СИСТЕМА ОБОГРЕВА ПИЛОТА НА БОЛЬШИХ ВЫСОТАХ ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНО НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Полезная модель относится к средствам жизнеобеспечения пилота летательного аппарата, а именно к системам защиты организма пилота от переохлаждения при пребывании его в условиях пониженных температур окружающей среды.
Такие условия могут возникнуть при полете на самолете на большие высоты, вплоть до высот стратосферы - до 24000 метров, где температура достигает экстремально низких показателей - до минус 56°С, а атмосферное давление в десятки раз ниже, чем на поверхности Земли.
Чтобы подняться на такую высоту, необходимо максимально облегчить самолет, поэтому в кабину не устанавливают некоторые системы, в частности, систему поддержания температуры. При этом, чтобы выжить в стратосфере, пилот должен быть облачен в скафандр, оснащенный кислородной системой, аппаратурой поглощения углекислого газа, и верхнюю защитную одежду скафандра (патент RU 141893 от 23.10.2013 г.), надеваемую поверх скафандра. Такая одежда предназначена для создания комфортного температурного режима космонавтов перед стартом с космодрома и защищает их от пронизывающего ветра. Верхний слой одежды выполнен из ткани с мембранным покрытием, подкладка - из полиэфирной ткани с антистатическим покрытием, а утеплитель - из холлофайбера. Такая одежда защищает от переохлаждения при температуре окружающей среды только до минус 35 градусов, что недостаточно для полетов в стратосферу.
Известно электрообогревающее устройство кресла («Электрообогревающее устройство кресла - ЭУК». Руководство по технической эксплуатации ЗАБ-9209-1700 РЭ. АО «НПП «Звезда», 2002 г.), предназначенное для обеспечения тепловой защиты пилота от холодных опорных поверхностей кресла, состоящее из двух нагревательных панелей: верхней - для спинки и нижней - для сиденья, соединенных между собой тканевой перемычкой. Каждая панель представляет собой многослойную клееную конструкцию, состоящую из нагревательного элемента (токопроводящая ткань), изоляции (прорезиненная ткань) и наружного защитного чехла (капроновая ткань). ЭУК устанавливается поверх мягкой подушки сиденья. Включение-выключение электропитания ЭУК осуществляется переключателем режимов, расположенным на борту самолета.
При проведении испытаний с пилотом в облегченном самолете при сверхнизких температурах и условиях, приближенных к условиям в стратосфере, выяснилось, что испытатель, облаченный в скафандр и защитную одежду, при использовании ЭУК испытывает сильный дискомфорт от неравномерного обогрева тела - жар и холод одновременно, а именно - в местах, не контактирующих с ЭУК, ощущается сильный холод от соприкосновения с металлическими поверхностями скафандра (задние поверхности рук и ног), при этом мощность обогрева, выдаваемая ЭУК, слишком велика - спустя некоторое время температура нагрева сидения достигла 71°С.
Кроме этого, для комфортного пребывания в условиях экстремально низких температур требуется обогрев стоп и кистей рук. При одновременном применении штатных устройств обогрева (электростельки и электромуфта), а также устройства для обогрева баллонов и ЭУК, суммарная потребляемая мощность оказывается слишком высокой, что недопустимо в ограниченных условиях полета.
Известна технология обогрева углеродными лентами. Так, теплозащитная одежда с обогревом по патенту RU 72822 от 13.12.2007 г., принятая за прототип, содержит нагревательные элементы, выполненные в виде гибких углеродных токопроводящих волокнистых материалов (лент), соединенных между собой параллельно и подключенных к источнику питания через коммутационные элементы, в качестве которых используются термореле.
Недостатком известного решения является то, что нагревательные элементы расположены во внутренних емкостях (карманах) и соответственно отсутствует обогрев участков тела, соприкасающихся с металлическими вставками на скафандре, а именно: задние поверхности ног - от бедер до щиколоток, а также задние поверхности рук - от локтей до запястий. Кроме этого, отсутствует регулировка мощности обогрева, а источник электропитания, заряженный заранее и заменяемый на запасной при израсходовании в нем энергии, предполагает наличие нескольких запасных элементов, что приводит к увеличению массы снаряжения и, тем самым, самолета.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах, обеспечивающей комфортные тепловые условия пилоту в полете в стратосфере при температуре минус 56°С, с возможно невысоким уровнем потребляемой системой мощности и небольшой массой.
Поставленная задача решается системой обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах, содержащей нагревательные элементы и коммутационный элемент. Нагревательные элементы выполнены в виде гибких углеродных токопроводящих лент и проложены двумя контурами между двух идентичных слоев прорезиненной ткани - верхнего и нижнего, склеенных между собой, образуя обогревающую вкладку, устанавливаемую в верхнюю защитную одежду скафандра и соединенную жгутом с разъемом с пультом управления системой обеспечения жизнедеятельности, расположенной в кабине самолета.
Мощность обогрева можно изменять, включая контуры либо последовательно, либо параллельно при помощи тумблера на пульте управления системой обеспечения жизнедеятельности.
Обогревающая вкладка снабжена защитой от перегрева - терморегулятором, который устанавливается на перегибе ленты - в месте, наиболее подверженном перегреву.
Бортовое напряжение питания обогревающей вкладки - 27 В.
Заявляемая полезная модель представлена на фигуре.
Заявляемая система обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах включает: обогревающую вкладку 1, состоящую из нижнего слоя прорезиненной ткани 2, верхнего слоя прорезиненной ткани 3, первого контура углеродных лент 4, второго контура углеродных лент 5, терморегулятора 6, а также жгут 7 с разъемом, соединяющий обогревающую вкладку 1 с пультом управления 8 системой обеспечения жизнедеятельности, расположенной в кабине самолета.
Использование заявляемой системы происходит следующим образом.
Обогревающую вкладку устанавливают в верхнюю защитную одежду и крепят к ней при помощи быстроразъемного соединения, например, ленты Velcro. Пилот надевает верхнюю защитную одежду с установленной в нее обогревающей вкладкой поверх скафандра.
Верхняя защитная одежда имеет прорезь для соединения обогревающей вкладки жгутом с разъемом с бортовым питанием.
Пилот самолета по заданному алгоритму работы нажимает на пульте управления кнопку «ВКЛ» для включения обогревающей вкладки и подачи на нее питающего (бортового) напряжения 27 В.
В течение некоторого времени углеродные ленты проходящим по ним током постепенно нагреваются до определенной температуры, создавая тепло, которое аккумулируется под верхней одеждой пилота.
При температуре более плюс 50°С терморегулятор размыкает цепь, прекращая нагрев.
Мощность обогрева пилот может регулировать самостоятельно тумблером «MIN/МАХ» на пульте управления, исходя из собственных ощущений.
При максимальном обогреве контуры углеродных лент подключены параллельно, при минимальном - последовательно.
Мощность обогрева в режиме «МАХ» выше мощности обогрева в режиме «MIN» в 4 раза.
Мощность обогрева вкладки составляет всего 20 Вт на максимальном режиме, что удовлетворяет требованиям по ограничению энергопотребления.
Таким образом, заявляемая система обогрева пилота на больших высотах при экстремально низких температурах обеспечивает комфортные тепловые условия пилоту в полете в стратосфере при температуре минус 56°С при невысокой потребляемой мощности и максимально низкой массе.