JP2627831B2 - Aerospacecraft - Google Patents

Aerospacecraft

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JP2627831B2
JP2627831B2 JP13280891A JP13280891A JP2627831B2 JP 2627831 B2 JP2627831 B2 JP 2627831B2 JP 13280891 A JP13280891 A JP 13280891A JP 13280891 A JP13280891 A JP 13280891A JP 2627831 B2 JP2627831 B2 JP 2627831B2
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crew
fuel tank
forebody
fuselage
failure
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スティーブン・ジィ・ワースト
ハリー・エイ・スコット
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の背景】この発明は航空機防護システムに関し、
特定的には緊急の状況下で、たとえばメイン燃料タンク
の制御できない故障または爆発の場合に、航空機、特に
極超音速の乗物から安全に避難させるための乗組員防護
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to aircraft protection systems,
In particular, it relates to a crew protection system for safely evacuating aircraft, especially hypersonic vehicles, in emergency situations, for example in the case of uncontrolled failures or explosions of the main fuel tank.

【0002】現在までの先行技術は、機体本体の燃料あ
るいは推進剤タンクの壊滅的な故障によって引起こされ
た急激な超過圧力の影響から、航空機の乗組員を防護す
るという問題を扱ってこなかった。先行技術は、緊急の
場合乗組員室を航空機の残部から取外すための制御され
た、または専用のシステムを主に扱っているが、推進剤
タンクの爆発による乗物の制御できない壊滅的故障の理
由で乗組員脱出システムを作動させる、または起動させ
る手段を扱っていない。さらに現行の乗組員防護の概念
は重量の面で容認できない不利を課し、かつ費用面でも
効率的でない。
[0002] The prior art to date has not addressed the problem of protecting aircraft crew from the effects of sudden overpressure caused by catastrophic failure of the fuel or propellant tanks of the fuselage. . The prior art mainly deals with controlled or dedicated systems for removing the crew cabin from the rest of the aircraft in an emergency, but for reasons of uncontrollable catastrophic failure of the vehicle due to the explosion of the propellant tank. It does not address the means to activate or activate the crew escape system. Furthermore, the current concept of crew protection imposes unacceptable disadvantages on weight and is not cost effective.

【0003】米国特許第4,580,746号は、損傷
を受けた航空機のパイロットに飛行中の脱出システムを
提供するカプセルおよびロケット摘出システムを開示
し、そのシステムはカプセル摘出装置を順次作動させて
カプセルを主要胴体から分離し次にロケットを作動させ
てパイロットをカプセルから摘出する手段を含む。
[0003] US Patent No. 4,580,746 discloses a capsule and rocket extraction system that provides an in-flight escape system to a damaged aircraft pilot, which system sequentially operates the capsule extraction device. Means for separating the capsule from the main fuselage and then operating the rocket to remove the pilot from the capsule.

【0004】航空機のための乗組員脱出機構の様々な形
式を示す他の例示的な先行技術は、米国特許第3,70
3,265号、第3,377,037号、第3,37
4,965号、第2,941,764号、第3,06
7,973号および第2,977,080号とを含む。
Another exemplary prior art showing various types of crew escape mechanisms for aircraft is disclosed in US Pat.
No. 3,265, No. 3,377,037, No. 3,37
No. 4,965, No. 2,941,764, No. 3,06
7,973 and 2,977,080.

【0005】上記の特許された脱出システムの各々は、
乗組員室分離のための推進ユニットを特定する。一般に
先行技術は、乗組員脱出システムを作動させるために専
用ロケットのような専用摘出システムを扱っている。
[0005] Each of the above patented escape systems includes:
Identify propulsion units for crew compartment separation. Generally, the prior art deals with a dedicated extraction system, such as a dedicated rocket, to operate the crew escape system.

【0006】したがって、この発明の目的は、機体の壊
滅的な状況下で航空機、特に極超音速乗物の乗組員防護
のための脱出システムを提供することである。
It is therefore an object of the present invention to provide an escape system for crew protection of aircraft, especially hypersonic vehicles, under catastrophic airframe conditions.

【0007】他の目的は、メイン燃料タンクの制御でき
ない壊滅的故障または爆発の場合に、航空機のための乗
組員防護システムを提供することである。
[0007] Another object is to provide a crew protection system for an aircraft in the event of an uncontrollable catastrophic failure or explosion of the main fuel tank.

【0008】さらに他の目的は、乗組員に航空宇宙機か
ら脱出することを許容する手段を提供することであり、
メイン燃料タンクの制御できない故障または爆発による
緊急の状況において、乗組員を乗せているカプセルが機
体残部から無理に離れることを許容し、それによって特
に極超音速での専用ロケットの使用のような乗組員防護
という先行技術の方法と比較して重量面での節約を提供
する。
[0008] Yet another object is to provide a means for allowing the crew to escape from the aerospace vehicle,
In an emergency situation due to an uncontrollable failure or explosion of the main fuel tank, the crew carrying capsule is allowed to leave the rest of the fuselage, thereby allowing the crew to use, especially at hypersonic speeds, dedicated rockets Provides weight savings over prior art methods of personnel protection.

