CN113928544B - 一种直升机入水姿态控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直升机入水姿态控制装置，包括：可充气浮筒、气瓶和触发装置；所述可充气浮筒折叠安装在机身底部与尾舱门过渡段处，所述浮筒通过管道与气瓶连接，触发装置用于触发气瓶向可充气浮筒充气；所述可充气浮筒充气后的外形为长条形，轴线与机身轴线垂直，横向布置在机体下方，所述可充气浮筒的长度为直升机机身宽度的80％±10％，可充气浮筒的宽度为长度的1/6～1/10。通过调节直升机底部压力的方式来控制直升机入水过程中的俯仰姿态，能够发挥其入水姿态调节的功能。并且该装置采用充气式气囊安装在直升机底部尾舱门过渡段，正常飞行时隐藏在机身内部或紧贴机体蒙皮安装，对直升机气动外形影响小。

Description

一种直升机入水姿态控制装置
技术领域
本发明属于直升机水上迫降技术领域，具体涉及一种直升机入水姿态控制装置。
背景技术
随着直升机技术的发展，其在生活中的应用越来越广泛，直升机在海上的飞行任务越来越多，因此增加了直升机水上迫降发生的概率。为了保证直升机在执行任务时遇到紧急情况能够成功迫降，有必要保证直升机的入水姿态是安全可控的。
现代直升机设计时，更趋向于采用外置油箱、宽机身方案和开尾舱门设计，因为这可以有效降低直升机的全机高度，提升舱内空间，满足大型货物的运输和快速装卸需求。但这种宽大的机身设计为保证阻力不增大，机体底部会在尾舱门附近向上过渡收缩，其收缩角度主要考虑空气动力减阻设计，但在直升机着水时该过渡收缩段会因着水时的前向速度产生巨大吸力，使直升机俯仰过大产生尾桨触水风险。对于机体较宽的直升机，可充气浮筒通常布置在机身的前后两侧，用于提高直升机漂浮时的稳定性，但直升机着水过程是一个瞬时冲击过程，此过程中机身的水动力外型对直升机的着水姿态响应起来重要作用，通过常规的浮筒布置难以解决宽体直升机的着水俯仰过大问题。
发明内容
本发明提供一种直升机入水姿态控制装置，解决现有浮筒布置存在难以解决宽体直升机的着水俯仰过大的问题。
本发明提供一种直升机入水姿态控制装置，包括：可充气浮筒、气瓶和触发装置；
所述可充气浮筒折叠安装在机身底部与尾舱门过渡段处，所述浮筒通过管道与气瓶连接，触发装置用于触发气瓶向可充气浮筒充气；
所述可充气浮筒充气后的外形为长条形，轴线与机身轴线垂直，横向布置在机体下方，所述可充气浮筒的长度为直升机机身宽度的80％±10％，可充气浮筒的宽度为长度的1/6～1/10。
可选的，所述可充气浮筒与直升机之间采用绑带连接。
可选的，所述可充气浮筒采用至少两个绑带，两个绑带的横向间距在1/3～1/2的浮筒长度之间。
可选的，所述可充气浮筒的数量为多个，多个所述可充气浮筒横向布置在机体下方。
可选的，可充气浮筒充气后的外形为圆柱形。
可选的，所述可充气浮筒内埋在机身底部蒙皮下方浮筒舱内，浮筒舱采用蒙皮覆盖，蒙皮采用定力铆钉铆接在机身上。
可选的，所述气瓶具体用于，在直升机入水前向可充气浮筒充气，使得可充气浮筒完全展开。
可选的，所述可充气浮筒的充气压力在18～36kpa之间。
本发明提供一种直升机入水姿态控制装置，包括：可充气浮筒、气瓶和触发装置；可充气浮筒折叠安装在机身底部与尾舱门过渡段处，所述浮筒通过管道与气瓶连接，触发装置用于触发气瓶向可充气浮筒充气；所述可充气浮筒充气后的外形为圆柱形，轴线与机身轴线垂直，横向布置在机体下方，所述圆柱形长度为直升机机身宽度的80％±10％，圆柱形的直径为圆柱形长度的1/6～1/10。通过调节直升机底部压力的方式来控制直升机入水过程中的俯仰姿态，能够发挥其入水姿态调节的功能。并且该装置采用充气式气囊安装在直升机底部尾舱门过渡段，正常飞行时隐藏在机身内部或紧贴机体蒙皮安装，对直升机气动外形影响小。
附图说明
图1是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的仰视图；
图2是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的侧视图
图3是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的安装区域指示图；
图4是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的浮筒布置示意图一；
图5是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的浮筒布置示意图二；
图6是本发明提供的浮筒未充气时的安装示意图；
图7是本发明提供的浮筒充气后的外形示意图；
图8是本发明提供的直升机入水姿态控制装置的姿态控制效果示意图；
图9是现有直升机的入水压力示意图；
图10是安装有本发明提供的浮筒的直升机的入水压力示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的直升机入水姿态控制装置进行解释说明。
本发明针对宽体带尾舱门设计直升机水上迫降特性和使用环境的要求，在直升机底部靠近尾舱门附近增加一个姿态控制装置。
直升机入水姿态控制装置包含一个可充气浮筒(如图1-5所示)、气瓶和触发装置。
浮筒通过管道与气瓶连接，触发装置用于触发气瓶对浮筒进行充气，舱内驾驶员可方便接触触发装置。
直升机在正常飞行时可充气浮筒处于折叠状态，安装在机身底部与尾舱门过渡段处，为保证机身底部外形，浮筒内埋在底部蒙皮下方浮筒舱内(如图6所示)，浮筒舱采用蒙皮覆盖，蒙皮采用定力铆钉铆接在机身上。
直升机发生故障需要水上迫降时，在接近水面的过程中，手动触发触发装置，浮筒充气顶开浮筒舱蒙皮展开，在着水时通过改善直升机底部压力分布，直升机机身尾部的吸力，使直升机不会出现较大的俯仰力矩，保证直升机的入水姿态是安全可控的。
可选的，浮筒的充气瓶和触发装置可与直升机的应急漂浮系统共用。
可选的，直升机入水姿态控制装置的浮筒也可紧贴蒙皮安装。
示例性的，直升机需要水上迫降时，在接近水面的过程中，手动触发舱内充气装置，浮筒在着水前需完全充气展开。
如图7所示，为保证浮筒具有较好的改变底部压力的效果，浮筒采用圆柱形外形，浮筒长度L为机身宽度的80％左右(±10％)，浮筒直径D不宜过大(可选的，可以在1/6～1/10L之间)，其展开状态不应影响直升机着陆。
展开后的浮筒横在机体底部过渡段处，紧贴直升机底部，前飞着水时在浮筒前机身底部形成高压区，在浮筒后的机身底部形成分离区；
浮筒与直升机之间连接采用绑带连接，为保证浮筒在着水过程中不会因水载荷使浮筒变形过大失去作用，绑带连接绑带的横向间距Lh在1/3～1/2L之间。
示例性的，如图4和5所示，浮筒的数量可根据机身结构情况选择，例如，当单个浮筒难以安装和布置时，可采用2个浮筒进行布置，2个浮筒长度合应与当浮筒相当。
可选的，浮筒充气压力应在18～36kpa之间，用以保持浮筒着水时的浮筒外形。
直升机水上迫降数值模拟仿真计算，按照《中国民用航空规章》前飞速度取15.4m/s，垂直下降速度取1.5m/s。选取俯仰姿态角初始角度为6°进行数值模拟仿真。
直升机未加装本发明装置，在水上迫降过程随着时间的变化首先会出现低头，然后随着时间的推移，直升机出现俯仰，俯仰角达到17.51°，其俯仰角俯仰姿态过大，存在直升机尾桨打水的风险。
直升机加装本发明装置，直升机在水上迫降过程随着时间的变化首先会出现低头，然后随着时间的推移，直升机出现俯仰，俯仰角达到6.91°，其俯仰角俯仰姿态相比原有应急漂浮系统降低10.6°，效果比较明显，俯仰角时间历程曲线如图8所示。
分析本发明能够控制直升机着水姿态的原因为：未加装本发明装置的机体底部尾端在0.5s时刻出现严重的负压区，并且在重心前端压力过大，导致直升机入水过程产生俯仰力矩，使得直升机俯仰角过大，加装本发明装置后直升机底部的压力分布得到极大改善。(参照图9和10。该装置的浮筒体积小，仅仅只漂浮系统浮筒总浮力的7％左右，但可以很好的控制直升机着水过程的俯仰姿态。)

