СИСТЕМА ОТКРЫТИЯ АВАРИЙНОГО ВЫХОДА
EMERGENCY EXIT OPENING SYSTEM

Изобретение относится к авиации, точнее - к системам, предназначенным для открытия аварийных выходов самолета при необходимости покинуть его во время полета. Система в основном предназначена для спасения экипажа при испытаниях самолетов.
Известно устройство для открывания крышки аварийного люка летательного аппарата (ЛА) (а.с. СССР №747058), содержащее силовой цилиндр со штоком, штыревые замки и тросовую систему для их открывания, которое дополнительно снабжено зубчатым колесом, установленным на крышке, и зубчатой рейкой, шарнирно соединенной со штоком силового цилиндра, с прикрепленными к ней толкателями, связанными через тарельчатую ось, размещенную в тросовой системе, со штыревыми замками, а в тросовой системе установлен механизм запирания штыревых замков, который выполнен в виде подпружиненного стержня с проточкой, в которую установлен подпружиненный штырь. Недостатком этого решения является то, что необходима регулировка тросовой проводки, т.к. имеется возможность удлинения троса, что может привести к несрабатыванию системы.
В патенте США №2942813 описана система, объединяющая воздушный тормоз, аварийный выход и грузовую створку самолета. Система содержит грузовую створку с четырьмя дополнительными дверями в ней, силовой цилиндр, закрепленные на створке направляющие, закрепленные на фюзеляже ролики, скользящие по направляющим. Дверцы для аварийного выхода установлены в грузовой створке, которая защищает эвакуирующийся экипаж от порывов ветра во время покидания самолета. Недостатком решения является то, что грузовая створка отклоняется медленно, что может привести к нехватке времени на эвакуацию экипажа.
Известна аварийная система выхода (заявка Европейского патентного ведомства №1048562), содержащая панель, закрывающую отверстие в фюзеляже, множество запоров для закрепления панели в отверстии с возможностью освобождения, освобождающий механизм, включающий направляющие на каждой стороне отверстия для перемещения запоров при освобождении панели, привод, замок привода для освобождения привода в условиях кабины, множество захватов, расположенных в выемках, для открытия и соединения привода с кабелем, так что активация одного из захватов вызывает одновременное освобождение запоров и освобождение панели. Недостатком системы является сложное обеспечение синхронизации действия множества захватов и их одновременного открытия.
Известна система аварийного выхода для самолета (патент США №6427383), содержащая раму с отверстием для панели, закрывающей отверстие, множество запоров для закрепления панели в отверстии с возможностью освобождения, кабель, протянутый вдоль большей части рамы для освобождения панели, множество активаторов, расположенных вокруг отверстия и соединенных с кабелем. Активация любого из активаторов вызывает освобождение всех запоров, так что панель может быть отброшена. Недостатки системы заключаются в сложности синхронизации множества запоров и необходимости большого усилия на приводе при открытии.
Известна модификация грузовой двери для легкого аварийного покидания самолета (патент США №6997414). Дверь самолета включает замковый узел, содержащий два способных входить в дверную раму замковых элемента (типа штырей) и соединенный с центральным активатором, внешнюю рукоятку, способную перемещаться между двумя позициями (открыто и закрыто), первый рычаг, перемещающий центральный активатор при перемещении внешней рукоятки, внутреннюю рукоятку, также способную перемещаться между двумя позициями, второй рычаг, перемещающий центральный активатор при перемещении внутренней рукоятки, при этом оси вращения рукояток не совпадают. Имеется также вторая система замков, которую открывают перед тем, как внутреннюю рукоятку переместят из положения «закрыто» в положение «открыто». При перемещении какой-либо из рукояток активатор перемещается и выдергивает замковые элементы из рамы двери. Створка двери перестает удерживаться в раме, и выход открывается. Имеются датчики, информирующие пилота о том, что замковые элементы вышли из рамы. Решение предназначено для использования в небольших самолетах типа Цессна. Недостатком этого решения является то, что замковые элементы не позволяют притягивать дверь к дверному проему для обеспечения герметизации.
