СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СПАСЕНИЯ ЧЛЕНА ЭКИПАЖА САМОЛЕТА
EMERGENCY RESCUE SYSTEM OF AIRCREW MEMBER

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к системам аварийного спасения члена экипажа самолета методом катапультирования.
Известна система аварийного спасения члена экипажа самолета, содержащая пневмопривод, выполненный в виде устройства, включающего подвижный пневмоцилиндр-аккумулятор с запорно-пусковой головкой и расходной трубкой, подвижный и неподвижный пневмоцилиндры, дроссель в виде профилированной иглы, вставленной внутрь расходной трубки, и предохранительный клапан (патент RU 2551049 от 07.11.2013).
Основными недостатками известной системы являются следующие.
1. Регулирование расхода газа с помощью расходной трубки со вставленной внутрь нее профилированной иглой связано с гидравлическими потерями в длинном зазоре между трубкой и профилированной иглой и при внезапном расширении потока на выходе из зазора. Это приводит к необходимости увеличивать зарядное давление газа с соответствующим наращиванием прочности и массы пневмоцилиндра-аккумулятора, а также не позволяет эффективно использовать реактивную силу потока, истекающего из зазора.
2. Расположение запорно-пусковой головки и расходной трубки на подвижном пневмоцилиндре-аккумуляторе увеличивает его массу и, соответственно, энергию удара подвижных пневмоцилиндров о неподвижный в конце процесса катапультирования, что требует повышения прочности и массы пневмопривода.
3. Применение для сброса излишнего давления конструктивно сложного, тонко настраиваемого предохранительного клапана, обеспечивающего быстродействие порядка 0,1 с, необходимое в процессе катапультирования, снижает надежность системы аварийного спасения.
4. Расположение предохранительного клапана на днище пневмоцилиндра-аккумулятора ведет к увеличению габаритных размеров пневмопривода, что является недопустимым в ограниченном объеме кабины летательного аппарата.
С целью исключения указанных недостатков предлагается система аварийного спасения члена экипажа самолета, использующая в дроссельном устройстве оптимизированный режим трехступенчатого регулирования его проходного сечения и увеличивающая усилия реактивной тяги газовой струи на выходе из дроссельного устройства путем применения в нем сверхзвукового сопла. Трехступенчатое регулирование расхода газа, поступающего в рабочую полость пневмопривода, осуществляется за счет поэтапного прохождения газа вначале через малое и постоянное проходное сечение дроссельного устройства (кольцевого сопла) на расчетной длине профилированной иглы (первая ступень), затем - через увеличивающееся проходное сечение сопла на расчетной длине профилированной иглы (вторая ступень) и далее - через максимальное (постоянное до конца катапультирования) проходное сечение сопла при отсутствии в нем иглы (третья ступень). Все это позволяет снизить зарядное давление газа, а следовательно, и массу пневмопривода.
Кроме того, в заявляемой системе предохранительный клапан перенесен с днища на горловину и связан непосредственно с заполненной газом под давлением внутренней полостью пневмоцилиндра-аккумулятора, изолированной от окружающей среды тремя цилиндрами и воздушными прослойками между ними, что обеспечивает длительное сохранение внутренней температуры газа, а следовательно, и давления газа в пневмоцилиндре-аккумуляторе при колебаниях температуры окружающей среды. Допустима также установка утеплителя на наружной поверхности неподвижного пневмоцилиндра.
При превышении в пневмоцилиндре-аккумуляторе максимально допустимого давления газа (от возрастания температуры) предохранительный клапан сбрасывает давление газа, не требуя жестких ограничений по времени срабатывания. Это позволяет упростить конструкцию клапана и повысить надежность всей системы спасения.
Пневмопривод заявляемой системы выполнен в виде устройства, совмещающего в себе функции:
- телескопического стреляющего механизма и пневмоцилиндра-аккумулятора газа под давлением;
- дроссельного 3-ступенчатого автоматического регулятора расхода газа с дополнительной реактивной тягой;
- запорно-пускового механизма.
Пневмопривод заявляемой системы аварийного спасения члена экипажа самолета представлен фигурами 1-6.
Фиг. 1 представляет пневмопривод в нерабочем положении.
Фиг. 2 представляет запорно-пусковой механизм пневмопривода.
Фиг. 3 представляет пневмопривод в момент срабатывания.
Фиг. 4 представляет 1 этап работы пневмопривода.
