CN103538725A - 直升机应急逃生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞行员低空紧急逃生的直升机应急逃生系统，由启动模块、舱门定向抛离模块、人-椅固定与分离模块、座椅弹射模块、射伞模块、快速开伞模块、安全防护模块、控制模块组成。通过启动扳手引燃舱门预设点处的爆炸螺栓，定向抛离两侧舱门；同时，引燃火药推动气压式收紧活塞向外作直线运动，带动钢索沿中心塔轮和转向滑轮向内收紧，固定人-椅。双活塞式弹射筒及座椅下部的伸缩式滑轨将人-椅从机舱两侧弹出；射伞枪以抛射弹丸之力，将伞包向上射出至伞绳张紧，伞衣与其外套分离，同时拉动剪断钳切断钢索，分离人-椅；延时电路控制气体发生器产生气体并充满伞内壁充气管腔，迅速撑开降落伞，以实现有效缓降。

Description

直升机应急逃生系统

技术领域

本发明涉及一种直升机应急逃生系统，主要应用于直升机遇到紧急情况，飞行员必须弃机逃生时，实现飞行员安全、迅速逃生。

背景技术

直升机广泛应用于作战、救援、运输等领域，直升机结构复杂，飞行员工作强度大，飞行高度低，飞行环境复杂，导致直升机事故率远高于固定翼飞机，特别是武装直升机，因其飞行高度低，在遭遇敌地面火力袭击时，战损率较高。

对比直升机广阔的应用领域和较高的事故率，直升机救援技术却相对滞后，制约直升机危急时刻救援的因素有两点，一是直升机高速旋转的主旋翼，使上部逃生难度大；二是直升机飞行高度低，逃生时间短，无法达到安全开伞高度。通常情况下降落伞完全张开的安全高度约为500米，极限跳伞高度约为200米，然而直升机飞行高度一般较低，尤其是武装直升机，其飞行高度多在100米以下，在如此低的高度实现安全逃生十分困难。

目前直升机普遍采用被动式吸能结构提高其抗坠撞能力，即加装液压缓冲起落架，使用可变形双层机体结构，改进飞行员座椅来被动吸收能量，因此作用高度有限。

另外，俄罗斯卡-50和卡-52采用了K-37弹射座椅，该系统首先引爆主旋翼上的爆炸螺栓，炸飞旋翼，然后，炸掉直升机顶盖，最后启动弹射座椅将飞行员弹射到安全高度开伞降落。但该装置需要的救生时间较长(约为4s)，难以适应低空逃生；爆炸产生的旋翼碎片在150m范围内形成巨大安全威胁；该系统仅适用于俄罗斯产共轴双旋翼机型，适用范围有限。

因此采用座椅侧面双向弹射，将飞行员弹射出螺旋桨的击伤范围和迅速打开降落伞是实现直升机飞行员在紧急情况下安全逃生的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于紧急逃生的直升机应急逃生系统，该系统可在直升机发生事故须弃机逃生时，将飞行员迅速弹射出机舱，脱离螺旋桨的击伤范围，并实现低空跳伞时降落伞的迅速张开，确保飞行员安全着陆，提高直升机飞行员紧急情况下的生存几率。

本发明的目的是这样实现的：一种直升机应急逃生系统，包括启动模块、舱门定向抛离模块、人-椅固定与分离模块、座椅弹射模块、射伞模块、快速开伞模块、安全防护模块和控制模块八个部分。

所述的启动模块包括启动扳手、自由轮、转轴、钢索，钢索固定于自由轮上，扳起扳手自由轮不动，只有扳起并上拉扳手，钢索才能触发收紧装置，系统进入弹射救生程序。

所述的舱门定向抛离模块主要包括微型弹射弹和爆炸螺栓，前门、中门及门柱预设5个爆炸螺栓，门梁预设2个微型弹射弹。

所述的人-椅固定与分离模块包括气压式收紧活塞、塔轮、转向滑轮、钢索、拉力传感器、射伞枪底座、剪断钳和钢索，钢索与拉力传感器和背带系统相连，通过拉力传感器确定收紧度控制背带系统运动，射伞枪底座位于剪断钳上部，连接塔轮和背带系统的钢索从剪断钳座的钳口中穿过。

