СПОСОБ СОЗДАНИЯ СПАСАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ АВАРИЙНОЙ ПОСАДКИ САМОЛЕТА
METHOD OF PROVIDING RESCUE DEVICES FOR AIRCRAFT DISTRESS LANDING

При отказе двигателя самолета изменяются векторы сил, действующих на корпус, отчего он, двигаясь по инерции, изменяет свое положение относительно воздушного потока, наклоняется головной частью вниз и теряет подъемную силу фюзеляжа, превращая полет в падение. Исправить положение могло бы наличие оперения спереди крыльев как дестабилизаторы у военных самолетов, но эти устройства создают дополнительное сопротивление в полете, снижают скорость, что неэкономично.
Есть возможность конструировать пассажирские самолеты способными управлять положением корпуса даже без тяги двигателя при посадке. Хотя всякое дополнительное устройство на пассажирском самолете снижает грузоподъемность, но исключение гибели людей оправдывает это.
Предлагается способ устройства дополнительных элементов, полностью спрятанных в обшивке самолета и не тормозящих его в полете, но выдвигаемых автоматически или вручную из его обшивки при необходимости аварийной посадки. Некоторые могут использоваться и исправным самолетом при короткой взлетной полосе.
Одно из устройств - поперечный козырек над головной частью фюзеляжа, представляющий собой поперечную плоскость по округлости его, являющуюся частью его обшивки, откидываемой вверх на плоских стойках с заданным или регулируемым углом атаки, определяемым длиной растяжек между стойками. Стойки на шарнирах, закрепленных к лонжеронам в местах их связи со шпангоутами. Козырьков может быть несколько, расположенных друг за другом с интервалом, исключающим влияние вихрей. Несколько таких козырьков создают над фюзеляжем "третье крыло", значительно повышающее подъемную силу фюзеляжа.
Другой вариант устройства - продольные козырьки с обеих сторон фюзеляжа, откидываемые на шарнирах вверх от обеих боковин фюзеляжа снизу вверх, на ограничительных растяжках-опорах. Они могут быть секционированы и иметь заданный угол атаки.
Возможен вариант исполнения, когда плоскости парных продольных козырьков расположены внизу боковины фюзеляжа и, откидываясь в стороны и вверх на 100-110° с частью обшивки днища, создают как реборды канал под фюзеляжем увеличенной площади и опирающийся на уплотненный надвигающимся фюзеляжем поток воздуха. Подъемная сила возрастает очень заметно, особенно если поперек канала разместить откидные козырьки с допустимыми углами атаки, но только до центра тяжести самолета. Сами реборды должны иметь впереди скругления с колесной защитой от задиров о землю при крене или должны в последний момент убираться на место в фюзеляже. При использовании канала под фюзеляжем потребуется использовать и "третье крыло", чтобы избежать вращательного момента на корпус.
Возможен вариант исполнения, когда парные козырьки по всей высоте фюзеляжа откидываются снизу вверх, как крылья довольно большой площади, причем раскрываются синхронно и без угла атаки, чтобы не вызвать вращения. После раскрывания задний шарнир опускается несколько вниз, обеспечивая угол атаки. Козырьки ставятся перед тем на распорки.
Размеры всех элементов определяются для конкретной модели самолета после продувки потоком с реальной посадочной скоростью. При обслуживании следует принимать меры с учетом возможного обледенения.
Введение в действие спасательных устройств должно иметь ручное дублирующее управление на случай отказа автоматики и энергосистемы. Все устройства рассчитаны на способствование их приведению в рабочее состояние встречным потоком воздуха. Обеспечение синхронности работы парных устройств не исключает механической связи между ними.
Применение одного или нескольких устройств одновременно для данного типа самолета определяется при конструировании с учетом нагрузки и расчетной посадочной скорости. Целью является исключение наиболее частых аварий, когда при посадке не удается выдержать горизонтальное положение с опорой на шасси. Не исключено, что потребуется не только впереди, но и в конце фюзеляжа применить устройства, если того требует распределение нагрузки. Возможно применение пружинных выталкивателей, а для реборд - втягивателей устройств козырьков, чтобы убрать их перед посадкой вне аэродрома.
Обязательно должна быть блокировка от случайного срабатывания устройств в нормальном полете.
При конструировании, учитывая условия возможной аварийной посадки, следует применить одно или даже все предлагаемые исполнения способа. В любом случае увеличение опорной площади с эффектом подъемной силы снизит скорость падения самолета и позволит ориентировать его перед посадкой, исключая тяжелые последствия.
