СИСТЕМА ПАРАШЮТИРОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
PARACHUTING SYSTEM (VERSIONS)

Изобретение относится к грузовым парашютным системам и предназначено для использования в системах десантирования военных грузов, и в системах спасения целиком летательных аппаратов или спасения частей летательных аппаратов.
Известны системы спасения самолетов с помощью одного или нескольких парашютов достаточной общей несущей способности, см., например, пат. России №№2018466 и 2111899. Как правило, такие системы имеют рифление основного парашюта, чтобы избежать резкого рывка при открытии купола основного парашюта, который может угрожать его целостности, и приводит к неприятным перегрузкам экипажа при его наличии на спускаемом объекте. Основной парашют вместе с вытяжным выстреливаются из своего отсека с помощью пирозаряда, и основной парашют вытягивается из упаковочной капсулы вытяжным парашютом. При этом, если спускаемый груз имеет достаточно высокую поступательную скорость, то вытяжной парашют не оказывает заметного тормозящего действия на летательный аппарат или спускаемый груз.
Известна также система, в которой вытяжной парашют имеет пиротехническую катапульту, фал вытяжного парашюта имеет управляемое дополнительное промежуточное крепление, а в отсеке или в капсуле основного купола/куполов имеется дополнительный тормозной парашют.
Задача и технический результат изобретения - замедление скорости спуска, более плавное введение в действие парашютной системы, более короткий период выхода основного купола на полный несущий режим, ослабление болтанки, уменьшение массы, габаритов и стоимости системы.
ВАРИАНТ 1. Для этого система парашютирования содержит основной парашют, вытяжной парашют и тормозной парашют, однако система имеет другой алгоритм работы, в котором тормозной парашют вводится в действие одновременно с вытяжным парашютом.
То есть отличие данной системы в том, что вытяжной парашют и дополнительный тормозной парашют имеют общую катапульту, или имеют две раздельные катапульты, имеющие общую систему управления.
То есть вытяжной и тормозной парашюты могут отстреливаться из одной катапульты или одновременно выстреливаться из разных катапульт и раскрываться одновременно. Это позволяет уменьшить их суммарную площадь, то есть уменьшить вес, габариты и стоимость всей системы. Кроме того, не происходит кратковременной задержки введения в действие тормозного парашюта после отсоединения управляемого дополнительного промежуточного крепления фала вытяжного парашюта, как это имеет место в известных системах. Правда, наличие управляемого дополнительного промежуточного крепления фала вытяжного парашюта при этом не обязательно, но желательно. Это необходимо для того, чтобы после того, как он отработает задачу по торможению самолета, он мог бы выполнить и свою основную функцию - вытянуть основной парашют.
Управляемое дополнительное промежуточное крепление фала вытяжного парашюта может быть выполнено различной конструкции, например в виде ответвления фала, снабженного пирорезаком.
Для некоторых целей (см. ниже) управляемое промежуточное крепление фала вытяжного парашюта имеет блокировку срабатывания.
Для снижения перегрузок при открытии основного купола он имеет рифление, снабженное пирорезаком.
ВАРИАНТ 1а. Но можно обойтись и без управляемого дополнительного промежуточного крепления фала вытяжного парашюта, если специально сделать укладку основного парашюта таким образом, чтобы время его развертывания было достаточно большим или максимальным. Желательно также увеличить степень рифления основного парашюта - сделать так, чтобы в зарифленном состоянии его площадь составляла 10-20% от его максимальной площади. В этом случае при одновременном отстреле тормозного и вытяжного парашютов тормозной парашют успеет достаточно погасить скорость для того, чтобы сильно зарифленный основной парашют мог вступить в действие без опасения его разрыва или без опасения избыточных перегрузок на конструкцию самолета и экипаж.
ВАРИАНТ 2. Возможен и другой вариант - тормозной и вытяжной парашюты выстреливаются из разных катапульт и имеют раздельные системы управления. Тогда их можно отстрелить порознь. Катапульт потребуется две, зато вдвое уменьшенной мощности, и зато это позволит отказаться от управляемого дополнительного промежуточного крепления фала вытяжного парашюта. То есть сначала отстреливается более прочный и большой тормозной парашют, а через некоторое время отстреливается вытяжной парашют, который сразу начинает вытягивать основной парашют.
Чтобы эти два парашюта не перехлестнулись, их катапульты направлены под углом друг к другу, например одна - вправо, другая - влево под углом 10-80 градусов к вертикали (оптимально 30-40 градусов).
ВАРИАНТ 3. Можно вообще отказаться от вытяжного парашюта. При этом система имеет тормозной парашют с катапультным устройством, и основной парашют со своим катапультным устройством. То есть сначала отстреливается тормозной парашют, а через заданное время отстреливается из своей катапульты основной парашют.
Можно даже отстреливать тормозной и основной парашюты одновременно, но в этом случае, как и в варианте 1а, желательно специально сделать укладку основного парашюта таким образом, чтобы время его развертывания было достаточно большим или максимальным. Желательно также увеличить степень рифления основного парашюта - сделать так, чтобы в зарифленном состоянии его площадь составляла 10-20% от его максимальной площади.
