WO1992010403A1 - Sicherheitseinrichtung für ein drehflügelflugzeug - Google Patents

Sicherheitseinrichtung für ein drehflügelflugzeug Download PDF

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WO1992010403A1
WO1992010403A1 PCT/AT1991/000125 AT9100125W WO9210403A1 WO 1992010403 A1 WO1992010403 A1 WO 1992010403A1 AT 9100125 W AT9100125 W AT 9100125W WO 9210403 A1 WO9210403 A1 WO 9210403A1
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rotor shaft
rotor
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rotary wing
safety device
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Manfred Hettmer
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Manfred Hettmer
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/006—Safety devices

Definitions

  • the invention relates to a safety device for a rotary wing aircraft with at least one rotor which can be driven via a central shaft, which rotor shaft penetrates the cell roof of the rotary wing aircraft.
  • Such a safety device was known from DE-OS 36 17 294.
  • the rotor shaft is hollow, a parachute being accommodated in this cavity, which is large enough to brake the rotary-wing aircraft in the event of a crash to a safe sinking speed.
  • this solution is only suitable for small rotary wing aircraft, if at all, since only parachutes up to a certain size can be accommodated in the rotor shaft.
  • the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a device of the type mentioned at the beginning which offers a high degree of safety for the crew of a rotary wing aircraft in the event of a crash.
  • the rotor shaft is subdivided, the two parts being connected to one another in a rotationally fixed manner and an activatable explosive device being arranged between these parts and a further explosive device for detaching an ejection seat or cockpit, which is provided according to the Activation of the explosive device arranged at the connection point of the rotor shaft can be activated.
  • the part which is connected to the cell roof in a rotationally fixed manner and penetrated by the rotor shaft is held in the cell roof so that it can be pulled out upwards and is provided with a propellant charge with a short burning time which acts in the longitudinal direction of the rotary wing aircraft Has beam direction and which can be activated with a short delay after the activation of the explosive device assigned to the rotor shaft.
  • At least two propellant charges are arranged on the part of the rotor shaft connected to the rotor, the propellant charges being arranged uniformly on the circumference of the rotor shaft, the jet directions of which are directed tangentially to the rotor shaft against the direction of rotation of the rotor shaft and which are simultaneous however, it can be activated with a slight delay compared to the propellant charge acting on the rotor shaft in the longitudinal direction of the rotary wing aircraft.
  • a brake parachute can be accommodated in the part of the rotor shaft blasted off with the rotor, which can be ejected after a certain time after the blasting off of the rotor. Since this expediently takes place after the rotor has been braked, there are hardly any significant problems. In addition, failure of such a parachute does not endanger the crew of the rotary wing aircraft.
  • Fig. 1 schematically shows a part of the rotor shaft
  • Fig. 2 schematically shows a trigger circuit for an explosive or propellant charge.
  • the rotor shaft 1 is subdivided, the two parts 2 and 3 engaging via a non-circular central pin 4 on the end face which engages in an opposite end recess 5 of the second part 3 of the rotor shaft 1.
  • the two parts 2 and 3 are held together by a bracket-like part 6.
  • an explosive charge 7 is arranged in the recess 5, which can be triggered by the crew, with the triggering of this explosive charge 7 starting a timer, not shown, after the expiration of which another explosive charge, not shown, is ignited by one Eject the ejection seat after the cabin roof has blown off.
  • a ring part 9 is held non-rotatably in the cell roof 8 via struts 10 which can be pulled out of the cell roof 8.
  • a propellant charge 11 is held in this ring part 9, the jet direction of which runs in the longitudinal direction of the rotary-wing aircraft.
  • a bearing ring 12 is also held on these struts 10.
  • a control 13 is arranged in this, which is set when the explosive charge 7 is triggered and is activated when the lines 14 are interrupted. This leads to an ignition of the propellant charge 11 via the line 15 and, after a short delay, also to the simultaneous ignition of the two propellant charges 17 arranged on the part 3 of the rotor shaft 1 connected to the rotor 16. These two tangentially at opposite points The propellant charges 17 arranged in the rotor shaft 1 have a jet direction opposite to the direction of rotation of the rotor shaft, so that after their ignition they act in the sense of braking the rotor shaft.
  • the ring part 9 serves primarily as a platform for the propellant charge 11, it also being possible, if appropriate, for an existing landing parachute for the rotor to be attached to this part.
  • the ring part 9 is mounted around the rotor shaft in such a way that it can be displaced along the shaft and does not hinder the rejection of the rotor.
