СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СПАСЕНИЯ ЧЛЕНА ЭКИПАЖА САМОЛЕТА
AIRCRAFT CREW EMERGENCY RESCUE SYSTEM

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к аварийному спасению члена экипажа самолета.
Известна система аварийного спасения члена экипажа самолета, содержащая телескопический пневмопривод, включающий подвижный пневмоцилиндр-аккумулятор, заполненный сжатым газом, например воздухом, подвижный и неподвижный пневмоцилиндры, в исходном положении зафиксированные между собой, подвижное дроссельное устройство типа «игла», представляющее собой автоматический регулятор подачи расхода газа в рабочую полость пневмопривода (патент РФ №2632233, приоритет 26.07.2016 г.).
Недостатками известной системы аварийного спасения члена экипажа самолета являются следующие.
1. Проходная площадь подвижного дроссельного устройства типа «игла» изменяется в процессе катапультирования вне зависимости от исходной температуры и связанного с ней давления воздуха в подвижном пневмоцилиндре-аккумуляторе, что ограничивает температурный диапазон безопасного катапультирования члена экипажа, если не использовать указанный в прототипе (патент РФ №2551049) специальный быстродействующий предохранительный клапан, который повышает себестоимость, массу пневмопривода и снижает его надежность.
2. Наличие в подвижном дроссельном устройстве типа «игла» технологически сложного расчетно-профилированного стержня большой длины при необходимости применения дополнительной герметизации места его установки и специального приспособления, исключающего нежелательную вибрацию длинного стержня при работе самолета.
3. При необходимости корректировки характеристик дроссельного устройства типа «игла», например, при доводке или при очередных испытаниях изделия, требуется замена профилированного стержня, либо доработка его, что повышает трудоемкость и себестоимость изделия.
С целью исключения указанных недостатков предлагается система аварийного спасения члена экипажа самолета, содержащая телескопический пневмопривод, включающий подвижный пневмоцилиндр-аккумулятор со сжатым газом, например, воздухом, подвижный и неподвижный пневмоцилиндры, в исходном состоянии зафиксированные между собой и расположенный внутри пневмоцилиндра-аккумулятора саморегулируемый термодроссель, включающий выполненную из материала с малым коэффициентом температурного расширения корпусную втулку с входными пропускными отверстиями и с выходным калиброванным соплом, а также установленный внутри втулки соосно соплу цилиндрический термостержень расчетной длины, выполненный из материала с большим коэффициентом температурного расширения; один торец термостержня закреплен внутри корпусной втулки, а другой (свободный) его торец, имеющий оптимизированную форму законцовки стержня, например, плоскую, занимает по отношению к входному сечению калиброванного сопла втулки переменное положение, обусловленное изменяющейся длиной термостержня, зависящей от его исходной температуры, за счет чего и образуется переменная проходная площадь кольцевой дроссельной щели между внутренней поверхностью сопла и свободным торцом стержня.
Заявляемая система аварийного спасения члена экипажа самолета представлена фигурами 1-5.
Фиг. 1 представляет принципиальную схему термодросселя, включающего соосно расположенные сопло с проходным калиброванным диаметром D0 и цилиндрический термостержень длиной L и диаметром D с оптимизированной формой законцовки, например, плоской, свободного торца термостержня.
Фиг. 2 представляет конструктивную схему термодросселя, установленного внутри пневмоцилиндра-аккумулятора, в исходном состоянии.
Фиг. 3 представляет конструктивную схему термодросселя и направление движения рабочего газа в нем в момент срабатывания.
Фиг. 4 представляет относительное расположение сопла и термостержня при его максимальном нагреве.
Фиг. 5 представляет относительное расположение сопла и термостержня при его максимальном охлаждении.
Основными элементами термодросселя являются: выполненная из материала с малым коэффициентом температурного расширения корпусная втулка 1 (фиг. 2) с входными пропускными отверстиями 2, с выходным калиброванным соплом 3 и установленный внутри втулки 1 соосно соплу 3 цилиндрический термостержень 4 расчетной длины, выполненный из материала с большим коэффициентом температурного расширения; один торец термостержня закреплен внутри корпусной втулки 1, а другой его торец - свободный, с законцовкой оптимальной формы, например, плоской, - занимает по отношению к входному сечению калиброванного сопла 3 втулки 1 переменное положение, обусловленное изменяющейся длиной термостержня 4, зависящей от его температуры, за счет чего и образуется изменяющаяся проходная площадь S (фиг. 1) кольцевой дроссельной щели.
Оптимизированные применительно к конкретным характеристикам системы аварийного спасения расчетные значения геометрических параметров калиброванного сопла и стержня термодросселя позволяют обеспечить безопасное катапультирование существенно различных по массе пилотов в расширенном диапазоне рабочих температур, например, от -60°C до +60°C, без применения предохранительного клапана, связанного с рабочей полостью пневмопривода.
Исходная настройка термодросселя проводится автономно при близкой к нормальной температуре путем обеспечения соответствующего данной температуре установочного (расчетного) значения щелевого зазора между свободным торцом термостержня и внутренней поверхностью калиброванного сопла путем технологически допускаемого вращения термостержня в резьбовом соединении его с корпусной втулкой с последующей фиксацией установочного положения стержня.
Работа заявляемой системы происходит следующим образом.
При исходной высокой (по сравнению с нормальной) температуре и, как следствие, высоком давлении сжатого воздуха в пневмоаккумуляторе, проходная площадь S термодросселя уменьшается (фиг. 4) за счет удлинения термостержня 4 и соответствующего уменьшения дроссельного щелевого зазора. Гидравлическое сопротивление дросселя увеличивается, что при срабатывании приводит к уменьшению расхода газа, поступающего из пневмоцилиндра-аккумулятора 5 (фиг. 3) в рабочую полость «Г», и, как следствие, к уменьшению перегрузки, действующей на летчика. Особенно это существенно при максимальной положительной температуре и минимальной массе пилота, когда повышается вероятность опасности травмирования его позвоночника.
При исходной низкой (по сравнению с нормальной) температуре и, как следствие, низком давлении сжатого воздуха в пневмоаккумуляторе, проходная площадь S термодросселя увеличивается (фиг. 5) за счет уменьшения длины термостержня 4 и соответствующего увеличения дроссельного щелевого зазора. Гидравлическое сопротивление дросселя уменьшается, что при срабатывании приводит к увеличению расхода газа, поступающего из пневмоцилиндра-аккумулятора 5 (фиг. 3) в рабочую полость «Г», что, в свою очередь, обусловит некоторое увеличение скорости катапультирования пилота (при допустимых значениях перегрузки). Особенно это существенно при максимально отрицательной температуре и максимальной массе пилота, когда повышается вероятность опасности столкновения летчика с килем самолета при недостаточной скорости катапультирования.
Таким образом, применение саморегулируемого термодросселя вместо дроссельного устройства типа «игла» в прототипах позволит:
1 - расширить диапазон рабочих температур безопасного катапультирования различных по массе членов экипажа самолета без применения предохранительного клапана, связанного с рабочей полостью пневмопривода;
2 - упростить и повысить точность установочной настройки дроссельного устройства;
3 - уменьшить количество узлов герметизации за счет отсутствия в предлагаемом дроссельном устройстве (термодросселе) специально уплотняемого в прототипах профилированного стержня-иглы.
4 - упростить, снизить общую массу и себестоимость конструкции пневмопривода системы аварийного спасения.