Спосіб аварійної посадки літака

1. Спосіб аварійної посадки літака, що передбачає створення шару іскроподавляючої піни між фюзеляжем літака і злітно-посадочною смугою, 3 ально підготовлених майданчиків для посадки або аварійних посадочних смуг. При аварійній посадці на такі майданчики або смуги знижуються перевантаження, які діють на конструкцію літального апарату і людей, що знаходяться в літальному апараті, підвищується пожежна безпека аварійної посадки, забезпечується гальмування літака. Так, аварійна посадка літака на фюзеляж відповідно до патенту Російської Федерації № 2249070, МПК7 B64F1/00, дата подання заявки 2003.09.29, здійснюється на майданчик з штучним покриттям, в якому покриття виконано у вигляді набору з'єднаних між собою об'ємних елементів з поролону з товщиною від 0,1м до 2м, причому, щонайменше, частина об'ємних елементів виконана з величиною уявної щільності від 10кг/м3 до 200 кг/м3. Посадка на такий майданчик знижує перевантаження і підвищує пожежну безпеку аварійної посадки, забезпечує гальмування. Аварійна посадка літака на фюзеляж відповідно до патенту Російської Федерації №2014249, МПК5 B64F1/02, дата подання заявки 1991.09.06, здійснюється на аварійну посадочну смугу, виконану у вигляді замкнутої стрічки конвеєра, під верхньою гілкою якого встановлена опорна поверхня, забезпечена амортизуючими плитами, шарнірно з'єднаними з поверхнею. Після контакту літака із стрічкою вона прогинається і гальмується внутрішньою стороною опорної поверхні. Загальними ознаками вказаних способів і рішення, що заявляється, є аварійна посадка літака на фюзеляж. Облаштування кожного аеродрому подібними майданчиками або посадочними смугами для забезпечення безпеки аварійних посадок літаків на фюзеляж вимагає величезних капітальних вкладень і в даний час не знаходить широкого розповсюдження на практиці. Відомі способи аварійної посадки літака на фюзеляж при відмові шасі з використанням рухомих візків або платформ, які також знижують перевантаження і підвищують пожежну безпеку аварійної посадки, забезпечують гальмування. Прикладом такого способу є спосіб приземлення літака на платформу, відомий по патенту Російської Федерації №2093429, МПК6 B64F1/00, B64F1/02, дата подання заявки 1995.05.24. Відповідно до вказаного способу літак сідає на платформу, що рухається у напрямку посадки. В процесі зниження літака швидкість платформи збільшують до посадочної швидкості літака, і після вирівнювання їх швидкостей з'єднують літак і платформу, зберігаючи можливість їх взаємного переміщення, стабілізують літак по крену, курсу і тангажу, притягають його на платформу, фіксують на ній і загальмовують платформу. Перед приземленням літака платформу за допомогою двигунів розганяють до посадочної швидкості літака. Знижуючись, літак зависає над платформою з гарантованим зазором і, маневруючи для стабілізації по крену, курсу і тангажу, наводить розміщену на борту якірну гармату на механізм приземлення, встановлений на платформі. Якір під дією пружинного механізму вистрілюється. В процесі польоту якір змотує з барабана гнучкий 43382 4 зв'язок. Після фіксації якоря в механізмі приземлення притягають літак до пневмоподушок платформи після чого робота механізму приземлення завершується. Двигуни платформи вимикають, платформа гальмується і зупиняється. Аналогічний спосіб аварійної посадки літака на фюзеляж з використанням уловлюючого візка описаний в патенті Російської Федерації №2114769, МПК6 B64F1/02, дата подання заявки 1995.10.04. Уловлюючий візок містить піддон з мотором, прилади визначення напряму і висоти літака, обладнаний підкрильниками з гідравлічними підйомниками і кабіною водія з переговорною радіоапаратурою і відеокамерою. Після наведення літака в необхідне положення здійснюють його м'яку посадку на уловлюючий візок, під крила літака підводять підкрильники за допомогою гідравлічної системи для того, щоб літак стійко лежав на піддоні. Далі