【0009】この発明の他の目的および利点は、この発
明の以下の説明から明らかになるであろう。
[0009] Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description of the invention.

【0010】[0010]

【発明の概要】この発明の乗組員防護システムは、危
険、特に燃料タンクの壊滅的な故障から航空機の乗組員
を隔離するように設計されており、かつそのような緊急
の状況において極超音速の乗物から安全に避難させるた
めの手段を提供する。乗組員室は機体本体の前部機体内
に位置する。前部機体は、推進剤の燃焼によるような本
体の燃料タンクの壊滅的な故障の場合に、機体本体から
完全に分離するように設計されていて、そのような危険
な状況の間ずっと乗組員を防護する。前部機体の分離シ
ステムは、壊滅的なタンク爆発の間に同時発生的な実質
上円周上の構造上の断絶を生出す。このシステムはその
ような燃料タンクの故障によって放出されたエネルギが
構造上の分離の遅れなしに親機から前部機体を分離する
ことを許容する。これは前部機体が望ましくない縦揺れ
または横揺れモメントを何ら誘発せずに親機から分離さ
れることを保証する。
SUMMARY OF THE INVENTION The crew protection system of the present invention is designed to isolate aircraft crew from hazards, particularly catastrophic failure of fuel tanks, and to provide hypersonic speeds in such emergency situations. Means to safely evacuate the vehicle. The crew cabin is located in the front fuselage of the fuselage body. The forward fuselage is designed to be completely separated from the fuselage body in the event of a catastrophic failure of the body's fuel tank, such as from the burning of propellant, and the crew will remain unaffected during such dangerous situations. Protect. The forebody separation system produces simultaneous virtual circumferential disruptions during catastrophic tank explosions. The system allows the energy released by such a fuel tank failure to separate the forebody from the master without structural separation delays. This ensures that the forebody is separated from the parent machine without inducing any unwanted pitch or roll momentum.

【0011】このように、メインタンクの制御できない
故障や推進剤の燃焼の場合、結果として生じる衝撃が前
部機体を無理にその残部から分離する。前部機体は最悪
のケース制御できない故障モードに耐えるように設計さ
れている。付加的な特徴として、メインタンクの制御破
壊を引起こすことによって本体からの前部機体の分離を
起こすことも可能である。
Thus, in the event of an uncontrolled failure of the main tank or combustion of the propellant, the resulting impact forces the forebody to separate from the rest. The forebody is designed to withstand the worst case uncontrollable failure modes. As an additional feature, it is possible to cause the forebody to separate from the body by causing a controlled destruction of the main tank.

【0012】この発明のシステムは、脱出を始めるため
の準備時間が十分にない状況下で乗組員を防護するとい
うことにおいて独特である。その上に機体本体からの前
部機体の分離は分離のための専用ロケットモータを要求
しないので、かなりの重量的節約が得られ、それゆえこ
の発明のシステムは費用面で効率的である。
The system of the present invention is unique in protecting crews in situations where there is not enough preparation time to begin escape. In addition, the separation of the forebody from the fuselage body does not require a dedicated rocket motor for separation, so that considerable weight savings are obtained and therefore the system of the present invention is cost effective.

【0013】前部機体の形状および物理的特性、ならび
にその構成に使用されている材料は爆発圧力衝撃の影響
を軽減する。その上、前部機体は後続の軌道中に体験さ
れる爆発熱および空力加熱の双方から乗組員を防護す
る。前部機体は爆発直後の過渡期、およびそれに続く自
由落下状態の双方の間に安定を保つように設計されてい
る。高い高度/高速での脱出状況の場合、乗組員は前部
機体内でより低い高度まで下降することになる。予め選
択された高度および終端速度になれば、乗組員はそのと
き従来の射出座席を使用して前部機体から避難できるで
あろう。
The shape and physical properties of the forebody, and the materials used in its construction, mitigate the effects of explosive pressure shocks. In addition, the forward fuselage protects the crew from both explosive heat and aerodynamic heating experienced during subsequent orbits. The forebody is designed to be stable during both the transitional period immediately after the explosion and the subsequent free-fall condition. For high altitude / high speed escape situations, the crew will descend to a lower altitude in the forebody. At a preselected altitude and terminal speed, the crew would then be able to evacuate the forebody using a conventional ejection seat.

【0014】[0014]

【好ましい実施例の説明】この発明の前部機体の分離概
念は、タンク爆発の超過圧力を使って前部機体を分離
し、かつ推進する。分離装置は主たる構造の予言できる
故障を使って、胴体を完全に断絶して前部機体を分離す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The forebody separation concept of the present invention uses the overpressure of a tank explosion to separate and propel the forebody. The separation device uses a predictable failure of the main structure to completely cut off the fuselage and separate the forebody.

