CN1223490C - 坠落直升机的安全着陆系统 - Google Patents

Abstract

一种用于使坠落的直升机安全着陆的系统，包括：至少一个安装在直升机上并适于在发生事故时展开的降落伞；安装在直升机腹部处的减速喷气机；安装在直升机左、右下侧上的可充气装置，适于在直升机坠落到水上时使直升机飘浮，并适于在直升机坠落到地面上时起缓冲作用；设置在直升机的门与门框之间的可充气橡胶管，适于在直升机飘浮于水面上时防止水泄漏入直升机。本发明解决了长期以来直升机遇空难而无法解救的难题，大大提高了直升机的安全性。

Description

坠落直升机的安全着陆系统

本发明涉及一种用于使发生故障而坠落的直升机安全着陆的系统。

直升机可垂直上升，再水平飞行一段距离而到达另一个目的地，然后垂直降落，这种飞机大大地改变了传统飞机对跑道的限制，确实是一种理想又好用的航空运输器。不需在事前预设跑道，只在需要用到直升机的地方有一块小空地就能使它降落，能在紧急状态下快速地完成运送任务。例如，强救病患、洪水灾民的急救、受限汽车道路的山林救火以及工程、军事及多种其他行业都需要使用直升机。现在称谓直升机的这种飞行航空器，是应合理需求经研究改进的发明产物，全世界各种行业都在采用。论结构材料制造，已如同汽车一样成为现代工业标准产品。虽然它能缓升缓降，但也会发生故障，时常听到报导有直升机空难而致机毁人亡的地方消息。究其原因是人类不可能制造出绝对不会发生故障的机器及可抗拒所有恶劣气候的直升机。本发明就是要解决这已发明半个世纪的航空器的空难问题，使它成为安全直升机。

当直升机在空中发生引擎、电力、机身机件受损或机师失去驾驶能力时，为保全机员、飞机、货物的安全，唯一较简单实用的方法即采用降落伞来平衡、挂吊、稳住机身减速降落，然后在接近地面几十公尺高度时启动着陆减速喷气机来使坠落速度降至一安全速度。但是，因为直升机的飞行原理，其结构需要在机身上部设置很大的旋翼，几乎覆盖机身的大部分，因此没有办法来使用降落伞悬挂住机身，其原因是因为降落伞会被旋翼纠缠或切破而失去功能。本发明提供三种方式来克服解决这个问题，以备根据直升机的尺寸、使用功能目的、载重量设计要求的不同或商业经济成本的考虑来选择采用，从而彻底解决这个重要难题。

直升机上设置有气囊，由机身内自备携带的高压充气机充气，能使遇空难的直升机伞降于海面时浮在海面上等待救援。直升机的门框与门扇接合处设置管状密封圈，它可自动充气，也可由手动充气装置充气，以在门框与门扇之间提供防泄漏接合，防止水通过连接处而渗漏进入机舱内部。两个长条状可充气气囊安装在直升机的两侧，它们在充气后可保持直升机类似于一潜水艇而飘浮于水上等待救援。

机身上对外的管道如引擎的排气管以及空调排风口处都设有关闭闸。只有在机身顶部设置一空气钢管与机外空间相通。该空气管可伸缩，类似于潜艇的潜望镜。该空气管的尖端具有一切割刃，用于割破可能覆盖在机身上的降落伞。该空气管可伸长到海浪以上的位置，用以将新鲜空气通入直升机内供乘客呼吸。

机腹下面相邻于起落轮设置有着陆减速喷气机。在直升机接近地面时，这些喷气机可点燃而进一步降低直升机的坠落速度，以实现安全的着陆。喷气机的点燃持续时间可以预先确定，使得在直升机触及地面时燃料恰好用完，以避免发生着火。此外，机内可导出防火栓喷射口朝向着陆减速喷气机，用以降低因喷气机点燃或其它原因引起着火的可能性。