на візку літак доставляють до гідравлічного підйомника для передачі на нього літака і звільнення від нього уловлюючого візка з метою його повторного використання. Водій візка і його напарник при цьому розташовуються в кабіні візка, в якій розміщені переговорна радіоапаратура, відеокамера і прилади визначення напряму і висоти літака, що використовуються водієм і його напарником при посадці літака на піддон візка з метою його порятунку при аварійному стані. Способи аварійної посадки літака на фюзеляж при відмові шасі з використанням рухомих візків або платформ також відомі з патенту США №3210029, МПК B64F1/02, дата подання заявки 22.10.1962, з патенту США №3567159, МПК B64F1/00, дата публікації 02.03.1971, з патенту Франції №2123146, МПК B64F1/00, дата публікації 08.09.1972. Загальними ознаками вказаних способів і рішення, що заявляється, є аварійна посадка літака на фюзеляж. Недоліком вказаних способів аварійної посадки літака на фюзеляж при відмові шасі з використанням рухомих візків або платформ є складність узгодження в часі і просторі літака і посадочної платформи, узгодження швидкостей платформи і літака. Безпека посадки за таких умов багато в чому визначається суб'єктивними факторами і залежить від "людського фактора" - майстерності екіпажа літака і узгодженості дій наземного персоналу з екіпажем літака. Відомі способи аварійної посадки літака на фюзеляж при відмові шасі,, що передбачають утворення шару іскроподавляючої піни між злітнопосадочною смугою і фюзеляжем літака при аварійній посадці літака на фюзеляж. Так, відомо, що у вересні 2008р. при заході на посадку авіалайнера АН-140 в аеропорту "Бориспіль" не випустилася стійка переднього шасі. Після повторного заходу на посадочну смугу шасі літака знову не спрацювало. Було ухвалено рішення виконати посадку літака на два шасі, що залишилися. Поки АН-140 випалював паливо, виконуючи чергові круги в районі аеропорту, за допомогою піноутворювачів злітно-посадочну смугу аеропорту покрили спеціальною піною, що мінімізує вірогідність іскроутворення при посадці на фюзеляж, і 5 пілотам була дана команда садити літак. АН-140 вдало здійснив аварійну посадку на фюзеляж. АН140 сів на бокові шасі, а передньою частиною фюзеляжу ковзав по піні. Пінна «подушка» не дозволила утворитися іскрам, які могли привести до пожежі і загибелі пасажирів і членів екіпажа. Жертв і потерпілих не було (http://www.segodnya.ua/news/12063671, html). В цьому же джерелі наголошується, що через шасі, що заїло, доводилося виконувати посадку на фюзеляж, наприклад, перших моделей Су-27. Після того, як посадочні смуги почали заливати піною, посадка на фюзеляж стала безпечною. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є спосіб аварійної посадки літака на фюзеляж, що передбачає створення шару іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака. Одним з недоліків способу-аналога є потреба в «запасі» часу, необхідного для покриття злітнопосадочної смуги іскроподавляючою піною до приземлення літака. У разі, коли шасі не спрацьовує при заході на посадку, при обмеженому запасі палива або неможливості продовження польоту із технічних причин, коли потрібна екстрена аварійна посадка літака на фюзеляж, «запас» часу, необхідний для покриття злітно-посадочної смуги іскроподавляючою піною до приземлення літака, відсутній, що не дозволяє реалізувати такий спосіб аварійної посадки. Крім того, потрібна величезна кількість піни для покриття злітно-посадочної смуги, оскільки точно визначити місце приземлення літака, тим більше в нештатній ситуації, практично неможливо. Другим, не менш суттєвим, недоліком є зниження ефективності гальмування літака, так як гальмуючою силою при посадці літака на фюзеляж є сила тертя між фюзеляжем і злітнопосадочною смугою, яка зменшується з утворенням указаного шару піни. Як прототип вибрано спосіб аварійної посадки літака на фюзеляж, що відомий за патентом України на корисну