【0015】図面の図1を参照して、数字の10は前部
機体または前部機体カプセル12および後部胴体14を
有する、極超音速の航空機を表わす。この前部機体また
は前部機体カプセル12と後部胴体14とによって特許
請求の範囲の「機体本体」が構成される。
Referring to FIG. 1 of the drawings, the numeral 10 represents a hypersonic aircraft having a forebody or forebody capsule 12 and a rear fuselage 14. The front fuselage or the front fuselage capsule 12 and the rear fuselage 14 constitute a “body body” of the present invention.

【0016】図面の図2を参照して、前部機体12は従
来の設計の射出座席18を有する乗組員室16を含む。
前部機体12とは、図2、図3、図5および図6からも
明らかなように、機首36から分離面42までの部分を
いう。前部機体は、燃料タンクの爆発による壊滅的な構
造的故障からの防護を提供するために爆発しやすい構造
で構成されている。したがって、乗組員室の圧力隔壁2
0および後部圧力隔壁22とを含むバッフル(防御材)
が与えられ、アビオニクス隔室24が隔壁の間および乗
組員室16の後ろの位置に設置されている。燃料または
推進剤タンク26は、胴体14の中で、前部機体12の
すぐ後ろに位置している。燃料タンク26は28および
エンドキャップ30のようなバッフルをアビオニクス隔
室圧力隔壁22のすぐ後ろに含む。メイン燃料タンク2
6内の28、燃料タンク上のエンドキャップ30、前部
機体隔壁20ならびに22などのようなバッフルはメイ
ンタンクの故障のような危険から乗組員を防護するよう
に設計されている。隔壁20、22および28と、エン
ドキャップ30とによって、特許請求の範囲の「乗組員
を防護し、かつ燃料タンクの故障の爆発を和らげるため
の、乗組員室と燃料タンクとの間の前部機体の後部内に
あるバッフルシステム」が構成されている。
Referring to FIG. 2 of the drawings, the front fuselage 12 includes a crew compartment 16 having a conventionally designed ejection seat 18.
The front body 12 refers to a portion from the nose 36 to the separation surface 42, as is clear from FIGS. 2, 3, 5, and 6. The forebody is constructed of explosive structures to provide protection from catastrophic structural failure due to fuel tank explosions. Therefore, the pressure bulkhead 2 in the crew compartment
Baffle including 0 and rear pressure bulkhead 22
And an avionics compartment 24 is located between the bulkheads and behind the crew compartment 16. A fuel or propellant tank 26 is located in the fuselage 14 directly behind the front fuselage 12. Fuel tank 26 includes a baffle such as 28 and end cap 30 immediately behind avionics compartment pressure bulkhead 22. Main fuel tank 2
Baffles such as 28 in 6, end caps 30 on the fuel tank, front fuselage bulkheads 20 and 22, etc., are designed to protect the crew from risks such as main tank failure. The partitions 20, 22, and 28 and the end cap 30 define a front portion between the crew compartment and the fuel tank to protect the crew and mitigate a fuel tank failure explosion. A "baffle system in the rear of the fuselage" is configured.

【0017】姿勢制御システム32は前部機体12に設
置され、前部機体の分離に続く脱出の間に一旦作動すれ
ば、前部機体を非常に急速に安定させる手段を提供す
る。環境制御および生命維持システム34もまた与えら
れる。前部機体の熱力学的加熱は、冷却のための設備が
施されなければ、脱出のための前部機体の性能エンベロ
ープを制限する。この場合の「エンベロープ」とは航空
機を安全かつ能率的に操作し得る限界を含む範囲を意味
し、したがって「性能エンベロープ」とは簡単にいうと
「性能の限界」を意味する。この目的のために、たとえ
ば高性能冷却のために37に示された能動的な冷却シス
テムが、前部機体の機首36に与えられる。射出座席1
8は、低い高度の低速脱出状況の場合に前部機体から避
難させる手段を提供するとともに、また壊滅的な燃料タ
ンク爆発に続く主要胴体からの分離の後で乗組員室およ
び前部機体から避難させるために使用することもでき
る。
The attitude control system 32 is mounted on the forebody 12 and provides a means of very quickly stabilizing the forebody once activated during escape following the forebody separation. An environmental control and life support system 34 is also provided. Thermodynamic heating of the forebody limits the performance envelope of the forebody for escape if no provision is made for cooling. In this case, the "envelope" means a range including a limit at which the aircraft can be safely and efficiently operated, and therefore, the "performance envelope" simply means a "limit of performance". For this purpose, an active cooling system, for example shown at 37 for high performance cooling, is provided at the nose 36 of the forebody. Injection seat 1
8 provides a means to evacuate the forebody in case of low altitude, low speed escape situations, and also to evacuate from the crew cabin and forebody after separation from the main fuselage following a catastrophic fuel tank explosion. It can also be used to cause