  • the ring part 9 is located between the cell roof 8 and a bearing ring 12, so that the ring part 9 is in this state is immobile.
  • the bearing ring 12 is also fixed by the bearing on the rotor shaft.
  • the ring part 9 When the rotor is blown off together with the upper part of the shaft on which the bearing ring g 12 is mounted, the ring part 9 is pulled along by brackets at the lower ends of the extendable struts 10.
  • the ring part 9 can also be connected to the cell roof 8 by predetermined breaking points. A stable mounting of the ring part 9, which could be a hindrance when the rotor is blown off, is avoided by the bearing ring 12. Since the lower ends of the struts 10 are at the same height as the lower end of the blown-off part of the rotor shaft, it is ensured that the ring part 9 as the basis of the propellant charge 11 is located at the lowest end of the blown-off shaft part.
  • the voltage supply to the controller 13 is maintained by a memory arranged in the controller, preferably a capacitor.
  • the propellant charges 17 are supplied with a corresponding ignition pulse by means of insulated conductive pads arranged at corresponding locations on the rotor shaft 1, which are supplied via a corresponding slip ring 18.
  • the explosive charge 7 is ignited via a line (not shown) and the control is set at the same time.
  • the former leads to the part 3 of the rotor shaft 1 being blown away, the clip-like part 6 being bent away or the flange 19 of the part 3 of the rotor shaft 1 being sheared off.
  • the ring part 9 and the bearing ring 12 are also moved upward away from the cell roof 8, the struts 10 being pulled out and the line 14 tearing.
  • the latter activates the control 13, which ignites the propellant charge 11, as a result of which the rotor 16 and the rotor shaft tip sideways due to the precession.
  • the ejection seat (not shown) is activated and is removed from the rotary wing blown away, whereupon the crew can jump off with a parachute.
  • Fig. 2 shows schematically the control 13. This is only connected to the electrical system by activating the rescue system, e.g. when the ignition knee is fired to ignite the propellant to blow off the rotor shaft. In the normal flight state, the controller 13 is therefore not connected to the vehicle electrical system and therefore remains deactivated.
  • the controller 13 has a capacitor C1 which is charged when the controller is connected to the vehicle electrical system. Discharge of this capacitor is prevented by the two diodes D1 and D2.
  • the integrated circuits IC1 and IC2 are integrated with the connections IC1-4 and IC2-1 in the circuit, while they are connected with the connections IC1-2 and IC2-8. Via IC-5 they receive a switching signal for IC1- 2, which blocks the IC2-9 connection.
  • the switching signal from the connection IC1-5 drops below a predetermined threshold voltage, the IC circuit being retained by a current limited via the resistor R2 and IC2-9 sending a signal current to the Gateelek ⁇ trode of the thyristor Thl delivers.
  • the thyristor Thl now closes the circuit to the gate electrode of the thyristor Th2, the control resistor R4 being used to adjust the control current for the thyristor Th2.
  • the capacitor C1 is discharged via the thyristor Th2 via the consumer X and the resistor R3 connected in parallel therewith, the discharge time being determined by the resistor R3.
  • the consumer X is e.g. a filament that serves as a primer for a propellant charge.
  • a rotor that can be driven via a central shaft is provided.

Abstract

Sicherheitseinrichtung für ein Drehflügelflugzeug mit mindestens einem über eine zentrale Welle antreibbaren Rotor, welche Rotorwelle das Zellendach des Drehflügelflugzeuges durchsetzt. Um im Falle eines Absturzes ein Aussteigen der Besatzung mittels eines Schleudersitzes wie bei einem Flächenflugzeug zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß die Rotorwelle (1) unterteilt ist, wobei die beiden Teile (2, 3) drehfest miteinander verbunden sind und zwischen diesen Teilen ein aktivierbarer Sprengsatz (7) angeordnet ist und ein weiterer Sprengsatz zum Absprengen eines Schleudersitzes oder des Cockpits vorgesehen ist, der nach der Aktivierung des an der Verbindungsstelle der Rotorwelle (1) angeordneten Sprengsatzes (7) aktivierbar ist.

Description

Sicherheitseinrichtung für ein Drehflügelflugzeug
Die Erfindung bezieht sich auf .eine Sicherheitsein¬ richtung für ein Drehflügelflugzeug mit mindestens einem über eine zentrale Welle antreibbaren Rotor, welche Rotorwelle das Zellendach des Drehflügelflugzeuges durchsetzt.