ВАРИАНТ 4. Возможен вариант, когда основной парашют имеет купол вращающейся конструкции. В этом случае система похожа на любую из предыдущих - отличие в том, что тормозной и, если он предусмотрен, вытяжной парашюты закреплены или размещены в отдельном отсеке ближе к хвостовой части летательного аппарата (ближе, чем отсек основного парашюта).
Необходимость этого отличия заключается в том, что если основной парашют/парашюты имеют обычную конструкцию, то дополнительный тормозной парашют достаточно хорошо с ним/ними сопрягается. В случае же применения вращающегося основного парашюта тормозной парашют может запутаться во вращающихся стропах, что может привести к складыванию купола вращающегося парашюта или обоих этих куполов. Поэтому тормозной парашют должен быть отнесен от вращающегося парашюта как можно более по потоку, то есть в хвост самолета или вертолета. В этом же отсеке может быть расположен и вытяжной парашют.
ВАРИАНТ 5. Чтобы облегчить выход любого из парашютов системы из своей капсулы, если она предусмотрена, капсула любого парашюта выполнена конусной - расширяющейся к выходу из нее с углом конусности 0.1-10 градусов на сторону.
Для того чтобы конусная капсула не болталась в цилиндрическом отсеке, на наружной поверхности капсулы в ее меньшей части (в части с меньшим диаметром) может иметься утолщение, равное по размеру ее большей части (по своему диаметру равное диаметру отсека с необходимым зазором), или на наружной поверхности капсулы могут быть ребра равного в поперечном сечении размера.
ВАРИАНТ 6. При бескапсульном хранении парашютов в своих отсеках, с той же целью отсек любого парашюта выполнен конусным - расширяющимся к выходу из него с углом конусности 0.1-10 градусов на сторону.
Чтобы при отстреле парашюта из такого отсека не произошло попадания ткани или строп в образующийся между отсеком и поршнем зазор, катапульта имеет поршень с несколькими (12-16 штук) шарнирно или упруго закрепленными конусными лепестками. Диаметр лепестков по их наружному краю должен быть примерно равен среднему диаметру отсека. В этом случае образующийся зазор между отсеком и лепестками будет в начале и в конце отсека минимальным, а в средней части отсека его не будет совсем.
ВАРИАНТ 7. Для целенаправленного увеличения фазы раскрытия основного парашюта, что требуется для подварианта 1а и для варианта 3, можно применить следующий способ: сложенный купол парашюта обматывается сначала стропами, а затем фалом парашюта. Чтобы при этом не произошло запутывания строп и фала, намотка производится симметрично относительно середины пакета сложенного купола, а стропы через некоторые промежутки (определяются опытным путем) соединены в пучок креплением ограниченной прочности, например связаны тонкой нитью.
Симметричная намотка означает, что начинается и заканчивается намотка с середины пакета сложенного купола, а витки поочередно отводятся то влево, то вправо.
ВАРИАНТ 8. Для надежного раскрытия любого парашюта, а тем более - обмотанного по варианту 7, парашют сложен верхней стороной наружу, а края купола парашюта загнуты наружу, то есть вверх при рабочем положении купола.
Система парашютирования может работать четырьмя следующими способами.
СПОСОБ 1. Штатное раскрытие в аварийной ситуации. То есть при невозможности самолета или вертолета продолжать безопасный управляемый полет летчик приводит систему в действие, и она выполняет запрограммированные операции в соответствии с изложенным ниже алгоритмом (у вертолета при этом должны быть отделены лопасти несущего, а желательно - и хвостового винта, или последний может быть сброшен целиком).
СПОСОБ 2. Управляемое раскрытие. То есть при невозможности по каким-то причинам посадки с помощью шасси на полностью работоспособном и управляемом летательном аппарате при израсходовании топлива или при выполнении программы полета (для беспилотных аппаратов) летчиком или оператором выполняются пилотажные действия, облегчающие введение в действие основного парашюта. Такими действиями могут быть: набор безопасной высоты или наоборот - снижение (для более точного попадания в посадочную область) до безопасной высоты над предполагаемым местом посадки, снижение скорости, и кабрирование. Оптимальным пространственным положением самолета при таком режиме является средняя фаза кабрирования. Особенностью алгоритма работы системы является то, что время отстрела вытяжного или основного парашюта после срабатывания тормозного, и/или время срабатывания управляемого дополнительного промежуточного крепления фала вытяжного парашюта для более точного попадания в область предполагаемого приземления может быть уменьшено, в частности, до нуля.
СПОСОБ 3. Парашютное десантирование при сбрасывании груза с самолета. Особенностью этого способа является то, что время отстрела вытяжного или основного парашюта после срабатывания тормозного, и/или время задержки срабатывания управляемого промежуточного крепления фала вытяжного парашюта подбирается, исходя из скорости самолета-носителя в режиме десантирования. Так же под скорость подбирается время задержки срабатывания пирорезака рифления.