【0018】図3を参照して、この発明の完全な受動的
分離システムの1つの実施例が示され、これは前部機体
が爆発の超過圧力に全面的に依存することによって親機
から分離して完全な構造上の断絶を与えることを許容す
る。数字の38および40は、燃料タンクエンドキャッ
プ30のすぐ後ろの前部機体12と主要胴体14との間
の主たる構造部材を図示する、主たる構造部材38およ
び40は、複数個の、ここでは2個で示されている、ジ
ョイント留め具44によって分離面42で一緒に接続さ
れている。ジョイントギロチン46は支持部材48上に
設けられ、ギロチン46は圧力検知機構(図示されてい
ない)に接続され、これは壊滅的な燃料タンクの爆発か
らのような予め定められた超過圧力の印加時にギロチン
を作動させて構造留め具44を切断し、この印加は圧力
検知機構によって検知され、構造留め具44を切断する
とともに、分離面42に沿って主たる構造部材38およ
び40とそれに関連した前部機体12および胴体14と
を分離する。このようなジョイント留め具44とジョイ
ントギロチン46と圧力検知機構とによって請求項1の
「航空宇宙機の機体本体と前部機体との間に設けられ、
燃料タンクの制御できない壊滅的な故障の場合に、燃料
タンクの壊滅的故障による爆発圧力に応答して前部機体
と機体本体との間に実質的円周上の構造上の破断を起こ
させて前部機体と乗組員室とを機体本体から分離させる
ための分離手段」が構成されている。また、ジョイント
ギロチン46は請求項4の「留め具を切断することがで
きる手段」に相当し、圧力検知機構は請求項4の「燃料
タンクの壊滅的故障による爆発圧力に応答して切断手段
を作動させる手段」に相当する。図3に図示された複数
個のギロチン型分離システムは、分離面42の周りの周
囲で等しく距離をおいた関係で設けられ、その目的は壊
滅的なタンク爆発の間分離面42に同時発生的な円周上
の構造上の断絶を生みだすための同時起動である。この
システムは前部機体が構造上の遅れなしに親機胴体14
から分離することを許容する。これは前部機体が、望ま
しくない縦揺れまたは横揺れモメントを何ら誘発せず
に、親機から分離されることを保証する。したがって、
この型の構造破壊は主要胴体からの前部機体の「完全
な」分離を提供する。
Referring to FIG. 3, one embodiment of the complete passive separation system of the present invention is shown, which separates the forebody from the master unit by relying entirely on the overpressure of the explosion. To allow complete structural disconnection. Numerals 38 and 40 illustrate the main structural members between the front fuselage 12 and the main fuselage just behind the fuel tank end caps 30. The main structural members 38 and 40 comprise a plurality, here two, Individually, they are connected together at a separation surface 42 by joint fasteners 44. A joint guillotine 46 is provided on a support member 48, which is connected to a pressure sensing mechanism (not shown), which applies upon application of a predetermined overpressure, such as from a catastrophic fuel tank explosion. The guillotine is actuated to sever the structural fastener 44, the application of which is sensed by a pressure sensing mechanism to sever the structural fastener 44 and to disengage the main structural members 38 and 40 and the associated front along the separation surface 42. The body 12 and the fuselage 14 are separated. The joint fastener 44, the joint guillotine 46, and the pressure detection mechanism are provided between the body and the front body of the aerospace machine according to claim 1.
In the case of an uncontrollable catastrophic failure of the fuel tank, causing a substantial circumferential structural break between the forebody and the fuselage body in response to the explosion pressure due to the catastrophic failure of the fuel tank A separating means for separating the front body and the crew compartment from the body of the aircraft is configured. In addition, the joint guillotine 46 corresponds to “means capable of cutting the fastener” in claim 4, and the pressure detection mechanism operates the cutting means in response to the explosion pressure due to the catastrophic failure of the fuel tank in claim 4. Operating means ". The plurality of guillotine-type separation systems illustrated in FIG. 3 are provided in equally spaced relation about the periphery of separation surface 42, the purpose of which is to provide simultaneous separation surface 42 during catastrophic tank explosion. It is a simultaneous start to create a structural break on the circumference. This system allows the front fuselage to be mounted without any structural delays.
Allowed to separate from This ensures that the forebody is separated from the parent machine without inducing any unwanted pitch or roll momentum. Therefore,
This type of structural failure provides "complete" separation of the forebody from the main fuselage.

【0019】乗組員の反応に依存せずに壊滅的な爆発中
に前部機体を分離する他の手段は、圧力検知装置を利用
することができ、これは点火装置(pyrotechn
icdevice)または他のシステムを作動させて前
部機体と主要胴体との間に完全な構造上の断絶を提供す
るものである。
Another means of separating the forebody during a catastrophic explosion without relying on crew reaction can utilize a pressure sensing device, which can be a pyrotechnical device.
Activate an icdevice or other system to provide a complete structural disconnect between the forebody and the main fuselage.