Claims (5)

1.一种直升机入水姿态控制装置，其特征在于，包括：可充气浮筒、气瓶和触发装置；
所述可充气浮筒折叠安装在机身底部与尾舱门过渡段处，所述浮筒通过管道与气瓶连接，触发装置用于触发气瓶向可充气浮筒充气；
所述可充气浮筒充气后的外形为长条形，轴线与机身轴线垂直，横向布置在机体下方，所述可充气浮筒的长度为直升机机身宽度的80％±10％，可充气浮筒的宽度为长度的1/6～1/10；
所述可充气浮筒内埋在机身底部蒙皮下方浮筒舱内，浮筒舱采用蒙皮覆盖，蒙皮采用定力铆钉铆接在机身上；
所述气瓶具体用于，在直升机入水前向可充气浮筒充气，使得可充气浮筒完全展开；
所述可充气浮筒的充气压力在18～36kpa之间；
通过调节直升机底部压力的方式来控制直升机入水过程中的俯仰姿态，直升机在水上迫降过程随着时间的变化首先会出现低头，然后随着时间的推移，直升机出现俯仰，俯仰角达到6.91°，其俯仰角俯仰姿态相比原有应急漂浮系统降低10.6°。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可充气浮筒与直升机之间采用绑带连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可充气浮筒采用至少两个绑带，两个绑带的横向间距在1/3～1/2的浮筒长度之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可充气浮筒的数量为多个，多个所述可充气浮筒横向布置在机体下方。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，可充气浮筒充气后的外形为圆柱形。
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