модель №39241, МПК8 B64D25/00, дата подання заявки 17.11.2008. Спосіб передбачає створення шару іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака. При цьому шар іскроподавляючої піни створюють шляхом подачі іскроподавляючої піни з борту літака при його приземленні через сопла, що виконані в нижній носовій частині фюзеляжу. Засоби отримання піни розташовані на борту літака. Для отримання піни використовують відомі піноутворювачі. Співвідношення компонентів, кратність піни визначаються по відомих методиках. Витрата піни визначається типом літака і залежить в першу чергу від посадочної швидкості, геометрії і розмірів фюзеляжу. При аварійній посадці літака на фюзеляж екіпаж самостійно, без участі аеродромних служб, в необхідний момент приземлення літака включає систему подачі піни через сопла. Стрічним потоком повітря піна притискається до фюзеляжу, утворюючи пінний шар переважно в його нижній частині, виконуючий функції пінної «подушки» при приземленні літака на фюзеляж і його ковзанні по злітно-посадочній смузі до зупинки. Пінна «подуш 43382 6 ка» знижує динамічні навантаження на фюзеляж, поглинає теплову енергію і перешкоджає іскроутворенню в період ковзання фюзеляжу по злітнопосадочній смузі. Загальними ознаками аналога і рішення, що заявляється, є спосіб аварійної посадки літака на фюзеляж, що передбачає створення шару іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака, яку подають з борту літака при його приземленні через сопла, що виконані в нижній носовій частині фюзеляжу. Можливість подачі піни з борту літака для утворення шару іскроподавляючої піни між злітнопосадочною смугою і фюзеляжем літака у будьякий момент часу, без участі аеродромних служб, без попередньої підготовки злітно-посадочної смуги істотно підвищує безпеку, зокрема пожежну безпеку, аварійної посадки літака на фюзеляж. Однак, утворення шару іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака знижує ефективність гальмування, так як гальмуючою силою при посадці літака на фюзеляж є сила тертя між фюзеляжем і злітно-посадочною смугою, яка зменшується з утворенням указаного шару піни. Коли відсутні або не спрацювали спеціальні уловлювачі літака, можливий вихід літака за межі злітно-посадочної смуги, що знижує безпеку аварійної посадки літака на фюзеляж. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу аварійної посадки літака на фюзеляж, в якому за рахунок особливостей утворення пінного шару між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака підвищується ефективність гальмування літака, що в свою чергу підвищує безпеку аварійної посадки літака на фюзеляж. Поставлена задача вирішується тим, що в способі аварійної посадки літака, що передбачає створення шару іскроподавляючої піни між фюзеляжем літака і злітно-посадочною смугою, яку подають з борту літака при його приземленні через сопла, що виконані в нижній носовій частині фюзеляжу, згідно корисної моделі, піну готовлять на основі магнітореологічної рідини, а уздовж нижньої частини фюзеляжу при приземленні літака створюють магнітне поле. Вказані ознаки складають сутність корисної моделі. Доцільно магнітне поле створювати керованими електромагнітами, які розташовані уздовж нижньої частини фюзеляжу літака. Суттєві ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається. Так, відмітні ознаки корисної моделі (піну готовлять на основі магнітореологічної рідини, а уздовж нижньої частини фюзеляжу при приземленні літака створюють магнітне поле) в сукупності з істотними ознаками, загальними з прототипом, забезпечують підвищення ефективності гальмування літака, що в свою чергу підвищує безпеку аварійної посадки літака на фюзеляж. Пояснюється це наступним. Створення шару іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою і фюзеляжем літака шляхом подачі іскроподавляючої піни з борту літа 7 ка при його приземленні через сопла, що виконані в нижній носовій частині фюзеляжу, не