АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СПАСЕНИЯ ПАССАЖИРОВ
PASSENGER RESCUE SYSTEM

Изобретение относится к области самолетостроения и аварийно-спасательному оборудованию.
Невозможность обеспечения достаточно высокого уровня безопасности полета с помощью традиционных систем с точки зрения обеспечения спасения пассажиров и экипажа гражданских самолетов в аварийных ситуациях вызвала необходимость пересмотра концепции проектирования, конструирования и эксплуатации самолета по следующим направлениям: спасение самолета в целом с помощью парашютных систем и систем мягкой посадки (патент США 3315920, МПК В64D 25/12, НКИ 244/139; патент США 3833192, МПК В64D 17/80, НКИ 244/139; патент США 4050657, МПК В64D 17/70, В64D 17/80, НКИ 244/139, 244/147; патент США 4298177, МПК В64D 17/80, НКИ 244/139, 244/52, 244/100, 244/105); спасение пассажиров и экипажа в едином отделяемом модуле с помощью парашютных систем при полной или частичной дезинтеграции самолета (патент США 4699336, МПК В64С 1/32, НКИ 244/140, патент США 5568903, МПК В64С 1/32, НКИ 244/140; 244/139); спасение пассажиров и экипажа в фюзеляже полностью дезинтегрированного самолета с помощью парашютных систем (патент США 3508727, МПК В64D 25/12, НКИ 244/140 и российский патент RU 2187443 С1).
Наиболее близким к заявляемому изобретению является "Вытяжная система спасения пассажиров самолета" (патент США 5921504, МПК В64С 1/32, НКИ 244/140, 244/147, 244/120) и российская аварийно-спасательная система (патент RU 2187443 С1) - прототипы.
Самолет, оснащенный вытяжной системой спасения, обладает специально оборудованным фюзеляжем цилидрической формы и дезинтегрируемым в аварийной ситуации хвостовым отсеком. Внутри фюзеляжа расположен продольный набор обитаемых цилиндрических модулей, зафиксированный в штатном режиме и вытягиваемый из фюзеляжа в аварийной ситуации. Обитаемые модули шарнирно соединены между собой в 4 точках, расположенных равномерно по окружности торцевых сечений модулей, а в стыки между модулями крепятся в 4 точках ударопогаощающие амортизаторы. Внутри подкрепленной цилидрической оболочки фюзеляжа устанавливаются 4 продольные направляющие двутаврового сечения, расположенные равномерно по круговому контуру поперечного сечения фюзеляжа. В. соответствии с расположением двутавровых направляющих снаружи вдоль каждого обитаемого модуля устанавливаются 4 пары колес.
Хвостовой отсек имеет 4 пары щитков для отделения от фюзеляжа и 4 пары щитков для вытягивания из фюзеляжа набора обитаемых модулей в аварийной ситуации и концевой диффузор для уменьшения скорости падения отделившегося хвостового отсека относительно остальной части фюзеляжа. Каждый обитаемый модуль имеет ''иллюминаторы, соответствующие иллюминаторам фюзеляжа самолета и герметически закрывающиеся двери по торцам модуля. Обитаемый модуль оснащается парой основных и парой запасных парашютов, любая пара имеет неравные размеры, что обеспечивает сближение с поверхностью под некоторым углом скольжения. Обитаемый модуль оснащен системой - жизнеобеспечения для штатного и аварийного режимов эксплуатации самолета, средствами пожаротушения и аварийного покидания самолета, специальной аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувным средством приводнения, системой амортизации или надувной системой мягкой посадки, а также приемопередатчиком и приводным устройством, которое обеспечивает режим скольжения набора обитаемых модулей по направляющим при вытягивании его из фюзеляжа в аварийной ситуации.
В случае аварийной ситуации по команде экипажа инициируется работа вытяжной системы путем подрыва 4 пирочек зажимов щитков отделения хвостового отсека и одновременное срабатывание приводных устройств на каждом обитаемом модуле. Освобожденные зажимы позволяют щиткам хвостового отсека отделиться от фюзеляжа, а так как набор обитаемых модулей присоединен к хвостовому отсеку, то начавший отделяться от фюзеляжа хвостовой отсек начнет вытягивать из фюзеляжа набор обитаемых модулей. После отделения хвостового отсека раскрываются вытяжные щитки, вызывая эффект аэродинамического торможения, что в свою очередь способствует вытягиванию остальной части набора обитаемых модулей. Когда передний обитаемый модуль выйдет из фюзеляжа, с помощью соответствующей пиросистемы будет последовательно производится разрыв соединений модулей в наборе, начиная с соединения заднего обитаемого модуля с хвостовым отсеком и кончая соединением двух передних модулей. Почти одновременно с освобождением каждого модуля от соединений с соседними модулями происходит развертывание основных парашютов, а в случае отказа - развертывание запасных парашютов.