Известна система эксплуатационного и аварийно-спасательного выхода (патент РФ №2301176), содержащая дверь, прикрепленную узлами навески к фюзеляжу, трап со ступенями, замки закрытого положения и замок, удерживающий трап прижатым к двери. На фюзеляже имеются два первых кронштейна, а на двери - два вторых кронштейна, между которыми перемещаются осевые элементы, управляемые механизмом переключения, содержащим качалки, соединенные с осевыми элементами с одной стороны, и с синхронизирующей тягой и рукояткой - с другой стороны. В аварийной ситуации открывают замки закрытого положения, и дверь вместе с трапом открывается в сторону. Недостатком этой системы является невозможность открытия и фиксации двери в открытом состоянии в полете.
Наиболее близким к изобретению является устройство для аварийного открытия эвакуационной двери самолета, описанное в патенте США №6786454. Оно содержит эвакуационную дверь, как минимум, один индивидуальный эвакуационный комплект и устройство, управляющее открытием двери. Управляющее устройство содержит, как минимум, один триггерный механизм (спусковое устройство), как минимум, один активатор двери и средства подачи мощности на активатор, запускающий спусковое устройство. Средства подачи мощности могут быть электрическими, гидравлическими или пневматическими. Предпочтительным вариантом являются пневматические средства, т.е. сжатый газ. Эти средства включают в одном из вариантов изобретения два источника сжатого газа, причем первый из них находится под меньшим давлением, чем второй. Имеются средства модификации мощности, подаваемой на активатор, которые включают дистрибьютор, последовательно соединенный с активатором, и первым, а затем и вторым источниками сжатого газа. В другом варианте этого решения имеется единственный источник сжатого газа. Спусковое устройство связано с рукояткой (являющейся средством управления спускового устройства). Спусковое устройство содержит три камеры, мембрану, пробойник и клапан. В первой камере газ находится под давлением от источника сжатого газа. Вторая камера отделена от первой мембраной, которая может быть разрушена пробойником, соединенным с рычагом. При разрушении мембраны давление газа во второй камере повышается, и открывается клапан, позволяя сжатому воздуху проходить в третью камеру, соединенную с активатором. Последний выполнен в виде пневмоцилиндра и открывает дверь. Недостатком этого решения является то, что из-за использования мембраны невозможно проведение проверки работоспособности устройства на земле без последующей его разборки. Кроме того, конструкция устройства не обеспечивает достаточной надежности, т.к. предполагается безотказность всех ее элементов.
Задачей изобретения является обеспечение надежного и быстрого открытия аварийного выхода для эвакуации экипажа в полете, защита экипажа от набегающего потока воздуха в первые моменты после покидания самолета, а также обеспечение возможности проверки работоспособности системы без разрушения ее частей.
Задача решается с помощью системы открытия аварийного выхода, содержащей дверь, соединенный с ней штоком пневмоцилиндр, соединенный трубопроводом через спусковой механизм с, как минимум, одним источником сжатого газа, средства управления спусковым механизмом, включающие рукоятку, отличающейся тем, что спусковой механизм содержит основную качалку, соединенную с упомянутой рукояткой, как минимум, один кран трубопровода, соединенный с основной качалкой и удерживаемый в закрытом состоянии пружинным элементом, как минимум, один пиротолкатель, установленный с возможностью изменения положения основной качалки при срабатывании пиротолкателя, а средства управления спусковым механизмом включают дополнительно элемент управления, находящийся в кабине и соединенный с упомянутым пиротолкателем, пневмоцилиндр снабжен средством фиксации его штока в положении максимального открытия двери.
Для повышения надежности имеются два пиротолкателя, соединенные с упомянутым элементом управления независимо друг от друга.
Для повышения надежности имеются два источника сжатого газа, соединенные с упомянутым пневмоцилиндром независимыми трубопроводами, каждый из которых снабжен упомянутым краном.
Для обеспечения открытия выхода при отказе одного из кранов в спусковом механизме имеется дополнительная качалка, середина которой шарнирно закреплена на одном из плечей основной качалки, а концы дополнительной качалки через промежуточные звенья соединены с упомянутыми кранами.
Система содержит дополнительно замки двери и как минимум один пневмоцилиндр открытия замков двери, соединенный с замками двери и управляемый упомянутым спусковым механизмом.