本发明具有以下优点：

一、在直升机发生飞行故障时有效地避免飞机坠毁，从而大大提高了直升机飞行的安全系数，最大程度地防止机毁人亡事故的发生；

二、维持现有的制造直升机的工业设备、材料储存、技术工程人员及驾驶人员，没有造成一点浪费，促进经济发展；

三、因为有了安全直升机的发明，使直升机会隔入人们的生活，不再视为专门行业的危险钢铁而疏远。

下面参照附图来详细描述本发明，附图中：

图1是应用本发明的一直升机的正视剖视图；

图2是沿图1中的剖视线A-A线的中空旋翼轴的局部正视剖视图，该中空轴中用于存放降落伞；

图3是沿图2中的剖视线B-B的局部俯视剖视图；

图4是一直升机的俯视图，表示机身前后左右侧用于安装降落伞20的位置；

图5是图4中从剖视线C-C延伸到剖视线D-D的局部切开的俯视图，表示用于安装四个降落伞的位置，有三个舱用于存放降落伞，有一个舱用于存放可充气气囊；

图6是用于使旋翼停止转动以便降落伞展开的制动机构的局部剖开的立视图，当制动器作用时，旋翼的四个叶片必须保持在预定的位置；

图7是沿图6中的剖视线E-E的局部俯视剖视图；

图8是一直升机在旋翼轴处设置有降落伞状态的俯视图；

图9是沿图8中的剖视线F-F的局部剖视图；

图10是表示直升机左、右侧的降落伞利用装置20A和20B展开的俯视图。

参照附图，本发明的较佳实施例如下：

一、为避免旋翼纠缠住悬吊重心平衡点使直升机机体保持水平飞行状态的巨型降落伞，直升机水平旋翼具有一中空的中心驱动轴。按照本发明，旋翼6是安装在一大中空钢管2的顶部，该钢管2连接于驱动齿轮12和17用于使旋翼旋转，如图1、2和3所示。在主旋转空心钢管内部设置一不旋转、不负重力的中空管8。该中空管8的中心空间1用于容纳主降落伞。中空管8具有一基本封闭的底部，只有一排气口1B，通过它可将高压空气排入中空管8，从而一小型降落伞弹出，该小型降落伞在展开后进而将主降落伞拉出并展开。如果因重型直升机设计需要较大的空间供降落伞存放时，可去除排气口1B的底板，将降落伞设置在直升机内，它可由连接于主降落伞的上部小型启开伞将整个降落伞拉出展开，从而悬吊住发生故障而坠落的直升机。

各图中标号所表示的零部件如下：

标号1表示不负重力的中空管的用于存放主降落伞的中心空间，主降落伞可通过它而展开，从而悬吊直升机。

标号2表示直升机水平旋翼的旋转轴，在其顶端设置有一接头14用于安装旋翼，该旋转轴由一驱动齿轮13转动，并由轴承16、18支承。

标号3表示齿轮箱，里面注满润滑机油，在环形槽15′处设置橡胶密封圈。

标号4表示直升机机体横断面外壳，用于容纳旋转轴与齿轮箱。

标号5表示引擎。

标号6表示旋翼。

标号7表示安装在直升机机腹处的着陆减速喷气机，用于在直升机接近地面时启动而降低坠落速度。

标号8表示固定中空套管，其中心空间用于存放主降落伞，并提供供降落伞抽出展开的管道。

标号9表示动力驱动轴，它通过一高速齿轮箱连接于引擎。

标号10，11，12，12R，13和17表示各连接齿轮，齿轮13设置在旋转轴上，齿轮17是水平转动齿轮。

标号18表示齿轮轴。

标号1A表示容纳长条型可充气气囊的舱，该气囊可由高压空气瓶充气，用以保持直升机飘浮在水上等待救援。

标号7A表示可使着陆减速喷气机的点燃灭火的灭火栓。

标号8A表示空气管伸入和伸出直升机机体的位置，空气管可升到海浪上方而防止水进入空气管，同时为机舱内供应新鲜空气。

标号1B表示高压空气入口，空气通过它使降落伞展开到直升机外。

标号2B表示用于存放主降落伞的中空管的圆形固定底部。

标号3B表示将降落伞安装于直升机的安装环。

二、旋翼的制动器可操作而使旋翼停止在一预定位置，从而提供降落伞展开所需的空间。制动器的细节表示于图4、5、6和7中。该特殊的制动机构设计用来将旋翼叶片保持和锁定在相同的预定静止位置。分别位于直升机顶部前后左右侧的辅助降落伞21和20处在旋翼叶片之间的空间，因而这些辅助降落伞在发生事故时可安全地展开。

