ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ВОЗДУШНОГО СУДНА ДЛЯ ВПУСКА НАБЕГАЮЩЕГО ВОЗДУХА
AIRCRAFT SAFETY VALVE FOR RAM AIR INTAKE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к предохранительному клапану воздушного судна для впуска набегающего воздуха, снабженному исполнительным элементом для открытия и/или закрытия клапана. Клапан воздушного судна для впуска набегающего воздуха обозначается далее как ERAI-клапан (emergency ram air inlet).
Уровень техники
В пассажирских воздушных судах старой конструкции в случае полного отказа системы кондиционирования воздуха пилот был вынужден уменьшить высоту полета с, например, девяти до трех километров (с десяти тысяч до трех тысяч футов) на дальних рейсах и открыть окно в кабине воздушного судна, чтобы таким образом обеспечить пассажиров в салоне свежим воздухом. Воздушные суда более новой конструкции имеют так называемый предохранительный впуск набегающего воздуха, состоящий из клапана в кессоне крыла под фюзеляжем воздушного судна. В самолетах с ERAI-клапаном в случае такой чрезвычайной ситуации пилот может нажать кнопку в кабине, после чего открывается ERAI-клапан на фюзеляже самолета и свежий воздух поступает в пассажирский салон. Чтобы можно было обеспечить пассажиров достаточным количеством свежего воздуха в случае, когда воздушное судно занято полностью, размер клапана и угол открытия ERAI-клапана конфигурируются соответствующим образом. ERAI-клапан открывается целиком в чрезвычайной ситуации, а в остальное время держится закрытым.
Например, на фиг.1 показано решение уровня техники с ERAI-клапаном 1, приводимым в действие кнопкой включения (12). Соответственно, клапан либо «целиком закрыт (1')», либо «целиком открыт (1'')».
В дальних рейсах, например, проходящих над полярными районами, при высоте полета три километра (десять тысяч футов) температура наружного воздуха может достигать минус 38°С. Если пилот вынужден уменьшить высоту полета до указанной выше из-за полного отказа системы кондиционирования воздуха, и если используется обычный ERAI-клапан, температура в салоне может упасть до 0°С или ниже, что может представлять серьезную опасность здоровью для по меньшей мере части пассажиров, так как полет на высоте трех километров возможно может длиться несколько часов. Также следует допустить, что в подобной чрезвычайной ситуации пассажиры не имеют доступа к подходящей теплой одежде, или же обеспечение пассажиров одеялами недостаточно. Из-за ожидаемых последствий для здоровья и компенсационных выплат, которые потребуют пассажиры, авиакомпания должна принимать в расчет существенные траты, которых следует избегать.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в создании улучшенного ERAI-клапана вышеуказанного типа, с помощью которого указанная проблема будет устранена.
Эта задача решается посредством ERAI-клапана воздушного судна с признаками пункта 1 формулы. Для решения вышеизложенной задачи в изобретении предусмотрен регулятор, который функционально соединен с клапаном и посредством которого могут быть установлены различные углы открытия, при этом угол (α) открытия является функцией от преобладающей или задаваемой температуры в салоне воздушного судна.
Согласно настоящему изобретению, различные положения открытия или закрытия ERAI-клапана обусловлены преобладающей в салоне температурой. Количество свежего воздуха, которое определяется углом открытия клапана при данном размере клапана и которое подается в салон воздушного судна, может быть, таким образом, адаптировано к компоновке салона и фактическому числу пассажиров. Следовательно, температура в салоне во время полета с открытым ERAI-клапаном, в первую очередь, в холодных условиях, например над полярными районами, может быть отрегулирована гораздо более приемлемо. Кроме того, решение согласно настоящему изобретению не требует больших конструктивных изменений в воздушном судне, поскольку могут продолжать использоваться уже существующие компоненты, например имеющийся ERAI-клапан, электрические линии, активирующий элемент в кабине.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения угол открытия клапана может устанавливаться пошагово и/или непрерывным образом. Таким образом, количество свежего воздуха, подаваемого в салон, может очень точно регулироваться, что, в свою очередь, упрощает точную установку желаемой температуры в салоне.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения регулятор электрически соединен с приводом, посредством которого может быть установлен угол открытия клапана. Регулятор направляет управляющий сигнал в привод, который осуществляет открытие клапана на некоторый угол, соответствующий управляющему сигналу. В зависимости от типа используемого регулятора привод иногда требуется модифицировать. Это позволяет быстро устранить ошибку системы в случае неисправности регулятора, так как нужно заменить лишь регулятор, а не привод.