【0020】図4を参照して、前部機体12の空力的ま
たは流線形の形状、および前部機体の重心の位置の制御
は主要胴体からの分離後前部機体の安定性および制御を
与えるために重要である。好ましくは機首36から前部
機体の長さの約65%のところに位置決めされた50で
の重心と組合わされた極超音速の前部機体の本来の特性
は、重心の後ろの圧力中心52の位置および重心と圧力
中心との間のわずかな垂直の偏りとともに、分離および
降下中に前部機体の安定性を提供する。横揺れ制御およ
び姿勢安定は、姿勢制御システム(ACS)32によっ
て提供される。配置可能な前部機体フラップあるいは減
速用パラシュートのような前部機体のための付加的な安
定装置もまた望めば使用できる。
Referring to FIG. 4, control of the aerodynamic or streamlined shape of the forebody 12 and the location of the center of gravity of the forebody provide stability and control of the forebody after separation from the main fuselage. Important for. The inherent characteristic of a hypersonic front body, preferably combined with a center of gravity at 50, located about 65% of the length of the front body from the nose 36, is a pressure center 52 behind the center of gravity. Position and a slight vertical bias between the center of gravity and the center of pressure, along with stability of the forebody during separation and descent. Roll control and attitude stability are provided by an attitude control system (ACS) 32. Additional stabilizers for the forebody, such as deployable forebody flaps or deceleration parachutes, can also be used if desired.

【0021】もしたとえば液体ヒドラジンなどの推進剤
の燃料タンク内における周囲の空気か機内に積載された
酸化剤のどちらかとの結合による爆発または燃焼によっ
て急降下する機体本体の壊滅的故障があっても、結果と
して起こる圧力パルスが急速に伝搬するであろうが、タ
ンクの構造的故障に先立ってはほとんど何ら警告を与え
ないであろう。この結果として、前部機体12とその中
の乗組員室との主要本体14からの制御されない分離と
なる。圧力検知機構によって検知されたそのような圧力
パルスは、ジョイントギロチン46を作動させて、構造
留め具44を切断し、その結果分離面42に沿った完全
な円周上の構造上の断絶、および図面の図5に図示され
ているように主要胴体14からの前部機体12の瞬間的
な分離となる。そのような故障中には反応を起こすため
の十分な時間はないので、防護は適所にかつ故障の前に
いつでも作動できる状態でなければならない。燃料タン
ク26内の28、タンクエンドキャップ30および前部
機体12内の隔壁20ならびに22のようなバッフル
は、機内に積載された推進剤の燃焼と関連する爆発を軽
減し、乗組員の加速度が人間の限界を越えるのを防ぐ。
Even if there is a catastrophic failure of the fuselage body which drops rapidly due to explosion or combustion due to the combination of either a propellant such as liquid hydrazine with the surrounding air in the fuel tank or an oxidizer loaded in the machine, The resulting pressure pulse will propagate rapidly, but will give little warning prior to structural failure of the tank. This results in uncontrolled separation of the forebody 12 and the crew compartment therein from the main body 14. Such pressure pulses sensed by the pressure sensing mechanism actuate the joint guillotine 46 to sever the structural fastener 44, resulting in a complete circumferential structural break along the separation surface 42, and There is a momentary separation of the forebody 12 from the main fuselage 14, as shown in FIG. 5 of the drawings. Since there is not enough time for a reaction to occur during such a failure, the protection must be in place and ready to operate before the failure. Baffles such as 28 in the fuel tank 26, tank end caps 30 and bulkheads 20 and 22 in the forebody 12 reduce explosions associated with the burning of propellants loaded onboard the aircraft and reduce crew acceleration. Prevent human limits.

【0022】図6を参照して、図5に図示された爆発に
続く分離された前部機体12を示しており、主要胴体1
4からの分離は分離面42に沿って起こり、胴体から離
された前部機体の「完全な」断絶を与えていることは注
目される。
Referring to FIG. 6, there is shown a separate forebody 12 following the explosion shown in FIG.
It is noted that the separation from 4 occurs along separation surface 42, giving a "complete" disconnection of the forebody away from the fuselage.