вимагає попередньої обробки злітно-посадочної смуги до приземлення літака, тобто не вимагає того «запасу» часу, якого часто не вистачає. Система подачі іскроподавляючої піни з борту літака може бути включена екіпажем літака у будь-який момент його приземленні без участі аеродромних ' служб. Подача піни через сопла, що виконані в нижній носовій частині фюзеляжу, забезпечує рівномірне обволікання нижньої частини фюзеляжу піною за рахунок її притиснення до фюзеляжу стрічним потоком повітря. При цьому ефект «пінної подушки» спрацьовує в будь-якій точці приземлення літака і не вимагає попередньої обробки злітнопосадочної смуги. Шар піни між фюзеляжем і злітно-посадочною смугою поглинає тепло, що виділяється при ковзанні фюзеляжу по злітнопосадочній смузі, перешкоджає іскроутворенню, пом'якшує динамічні навантаження на фюзеляж. Використання магнітореологічної рідини для приготування піни, а також утворення уздовж нижньої частини фюзеляжу при приземленні літака магнітного поля дає можливість збільшувати в'язкість піни між фюзеляжем літака і злітнопосадочною смугою за рахунок особливих властивостей магнітореологічної рідини в магнітному полі і тим самим підвищити ефективність гальмування літака і безпеку аварійної посадки літака на фюзеляж. Застосування в об'єктах техніки речовин з мінливим агрегатним станом, які переходять у процесі роботи з одного агрегатного стану в інший під дією керуючого поля, сьогодні відноситься до інноваційних технологій машинобудування. Прикладом таких речовин є магнітореологічні рідини (МРР), які змінюють у магнітному полі свою в'язкість аж до затвердіння, при цьому їх міцність зсуву досягає 2,5кг/см2. Сьогодні МРР широко використовуються в техніці, наприклад, в керованих амортизаторах та в демпферних пристроях, в першу чергу в автомобілебудуванні. МРР знаходять застосування і в авіації. Так, відома програма NASA Inspace (Investigating the Structure of Paramagnetic Aggregates from Colloidal Emulsions), яка направлена на вивчення магнітореологічних рідин - нового класу "інтелектуальних матеріалів", що можуть використовуватися для поліпшення існуючих або розробки нових гальмових систем, посадкових шасі літаків, демпферів вібрації (http://www.novostikosmonavtiki.ru/content/numbers/276/05.shtml). У підвісних системах сидінь літаків для зм'якшення ударів використовуються пружини або інші механічні демпферні пристрої. Група розроблювачів за підтримки US Naval Air Warfare Center у Мериленді (США) уважає, що можна використати "розумну" магнітну підвісну систему, яка здатна оцінювати вагу людини й зробити удари для неї менш травматичними. Вона може "відчувати" силу впливу на сидіння й змінювати ступінь амортизації, використовуючи для цього демпферну систему на основі магнітореологічної рідини (http://www.amtc.ru/news/world/2129/). Конструкція 43382 8 запатентована (заявки США №2007278057 від 06.12.2007, №20080015753 від 17.01.2008, №2008156602 від 03.07.2008). Рішення, що заявляється, передбачає новий напрямок використання властивостей МРР в магнітному полі - підвищення ефективності гальмування літака при аварійній посадці на фюзеляж, що підвищує безпеку аварійної посадки. Нижче приводиться опис способу аварійної посадки літака, що заявляється, з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг.1-3 - Спосіб аварійної посадки літака, процес приземлення літака із створенням шару іскроподавляючої піни між фюзеляжем літака і злітнопосадочною смугою. Фіг.4 - Спосіб аварійної посадки літака, електрична схема пристрою для утворення магнітного поля. Фіг.5 - Спосіб аварійної посадки літака, схема утворення магнітного поля в нижній частині фюзеляжу. Фіг.6 - Спосіб аварійної посадки літака, схема розташування електромагнітів на фюзеляжі. Спосіб аварійної посадки літака 1 на фюзеляж 2 передбачає створення шару 3 іскроподавляючої піни між злітно-посадочною смугою 4 і фюзеляжем 2 літаки 1. При цьому шар 3 іскроподавляючої