САМОЛЁТ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ СПАСЕНИЯ ПАССАЖИРОВ И/ИЛИ ГРУЗОВ ПРИ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ

Полезная модель относится к самолетостроению, в частности, к конструкции перспективных пассажирских, грузопассажирских и грузовых самолетов с повышенной безопасностью полета.
Известно, что, хотя число жертв при авиакатастрофах намного меньше, чем при автодорожных происшествиях, проблема обеспечения безопасности авиапассажиров, как и раньше, является одной из самых актуальных и для ее решения было принято много мер в мировом сообществе.
Известен, например, самолет по патенту Украины UA 52936 U, основной особенностью которого является выполнение фюзеляжа из двух частей, внешней и внутренней. Внутренняя часть выполнена в виде жесткого герметичного теплоизолированного десантного контейнера. Имеются направляющие для перемещения этого контейнера внутри внешней части фюзеляжа в направлении аварийного люка. После автоматического открытия люка этот контейнер, оснащенный парашютами и другими средствами для мягкой посадки, с пассажирами и грузами оказывается в открытом пространстве. К недостаткам самолета можно отнести конструктивную сложность устройств для выведения внутренней части фюзеляжа из внешней и повышенные поперечные размеры фюзеляжа.
Известен также самолет по патенту России RU 29030 U1, в котором фюзеляж выполнен с возможностью разделения по горизонтальной плоскости. Его верхняя часть снабжена крыльями, двигателями и хвостовым оперением. Нижняя часть фюзеляжа вместе с пилотской кабиной представляет собой герметичный пассажирский и/или грузовой отсек. Он оснащен роликами для взаимодействия с горизонтальными направляющими, установленными на нижней поверхности верхней части фюзеляжа. Отделяемый отсек снабжен парашютами и надувными плотами. Однако, так как пилотская кабина расположена в упомянутом отсеке, верхняя часть фюзеляжа вместе с крыльями, двигателями и хвостовым оперением после отделения от нижней части не может продолжать полет и обречена на падение, взрыв и пожар. Таким образом, недостаток упомянутого решения заключается в неизбежном разрушении самолета.
Ближайшим к предложенному по сути и достигаемому техническому результату является самолет с устройством для спасения пассажиров и грузов при аварийной ситуации по патенту России RU 2425781 C2. Самолет содержит фюзеляж, имеющий верхнюю пилотируемую часть и нижнюю отделяемую часть. Эти части жестко соединены друг с другом с возможностью экстренного автоматического отделения одна от другой по горизонтальной плоскости. Самолет имеет две пары крыльев, верхняя из которых соединена с верхней частью фюзеляжа, и, при штатном полете, предпочтительно, размещена внутри нижней. В альтернативном варианте при штатном полете обе пары крыльев могут быть разделены. К верхней части фюзеляжа прикреплены двигатели и хвостовое оперение. В состав верхней части фюзеляжа входит также пилотская кабина. Внутри верхней части фюзеляжа размещен пассажирский и/или грузовой отсек. Шасси прикреплено к нижней части фюзеляжа, в которой также находятся транспортируемые грузы. Сообщается, что обе части фюзеляжа могут совершать самостоятельный полет после их разделения. Для возможности самостоятельного полета верхняя часть фюзеляжа снабжена дополнительной пилотской кабиной и дополнительным двигателем, а для возможности ее посадки - вспомогательным шасси.