所述的座椅弹射模块包括弹射筒和导轨，弹射筒为三级活塞式伸缩结构，活塞的推杆与两侧座椅相连，导轨包括可伸缩式滑轨、限位槽和限位销，座椅下部与导轨相连，限位槽和限位销用以实现平时状态下座椅稳定及弹射时座椅与滑轨安全脱离。

所述的射伞模块包括射伞枪、弹丸、装药、电底火和绳索，射伞枪主体结构为一顶部开口的发射筒，发射筒下部为药室，药室内装火药和电底火，电底火通过导线经底火孔与控制模块相连，绳索与降落伞的伞衣套相连。

所述的快速开伞模块包括充气管腔、气柱、气体发生器、排气孔和降落伞，充气管腔环绕在降落伞的伞衣中部和下边缘，两个充气管腔通过四个气柱相连，管腔上开有排气孔，八个气体发生器分布在充气管腔与气柱结合处，气体发生器包含装药和电底火，装药为叠氮化钠和硝酸铵混合物。

所述的安全防护模块包括缓冲头挡、肩带、腰带、胯带、限腿带。

所述的控制模块主要包括单片机和继电器。单片机根据预设时间输出电平信号，经继电器变压后在不同时间段控制相应部件工作。

本发明的直升机应急逃生系统采用了以上的技术方案，具有以下优点和特点：

1、利用射伞枪的反作用力剪断钢索实现人-椅分离，时机把握准确，可靠性高；

2、座椅侧面双向弹射，机体各方向动量保持基本平衡，保证了弹射时机体的稳定，同时克服了传统逃生方式难以开辟逃生通道的缺陷，两名飞行员双向同时弹射出螺旋浆击伤半径之外，提高了弹射效率，降低了系统响应时间，为下一步的速开伞提供了时间和空间上的保证；

3、快速开伞模块对现有降落伞结构改动小，能实现低空跳伞时降落伞的迅速张开，对提高我军空降和特种作战意义重大；

4、该系统兼容性强，可适用于各种类型的直升机。

附图说明

图1是系统整体结构示意图。

图2是启动模块结构示意图。

图3是舱门定向抛离模块结构示意图。

图4是人-椅固定与分离模块中固定结构示意图。

图5是人-椅固定与分离模块中分离结构示意图。

图6是座椅弹射模块结构示意图。

图7是射伞模块结构示意图。

图8是降落伞结构示意图。

图9是充气管腔结构示意图。

图10是弹射筒结构示意图。

图11是导轨结构示意图。

图1中：102是启动扳手，207是舱门，409是座椅，405是伞箱，406是导轨，407是弹射筒。

图2中：101是转轴，102是启动扳手，302是钢索，103是自由轮。

图3中：201是前门门柱爆炸螺栓，202是上门梁微型弹射弹，203是中门门柱爆炸螺栓，204是中门门锁爆炸螺栓，205是下门梁微型弹射弹，206是前门门轴爆炸螺栓。

图4中：301是塔轮，302是钢索，303是转向滑轮，304是活塞，305是气缸，306是拉力传感器。

图5中：307是射伞枪底座，308是剪断钳，309是剪断钳座，310是钳孔。

图6中：102是启动扳手，401是缓冲头挡，402是伞绳滑槽，403是推面，404是传力杆，405是伞箱，406是导轨，407是弹射筒。

图7中：501是发射筒，502是弹丸，503是底火孔，504是药室，505是绳索，506是伞衣套，507是降落伞。

图8中：601是伞衣，602是伞绳，603是充气管腔，604是伞顶孔。

图9中：701是底火孔，702是管腔，703是气体发生器，704是泄气孔。

图10中：801是弹射筒外壁，802是二级活塞，803是三级活塞，804是药室，805是底火孔。

图11中：901是可伸缩式滑轨，902是限位销，903是限位槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种用于飞行员低空紧急逃生的直升机应急逃生系统，由启动模块、舱门定向抛离模块、人-椅固定与分离模块、座椅弹射模块、射伞模块、快速开伞模块、安全防护模块、控制模块组成。