В дальнейшем усовершенствовании решения согласно изобретению привод задействуется при помощи активирующего элемента. Активирующий элемент обычно расположен в кабине воздушного судна и приводится в действие пилотом в случае чрезвычайной ситуации только после достижения подходящей высоты полета. Таким образом, регулятор не может открыть клапан до достижения подходящей высоты полета, что значительно улучшает безопасность полета.
Предпочтительно привод представляет собой механический привод, например, реверсивный привод. Механический или реверсивный привод обеспечивает очень надежную установку угла открытия ERAI-клапана, на которую не влияют возможные помехи, например, вызываемые электронным оборудованием, находящимся на борту воздушного судна. В отношении автоматической установки угла открытия клапана ERAI-клапан согласно настоящему изобретению предусматривает управляющий контур с обратной связью, который автоматически задает угол открытия клапана как функцию от преобладающей или задаваемой температуры в салоне воздушного судна. Эта температура должна быть такой, чтобы здоровье пассажиров не подвергалось серьезной опасности, главным образом в случае длительного времени полета в течение подобной чрезвычайной ситуации. При помощи автоматического управления с обратной связью углом открытия клапана посредством управляющего контура, как функции от преобладающей или задаваемой в салоне воздушного судна температуры, обеспечивается максимальный комфорт для пассажиров, находящихся на борту воздушного судна, которое попало в чрезвычайную ситуацию.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения в дополнение к регулятору управляющий контур содержит датчик температуры, установленный в салоне воздушного судна, измеритель угла открытия и привод. В таком управляющем контуре активирующий элемент и датчик температуры, расположенный в салоне воздушного судна, посылают соответствующие сигналы в регулятор, который затем посылает сигнал в привод, например, реверсивный привод. Реверсивный привод в свою очередь соединен с измерителем угла открытия, который посылает сигнал, отражающий угол открытия клапана, в регулятор. Это завершает управляющий контур с обратной связью. Управляющий контур такого вида гарантирует, что угол открытия клапана постоянно регулируется как функция от температуры, зарегистрированной датчиком температуры в салоне воздушного судна, или заданной температуры. Это по существу устраняет опасность очень резкого падения температуры в салоне воздушного судна.
В соответствии с дальнейшим усовершенствованием решения согласно настоящему изобретению в дополнение к уже существующему регулятору в салоне воздушного судна и/или в кабине предусмотрен ручной регулятор, который предпочтительно представляет собой ручку управления.
Ручка управления представляет собой, например, рычажный переключатель, бегунок или поворотный элемент управления. Такие ручки управления доступны для приобретения и их легко можно установить в пассажирской зоне или в кабине воздушного судна, так что при установке ручного регулятора у производителя воздушного судна едва ли возникают дополнительные издержки. Такая ручка управления обеспечивает для пилота и/или персонала воздушного судна дополнительную возможность вмешательства, состоящую в ручной установке угла открытия клапана, если температура в салоне, полученная в результате текущей установки клапана, не соответствует желаемому уровню. Ручка управления, кроме того, позволяет корректировать вручную угол открытия клапана в случае отказа одного из компонентов управляющего контура, например, датчика температуры в салоне воздушного судна.