【0023】図7を参照して、分離直後の前部機体12
および胴体14の位置を図示しており、一旦圧力衝撃が
前部機体12を機体本体14の残部から無理に離すと、
空力的な力により前部機体12と機体本体14との相対
的な分離が増大し続ける。前部機体は一旦分離してしま
えば、機体残部より高い弾道係数を有するように流線形
になっている。ここで、「弾道係数」とは重量と抗力と
の関係を規定するパラメータである。それで、機体残部
14は前部機体より急激な割合で減速する。図7に示さ
れる胴体14の切断口53は、抗力を多いに増大させ、
抗力を加えたエンジン(爆発後停止)は、機体を縦に揺
らし分離を助ける。翼54は、働かなくなるまで揚力お
よび抗力を増加させる。降下中の前部機体12の制御
は、姿勢制御システム32の使用および圧力中心52に
対して前部機体の重心50を注意深く設計することによ
って実現することができる。前部機体の重心と圧力中心
との間にわずかな垂直の偏りを組込むことによって、前
に注目したように前部機体は特殊化された配置可能な翼
の必要性なしにわずかな迎え角で安定することができ
る。前部機体の機首36における小さな機首ジェット
(図示されていない)は、降下中の安全な射出飛行体制
を助ける。このように分離の直後に前部機体12は急激
に減速を開始し、前部機体はより低い高度へ自由落下
し、射出座席18による乗組員室からの乗組員の安全な
射出を許容する速度まで減速する。この射出座席18が
請求項5の「乗組員を予め選択された高度および分離速
度で避難させるよう動作可能な射出座席」に相当する。
Referring to FIG. 7, front body 12 immediately after separation
And the position of the fuselage 14, once the pressure impact forces the front fuselage 12 away from the rest of the fuselage body 14,
Due to aerodynamic forces, the relative separation between the front body 12 and the body 14 continues to increase. Once separated, the forebody is streamlined to have a higher ballistic coefficient than the rest of the body. Here, the “ballistic coefficient” is a parameter that defines the relationship between weight and drag. Therefore, the remaining body 14 decelerates at a faster rate than the front body. The cutting opening 53 of the body 14 shown in FIG. 7 greatly increases the drag,
The dragged engine (stops after the explosion) rocks the aircraft vertically to help separate it. Wings 54 increase lift and drag until they stop working. Control of the forebody 12 during descent can be achieved by using the attitude control system 32 and carefully designing the center of gravity 50 of the forebody relative to the center of pressure 52. By incorporating a slight vertical bias between the center of gravity of the forebody and the center of pressure, the forebody, as noted above, has a small angle of attack without the need for specialized deployable wings. Can be stable. A small nose jet (not shown) at the nose 36 of the forebody aids in a safe ejection flight regime during descent. Immediately after separation, the forebody 12 begins to decelerate sharply, the forebody freely falls to a lower altitude, and allows a safe ejection of the crew from the crew compartment by the ejection seat 18. Slow down to The ejection seat 18 corresponds to claim 5 "an ejection seat operable to evacuate a crew member at a preselected altitude and separation speed".

【0024】選択的に、付加の手段が燃料タンクの制御
された故障を引起こし、かつ前部機体と乗組員室との本
体からの分離を起動する、または助けるために提供され
得る。図2を見ると、成形爆薬(shaped cha
rge)56は分離面42に隣接した機体10上の外部
に選択的に設けることができる。機体のいたるところに
ある加速度計および歪ゲージは、継続的に縦揺れおよび
横揺れならびに機体構造の状態を監視する。もし壊滅的
な乗物の故障が差し迫っているかまたはすでに起こった
と決定されれば、この発明の脱出システムは乗組員室か
らの爆薬56の作動によって起動され、タンク26の推
進剤の制御された爆発を起こし、前部機体と胴体の残部
との間に実質的に円周上の構造上の断絶に沿って完全な
切断および能動的分離を確実にする。タンク26におけ
る爆発が以前に起きてしまっていれば、分離爆弾は前部
機体の後ろの端を切離す役割をする。この成形爆薬56
が、請求項6の「その作動によって燃料タンクの制御さ
れた爆発を引起こし、前部機体と乗組員との機体本体か
らの分離を開始させるまたは助けるための爆発手段」に
相当する。
Optionally, additional means may be provided to cause a controlled failure of the fuel tank and to initiate or assist in separating the forebody and crew compartment from the body. Referring to FIG. 2, a shaped explosive (shaped cha)
rge) 56 may optionally be provided externally on body 10 adjacent separation surface 42. Accelerometers and strain gauges throughout the fuselage continuously monitor pitch and roll and the condition of the fuselage structure. If it is determined that a catastrophic vehicle failure is imminent or has already occurred, the escape system of the present invention is activated by actuation of explosive 56 from the crew compartment to initiate a controlled explosion of propellant in tank 26. Erection to ensure complete disconnection and active separation along the substantially circumferential structural break between the forebody and the remainder of the fuselage. If an explosion in tank 26 had previously occurred, the separation bomb serves to cut off the rear edge of the forebody. This explosive 56
Corresponds to claim 6 "explosion means for causing a controlled explosion of the fuel tank by its operation to start or assist the separation of the front body and the crew from the body of the body".

【0025】前述からこの発明は、推進剤の燃焼または
爆発によるメイン燃料タンクの制御できない故障の場合
に、変化する速度で移動する航空宇宙機から乗組員を脱
出させるための単純でかつ実際的な手段を提供するとと
もに、乗組員カプセルを本体から分離するためのロケッ
トのような制御されたシステムを利用する乗組員防護の
方法を提案した先行技術と比べて、重量面で節約を提供
することがわかる。
From the foregoing, it can be seen that the present invention provides a simple and practical method for escaping a crew from an aerospace vehicle traveling at varying speeds in the event of an uncontrolled failure of the main fuel tank due to propellant combustion or explosion. Providing a means and providing weight savings compared to the prior art which proposed a method of crew protection utilizing a controlled system such as a rocket to separate the crew capsule from the body. Recognize.