请参见图1，图2，图3，图4，图5，图6，启动模块位于座椅上，启动扳手102与自由轮104相连，自由轮104两端的转轴101嵌于座椅上相应的凹槽中，钢索302缠绕在转轴101上，钢索302运动将触发控制模块。钢索302与飞行员背带系统相连，背带系统经伞绳滑槽402与伞箱405内的降落伞伞绳相连。座椅弹射模块的弹射筒407通过传力杆404与两座椅连接，座椅通过限位槽及限位销固定在导轨406上。缓冲头挡401起限定保护飞行员头部的作用。射伞模块的射伞枪固定在射伞枪底座307上，射伞枪底座与剪断钳308连接，剪断钳嵌于剪断钳座内，剪断钳下部的钳座上开有钳孔310，连接飞行员背带系统与塔轮的钢索从钳孔内穿过。

请参见图2，转轴101嵌于座椅上相应的凹槽中，上拉启动扳手102，带动自由轮103转动，自由轮转动使转轴上缠绕的钢索302收紧，钢索收紧触发控制模块和相应机械触发装置。

请参见图3，启动系统，前门门柱爆炸螺栓201、前门门轴爆炸螺栓206、中门门锁爆炸螺栓204、中门门柱爆炸螺栓203爆炸，舱门与机体脱离，然后，上门梁微型弹射弹202，下门梁微型弹射弹205被触发，上门梁微型弹射弹装药量较大，舱门飞离机体的同时向下翻转。

请参见图4，拉力传感器306介于钢索302间，钢索与飞行员的背带系统相连，人-椅固定时，气缸305放气带动活塞304伸展，活塞带动钢索运动，经转向滑轮303转向后，带动塔轮301转动，根据收紧行程需要，塔轮不同半径的圆周上缠绕相应的钢索，拉力传感器控制收紧活塞的行程以控制收紧程度。

请参见图5，射伞枪固定在射伞枪底座307上，射伞枪底座与剪断钳308连接，剪断钳嵌于剪断钳座内，剪断钳下部的钳座上开有钳孔310，连接飞行员背带系统与塔轮的钢索从钳孔内穿过，射伞枪射出弹丸的同时其反作用力下压射伞枪底座，带动剪断钳切削钢索，实现飞行员与座椅的脱离。

请参见图6，上拉启动扳手102，飞行员被固定装置收紧，背带系统经伞绳滑槽402与伞箱405内的降落伞伞绳相连，缓冲头挡401保护飞行员头部，弹射筒407为三级活塞式伸缩结构，弹射筒活塞经传力杆404推动座椅推面403，将人-椅沿导轨406方向弹出机舱。

请参见图7，射伞枪主体结构为一顶部开口的发射筒501，发射筒下部为药室504，药室内装有发射药和底火并开有底火孔503，通过导线与控制模块连接，药室上部为弹丸502，控制模块发出点火指令时，电底火发火并激发发射药爆燃，推出弹丸，弹丸靠惯性通过绳索505上拉伞衣套506和降落伞507。

请参见图8，降落伞主要由伞衣601和伞绳602组成，伞衣601顶部为伞顶孔604，伞顶孔604通过绳索505与伞衣套506相连，弹丸502上拉伞衣套506时，伞衣套506上拉伞顶孔604，降落伞下降时伞顶孔604泄气确保降落伞姿态稳定，伞衣中部与下部是充气管腔603与气柱，两个充气管腔通过四个气柱连为一体，充气管腔与气柱结合处为气体发生器，气体发生器内填充有叠氮化钠与硝酸铵混合物，混合物受激分解时产生大量气体，气体充满管腔与气柱并带动降落伞迅速张开。

请参见图9，充气管腔603主体为圆环管腔，充气管腔内部等间距地分布着四个气体发生器703，气体发生器703位于管腔与气柱结合处，内部包含叠氮化钠与硝酸铵混合物和电底火，四个电底火通过导线连接并经过底火孔701与控制模块连接，气体发生器内混合物分解时产生大量气体将管腔与气柱迅速充满，管腔与气柱带动降落伞快速张开，为避免腔内压力过大，多余的气体从泄气孔704排出。