为了实现上述特殊要求，每次施加旋翼制动器时，旋翼叶片必须被锁定在相同的预定角度位置上。在使旋翼转动的动力终止后，本发明该独特的制动机构便可工作，如图6中所示。这里采用汽车的ABS制动系统的原理。在发出制动命令后，两个半圆形的制动瓦和两个不同的角型制动瓦先后作用于旋翼的主驱动轴，使其停止旋转并锁定于预定位置。驱动轴的制动部分具有一角型的上部23和一圆形的下部28。半圆形制动瓦先作用于驱动轴的圆形部分，以降低其转速。该半圆形制动瓦通过弹簧安装，以提供制动作用使驱动轴转速降低。然后，角型制动瓦通过另一ABS系统作用而彻底停止驱动轴的转动，从而将驱动轴锁定在预定的角度位置。

制动机构的各构件及它们的标号表示于图4到7中，具体如下：

标号19表示直升机机体。

标号20表示直升机顶部上用于容纳辅助降落伞的左右位置。

标号21表示直升机底部上用于容纳附加的辅助降落伞的前后位置。

标号21A表示辅助降落伞与直升机机体之间的安装。

标号22表示旋翼的驱动轴。

标号23表示驱动轴的角型制动部分。

标号24表示角型制动瓦。

标号25表示用于安装角型制动瓦的角型金属架。

标号26表示ABS制动系统的伸缩杆。

标号27表示ABS制动系统的伸缩杆的固定安装基部。

标号28表示驱动轴圆形制动部分。

标号29表示半圆形制动瓦。这些制动瓦的直径等于驱动轴的圆形制动部分的直径。

标号30表示用于安装制动瓦的半圆形金属臂。

标号31表示该半圆形金属臂的弹簧安装杆。

标号32表示可在角型制动瓦和驱动轴之间转动的钢珠。

标号33表示伸缩杆26的固定延伸部分，它们与伸缩杆26一起运动。

标号34表示用于提供软制动作用以降低驱动轴转速的高强度弹簧。

三、主降落伞安装在驱动轴顶部的容纳盒中。按照本发明，对于小型直升机，降落伞可设置在旋翼驱动轴的顶端。该设计是将降落伞设置在内盒36中，该内盒具有一圆形顶盖和一圆形底座，类似于一圆形的饼干盒。在外容纳盒和内盒的顶盖及圆形底座之间设置有滚珠，使外容纳盒可以相对于内盒转动。内盒的可转动的底座45具有用于固定降落伞的安装环，但它可以独立于外容纳盒而转动。外容纳盒安装于驱动轴，并可直接随其而转动。外容纳盒为内盒提供保护。外容纳盒的盒盖正常地是由六个电磁锁销41锁定在适当位置。当发生事故时，电磁锁销打开，同时四个炸药装置40被点燃而冲开外容纳盒的盒盖，由于内盒的盒盖连接于外容纳盒的盒盖，因而它也将被打开。通过这种方式，连接于驱动轴安装环37的降落伞便展开。驱动电磁锁销的电力通过与一可转动铜圈43相接触的碳棒而被传输到锁销。炸药的点燃使一环形的突环将内盒盒盖的突出的圆形凸缘36A向上推，进而在瞬间展开内盒中的降落伞。以此，本发明便解决了直升机在飞行过程中一旦发生故障而无法进行解救、从而导致机毁人亡的问题。