Eine solche Sicherheitseinrichtung wurde durch die DE-OS 36 17 294 bekannt. Bei dieser ist die Rotorwelle hohl ausgebildet, wobei in diesem Hohlraum ein Fallschirm unterge¬ bracht ist, der groß genug ist, um das Drehflügelflugzeug bei einem Absturz auf eine ungefährliche Sinkgeschwindigkeit abzu¬ bremsen. Diese Lösung ist jedoch lediglich für kleine Drehflü¬ gelflugzeuge, wenn überhaupt geeignet, da sich eben nur Fall¬ schirme bis zu einer bestimmten Größe in der Rotorwelle unter¬ bringen lassen. Außerdem ergeben sich mit Sicherheit beim Aus¬ stoß des Fallschirmes aus der in Drehung befindlichen Rotor¬ welle erhebliche Probleme, die zu einem Verheddern der Leinen des Fallschirmes und zu einem Versagen desselben führen kön¬ nen. Es ergibt sich daher, daß sich der mit dieser Einrichtung erreichbare Sicherheitgewinn für die Besatzung in engen Gren¬ zen hält.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermei¬ den und eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzu¬ schlagen, die ein hohes Maß an Sicherheit für die Besatzung eines Drehflügelflugzeuges im Falle eines Absturzes bietet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Rotorwelle unterteilt ist, wobei die beiden Teile drehfest miteinander verbunden sind und zwischen diesen Teilen ein ak¬ tivierbarer Sprengsatz angeordnet ist und ein weiterer Sprengsatz zum Absprengen eines Schleudersitzes oder des Cock¬ pits vorgesehen ist, der nach der Aktivierung des an der Ver¬ bindungsstelle der Rotorwelle angeordneten Sprengsatz akti¬ vierbar ist.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß zuerst der Rotor abgesprengt wird und dann erst der Schleudersitz oder das Cockpit, sodaß für die Besatzung ein Ausstieg wie bei einem Flächenflugzeug möglich ist, ohne daß es dabei zu einer Gefährung der das in Absturz befindliche Drehflügelflugzeig verlassenden Mannschaft durch den Rotor auftritt. Dabei kann beim Absprengen des Rotors auch eine Un¬ terbrechung der Antriebsverbindung zum Heckrotor vorgesehen sein, da mit dem Absprengen des Rotors kein Drehmoment mehr ausgeglichen zu werden braucht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge¬ sehen sein, daß der mit dem Zellendach drehfest verbundene und von der Rotorwelle durchsetzte Teil nach oben ausziehbar im Zellendach gehalten und mit einem Treibsatz mit kurzer Brenndauer versehen ist, der eine in Längsrichtung des Dreh¬ flügelflugzeuges wirkende Strahlrichtung aufweist und der mit kurzer Verzögerungszeit nach der Aktivierung des der Rotor¬ welle zugeordneten Sprengsatz aktivierbar ist.
Auf diese Weise wird aufgrund der Präzession des in Drehung befindlichen Rotors ein seitliches Abkippen des abge¬ sprengten Rotors erreicht, wodurch der Raum oberhalb des Dreh¬ flügelflugzeuges sehr rasch frei vom Rotor wird.
Weiters kann vorgesehen sein, daß an dem mit dem Ro¬ tor verbundenen Teil der Rotorwelle mindestens zwei gleich¬ mäßig am Umfang der Rotorwelle angeordnete Treibsätze angeord¬ net sind, deren Strahlrichtung tangential zur Rotorwelle ent¬ gegen der Drehrichtung der Rotorwelle gerichtet sind und die gleichzeitig jedoch gegenüber dem in Längsrichtung des Dreh¬ flügelflugzeuges auf die Rotorwelle einwirkenden Treibsatz ge¬ ringfügig verzögert aktivierbar ist.
