летательного аппарата только по линиям электропитания, радиосвязи и телеметрии.

2. Система индивидуальной защиты по п. 1, отличающаяся тем, что скафандр включает штуцер вывода газа из скафандра в систему обеспечения жизнедеятельности.

3. Система индивидуальной защиты по п. 2, отличающаяся тем, что конструкция регулятора давления исключает выход газа из скафандра в режиме нормального полета.

4. Система индивидуальной защиты по п. 3, отличающаяся тем, что конструкция системы обеспечения жизнедеятельности обеспечивает компенсацию утечек в случае разгерметизации скафандра и подачу кислорода в скафандр в случае отказа системы электропитания.

5. Система индивидуальной защиты по п. 1, отличающаяся тем, что содержит переносной блок продувки и десатурации.

6. Система индивидуальной защиты по п. 1, отличающаяся тем, что содержит комплект теплозащитного снаряжения.

7. Система индивидуальной защиты по пп. 1, 6, отличающаяся тем, что содержит систему электрообогрева.

8. Система индивидуальной защиты по п. 7, отличающаяся тем, что в теплозащитном снаряжении размещены электрообогревающие вкладки.

9. Система индивидуальной защиты по пп. 1, 4, 5, 6, 7, 8, отличающаяся тем, что содержит переносной пульт управления энергопотребляющими элементами системы.