图中的零部件及它们的标号如下：

标号35表示容纳主降落伞的外容纳盒。

标号36表示设置在外容纳盒内的内盒。

标号37表示将主降落伞固定于直升机的安装环。

标号38表示位于内盒中用于容纳降落伞的舱。

标号39表示可旋转的外容纳盒与内盒之间所设置的用以支承外容纳盒的旋转的滚珠。

标号40表示炸药保持舱，该炸药可产生气爆来打开外容纳盒和内盒的盒盖。

标号41表示弹簧电磁锁销。

标号42表示碳棒，它与可旋转铜圈相接触，以将电力提供给电磁锁销。

标号43表示铜圈，它与碳棒相组合而将电力提供给电磁锁销。

标号44表示连接和输送电力的电线，用以激发电磁锁销和点燃炸药。

标号45表示内盒的刚制底座，它连接于驱动轴，但可独立于驱动轴而旋转。

标号35A表示外容纳盒盒盖中的突环，其向上的冲击运动将下方的零件36A向上推。

标号36A表示内盒的外凸缘，它与突环35A相配合而打开内盒盖。

图10中表示降落伞装置的一个重要的考虑。它示出了当直升机机体的宽度不足以在其顶部容纳左、右辅助降落伞时安装辅助降落伞的方法。设置了两个水平的可伸缩气动臂。这两个气动臂将辅助降落伞的连接绳索向外推，从而使展开的辅助降落伞进一步向直升机机体外方撑。可伸缩气动臂用标号20A表示。气动臂的伸缩轴由标号20B表示，它可将辅助降落伞的连接绳索向外推。

Claims (10)

1.一种用于使在空中事故中坠落的故障直升机安全着陆的安全系统，该直升机正常是由一旋翼推进，该系统包括：

安装在所述直升机左、右下侧上的可充气装置，它适于在所述直升机坠落到水上时使所述直升机飘浮，并适于在所述直升机坠落到地面上时起缓冲作用；

所述旋翼安装在一由中空钢管制成的驱动轴上，所述驱动轴上一体地具有驱动齿轮；

一设置于所述驱动轴中的固定中空套管，它适于容纳一连接于所述直升机的主降落伞；

安装在所述直升机腹部处的减速喷气机，它适于与所述主降落伞相配合而使所述直升机的坠落降低至一安全着陆速度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中空套管具有一形成于其底座的高压空气入口，所述空气入口适于提供高压空气而将所述主降落伞推出所述中空套管。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，它包括一设置在所述中空套管的所述底座处的连接环，所述主降落伞通过所述连接环连接于所述直升机。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动轴具有一基本呈矩形的角型部分，它适于与一对相邻于所述角型部分的两相对侧而设置的角型制动瓦相配合而使所述驱动轴停止在一预定的角度位置；

两个相邻于所述驱动轴而设置的用弹簧安装的半圆形制动瓦，适于在所述角型制动瓦起作用之前制动所述驱动轴的惯性旋转；

所述角型制动瓦与所述驱动轴的所述角型部分相配合，在所述空中事故中即刻将所述驱动轴锁定在所述预定角度位置；

至少一个设置在所述直升机的顶部上的辅助降落伞，所述辅助降落伞设置在所述驱动轴锁定于所述预定角度位置时旋翼叶片之间的空间中。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，它还包括一设置在所述直升机的顶部上的空气管，它适于在所述直升机坠落到水上时延伸到波浪以上而将新鲜空气通入所述直升机。

6.一种用于使在空中事故中坠落的故障直升机安全着陆的安全系统，该直升机正常是由一旋翼推进，该系统包括：

安装在所述直升机左、右下侧上的可充气装置，它适于在所述直升机坠落到水上时使所述直升机飘浮，并适于在所述直升机坠落到地面上时起缓冲作用；

所述旋翼安装在一驱动轴上，所述驱动轴上一体地具有驱动齿轮；

一安装在所述驱动轴顶部的容纳盒以及一设置在所述容纳盒中的内盒，所述内盒中容纳一连接于所述直升机的主降落伞，所述容纳盒可随所述驱动轴而转动，所述内盒可相对于和独立于所述容纳盒而转动；

安装在所述直升机腹部处的减速喷气机，它适于与所述主降落伞相配合而使所述直升机的坠落降低至一安全着陆速度。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述容纳盒包括一顶盖，所述内盒也包括一顶盖。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述容纳盒的所述顶盖正常地是由多个电磁锁销锁定在一关闭位置，所述内盒中设置多个炸药装置，它们适于与所述电磁锁销的开启相配合而打开所述容纳盒的所述顶盖，所述容纳盒的顶盖连接于所述容纳盒的顶盖，因而所述容纳盒的所述顶盖的打开也使所述内盒的所述顶盖同时打开。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述内盒具有一连接于所述驱动轴的底部件，所述主降落伞通过绳索连接于一位于所述底部件上的连接环，所述绳索在所述主降落伞被推出所述直升机时将所述主降落伞连接于所述直升机。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述内盒由设置在所述内盒的所述顶盖的顶部上的滚珠支承。

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