Данная аварийно-спасательная система имеет ряд недостатков, которые представляются существенными.
1. Вытяжная система обладает значительной инерционностью, степень которой будет нарастать по мере изменения этапов полета: набор высоты, горизонтальный полет, снижение, что отрицательно влияет на ее эффективность.
2. В силу недостаточной жесткости соединений обитаемых модулей друг с другом в составе набора при его вытягивании возможно заклинивание, особенно в выходном сечении фюзеляжа.
3. Вытянутая часть набора обитаемых модулей вместе с отделившимся хвостовым отсеком образует динамически неустойчивую систему, на которую будут действовать поперечные силы и крутящие моменты. Поведение такой системы может отрицательно сказаться на состоянии спасаемых в обитаемых модулях и вызвать преждевременное разрушение соединений между модулями.
4. Конструкции обитаемых модулей, объединенных в подвижный набор, не являются частью фюзеляжа и создают на фюзеляж дополнительную нагрузку. В результате с учетом массы четырех направляющих имеет место значительное утяжеление конструкции самолета, оснащенного данной системой.
5. При представлении рассматриваемой системы обойден вопрос о расположении бортовых коммуникаций и магистралей относительно обитаемых модулей и их разъединении при разрушении соединений между обитаемыми модулями.
6. При падении аварийного самолета без хвостового отсека возможно его столкновение с обитаемыми модулями, которые спускаются с помощью неуправляемых парашютных систем, а также нанесение значительного экологического ущерба в месте его падения.
Российское изобретение предлагает конструкцию аварийно-спасательной системы самолета, включающую средства дезинтеграции крыльев и хвостового оперения от фюзеляжа, подсистему разделения фюзеляжа на обитаемые модули и хвостовой отсек, а также парашютные подсистемы для каждого обитаемого модуля и хвостового отсека, при этом фюзеляж сконструирован в виде набора обитаемых модулей и переходных отсеков, в которых размещены указанные подсистемы разделения, а каждый обитаемый модуль и хвостовой отсек оснащены боковыми рулями, а парашютные подсистемы выполнены с возможностью управления траекторией снижения обитаемых модулей при вращении вокруг вертикальной оси, при этом хвостовой отсек фюзеляжа оснащен дополнительной тормозной парашютной подсистемой.
Российская аварийно-спасательная система самолета позволяет проводить дезинтеграцию самолета, сообразуясь со взаимным расположением крыла и фюзеляжа, расположением двигателей и взаимным расположением вертикального и горизонтального оперения. С помощью быстродействующих средств дезинтеграции производится отделение от фюзеляжа крыльев, стабилизатора, горизонтального оперения и силовых установок. Подсистемы разделения, расположенные в переходных отсеках, предназначены для скрепления обитаемых модулей, для их разъединения и для разъема бортовых коммуникаций и магистралей.
Парашютные подсистемы выполнены многокупольными и установлены в компактной форме в отсеках каждого модуля. Купола многокупольных парашютных подсистем оснащены конструктивной воздухопроницаемостью, при этом упомянутая выше подсистема установлена на каждом модуле с возможностью управляемого вращения вокруг вертикальной оси. Обитаемый модуль оснащен выпускаемыми боковыми рулями, создающими боковые аэродинамические силы при снижении модулей, подсистемой жизнеобеспечения для штатного и аварийного режимов эксплуатации самолета, средствами пожаротушения и аварийного покидания самолета, аппаратурой по определению характера поверхности, на которую опускается обитаемый модуль, надувным средством приводнения, подсистемой амортизации или надувной подсистемой мягкой посадки, а также радиомаяком для точного определения места авиационной катастрофы спасательными службами.
Российское изобретение направлено на решение технической задачи, которая состоит в создании надежной конструкции аварийно-спасательной системы, обеспечивающей спасение пассажиров и экипажа в обитаемых модулях при аварии в воздухе, с помощью многокупольных парашютных подсистем.