К недостаткам решения по патенту 2425781 следует отнести то, что верхняя часть фюзеляжа с двигателем, топливом в крыльях и шасси практически не отличается от традиционного самолета. Ей присущи все недостатки, возникающие при аварийной ситуации (пожар и др.). Тем самым теряется смысл разделения самолета. В то же время, при реализованной в патенте схеме «два самолета в одном» ухудшаются аэродинамические качества, конструкция перетяжелена, требует более мощных двигателей и большего расхода топлива. Надежность более сложной системы уменьшается. Кроме того, составное крыло, когда верхнее крыло вложено в нижнее крыло, получается утолщенным, с ухудшенными аэродинамическими качествами профиля крыла. Для достижения необходимой грузоподъемности и скорости полета требуются более мощные, тяжелые, двигатели, увеличивается расход топлива. Разъединение крыльев, в свою очередь, также ухудшает аэродинамическое качество каждого из них. Под вопросом возможность продолжения полета каждой из частей фюзеляжа после их разделения. Существенно снижаются прочностные качества, в частности, при работе фюзеляжа на изгиб, вследствие того, что его части примыкают друг к другу по плоскости. Кроме того, размещение транспортируемых грузов в нижней части фюзеляжа, вероятность успешного приземления которой в данной конструкции самолета представляется весьма проблематичной, ведет к их потере.
Технической задачей полезной модели является создание самолета с устройством для спасения пассажиров и/или грузов при аварийной ситуации, который должен быть надежнее и требовать меньших капитальных и эксплуатационных расходов путем упрощения конструкции, улучшения аэродинамических и прочностных характеристик и уменьшения требуемых мощностей и расхода топлива за счет оптимизации принципиальной схемы конструкции самолета и изменения конструкции отдельных его составляющих.
Для решения поставленной задачи предлагается самолет с устройством для спасения пассажиров и/или грузов при аварийной ситуации, включающий крылья, хвостовое оперение, двигатели, шасси, пилотскую кабину и фюзеляж с пассажирским и/или грузовым отсеком(ами). Фюзеляж выполнен составным, из верхней и нижней частей, жестко соединенных между собой с помощью соединительных средств, выполненных с возможностью экстренного автоматического отделения нижней части от верхней. Одна из этих частей выполнена с возможностью совершения управляемого полета в отсутствие другой, отделяемой, части. Согласно полезной модели:
нижняя часть фюзеляжа выполнена в виде одного или нескольких жесткого(их) герметичного(ых) теплоизолированного(ых) корпуса(ов), поперечное сечение каждого из которых симметрично относительно вертикали, проходящей через его геометрический центр, и очерчено по контуру замкнутой выпуклой или выпукло-вогнутой кривой;
- поперечное сечение верхней части фюзеляжа очерчено по контуру замкнутой кривой, форма которой со стороны примыкания нижней части фюзеляжа повторяет форму последней;
- крылья, хвостовое оперение, двигатели и шасси установлены на верхней части фюзеляжа, пилотская кабина входит в состав верхней части фюзеляжа, а пассажирский и/или грузовой отсек(и) расположен(ы) в нижней части фюзеляжа;
- нижняя часть фюзеляжа снабжена средствами для автономной мягкой посадки после ее отсоединения от верхней части.
Из простого сопоставления схематических иллюстраций предложенного решения и прототипа видно, что принципиальная конструктивная схема первого из них существенно рациональнее и проще. В частности, в предложенной конструкции не нужны дополнительные крылья, двигатель, шасси и пилотская кабина, а в крыльях нет необходимости содержать топливо. Конструкция предлагаемого самолета не перетяжелена, а, значит, не требует повышения мощности двигателей и повышения расхода топлива. Все это также способствует повышению ее надежности. Благодаря упомянутым особенностям выполнения разделяемых частей фюзеляжа их аэродинамические и прочностные характеристики существенно выше. Размещение пассажирского и/или грузового отсека(ов) в нижней отделяемой части фюзеляжа позволяет упростить комплекс мероприятий по обеспечению надежности ее мягкой посадки. В то же время, расположение пилотской кабины в верхней, неотделяемой, части фюзеляжа, к которой прикреплены крылья, хвостовое оперение и шасси, способствует возможности спасения самолета при благоприятном развитии мероприятий по устранению аварии. При этом, хотя пассажирский или грузовой отсек расположен в нижней части фюзеляжа, его дверь(и) располагается напротив двери пилотской кабины. Благодаря этому имеется возможность в минимальное время перевести в пассажирский и/или грузовой отсек всех членов экипажа, не задействованных в операции по спасению верхней части самолета.