Система содержит также датчик открытого состояния двери и соединенные с ним средства отображения сигнала этого датчика, установленные в кабине.
Предлагаемое решение обеспечивает надежное открытие аварийной двери в полете против потока воздуха и последующую фиксацию двери в открытом состоянии, причем ее открытие может быть осуществлено как из кабины пилота, так и вблизи двери. Кроме того, система удобна для регулярных проверок ее работоспособности, т.к. в ней отсутствуют элементы, разрушающиеся при ее срабатывании или сбрасываемые с самолета. После испытания требуется только заполнить источники сжатого газа.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена принципиальная схема системы в наиболее простом исполнении изобретения.
На фиг.2 изображена принципиальная схема системы в наиболее предпочтительном исполнении изобретения.
Система открытия аварийного выхода содержит дверь (не показана), соединенный с ней штоком пневмоцилиндр 1 открытия двери, соединенный трубопроводом 2 через спусковой механизм 3 (на чертежах обведен штрихпунктирной линией) с, как минимум, одним источником 4 сжатого газа. Дверь открывается против потока воздуха, защищая эвакуирующихся от ветра в первые мгновенья прыжка. Т.к. воздушный поток противодействует ее открытию, необходимо значительное усилие, обеспечиваемое пневмосистемой. Чтобы предотвратить последующее закрытие двери ветром, пневмоцилиндр 1 снабжен средством фиксации его штока в положении максимального открытия двери (на чертежах не показано). Средство фиксации может быть выполнено в виде подпружиненного штыря, который входит в выемку (или отверстие) на штоке пневмоцилиндра 1, когда шток выдвинут на определенное расстояние.
Система содержит также средства управления спусковым механизмом 3, включающие рукоятку 5, соединенную со спусковым механизмом 3 тросом 6, который перемещается в направляющих 7.
Спусковой механизм 3 содержит основную качалку 12, соединенную с рукояткой 5 тросом 6. Качалка 12 является центральным элементом спускового механизма 3. Спусковой механизм 3 содержит также, как минимум, один кран 8, установленный на трубопроводе 2 и соединенный с пружинным элементом 10 рычагом 9. Кран 8 соединен с качалкой 12 через рычаг 9 и промежуточное звено 11.
Пружинный элемент 10 удерживает кран 8 в закрытом состоянии. Качалка 12 удерживается в нормальном положении тем же пружинным элементом 10 через промежуточное звено 11.
В состав спускового механизма 3 входит также, как минимум, один пиротолкатель 13, установленный с возможностью изменения положения качалки 12 при срабатывании пиротолкателя 13.
Средства управления спусковым механизмом 3 включают кроме рукоятки 5 еще элемент управления, находящийся в кабине (на чертежах не показан) и соединенный с пиротолкателем 13. Этот элемент управления может представлять собой кнопку, соединенную с пиротолкателем 13 проводами. Наличие возможности управления открытием двери из кабины позволяет сократить время эвакуации.
Система содержит также датчик открытого состояния двери (не показаны) и соединенные с ним средства отображения сигнала этого датчика, установленные в кабине пилота (не показаны). Наличие этого датчика и средств отображения позволяет во многих случаях адекватно оценивать ситуацию и принять правильное решение при организации эвакуации.
Система содержит замки 14 двери и, как минимум, один пневмоцилиндр 15 открытия замков 14 двери, соединенный с замками 14 (замки 14 соединены со штоками пневмоцилиндров 15). Пневмоцилиндр 15 подсоединен к трубопроводу 2 и управляется тем же спусковым механизмом 3. Замки 14 связаны общим валом, который при открытии одного из них воздействует на остальные замки 14 и открывает их.
Система при наличии в ней всего лишь одного источника 4 сжатого газа, одного крана 8 и одного пиротолкателя 13 не всегда может обеспечить необходимую степень надежности. Поэтому в наиболее предпочтительном варианте изобретения эти элементы удвоены. Т.о., в наиболее предпочтительном варианте имеются два пиротолкателя 13, соединенные с упомянутым элементом управления, находящимся в кабине пилота, независимо друг от друга.