Существенным недостатком российской системы является невозможность ее использования на малых высотах.
Решение технической задачи (спасение пассажиров) в предлагаемом изобретении достигается следующим образом.
- Оснащением авиационной спасательной системы самолета системой отделения спасательного блока (аварийного спасательного плота) от фюзеляжа самолета.
- Наделением аварийного спасательного плота отсеком для нескольких купольных парашютов.
- Оснащением аварийного спасательного плота тремя парашютами.
- Монтажом четырех ракет к аварийно спасательному плоту, которые необходимы для плавного спуска плота на землю, их работа снижает скорость падения плота.
- Наделением аварийного плота спутниковой системой для автоматического определения точки наилучшего приземления и маневрирования конструкции с момента отделения от самолета до момента касания земли (система типа автопилота).
В заявленной аварийно-спасательной системе принципиальным нововведением считается возможность эвакуации пассажиров самолета на аварийно-спасательных плотах через пол самолета. После срабатывания дезинтеграционной системы аварийно-спасательный блок уходит из салона самолета через пол наружу и далее, с началом работы ракетных двигателей, начинает медленное планирование. При этом существенной новизной по сравнению с двумя вышеописанными моделями является тот факт, что при отказе одного или нескольких двигателей при аварийном плавном спуске возможно срабатывание парашютной системы. Три парашюта выбрасываются и раскрываются в воздухе.
Составленный анализ заявляемого изобретения по сравнению с его аналогами показывает, что предлагаемая аварийно-спасательная система представляет собой нетрадиционную дезинтегрируемую систему, оснащенную ракетами, оснащенную парашютными подсистемами, выполненную с возможностью управлением снижения аварийных модулей (при работе крупных ракет, прикрепленных перпендикулярно к аварийному модулю).
Указанная система имеет ряд преимуществ и позволяет избежать многих недостатков, присущих ранее запатентованным американским и российским моделям. Так же предлагаемая система является более надежной и безопасной для пассажиров.
Предложенная аварийно спасательная система предложена на рисунках 1-4.
На рисунке 1 представлена аварийно спасательная система до ее работы:
1 - аварийно спасательный модуль. Он является составной частью пола, но при возникновении аварийной ситуации он отделяется от него и через низ самолета выходит наружу. Сам модуль держится специальными замками, которые при аварийной ситуации срабатывают и он отделяется;
2 - пол самолета;
3 - ракеты;
4 - пассажирские кресла;
5 - отсек для трех парашютов.
На рисунке 2 изображен аварийно спасательный модуль сбоку:
1 - аварийно спасательный модуль. Он является составной частью пола, но при возникновении аварийной ситуации он отделяется от него и через низ самолета выходит наружу. Сам модуль держится специальными замками, которые при аварийной ситуации срабатывают и он отделяется;
3 - ракеты;
4 - пассажирские кресла;
5 - отсек для трех парашютов;
7 - сопло ракеты (корректировка курса модуля осуществляется изменением положения сопла ракеты, которое задается микропроцессором).
На рисунке 3 показан отделившийся аварийно спасательный модуль от самолета. При этом на отделившемся модуле начинают работать ракеты это (3). Компьютер (он не показан) управляет работой двигателей - ракет так, что они работают с такой силой, что бы скорость маневрирования (снижения) была минимальной. При этом в программу внесена команда при которой за несколько метров до земли, мощность работы ракетных двигателей увеличилась значительно, что обеспечивает мягкую посадку.
На рисунке 4 изображена ситуация, когда аварийно-спасательный модуль отделился от самолета, но при его отделении не работают один или несколько ракет - 3. При этом из отсеков для парашютов происходит их выброс в количестве трех штук - 6. После их раскрытия аварийно-спасательный модуль опускается плавно на землю.
Таким образом, аварийно-спасательная система работает следующим образом - при аварийной ситуации пилот самолета нажимает на кнопку и аварийно спасательный модуль отстыковывается (отделяется) от самолета, т.е. после отстыковки он (модуль) перестает быть частью самолета. Далее срабатывает система включения ракет. После чего или одновременно с этим срабатывает спутниковая система, которая в зависимости от высоты определяет точку (место) приземления и осуществляет работу по управлению мощности работы ракет для плавного приземления модуля.