Описание чертежей, поясняющих способ
На фиг.1 изображен один поперечный козырек (вид сбоку) в поднятом над фюзеляжем (рабочем) положении.
На фиг.2. изображены: поперечный козырек в рабочем положении, как первый из находящихся за ним козырьков "третьего крыла" над фюзеляжем;
продольные парные боковые козырьки в верхней части фюзеляжа в откинутом в стороны рабочем положении;
продольные парные нижние козырьки-реборды в откинутом рабочем положении, составляющие канал под фюзеляжем.
На фиг.3 изображены козырьки-крылья передней части фюзеляжа в раскрытом положении на распорках, удерживающих их в этом состоянии.
РАБОТА УСТРОЙСТВ ПО ПРЕДЛАГАЕМОМУ СПОСОБУ
1. Поперечный козырек 1 (или несколько таких козырьков чередой друг за другом) вверху над фюзеляжем самолета через шарниры 2 откидными планками 3 связаны с корпусом, причем задняя стойка 3 крепится шарнирно непосредственно к лонжерону 4, а передняя стойка 3 соединена через колено 5, сидящее на валу 6 аварийного привода, связывающего все передние стойки козырька 1. Гибкие растяжки 7 между шарниром 2 и шарниром колена 5 обеспечивают предел отклонения козырька 1 назад. Рычаг 8 на валу 6 служит для ручного (аварийного) выталкивания козырька 1 из eго гнезда в фюзеляже и своим положением определяет максимальный возможный угол атаки козырька 1.
Убираются козырьки 1 (при отказе автоматики) поворотом рычага 8 в обратном направлении, создавая отрицательный угол атаки, после чего они воздушным потоком укладываются в свои гнезда в фюзеляже. После посадки могут убираться вручную.
2. Продольные парные верхние козырьки 9 в откинутом вверх положении крепятся к фюзеляжу 10 шарнирами и распорками 11, служащими одновременно и растяжками, удерживающими подъемное усилие козырька 9.
3. Продольные нижние парные козырьки-реборды крепятся аналогично верхним и могут иметь пружинный привод для уборки их перед самим приземлением или иметь скругленный передний край, в том числе и несущий колесное оконцевание. Возможные поперечные плоскости отражательных козырьков с углами атаки и механизмы уборки реборд на фиг.2 не показаны. Не показана и блокировка с поперечным козырьком, без которого использовать реборды опасно. Поперечный козырек 1 на чертежах.
4. Козырьки-крылья (фиг.3) с откидными плоскостями 13 крепятся к фюзеляжу 10 шарнирами 14 (передний) и 15 (задний). Они выталкиваются из гнезд в фюзеляже аварийным рычажным устройством (не показано) и синхронно распахиваются в стороны, подхваченные встречным потоком воздуха, но сдерживаемые тросами 16, пока распорки-опоры 17 спускаются вниз и вперед. Распорки 17 длиннее козырьков-крыльев 13, потому они своими передними (на фиг.3 верхними) концами закреплены за края каркасов козырьков-крыльев 13, а нижние (по фиг.3) концы распорок 17 при сложенных крыльях находятся вверху и сзади козырька-крыла, вблизи шарнирной опоры 15. Они вставлены своими ползунками-окончаниями в коробчатые направляющие 18, идущие от уровня заднего шарнира 15 вперед и вниз, заканчиваясь пяткой 19, сквозь которые проходят тросы 20, вытягивающие концы этих распорок вниз и вперед. Здесь же проходят тросы 16, удерживающие козырьки-крылья при распахивании.
Козырьки-крылья распахиваются одновременно и строго по оси самолета, чтобы избежать вращающего момента в случае малейшей несимметричности их состояния, без угла атаки, который вводится только после полного разворота за счет одновременного опускания задних шарниров 15. Тросы 16 и 20 связывают оба козырьки-крыла 13 через общий барабан 21, на который одновременно и параллельно наматываются тросы 20 и отпускаются тросы 16. Это до разворота козырьков за счет шарнирной опоры 15. Она может опускаться автоматически в конце разворота.
Применяемые тросы представляют из себя плоские ленты из нескольких тонких гибких тросов. Располагаются тросы 16 сзади распорок 17, чтобы уменьшить их вибрацию.
Барабан 21 размещается под полом салона и имеет как автоматизированный, так и ручной приводы.
Следует отметить, что все предложенные способы повышения устойчивости самолета при отказе двигателя могут быть применены и не выдвижными, а запроектированы конструкторами как стационарные элементы гражданского или грузового самолета. При этом заметно уменьшится размах основных крыльев самолета и снизится аварийность посадки при некоторых небольших потерях на трение в полете.