Сущность полезной модели поясняется схематическими чертежами, на которых: на фиг. 1 показан вид предложенного самолета сбоку; фиг. 2 - то же, вид сверху; фиг. 3 - то же, вид спереди; фиг. 4-7 - сечение А-А с фиг. 1 для различных вариантов выполнения нижней и верхней частей фюзеляжа; фиг. 8 - вид сбоку самолета с отделенной нижней частью фюзеляжа; фиг. 9 - то же, вид сверху; фиг. 10 - приземление нижней отделенной части фюзеляжа.
Предложенный самолет содержит фюзеляж 1, образованный из двух жестко соединенных между собой частей, верхней 2 и нижней 3. К верхней части прикреплены крылья 4, хвостовое оперение 5, двигатели 6 и шасси 7 (фиг. !-3). К верхней части 2 относится также пилотская кабина 8.
Верхняя часть 2 фюзеляжа выполнена в виде жесткого герметичного теплоизолированного корпуса с обшивкой 9. Форма его поперечного сечения может несколько изменяться в соответствии с выполнением нижней части 3 фюзеляжа, Например, она может представлять собой криволинейный треугольник 10 с выпуклой верхней и вогнутыми боковыми сторонами, как на фиг. 4 и 5. Так же криволинейным треугольником 11, но уже со всеми выпуклыми сторонами (так называемый треугольник Рело) представлено это сечение в варианте на фиг. 6. А сечение, показанное на фиг. 7, очерчено двумя кривыми, верхняя из которых выпуклая, а нижняя - с одним выпуклым 12 и двумя вогнутыми 13 участками.
1
1
Во всех показанных вариантах поперечное сечение верхней части 2 фюзеляжа очерчено по контуру замкнутой кривой, форма которой может быть различной, в зависимости от выполнения нижней части 3. Целесообразно, когда в верхней зоне она является выпуклой. В любом случае, в месте взаимного примыкания частей фюзеляжа, верхняя часть 2 повторяет форму нижней части 3. Кроме того, поперечное сечение верхней части 2 симметрично относительно вертикали O-O, проходящей через его геометрический центр.
Нижняя часть 3 фюзеляжа выполнена в виде двух (фиг. 4), одного (фиг. 5-7) или больше, чем два (не показано) жесткого(их) герметичного(ых) теплоизолированного(ых) корпуса(ов) 14, снабженного(ых) по контуру обшивкой 15. В каждом из этих корпусов размещен пассажирский отсек 16 с креслами 17, герметичными дверями в переднем (18) и заднем (не показано) концах отсека, отсеками 19 для аварийных парашютов 20 (показаны в раскрытом виде на фиг.10), расположенных вверху, под обшивкой 15, и отсеками 21 для багажа. Отсеки 19 для парашютов снабжены автоматически открывающимися люками (не показаны).
Относительные объемы пространства для пассажирских кресел и транспортируемых грузов определяются назначением самолета, т.е., является ли он пассажирским, грузопассажирским или грузовым. Например, в нижней части 3 грузового самолета может быть установлено только несколько кресел для членов экипажа, которые они могут занять при возникновении аварийной ситуации, а все остальное пространство отведено для размещения транспортируемых грузов.
Если нижняя часть 3 образована двумя корпусами 14, как в варианте, показанном на фиг. 4, их поверхности, с точки зрения прочностных требований, целесообразно придать форму тела вращения второго порядка, например, эллиптического или кругового цилиндра. В таком случае поперечные сечения частей 2 и 3 фюзеляжа примыкают друг к другу по эллиптическим или круговым дугам с соединяющим их выступом (не обозначен).
В варианте на фиг. 7 форма поперечного сечения нижней части 3 фюзеляжа частично напоминает охарактеризованную выше. Здесь часть 3 образована одним корпусом, в котором каждый из боковых участков представляет собой часть тела вращения второго порядка. Эти участки соединены между собой средним участком. Нижняя часть 3 сверху очерчена плавной кривой, с двумя выпуклыми и одним вогнутым участками., которую повторяет низ верхней части 2 фюзеляжа.