СПОСОБ 4. Торможение самолета на пробеге при недостаточной длине взлетно-посадочной полосы (ВПП). То есть, если летчик или оператор беспилотника видит, что ему не хватает длины ВПП, то он может выпустить тормозной парашют или тормозной и вытяжной парашюты без срабатывания основного парашюта. Особенностью данного способа является то, что в случае одновременного выпуска тормозного и вытяжного парашютов из общей или из разных катапульт управляемое дополнительное промежуточное крепление фала вытяжного парашюта блокируется, и срабатывания остальных элементов системы не производится. А после посадки и проверки состояния тормозного и вытяжного парашютов они закладываются обратно в соответствующий отсек самолета.
Особенностью данного способа работы в случае применения двух парашютов являются три дополнительных требования к конструкции парашютной системы: размеры тормозного и вытяжного парашютов должны быть одинаковы, расположение точек крепления их к фюзеляжу самолета должно быть симметрично относительно продольной плоскости самолета, например один - влево, другой - вправо под углом 30-40 градусов к вертикали, и срабатывать они должны одновременно. Это необходимо, чтобы самолет не занесло в сторону при пробеге на посадке.
На фиг.1-4 показана данная парашютная система в последовательных стадиях ее работы на примере спасения самолета. Система содержит тормозной парашют 1, вытяжной парашют 2, капсулу основного парашюта 3, и основной парашют 4. Показан также самолет 5.
Работает система парашютирования по варианту 1 следующим образом.
1 СТАДИЯ (фиг.1). Одновременный отстрел тормозного парашюта 1 и вытяжного парашюта 2, парашюты раскрываются и надуваются за счет набегающего потока воздуха. Скорость самолета резко снижается.
2 СТАДИЯ (фиг.2). После снижения скорости до безопасной по условиям допустимой перегрузки для открытия основного парашюта, и после окончания болтанки, возникшей при раскрытии тормозного и вытяжного парашютов, то есть через заданное время, с помощью электрического, механического или пиротехнического реле времени срабатывает управляемое дополнительное промежуточное крепление фала вытяжного парашюта, и он вытаскивает капсулу 3 основного парашюта. Необходимость тормозного парашюта объясняется тем, что в период времени от открытия управляемого промежуточного крепления до первого (зарифленного) открытия основного парашюта проходит достаточно большой промежуток времени, а вытяжной парашют при этом не оказывает тормозящего действия на самолет, так как вытягивает достаточно длинные фал и стропы основного парашюта. Если бы не было тормозного парашюта, то самолет при неуправляемом падении за это время набирал бы вертикальную составляющую вектора скорости с ускорением 9,8 м/сек*сек, то есть примерно 35 км/час, и снова разогнался бы до скорости, неприемлемой для открытия основного парашюта.
3 СТАДИЯ (фиг.3). После полного вытягивания фала и строп основного парашюта 4 последний частично раскрывается до зарифленного положения. Скорость самолета резко падает.
4 СТАДИЯ (фиг.4). После снижения скорости самолета до приемлемого уровня срабатывает пирорезак системы рифления, и основной парашют раскрывается полностью. Скорость снижения уменьшается до расчетного значения и происходит стабилизация процесса снижения.
5 СТАДИЯ. В момент касания самолета земли производится отцепка парашютной системы для предупреждения волочения самолета по земле ветром. Отцепка может производиться автоматически по датчику расстояния до земли (например, короткому тросику с грузом, или штырю на нижней поверхности фюзеляжа самолета, желательно с задержкой времени), или вручную летчиком, или оператором беспилотника.
Система по подварианту 1а начинает работать сразу со стадии 2 (фиг.2).
Система по варианту 2 работает так: первая стадия отличается тем, что отстреливается только тормозной парашют, а, начиная со стадии 2, работа системы аналогична вышеописанной.
Система по варианту 3 работает так: первая стадия отличается тем, что отстреливается только тормозной парашют, а затем сразу наступает стадия 3 - отстрел основного парашюта и раскрытие его до зарифленного состояния. И далее.
Варианты 5, 6 системы работают как и предыдущие варианты, но выход парашютов из конусной капсулы или из конусного отсека происходит легче. Это позволит уменьшить вытяжной парашют, если он есть, или уменьшить силу давления катапульты.
Система по варианту 7 работает так: при попадании сложенного и обмотанного пакета купола парашюта в поток воздуха пакет под действием аэродинамического сопротивления начинает раскручиваться. Сначала с него сходит фал, затем стропы. Если стропы периодически были соединены нитью, то после полной раскрутки фала и строп нитяные стяжки рвутся под действием давления, распирающего купол парашюта.
Система по варианту 8 работает так: при полном вытягивании фала, строп и купола в потоке воздуха загнутые наружу края купола натяжением строп выворачиваются навстречу потоку, захватывают часть потока и обеспечивают первичное наполнение купола, препятствуя западанию части кромки внутрь купола.