Чтобы предоставить пилоту или персоналу воздушного судна ответную информацию об угле открытия клапана, в дальнейшем усовершенствовании изобретения предполагается, что положение ручки управления пропорционально углу открытия клапана. Это гарантирует то, что человек, приводящий в действие ручку управления, в то же самое время узнает о соответствующем угле открытия клапана.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения активирующий элемент представляет собой нажимную кнопку, расположенную в кабине воздушного судна. С такой нажимной кнопкой пилоту легко обращаться, так что он не будет отвлекаться от других контрольно-измерительных приборов в кабине. В результате пилот является наивысшей инстанцией, активирующей весь ERAI-клапан.
Краткое описание чертежей
Изобретение разъясняется ниже на примерах с использованием прилагаемых графических материалов.
Фиг.1 изображает решение для активирования ERAI-клапана из уровня техники.
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение принципиальной схемы решения согласно настоящему изобретению.
Фиг.3 представляет собой схематическое изображение компонентов двух вариантов осуществления согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Фиг.2 иллюстрирует принципиальную схему ERAI-клапана согласно настоящему изобретению. Если пилот пассажирского воздушного судна определяет полный отказ системы кондиционирования воздуха воздушного судна, у него есть две возможности. Если переключатель или нажимная кнопка 12, расположенные в кабине воздушного судна, пилотом не нажимаются, ERAI-клапан остается закрытым (ситуация слева на фиг.2). Однако, если пилот нажимает нажимную кнопку, намереваясь обеспечить пассажирам в салоне воздушного судна доступ свежего воздуха, в регулятор или управляющее устройство 3, 11 посылается управляющий сигнал. Регулятор 3, 11 в свою очередь активирует привод, что приводит к открытию ERAI- клапана. Если, например, регулятор 3, 11 соединен с датчиком температуры, расположенным в салоне воздушного судна, и если температура в салоне, зарегистрированная датчиком температуры, продолжает находиться в подходящем для пассажиров диапазоне, регулятор 3, 11 осуществляет полное открытие ERAI-клапана 1 при помощи привода (ситуация справа на фиг.2) Если температура в салоне уже упала ниже желательной температуры, регулятор 3, 11 осуществляет лишь частичное открытие ERAI-клапана на определенный угол α (ситуация посередине на фиг.2)
На фиг.2 полностью закрытое положение клапана обозначено как 1', а посредством 1'' обозначено полностью открытое положение клапана. Ссылочное обозначение 1 на данной фигуре относится к клапану, открытому на угол α, что находится между полностью закрытым положением 1' и полностью открытым положением 1''.
Указанным выше образом в салоне 2 можно обеспечить удовлетворительный уровень температуры. Этот уровень может быть адаптирован к числу имеющихся пассажиров и компоновке салона. Если, например, салон 2 полностью занят, ERAI-клапан 1 открывается на больший угол α открытия, нежели чем в случае меньшего количества пассажиров.
На фиг.3 схематически показаны компоненты двух различных вариантов осуществления согласно настоящему изобретению.
Основное различие между двумя вариантами осуществления состоит в том, что ERAI-клапан 1 открывается управляемым образом на определенный угол α открытия, с одной стороны, автоматически с использованием управляющего контура 3, 5, 6, 7, с другой стороны, вручную с использованием ручки 11 управления. В обеих случаях ERAI-клапан высвобождается или активируется посредством нажатия нажимной кнопки 12.
На фиг.3 управляющий контур 3, 5, 6, 7 такого типа показан пунктирной линией. В случае чрезвычайной ситуации пилот сначала нажимает переключатель или нажимную кнопку 12, при этом на регулятор 3 посылается сигнал, что ведет к открытию клапана 1 реверсивным приводом 6. Клапан 1 в этом случае открывается, занимая положение, которое задано в соответствии с наружной температурой. Пилот может видеть наружную температуру на устройстве отображения, должным образом предусмотренном в кабине.