В наиболее предпочтительном варианте имеются два источника 4 сжатого газа, каждый из которых соединен с упомянутым пневмоцилиндром 1 одним из независимых трубопроводов 2, каждый из трубопроводов 2 снабжен краном 8. В таком исполнении пружинный элемент 10 состоит из двух частей, и каждый из кранов 8 удерживается пружинным элементом 10 в закрытом состоянии через один из рычагов 9.
Чтобы обеспечить надежное открывание двери при отказе одного из кранов 8 и невозможности поворота одного из рычагов 9 вследствие отказа крана 8, имеется дополнительная качалка 16, середина которой шарнирно закреплена на одном из плечей основной качалки 12 (т.е. ось шарнира не совпадает с осью качалки 12). Концы дополнительной качалки 16 соединены шарнирно с промежуточными звеньями 11, а через эти промежуточные звенья 11 и через рычаги 9 соединены с кранами 8, а так как рычаги 9 соединены с частями пружинного элемента 10, то концы качалки 16 соединены и с пружинным элементом 10.
Также для повышения надежности целесообразно наличие двух пневмоцилиндров 15 открытия замков.
Далее описаны вспомогательные элементы системы.
Трубопроводы 2 имеют кольца 17 для компенсации температурных влияний, обратные клапаны 18 и дроссели 19. Дроссели 19 предназначены для более плавного поступления давления газа в пневмоцилиндр 1.
Система имеет также средства заправки источников 4 сжатым газом. Эти средства включают зарядный штуцер 20 и воздушный фильтр 21.
Имеются манометры 22 для контроля давления газа в источниках 4.
Трубопроводы 2 снабжены также стравливающими штуцерами 23 для предотвращения избыточного давления.
В спусковом механизме 3 имеются упоры 24 для ограничения для стравливания давления при наземных проверках (отработках).
Система работает следующим образом.
В ситуации нормального полета пружинный элемент 10 удерживает краны 8 в закрытом состоянии, поэтому высокое давление газа в источниках 4 не воздействует на пневмоцилиндр 1 и пневмоцилиндр (пневмоцилиндры) 15 открытия замков 14 двери. Дверь и ее замки 14 закрыты.
При возникновении ситуации, когда экипажу необходимо покинуть самолет, пилот активизирует находящийся в кабине элемент управления, сигнал от него передается пиротолкателям (пиротолкателю) 13. Они активизируются, их штоки выдвигаются и толкают качалку 12, вызывая растяжение пружинного элемента 10. При этом рычаги 9 поворачиваются и открывают краны 8. Высокое давление газа по трубопроводам 2 передается от источников (источника) 4 к пневмоцилиндру 1 и пневмоцилиндрам (пневмоцилиндру) 15 открытия замков 14 двери. Замки 14 открываются, а шток пневмоцилиндра 1, перемещаясь, открывает дверь. В конце хода штока он фиксируется, в результате чего дверь удерживается в открытом состоянии, несмотря на воздушный поток.
Датчик открытого состояния двери посылает сигнал на установленные в кабине пилота средства отображения сигнала этого датчика, и пилот дает команду на покидание самолета.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения при отказе одного из источников 4 сжатого газа или при повреждении одного из трубопроводов 2 открытие двери происходит благодаря исправному источнику 4 и трубопроводу 2.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения при отказе одного из кранов 8 и невозможности поворота относящегося к нему рычага 9 благодаря наличию дополнительной качалки 16 основная качалка 12 все равно поворачивается, ее движение через дополнительную качалку 16 и то звено 11, которое соединено с рычагом 9 исправного крана 8, передается этому рычагу 9, и исправный кран 8 открывается, позволяя давлению газа достигнуть пневмоцилиндров 1 и 15 и открыть дверь.
В наиболее предпочтительном варианте изобретения при отказе одного из пиротолкателей 13 или обрыве его цепи активизации достаточно другого пиротолкателя 13, чтобы повернуть качалку 12 и вызвать процесс, приводящий к открытию двери.
Если самолет обесточен, и сигнал к пиротолкателям 13 не может быть передан или сигнал от датчика открытого состояния двери не поступил в кабину пилота, член экипажа имеет возможность подойти к рукоятке 5 и повернуть ее, трос 6 потянет качалку 12, в результате чего она повернется и произойдет то же, что и при повороте качалки 12 в результате активизации пиротолкателя 13.