Durch diese Maßnahmen wird ein rasches Abbremsen des Rotors erreicht, wodurch das Gefährdungspotential des abstür¬ zenden Rotors verringert wird. Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß in dem mit dem Rotor abgesprengten Teil der Rotor¬ welle ein Bremsfallschirm untergebracht werden kann, der nach einer bestimmten Zeit nach dem Absprengen des Rotors ausge¬ stoßen werden kann. Da dies zweckmäßigerweise nach dem Abbrem¬ sen des Rotors erfolgt, ergeben sich dabei kaum wesentliche Probleme. Außerdem führt ein Versagen eines solchen Fallschir¬ mes nicht zu einer Gefährdung der Besatzung des Drehflügel¬ flugzeuges.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher er¬ läutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Teil der Rotorwelle, und Fig. 2 schematisch eine Auslöseschaltung für einen Spreng- oder Treibsatz. Die Rotorwelle 1 ist unterteilt, wobei die beiden Teile 2 und 3 über einen stirnseitigen unrunden zentralen Zap¬ fen 4 der in eine gegengleiche stirnseitige Vertiefung 5 des zweiten Teiles 3 der Rotorwelle 1 eingreift. Dabei werden die beiden Teile 2 und 3 durch einen k1ammerartigen Teil 6 zusam¬ mengehalten.
Weiters ist in der Vertiefung 5 eine Sprengladung 7 angeordnet, die von der Besatzung auslösbar ist, wobei mit der Auslösung dieser Sprengladung 7 ein nicht dargestelltes Zeit¬ glied gestartet wird, nach dessen Ablauf eine weitere nicht dargestellte Sprengladung oder auch mehrere gezündet wird, um einen Schleudersitz nach dem Absprengen des Kabinendaches aus¬ zuschleudern.
Weiters ist im Zellendach 8 ein Ringteil 9 über aus dem Zellendach 8 ausziehbare Streben 10 unverdrehbar gehalten. In diesem Ringteil 9 ist eine Treibladung 11 gehalten, deren Strahlrichtung in Längsrichtung des Drehflügelflugzeuges ver¬ läuft.
Weiters ist an diesen Streben 10 auch ein Lager¬ ring 12 gehalten. In diesem ist eine Steuerung 13 angeordnet, die bei Auslösung der Sprengladung 7 gesetzt und bei einer Unterbrechung der Leitungen 14 aktiviert wird. Dies führt zu einer Zündung der Treibladung 11 über die Leitung 15 und nach einer kurzen Verzögerungszeit auch zur gleichzeitigen Zündung der beiden an dem mit dem Rotor 16 verbundenen Teil 3 der Ro¬ torwelle 1 angeordneten Treibladungen 17. Diese beiden tangen- tial an einander gegenüberliegenden Stellen der Rotorwelle 1 angeordneten Treibladungen 17 weisen eine der Drehrichtung der Rotorwelle entgegengesetzte Strahlrichtung auf, sodaß diese nach ihrer Zündung im Sinne einer Abbremsung der Rotorwelle wirken.
Der Ringteil 9 dient in erster Linie als Plattform für den Treibsatz 11, wobei gegebenenfalls auch ein allenfalls vorhandener Landefallschirm für den Rotor an diesem Teil ange¬ bracht sein kann.
Der Ringteil 9 ist um die Rotorwelle in der Art gela¬ gert, daß er entlang der Welle verschiebbar ist und den Aus¬ schuß des Rotors nicht behindert. Während des. normalen Flugbe¬ triebes befindet sich der Ringteil 9 zwischen dem Zellendach 8 und einem Lagerring 12, sodaß der Ringteil 9 in diesem Zustand unbeweglich ist. Der Lagerring 12 ist durch die Lagerung an der Rotorwelle ebenfalls fixiert.
Bei der Absprengung des Rotors mitsamt dem oberen Teil der Welle, an der der Lagerring g 12 gelagert ist, wird der Ringteil 9 durch Halterungen an den unteren Enden der aus¬ ziehbaren Streben 10 mitgezogen. Dabei kann der Ringteil 9 mit dem Zellendach 8 zusätzlich durch Sollbruchstellen verbunden sein. Eine stabile Halterung des Ringteiles 9, die beim Ab¬ sprengen des Rotors hinderlich sein könnte, wird durch den Lagerring 12 vermieden. Da sich die unteren Enden der Stre¬ ben 10 mit dem unteren Ende des abgesprengten Teiles der Rotorwelle auf gleicher Höhe befinden, ist gewährleistet, daß sich der Ringteil 9 als Basis des Treibsatzes 11 am untersten Ende des abgesprengten Wellenteiles befindet.
Die Spannungsversorgung der Steuerung 13 wird nach dem Zerreißen der Leitung 14 durch einen in der Steuerung an¬ geordneten Speicher, vorzugsweise einem Kondensator aufrecht erhalten.
Die Versorgung der Treibladungen 17 mit einem ent¬ sprechenden Zündimpuls erfolgt über an entsprechenden Stellen der Rotorwelle 1 angeordneten isoliert angeordneten leitenden Belägen, die über einen entsprechenden Schleifring 18 versorgt werden.