В дополнение к регулятору 3 датчик 5 температуры и измеритель 7 угла α открытия служат для автоматического управления желаемой температурой салона. Как показано на фиг.3, регулятор 3 получает команду активировать реверсивный привод 6 от нажимной кнопки 12, информацию о положении клапана - от измерителя 7 угла α открытия и об уровне температуры в салоне 2 - от датчика 5. Если, например, температура падает ниже определенного значения, регулятор 3 вызывает автоматическое изменение угла α открытия клапана 1 посредством привода 6 без необходимости вмешательства персонала воздушного судна. При помощи изменения угла α открытия клапана 1 салон 2 наполняется различным количеством наружного воздуха 4. Таким образом, подача свежего воздуха управляется автоматически как функция от температуры салона.
Пилот и/или персонал воздушного судна имеет дополнительную возможность (показано на фиг.3 пунктирной линией) выключить управляющий контур 3, 5, 6, 7 и управлять положением клапана вручную. Это может быть выгодно в отношении безопасности полета в случае отказа одного из компонентов управляющего контура.
Как только система управления ERAI-клапаном 1 включается пилотом, ручка 11 может быть приведена в действие пилотом и/или персоналом воздушного судна в соответствии с температурой, которую показывает датчик 5, при этом клапан 1 открывается или закрывается пошагово и/или непрерывно посредством сигнала, посылаемого в реверсивный привод 6, так что задается желательный уровень температуры. Положение ручки 11 управления в этом случае предпочтительно пропорционально углу α открытия клапана, что достигается, например, выполнением ручки 11 как рычажного переключателя, ползунка или поворотного элемента управления. Ручка 11 управления в этом варианте осуществления берет на себя функцию регулятора, так как вызывает открытие или закрытие ERAI-клапана посредством реверсивного привода 6.
Реверсивный привод соединен с ERAI-клапаном при помощи шарнирного сочленения. Это шарнирное сочленение обеспечивает точную передачу силы поршня реверсивного привода 6 на ERAI-клапан 1 и обеспечивает надежный поворот ERAI-кпапана вокруг его оси поворота.
Когда клапан 1 открыт, наружный воздух 4 поступает в салон 2 через магистрали 9 подачи воздуха и распределительную систему 10. В особенности в полетах, проходящих над полярными районами, температура в салоне будет значительно падать из-за поступления свежего воздуха. Тогда слишком резкое падение температуры в салоне или слишком малое поступление кислорода в салон 2 могут быть исправлены при помощи подстройки ручки 11 управления.
Специалисту в данной области понятно, что, например, в управляющем контуре автоматического ERAI-клапана вместо нажимной кнопки 12 может быть использована также ручка 11 управления. Более того, вместо реверсивного привода 6 может быть использовано какое-либо другое регулировочное устройство, подходящее для изменения угла α открытия клапана 1. Дополнительно можно сделать обеспечение свежим воздухом пассажирского салона зависимым от других факторов, помимо температуры в салоне. В случае ручного управления углом α открытия клапана 1 ручка 11 управления может быть, например, электрически соединена с датчиком 5 температуры. Датчик 5 температуры может посылать надлежащий сигнал двигателю ручки 11 управления, который затем поворачивает ручку 11 управления. Персоналу воздушного судна в таком случае больше не нужно будет вручную приводить в действие ручку 11 управления. Угол α открытия клапана 1 останется видимым для персонала воздушного судна благодаря положению ручки управления.
В соответствии с конкретной ситуацией на борту воздушного судна отдельные компоненты ERAI-клапана, изображенные на фиг.3, согласно настоящему изобретению могут также быть помещены в различные места внутри салона 2 воздушного судна, кабины или под полом салона воздушного судна.
ERAI-клапан может быть легко и экономически выгодно установлен на воздушных судах, оборудованных ERAI-клапанами, так как не требуется трудоемких и дорогих модификаций воздушного судна. Уже существующие компоненты, такие как, например, ERAI-клапан с приводом, электрические линии, нажимная кнопка, могут использоваться и дальше.