请参见图10，药室804位于弹射筒中央，药室处开有底火孔805，控制电源线通过底火孔与电底火相连，弹射筒伸展时，三级活塞803的凸起与二级活塞802的卡槽限位，二级活塞与弹射筒外壁801采用同种方式。

请参见图11，座椅固定在导轨上，导轨主体为可伸缩式滑轨901，各级滑轨上下面均有限位销902和限位槽903，平时状态下限位销卡在限位槽中，只有给滑轨足够大的力，限位销与限位槽脱离。

本发明的直升机应急逃生系统，一改以往的向上弹射，可实现双人的同时两侧弹射，弹射时基本保持动量平衡，直升机姿态不发生剧烈变化，可提高弹射的成功率。对于提高直升机飞行员、乘员紧急情况下的生存几率，尤其是对提高经常在低空执行任务的警用、军用直升机飞行员的生存几率意义重大。

Claims (4)

1.一种用于低空紧急逃生的直升机应急逃生系统，其特征在于：由启动模块、舱门定向抛离模块、人-椅固定与分离模块、座椅弹射模块、射伞模块、快速开伞模块、安全防护模块、控制模块组成；

所述的启动模块包括启动扳手、自由轮、转轴、钢索，钢索固定于自由轮上，扳起扳手自由轮不动，只有扳起并上拉扳手，钢索才能触发收紧装置，系统进入弹射救生程序；

所述的舱门定向抛离模块主要包括微型弹射弹和爆炸螺栓，前门、中门及门柱预设5个爆炸螺栓，门梁预设2个微型弹射弹；

所述的人-椅固定与分离模块包括气压式收紧活塞、塔轮、转向滑轮、钢索、拉力传感器、射伞枪底座、剪断钳和钢索，钢索与拉力传感器和背带系统相连，通过拉力传感器确定收紧度控制背带系统运动，射伞枪底座位于剪断钳上部，连接塔轮和背带系统的钢索从剪断钳座的钳口中穿过；

所述的座椅弹射模块包括弹射筒和导轨，弹射筒为三级活塞式伸缩结构，活塞的推杆与两侧座椅相连，导轨包括可伸缩式滑轨、限位槽和限位销，座椅下部与导轨相连，限位槽和限位销用以实现平时状态下座椅稳定及弹射时座椅与滑轨安全脱离；

所述的射伞模块包括射伞枪、弹丸、装药、电底火和绳索，射伞枪主体结构为一顶部开口的发射筒，发射筒下部为药室，药室内装火药和电底火，电底火通过导线经底火孔与控制模块相连，绳索与降落伞的伞衣套相连；

所述的快速开伞模块包括充气管腔、气柱、气体发生器、排气孔和降落伞，充气管腔环绕在降落伞的伞衣中部和下边缘，两个充气管腔通过四个气柱相连，管腔上开有排气孔，四个气体发生器分布在充气管腔与气柱结合处，气体发生器包含装药和电底火，装药为叠氮化钠和硝酸铵混合物；

所述的安全防护模块包括缓冲头挡、肩带、腰带、胯带、限腿带；

所述的控制模块主要包括单片机和继电器。单片机根据预设时间输出电平信号，经继电器变压后在不同时间段控制相应部件工作。

2.根据权利要求1所述的直升机应急逃生系统，其特征在于：利用射伞枪的反作用力推动剪断钳剪断钢索实现人-椅分离，动力获取稳定，剪断时机把握可靠。

3.根据权利要求1所述的直升机应急逃生系统，其特征在于：采用了座椅侧面双向弹射，电底火被触发，火药引爆产生高温高压气体推动活塞同时向两侧运动，通过推杆将座椅分别向两侧弹出。

4.根据权利要求1所述的直升机应急逃生系统，其特征在于：电底火触发装药分解，瞬间产生大量气体充满管腔，充气管腔带动伞衣快速张开，使降落伞满足低空逃生要求。利用气体发生器为充气管腔充气，带动降落伞快速张开，使降落伞满足低空逃生要求。

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