піни створюють шляхом подачі іскроподавляючої піни з борту літака 1 при його приземленні через сопла 5, що виконані в нижній носовій частині 6 фюзеляжу 2. Іскроподавляючу піну готовлять на основі магнітореологічної рідини, тобто рідини, яка змінює у магнітному полі свою в'язкість. Вибір магнітореологічної рідини із відомих виконують з урахуванням реологічних параметрів рідини та вимог до особливостей гальмування літака - посадочної швидкості, максимального шляху гальмування і інших характеристик літака. Уздовж нижньої частини фюзеляжу 2 при приземленні літака 1 створюють магнітне поле. Магнітне поле створюють керованими електромагнітами, які розташовані уздовж нижньої частини фюзеляжу 2 літака 1. Таке магнітне поле можна створити, наприклад, за допомогою двох прямих електромагнітів, різнойменні полюси N, S яких мають однакову намагніченість і направлені назустріч один відносно другого. Електрична схема пристрою для утворення магнітного поля показана на Фіг.4. Схема включає електромагніти 7, різнойменні полюси N, S яких мають однакову намагніченість і направлені назустріч один відносно другого. Кожний електромагніт 7 включає сердечник 8 і котушку електромагніту 9, яка підключена до керованого джерела напруги U (не показано). Стрілками 10 зазначено напрямок магнітних силових ліній прямого магнітного потоку, стрілками 11 зворотного магнітного потоку. Величина напруженості магнітного поля Н регулюється величиною струму в котушці електромагніту. Час намагнічування становить 10-7 с. Слід відмітити, що описаний спосіб утворення магнітного поля є відомим і використовується, наприклад, в магнітореологічному виконавчому органі формування керуючих 9 моментів космічного апарату за патентом Російської Федерації №2051840. На Фіг.5, 6 показано схема утворення магнітного поля в нижній частині фюзеляжу 2. Електромагніти 7 розташовані уздовж нижньої частини фюзеляжу 2 з внутрішньої сторони обшивки 12 фюзеляжу 2. Засоби отримання піни розташовані на борту літака 1 і включають ємності з магнітореологічною рідиною і піноутворюючими компонентами, які сполучені з піногенератором (не показані). Вихід піногенератора сполучений з соплами 5. Для отримання піни використовують відомі піноутворювачі). Співвідношення компонентів, кратність піни визначаються по відомих методиках, наприклад відповідно до Рекомендацій по застосуванню піноутворювачів для гасіння пожеж, вироблюваних ТОВ «ТЕХПРОМ», м.Москва (http://www.tehprom01.ru/pena/docs/detail.php?ID=3 4). Витрата піни визначається типом літака і залежить в першу чергу від посадочної швидкості, геометрії і розмірів фюзеляжу. Подача піни через сопла 5 може виконаються шляхом наддуву. При аварійній посадці літака 1 на фюзеляж 2 екіпаж самостійно, без участі аеродромних служб, 43382 10 в необхідний момент приземлення літака включає систему подачі піни через сопла 5. Стрічним потоком повітря піна притискається до фюзеляжу 2, утворюючи пінний шар 3 переважно в його нижній частині, виконуючий функції пінної «подушки» при приземленні літака 1 на фюзеляж 2 і його ковзанні по злітно-посадочній смузі до зупинки. Пінна «подушка» знижує динамічні навантаження на фюзеляж 2, поглинає теплову енергію, перешкоджає іскроутворенню в період ковзання фюзеляжу 2 по злітно-посадочній смузі 4. В магнітному полі уздовж нижньої частини фюзеляжу 2 в'язкість піни збільшується, що сприяє гальмуванню літака 1 при аварійній посадці на фюзеляж 2. Ефективність гальмування залежить від напруженості магнітного поля Н, якою екіпаж управляє самостійно з борту літака 1. Можливість свідомого управління величиною в'язкості іскроподавляючої піни між фюзеляжем літака і злітно-посадочною смугою при аварійній посадці на фюзеляж забезпечує ефективне гальмування літака при його ковзанні по злітнопосадочній смузі, що підвищує безпеку аварійної посадки. 11 Комп’ютерна верстка О. Рябко 43382 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601