В вариантах на фиг.5 и 6, как и в уже охарактеризованном на фиг.7, нижняя часть 3 образована одним корпусом. Его поперечное сечение снизу и по бокам очерчено выпуклыми дугами 22, а вверху, в зоне примыкания к верхней части 2 фюзеляжа, - парой выпуклых 23 (фиг. 5) или вогнутых 24 (фиг. 6) дуг.
2
2
Во всех охарактеризованных вариантах поперечное сечение каждого из корпусов 14 нижней части 3 фюзеляжа по контуру очерчено замкнутой выпуклой или выпукло-вогнутой кривой, которая симметрична относительно вертикали O-О, проходящей через геометрический центр сечения корпуса.
Как уже было сказано, в зонах взаимного примыкания низа верхней части 2 и верха нижней части 3 они повторяют форму друг друга. Вдоль этих поверхностей примыкания установлены средства 25 для их жесткого соединения между собой, выполненные с возможностью экстренного, по команде из пилотской кабины или с Земли, разъединения этих частей. Эти средства могут иметь различный принцип действия (механический, гидравлический, взрывной и т.д.), они широко известны в настоящее время, в том числе, например, упомянуты в каждом из приведенных выше аналогов. В связи с этим в данном описании их устройство не раскрывается.
Сзади в нижней части 3 фюзеляжа расположен грузовой люк 26.
Дверь пилотской кабины 8, входящей в состав верхней части 2 фюзеляжа, и дверь(и) корпуса(ов) 14 нижней части 3 находятся на одном уровне.
Пилотская кабина 8 оснащена, в том числе, устройством для подачи электрических команд в необходимой последовательности по реализации программы спасения (не показано).
В нижней зоне корпуса(ов) 14 размещены надувные понтоны (не показаны) для смягчения удара при посадке и для повышения плавучести при приводнении. Каждое кресло 17 оборудовано надувными спасательными жилетами и автоматическими поясами безопасности для фиксации тела при приземлении или приводнении.
В случае возникновения аварийной ситуации действия производятся по одному из следующих сценариев.
Если обстановка исключает возможность спасения всего самолета, все члены экипажа занимают места в зарезервированных креслах 17. Предварительно подается команда на срабатывание средств 25 для отделения нижней части 3 от верхней 2 с последующими выдвижением и раскрытием парашютов 20 и выдвижением и надувкой понтонов. Парашюты 20 и понтоны обеспечивают мягкое приземление или приводнение, а, также, плавучесть нижней части 3.
Если принимается решение о возможности спасения верхней части 2, в нижнюю часть 3 переходят члены экипажа кроме первого пилота (командира самолета), который остается в пилотской кабине. Вследствие отделения нижней части 3 возможно улучшение ситуации. Кроме того, в зависимости от высоты нахождения самолета и характера и степени серьезности аварии, у пилота еще остается какое-то время для исправления ситуации. В практике бывают аварийные ситуации, когда необходимые меры по их исправлению, а также посадка самолета не допускаются при наличии на борту пассажиров. В случае же предварительной эвакуации пассажиров в нижней части 3, такие меры могут быть реализованы, и самолет, с допустимой степенью риска, может быть спасен. В то же время, при невозможности исправления ситуации после эвакуации пассажиров, пилот должен катапультироваться и спасти свою жизнь.
ЦИФРОВЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1.
Фюзеляж
14.
Корпус
2.
Верхняя часть
15.
Обшивка
3.
Нижняя часть
16.
Пассажирский отсек
4.
Крыло
17.
Кресло
5.
Хвостовое оперение
18.
Дверь
6.
Двигатель
19.
Отсек для парашютов
7.
Шасси
20.
Парашют
8.
Пилотская кабина
21.
Отсек для багажа
9.
Обшивка
22.
Дуга
10.
Криволинейный треугольник
23.
Дуга
11.
Криволинейный треугольник Рело
24.
Дуга
12.
Выпуклый участок
25.
Средство для соединения
13.
Вогнутый участок
26.
Грузовой люк