CN111645875A - 一种直升机应急着水水线及其位置设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水上直升机设计技术，具体涉及一种直升机应急着水水线及其位置设计方法。本发明直升机应急着水水线设计方法通过直升机应急漂浮稳定性分析和适航要求，给出初步水线的上、下限位置，然后利用尾桨安全性要求及机身漂浮系统进行水线位置修正，确定最终水线设计位置。本发明直升机水线位置设计方法综合考虑了旋翼航空器应急着水后直升机稳定漂浮、人员安全逃离、漂浮系统重量及成本代价等因素，以最小的应急漂浮系统研制代价为目标，形成了水上运行直升机水线位置设计的完整流程，实现了直升机着水先安全可靠的设计，有效提高了直升机飞行安全性，具有较大的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于水上直升机设计技术，具体涉及一种直升机应急着水水线及其位置设计方法。
背景技术
为保证水上运行直升机的安全性，水上直升机必须安装应急漂浮系统，保证直升机应急着水后，水位低于直升机水线，为直升机舱内人员逃生提供保障。因此直升机应急着水水线位置是应急漂浮系统研制的设计输入，水线设计是水上运行直升机总体设计中重要的设计内容。
现有水上直升机设计时，其着水线设计时考虑较为简单，一般只满足适航标准即可，如根据中国民用航空适航规章第29部《运输类旋翼航空器适航规定》中29.805条的规定，乘员数大于或等于10人，执行海上运行任务时，在直升机两侧必须各有一个Ⅲ型应急出口，且必须高于水线位置。很少考虑其他水上特殊因素，特别是紧急状况时，如直升机浸水、倾斜时的状况，因此存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的：提供了一种根据直升机应急逃生通道布置，结合直升机漂浮稳定性要求，能够有效提高飞行安全性的直升机应急着水水线位置设计方法。
本发明的技术方案：一种直升机应急着水水线设计方法，通过直升机应急漂浮稳定性分析和适航要求，给出初步水线的上、下限位置，然后利用尾桨安全性要求及机身漂浮系统进行水线位置修正，确定最终水线设计位置。
所述的直升机应急着水水线设计方法，其包括如下步骤：
步骤1：通过直升机应急漂浮稳定性分析，给出漂浮稳定性临界位置，作为水线位置下限；
步骤2：根据旋翼航空器适航规定，给出水线上限位置；
步骤3：修正水线上限位置
评估水线上限位置是否高于尾桨旋转桨尖最低位置，如果是，则不需要考虑尾桨的影响；如果否，则需要根据尾桨旋转桨尖最低位置修正水线上限位置，即尾桨旋转桨尖最低位置作为水线上限位置；
步骤4：在步骤1、2、3确定的水线位置设计范围内，最大化利用直升机浸水部分的自身浮力，获取最高水线位置作为最终水线位置。
所述水线为水平直线。
所述水线为倾斜线，倾斜线角度不大于30度。
一种根据所设计得到的直升机应急着水水线，其上线位置不高于应急出口及尾桨旋转桨尖最低位置，其下线位置不低于漂浮稳定性临界位置。
直升机应急着水水线所下的浸水部分提供最大安全浮力。
水线位于上限位置处时的直升机自身浮力最大。
本发明的有益效果：本发明直升机水线位置设计方法综合考虑了旋翼航空器应急着水后直升机稳定漂浮、人员安全逃离、漂浮系统重量及成本代价等因素，以最小的应急漂浮系统研制代价为目标，形成了水上运行直升机水线位置设计的完整流程，实现了直升机着水先安全可靠的设计，有效提高了直升机飞行安全性，具有较大的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明直升机应急着水水线设计流程图；
图2为本发明直升机应急着水水线位置示意图；
图3为本发明另一直升机应急着水水线位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明直升机应急着水水线位置设计主要需要考虑以下因素：
1)根据中国民用航空适航规章第29部《运输类旋翼航空器适航规定》中 29.805条的规定，乘员数大于或等于10人，执行海上运行任务时，在直升机两侧必须各有一个Ⅲ型，且必须高于水线位置；
2)水线位置太低会降低直升机漂浮稳定性，为人员逃离增加风险；
3)直升机浸水后纵向倾斜角度(小于30度)不能影响后舱人员向前通行，且水线位置不能高于尾桨(旋转)桨尖最低位置，以防桨尖触水引气尾桨失效，造成直升机侧翻。
基于以上设计要求，请参阅图1，本发明直升机应急着水水线位置设计方法的流程如下：
步骤1：通过直升机应急漂浮稳定性分析，给出漂浮稳定性临界位置(水线位置下限)，
步骤2：根据旋翼航空器适航第29.805条规定，给出水线上限位置；
步骤3：评估水线上限位置是否高于尾桨(旋转)桨尖最低位置，如果是，则不需要考虑尾桨的影响，如果否，则需要根据尾桨(旋转)桨尖最低位置修正水线上限位置，即尾桨(旋转)桨尖最低位置为最终的水线上限位置；
