СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПРИЗЕМЛЕНИЯ ЛЕТЧИКА ПОСЛЕ КАТАПУЛЬТИРОВАНИЯ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
PROCEDURE FOR DECREASING PILOT LANDING VERTICAL SPEED AFTER EJECTION AND SYSTEM TO THIS END

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам и системам, обеспечивающим аварийное покидание экипажем летательного аппарата.
Известна система снижения вертикальной скорости приземления, содержащая пороховой двигатель (Интернет-сайт http://12apr.su/books/item/f00/s00/z0000023/st054.shtml).
Известен способ снижения вертикальной скорости приземления спускаемого космического аппарата, когда частичное гашение скорости приземления осуществляется с помощью порохового двигателя, расположенного между аппаратом и парашютом и включаемого на нужной высоте над поверхностью датчиком контактного типа либо же радиовысотомером (Интернет-сайт http://old.kamensk-uralskiy.ru/industry/industrial/machine-building/-4) или гамма-лучевым высотомером (Интернет-сайт http://www.rtc.ru/ publication/posadka.shtml).
Известен также способ снижения скорости специальных парашютно-реактивных систем, спускаемых на парашюте и используемых для десантирования с транспортных самолетов грузов и различной техники, использующий пороховой двигатель, принятый за прототип («Техника и вооружение: вчера, сегодня, завтра». Научно-популярный журнал. Март 2011 г.). Включение порохового двигателя в этом случае осуществляется на определенной высоте специальными щупами при контакте с поверхностью земли.
Недостатками известных способов и системы снижения скорости приземления являются следующие.
Включение двигателя, снижающего вертикальную скорость приземления, не зависит от массы спускаемого объекта, которая является в указанных случаях величиной определенной и слабо варьируемой.
В то же время при катапультировании масса летчика может находиться в пределах 45…111 кг, в этом случае общий диапазон спускаемого на парашюте груза в момент касания земли может составлять 65…140 кг (71…146 кг с учетом самого парашюта), то есть может изменяться более чем в два раза.
Кроме того, включение двигателя, снижающего вертикальную скорость приземления, не зависит от вертикальной скорости приземления. Площадки приземления, как правило, располагаются в равнинной местности на небольшой высоте, а при катапультировании в случае аварии рельеф местности и высота расположения площадки приземления могут отличаться от равнинных, кроме того, могут различаться и местные атмосферные условия. Соответственно, и вертикальная скорость снижения на парашюте может варьироваться в несколько раз.
В таблице 1 приведены значения вертикальной скорости снижения летчика на применяющемся в настоящее время парашюте в зависимости от перечисленных выше факторов.
Таблица 1
Скорости в момент приземления, м/с
Высота приземления, м
Н=0 км
Н=2 км
Н=4 км
Н=6 км
Состояние атмосферы
Гор.
Станд.
Холл.
Гор.
Станд.
Хол.
Гор.
Станд.
Хол.
Гор.
Станд.
Ход.
Летчик мин. массы
5,42
5,09
4,44
5,88
5,61
5,30
6,48
6,23
6,05
7,20
6,94
6,86
Летчик макс. Массы
7,76
7,29
6,35
8,41
8,04
7,58
9,27
8,91
8,65
10,30
9,92
9,81
Если принять допустимое (травмобезопасное) значение вертикальной скорости равным 6…6,5 м/с, то в случае расположения площадок приземления, например, на высотах 0…4 км энергетические характеристики двигателя приземления должны выбираться из условия уменьшения скорости спускаемой системы с летчиком максимальной массы приблизительно на 3 м/с. Но в этом случае при неизменном импульсе двигателя летчик минимальной массы при приземлении, например, на площадку, расположенную на нулевой высоте, в условиях холодной атмосферы не только гасит свою скорость снижения, но и приобретает обратную скорость, что ведет к складыванию парашюта.
Кроме того, поскольку время работы двигателя имеет вполне определенное значение, независимое, например, от спускаемой массы, то для того, чтобы окончание работы двигателя было близко к моменту приземления летчика, при большой вертикальной скорости снижения включение двигателя должно происходить на большей высоте.
Задачей изобретения является разработка способа и создание системы, реализующей этот способ, позволяющих максимально снизить вертикальную скорость приземления летчика после катапультирования в зависимости от массы летчика, высоты и скорости вертикального снижения с целью повышения травмобезопасности процесса катапультирования.
Заявляемый способ снижения вертикальной скорости приземления после катапультирования заключается в применении порохового двигателя и датчика, включающего двигатель в зависимости от текущей высоты, причем информацию о предварительно измеренной массе летчика в снаряжении при катапультировании передают датчику, который измеряет текущую высоту и вертикальную скорость снижения и в зависимости от массы летчика, высоты и скорости снижения электрической командой включает пороховой двигатель.
При этом датчик высоты вырабатывает исполнительную команду на включение двигателя в случае достижения высоты Н, равной:
0
y
Н=Н+k·V,
0
где Н [м] - номинальная высота расположения датчика относительно площадки приземления в момент касания земли обувью летчика;
y
V [м/с] - вертикальная скорость летчика на парашюте;
k [с] - параметр, приблизительно равный времени работы двигателя после его включения.
Система снижения скорости приземления, реализующая предлагаемый способ, изображена на фигурах 1, 2.
Фиг.1 представляет расположение составных частей системы на кресле.
Фиг.2 представляет результаты одного из летных испытаний системы в виде зависимостей составляющих перегрузки и угловой скорости относительно поперечной оси по времени и изменение вертикальной скорости снижения летчика при включении двигателя.
Заявляемая система снижения вертикальной скорости приземления летчика после катапультирования содержит пороховой двигатель 1 с минимально возможным временем работы и оптимальным направлением действия тяги, устанавливаемый на нижней поверхности крышки сиденья, малогабаритный датчик высоты 2, крепящийся к боковой поверхности крышки сиденья, и блок автоматики катапультного кресла 3.
Для уменьшения возможного теплового и динамического воздействий истекающих высокотемпературных струй газа на ноги летчика и поверхность приземления двигатель выполнен четырехсопловым, причем оси сопел развернуты в двух плоскостях.
С целью уменьшения влияния на угловое движение спускаемой системы возможной вариации величины эксцентриситета тяги относительно центра масс за счет разброса масс и антропометрии летчика и возможного изменения его положения относительно крышки сиденья при выбранном эффективном импульсе тяги и при физиологических ограничениях на максимальную величину тяги двигателя время его работы предельно уменьшено и составляет ~0,07 с.
Малогабаритный датчик высоты 2, который плоскостью своей антенны при снижении летчика на парашюте обращен к земле, вырабатывает на требуемой высоте электрическую команду на включение двигателя 1 в зависимости от вертикальной скорости снижения, высоты и информации о массе летчика в момент катапультирования, полученной из блока автоматики катапультного кресла 3.
Система работает следующим образом.
При катапультировании блок автоматики 3 катапультного кресла передает в малогабаритный датчик высоты 2 информацию о массе летчика, которая запоминается датчиком 2.
0
y
После отделения летчика от катапультного кресла в момент ввода парашюта происходит переход работы малогабаритного датчика высоты в режим определения текущей скорости снижения и текущей высоты. При достижении заданной высоты включения двигателя, равной H+k·V, с учетом полученной информации о массе летчика вырабатывается (или не вырабатывается) электрическая команда на включение двигателя и происходит частичное гашение скорости снижения.
Технический результат изобретения заключается в максимально возможном уменьшении скорости приземления летчика в зависимости от его массы, скорости вертикального снижения и высоты с целью повышения травмобезопасности процесса катапультирования.