【0026】この発明の様々な修正が当業者に起こるの
で、この発明は前述の特許請求の範囲による以外は限定
的なものとしてみなされないものとする。
Since various modifications of the present invention will occur to those skilled in the art, the present invention is not to be considered as limiting except as by the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に従う、分離可能な前部機体カプセル
を有する極超音速航空機を示す図である。
FIG. 1 illustrates a hypersonic aircraft having a separable front fuselage capsule in accordance with the present invention.

【図2】図1の航空機の分離可能な前部機体の詳細な水
平断面図である。
FIG. 2 is a detailed horizontal cross-sectional view of a separable front fuselage of the aircraft of FIG.

【図3】航空機のメイン燃料タンクの爆発によるような
圧力の急激な増加時に、航空機の主要胴体から前部機体
を分離するための受動的分離システムを示す図2の線3
−3当たりで切取られた拡大断面図である。
FIG. 3 is a line 3 in FIG. 2 showing a passive separation system for separating the forebody from the main fuselage of the aircraft during a sudden increase in pressure, such as due to an explosion of the main fuel tank of the aircraft.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view cut off at −3.

【図4】分離および降下中に前部機体に安定性を与える
ための前部機体の重心および圧力中心の好ましい位置を
示す図である。
FIG. 4 illustrates preferred locations of the center of gravity and center of pressure of the forebody to provide stability to the forebody during separation and descent.

【図5】図1の極超音速航空機の燃料タンクの壊滅的爆
発を示す図である。
5 is a diagram illustrating a catastrophic explosion of a fuel tank of the hypersonic aircraft of FIG. 1;

【図6】図5における分離爆発に続いて、航空機の胴体
から離れた前部機体の加速度を示す図である。
FIG. 6 illustrates the acceleration of the forebody away from the fuselage of the aircraft following the separation explosion in FIG.

【図7】爆発している後ろの機体部分から離れた前部機
体に含まれた乗務員カプセルを推進する、前部機体の分
離の後の前部機体を示す図である。
FIG. 7 illustrates the front airframe after separation of the front airframe propelling a crew capsule contained in the front airframe away from the exploding rear airframe portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 航空宇宙機 12 前部機体 14 主要胴体 16 乗組員室 18 射出座席 26 メイン燃料タンク 32 姿勢制御システム 36 機首 50 重心 52 圧力中心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Aerospace aircraft 12 Front fuselage 14 Main fuselage 16 Crew room 18 Ejection seat 26 Main fuel tank 32 Attitude control system 36 Nose 50 Center of gravity 52 Pressure center

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハリー・エイ・スコット アメリカ合衆国、90250 カリフォルニ ア州、ホーソーン、ウェスト・ワンハン ドレッドアンドトゥエンティセカンド・ ストリート、5546 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Harry A. Scott, United States, 90250, Hawthorne, West Wanhand Dread and Twenty Second Street, 5546