步骤4：根据步骤1、步骤2、步骤3确定的水线位置设计范围，以最大化利用直升机自身浮力(浸水部分)，降低应急漂浮系统能力要求，达到降低应急漂浮系统重量的目的，将最大限制提高水线位置，确定水线位置；
另外，一般有2个水线设计方案，一个是水平直线方案，一个是倾斜(30 度)设计方案，通过计算2个方案的直升机自身浮力值(机体结构、管路与设备提供的浮力)，以最大直升机浮力值得方案作为最优方案，即完成直升机水线设计，确定最终水线位置。
基于上述直升机应急着水水线位置设计方法，下面给出两个直升机应急着水水线位置实施例：
实施例1：针对单旋翼带尾桨构型的水上直升机，最大乘客数量为28人)，请参阅图2，为本实施例中单旋翼带尾桨构型的水上直升机水线确定过程：
1)水线范围确定：该水上直升机在前部有2个Ⅲ型(每侧1个)，根据适航规章第29部29.805条的规定，Ⅲ型应急出口的下端即为水线的上限点之一，同时为了保证直升机应急着水后，尾桨不触水引起直升机侧翻，尾桨旋转时的最低点位置也为水线的上限点之一，因此，将Ⅲ型应急出口的下端点与尾桨旋转时的最低点连线，确定了该型直升机的水线上限。另外，水线越低，着水后的稳定性越差，采用计算流体力学仿真方法，给出满足着水稳定性的最低水线位置(水线下限)，至此，由水线上限和下限位置共同确定了该型直升机的水线范围。
2)最终水线位置确定：直升机的浮力包括直升机自身浮力(结构、设备提供)和应急漂浮系统浮囊(简称“应急浮囊”)2部分，且浮力必须大于直升机总重，如果直升机自身浮力越小，则应急浮囊”需要提供的浮力就越大，但会增加应急漂浮系统的重量，降低直升机运营时的经济性，因此，计算水线范围内的不同水线方案，本实例给出了2个可行方案(如图1所示，均在水线可先范围之内)，方案1是直线方案，方案2是倾斜30度方案，分别计算2个方案下的直升机自身浮力，自身浮力较大的方案即为较优方案，也为该构型的最终水线位置设计方案。
实施例2：针对共轴双旋翼构型的水上直升机，最大乘客数量为28人，请参阅图3，为本实施例中共轴双旋翼构型的水上直升机水线确定过程：
1)水线范围确定：该水上直升机在前部有2个Ⅲ型(每侧1个)，根据适航规章第29部29.805条的规定，Ⅲ型应急出口的下端即为水线的上限点之一，该构型没有尾桨，不用考虑尾桨限制，因此，将Ⅲ型应急出口的下端点确定为该型直升机的水线上限。另外，水线越低，着水后的稳定性越差，采用计算流体力学仿真方法，给出满足着水稳定性的最低水线位置(水线下限)，至此，由水线上限和下限位置共同确定了该型直升机的水线范围。
2)最终水线位置确定：直升机的浮力包括直升机自身浮力(结构、设备提供)和应急漂浮系统浮囊(简称“应急浮囊”)2部分，且浮力必须大于直升机总重，如果直升机自身浮力越小，则应急浮囊”需要提供的浮力就越大，但会增加应急漂浮系统的重量，降低直升机运营时的经济性。结合水线可行范围的特点，水线位于上限位置处时的直升机自身浮力最大，因此，上限位置即为该构型的最终水线位置设计方案。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种直升机应急着水水线设计方法，其特征在于，通过直升机应急漂浮稳定性分析和适航要求，给出初步水线的上、下限位置，然后利用尾桨安全性要求及机身漂浮系统进行水线位置修正，确定最终水线设计位置。
2.根据权利要求1所述的直升机应急着水水线设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：通过直升机应急漂浮稳定性分析，给出漂浮稳定性临界位置，作为水线位置下限；
步骤2：根据旋翼航空器适航规定，给出水线上限位置；
步骤3：修正水线上限位置
评估水线上限位置是否高于尾桨旋转桨尖最低位置，如果是，则不需要考虑尾桨的影响；如果否，则需要根据尾桨旋转桨尖最低位置修正水线上限位置，即尾桨旋转桨尖最低位置作为水线上限位置；
步骤4：在步骤1、2、3确定的水线位置设计范围内，最大化利用直升机浸水部分的自身浮力，获取最高水线位置作为最终水线位置。
3.根据权利要求1所述的直升机应急着水水线设计方法，其特征在于，所述水线为水平直线。
4.根据权利要求1所述的直升机应急着水水线设计方法，其特征在于，所述水线为倾斜线，倾斜线角度不大于30度。
5.一种根据权利要求1所设计得到的直升机应急着水水线，其特征在于，其上线位置不高于应急出口及尾桨旋转桨尖最低位置，其下线位置不低于漂浮稳定性临界位置。
6.根据权利要求5所述的直升机应急着水水线，其特征在于，其水线所下的浸水部分提供最大安全浮力。
7.根据权利要求5所述的直升机应急着水水线，其特征在于，水线位于上限位置处时的直升机自身浮力最大。
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