СИСТЕМА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ПИЛОТА В НЕГЕРМЕТИЧНОЙ КАБИНЕ ПРИ ПОЛЕТАХ В СТРАТОСФЕРЕ
SYSTEM FOR PILOT'S PERSONAL PROTECTION IN UNPRESSURIZED COCKPIT WHEN FLYING IN STRATOSPHERE

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.
2
2
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/см, 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 СО.
Очищенный газ поступает в «основную линию» СОЖ, по которой вместе с кислородом из баллонов 5 подается в скафандр.
2
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/см.
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.