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃料を入れるように適合された燃料タン
クを有する機体本体と、前記機体本体に結合された前部
機体とを備え、前記前部機体は乗組員室を含む航空宇宙
機において、前記燃料タンクのその中の燃料の燃焼によ
る壊滅的な故障の場合の乗組員の防護システムであっ
て、 前記乗組員を防護し、かつ前記燃料タンクの故障の爆発
を和らげるための、前記乗組員室と前記燃料タンクとの
間の前記前部機体の後部内にあるバッフルシステムと、 前記航空宇宙機の前記機体本体と前記前部機体との間に
設けられ、前記燃料タンクの制御できない壊滅的な故障
の場合に、前記燃料タンクの壊滅的故障による爆発圧力
に応答して、前記前部機体と前記機体本体との間に実質
上円周上の構造上の破断を起こさせて前記前部機体と乗
組員室とを前記機体本体から分離させるための分離手段
とを含む、乗組員防護システム。
1. An aerospace vehicle comprising: a fuselage body having a fuel tank adapted to contain fuel; and a front fuselage coupled to the fuselage body, wherein the front fuselage includes a crew compartment. A system for protecting a crew in the event of a catastrophic failure of the fuel tank due to burning of fuel therein, the crew protecting the crew and mitigating an explosion of failure of the fuel tank. A baffle system in the rear of the forebody between the chamber and the fuel tank; and a baffle system provided between the body and the forebody of the aerospace vehicle for uncontrollable catastrophic control of the fuel tank. In the event of a major failure, in response to the explosive pressure resulting from the catastrophic failure of the fuel tank, a substantially circumferential structural break is created between the forebody and the body of The aircraft and the crew compartment And a separating means for separating from the body main body, crew protection system.
【請求項2】 前記前部機体の後ろの端と前記前部機体
の中の前記バッフルシステムとに隣接した前記燃料タン
ク上のエンドキャップと、前記燃料タンク内に設けられ
たバッフル手段とを含む、請求項1に記載の航空宇宙
機。
2. An end cap on the fuel tank adjacent to a rear end of the forebody and the baffle system in the forebody, and baffle means provided in the fuel tank. The aerospace vehicle according to claim 1.
【請求項3】 前記前部機体は流線形に形造られ、機首
を前方端部に有し、重心をその機首から前記前部機体の
長さの約65%の位置に有し、流体から翼の切り口の形
である翼形にかかる力の作用線が翼弦と交わる点である
圧力中心を前記重心の後方でかつ前記重心から僅かに垂
直に偏ったところに有する、請求項1に記載の航空宇宙
機。
3. The forebody is streamlined, has a nose at a forward end, and has a center of gravity about 65% of the length of the forebody from the nose. 2. The center of pressure, at which the line of action of the force on the airfoil, which is in the form of a wing cut from the fluid, intersects the chord, behind the center of gravity and slightly vertically offset from the center of gravity. The aerospace vehicle described in the above.
【請求項4】 機体本体を備え、燃料を入れるように適
合された燃料タンクと前記機体本体に結合された前部機
体とを有し、前記前部機体は乗組員室を含む航空宇宙機
において、前記燃料タンクのその中の燃料の燃焼による
壊滅的な故障の場合の乗組員の防護システムであって、 前記機体本体および前記前部機体上の主たる構造部材
と、 乗組員を防護し、かつ燃料タンクの故障の爆発を和らげ
るための、乗組員室と燃料タンクとの間の前記前部機体
の後部内にあるバッフルシステムと、 前記機体本体および前記前部機体の隣接した主たる構造
部材間の複数個の留め具と、 前記留め具を切断することができる手段と、 前記燃料タンクの前記壊滅的故障による爆発圧力に応答
して前記切断手段を作動させる手段とを含む、乗組員防
護システム。
4. An aerospace vehicle comprising an airframe body and having a fuel tank adapted to contain fuel and a front airframe coupled to the airframe body, wherein the front airframe includes a crew compartment. A crew protection system in the event of a catastrophic failure of the fuel tank due to the combustion of fuel therein, the crew being provided with main structural members on the fuselage body and the front fuselage; and A baffle system in the rear of the front fuselage between the crew compartment and the fuel tank to mitigate a fuel tank failure explosion; and between the main body and adjacent main structural members of the front fuselage. A crew protection system comprising: a plurality of fasteners; means capable of cutting the fasteners; and means for activating the cutting means in response to explosive pressure due to the catastrophic failure of the fuel tank.
【請求項5】 前記前部機体の前記機体本体からの分離
後前記乗組員室から乗組員を予め選択された高度および
分離速度で避難させるよう動作可能な前記乗組員室にお
ける射出座席を含む、請求項1に記載の航空宇宙機。
5. An ejection seat in the crew compartment operable to evacuate a crew member from the crew compartment at a preselected altitude and separation speed after separation of the forebody from the fuselage body. The aerospace vehicle according to claim 1.
【請求項6】 機体本体を備え、燃料を入れるように適
合された燃料タンクと前記機体本体に結合された前部機
体とを有し、前記前部機体は乗組員室を含む航空宇宙機
において、前記燃料タンクのその中の燃料の燃焼による
壊滅的な故障の場合の乗組員の防護システムであって、 前記乗組員を防護し、かつ前記燃料タンクの故障の爆発
を和らげるための、前記乗組員室と前記燃料タンクとの
間の前記前部機体の後部内にあるバッフルシステムと、 前記航空宇宙機の前記機体本体と前記前部機体との間に
設けられ、前記燃料タンクの制御できない壊滅的な故障
の場合に、前記燃料タンクの壊滅的な故障による爆発圧
力に応答して、前記前部機体と前記機体本体との間に実
質上円周上の構造上の断絶を起こさせて前記前部機体と
前記乗組員室とを前記機体本体から分離させるための分
離手段と、 その作動によって前記燃料タンクの制御された爆発を引
き起こし、前記前部機体と前記乗組員との前記機体本体
からの前記分離を開始させるまたは助けるための爆発手
段とを含む、乗組員防護システム。
6. An aerospace vehicle comprising an airframe body and having a fuel tank adapted to contain fuel and a front airframe coupled to the airframe body, wherein the front airframe includes a crew compartment. A crew protection system in the event of a catastrophic failure of the fuel tank due to the burning of fuel therein, the crew protecting the crew and mitigating an explosion of failure of the fuel tank. A baffle system in the rear of the forebody between the crew compartment and the fuel tank; and an uncontrollable destruction of the fuel tank provided between the body and the forebody of the aerospace vehicle. In the event of a catastrophic failure, in response to the explosion pressure due to the catastrophic failure of the fuel tank, causing a substantially circumferential structural break between the front fuselage and the fuselage body, Front aircraft and the crew cabin Separating means for separating from the aircraft body, the actuation of which causes a controlled explosion of the fuel tank to initiate or assist the separation of the forebody and the crew from the aircraft body. Crew protection system, including explosive means.
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