Фиг. 5 представляет 2 этап работы пневмопривода.
Фиг. 6 представляет 3 этап работы пневмопривода.
Пневмопривод заявляемой системы (фиг. 1) содержит подвижный пневмоцилиндр-аккумулятор 1, подвижный 2 и неподвижный 3 пневмоцилиндры, зафиксированные между собой шариками 4 запорно-пускового механизма.
На верхнем торце пневмоцилиндра-аккумулятора размещена горловина 5 с манометром 6 и предохранительным клапаном 7, а также механизм пробивания фонаря 8, на нижнем - дно 9 с перемещающейся в момент срабатывания пневмопривода профилированной иглой 10, контактирующей через шайбу 22 с разрывной мембраной 11, опирающейся на один торец штока 12, другой торец которого выполнен в виде седла 13, при этом шток 12 зафиксирован пусковым валиком 14 запорно-пускового механизма.
Дно 9 также содержит подпружиненную гильзу 15, контактирующую с шариками 4 запорно-пускового механизма (фиг. 1-3) и зафиксированную разжимным кольцом 16 (фиг. 2-3). Кроме этого дно 9 (фиг. 1-3) содержит втулку 17 с седлом 23, контактирующим через шайбу 22 с разрывной мембраной 11, а также сверхзвуковое сопло 18. Дно 9 закрыто крышкой 19, закрепленной на неподвижном пневмоцилиндре 3.
Работа заявляемой системы происходит следующим образом.
Приняв решение катапультироваться, член экипажа ручкой катапультирования поворачивает пусковой валик 14 таким образом, что нарушает его контакт со штоком 12 (фиг. 1, 3).
Шток 12, лишенный опоры, под действием усилия от давления газа на мембрану 11 перемещается вместе с профилированной иглой 10 до контакта седла 13 штока 12 с подпружиненной гильзой 15, перемещает ее до упора 21 (фиг. 2), обеспечивая герметичность по седлу 13 и устойчивое положение профилированной иглы 10, переместившейся в рабочее положение под действием давления газа.
При перемещении штока 12 мембрана 11 срезается по острой кромке отверстия в дне 9 (фиг. 1, 3) и перемещается вместе со штоком 12 и профилированной иглой 10 до упора в гильзу 15, открывая расположенное в штоке 17 сверхзвуковое сопло 18, обеспечивающее при истечении газа дополнительную реактивную силу. Сопло сначала во взаимодействии с сечением профилированной иглы 10 (фиг. 3-5), а затем автономно (фиг. 6) образует трехступенчатый дроссель расчетной площади сечения, через который газ под давлением попадает в рабочую полость 20 (фиг. 3) пневмопривода.
Практически одновременно гильза 15, переместившись до упора 21, обеспечивает попадание шариков 4 в паз Б (фиг. 3), разрывая связь всех пневмоцилиндров между собой, необходимую для стабильного исходного их положения, например, при транспортировке.
Происходит поэтапное перемещение пневмоцилиндров («выстреливание») и катапультирование члена экипажа:
- этап 1 - зазор «В» минимально постоянный между сверхзвуковым соплом 18 на расчетной рабочей длине цилиндрической поверхности иглы 10 (фиг. 3, 4) - обеспечивает надежную работу перед началом катапультирования - «мягкое» натяжение буксировочного фала и «мягкий» подхват катапультируемого члена экипажа.
- этап 2 - зазор «В» расчетно-переменный по ходу движения сверхзвукового сопла 18 на оставшейся расчетной длине иглы 10 - обеспечивает начальный этап катапультирования члена экипажа.
- этап 3 - сверхзвуковое сопло 18 «сползает» с профилированной иглы 10 (фиг. 6) и газ поступает в рабочую полость 20 пневмопривода через образовавшийся дроссель в виде сверхзвукового сопла, через которое в сторону, противоположную направлению перемещения пневмоцилиндров, вытекает струя газа, образующая реактивную силу - происходит конечный этап катапультирования члена экипажа самолета.
Таким образом, в заявляемой системе аварийного спасения члена экипажа самолета упрощена конструкция пневмопривода, что снижает его габариты и массу, а также повышает надежность пневмопривода и всей системы аварийного спасения. Кроме этого повышается безопасность и комфортность этапа подготовки к катапультированию и этапа катапультирования с расчетными параметрами ускорения, скорости, высоты подброса в каждую единицу времени разных по массе членов экипажа самолета в расчетном диапазоне эксплуатационных температур.