In einem Notfall wird die Sprengladung 7 über eine nicht dargestellte Leitung gezündet und dabei gleichzeitig die Steuerung gesetzt.
Ersteres führt zu einem Wegsprengen des Teiles 3 der Rotorwelle 1, wobei der klammerartige Teil 6 weggebogen oder aber der Flansch 19 des Teiles 3 der Rotorwelle 1 abgeschert wird. Mit dem Teil 3 der Rotorwelle 1 wird auch der Ringteil 9 und der Lagerring 12 nach oben vom Zellendach 8 wegbewegt, wo¬ bei die Streben 10 ausgezogen werden und die Leitung 14 reißt. Letzteres bewirkt ein aktivieren der Steuerung 13, die die Treibladung 11 zündet, wodurch aufgrund der Präzession der Rotor 16 samt der Rotorwelle seitlich wegkippt.
Unmittelbar danach werden die Treibladungen 17 gezün¬ det, die zu einem Abbremsen der Drehbewegung der Rotorwelle 1 bzw. deren Teiles 3 führen.
Weiters wird nach der Zündung der Sprengladung 7 der nicht dargestellte Schleudersitz aktiviert und vom Drehflügel- flugzeug weggesprengt, woraufhin die Besatzung mit einem Fall¬ schirm abspringen kann.
Die Fig. 2 zeigt schematisch die Steuerung 13. Diese wird erst durch die Aktivierung des Rettungssystems mit dem Bordnetz verbunden, z.B. wenn der Zündkneis zur Zündung des Treibsatzes zur Absprengung der Rotorwelle gezündet wird. Im Normalflugzustand wird daher die Steuerung 13 nicht mit dem Bordnetz verbunden und bleibt daher inaktiviert.
Die Steuerung 13 weist einen Kondensator Cl auf, der bei einer Verbindung der Steuerung mit dem Bordnetz geladen wird. Eine Entladung dieses Kondensators wird durch die beiden Dioden Dl und D2 verhindert. Die Integrierten Schaltkreise IC1 und IC2 sind mit den Anschlüssen IC1-4 und IC2-1 in den Strom¬ kreis integriert, während sie mit den Anschlüssen IC1-2 und IC2-8 verbunden sind, über IC-5 erhalten sie ein Schaltsignal für IC1-2, das den Anschluß IC2-9 sperrt.
Wird nach der Aktivierung der Steuerung die Stromzu¬ fuhr unterbrochen, so fällt das Schaltsignal vom Anschluß IC1- 5 unter eine vorbestimmte Schwellenspannung ab, wobei der IC- Stromkreis durch einen über dem Widerstand R2 begrenzten Strom erhalten bleibt und IC2-9 einen Signalstrom an die Gateelek¬ trode des Thyristors Thl liefert. Der Thyristor Thl schließt nun den Stromkreis zur Gateelektrode des Thyristors Th2, wobei der Regelwiderstand R4 zur Justierung des Steuerstromes für den Thyristor Th2 dient. Über den Thyristor Th2 wird der Kon¬ densator Cl über den Verbraucher X und dem zu diesem parallel geschalteteten Widerstand R3 entladen, wobei die Entladezeit durch den Widerstand R3 bestimmt wird.
Bei dem Verbraucher X handelt es sich z.B. um einen Glühdraht, der als Zünder für einen Treibsatz dient.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ledig¬ lich ein über eine zentrale Welle antreibbarer Rotor vorgese¬ hen. Bei Drehflügelflugzeugen mit zwei oder mehr Rotoren ist es zweckmäßig alle Rotoren mit den erfindungsgemäß vorgese¬ henen Treibsätzen zu versehen und diese entsprechend anzu¬ steuern.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Sicherheitseinrichtung für ein Drehflügelflugzeug mit mindestens einem über eine zentrale Welle antreibbaren Rotor, welche Rotorwelle das Zellendach des "Drehflügelflugzeuges durchsetzt dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (1) unterteilt ist, wobei die beiden Teile (2, 3) drehfest mitein¬ ander verbunden sind und zwischen diesen Teilen ein aktivier¬ barer Sprengsatz (7) angeordnet ist und ein weiterer Sprengsatz zum Absprengen eines Schleudersitzes oder des Cokpits vorgesehen ist, der nach der Aktivierung des an der Verbindungsstelle der Rotorwelle (1) angeordneten Sprengsatz (7) aktivierbar ist.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Rotorwelle einen drehfest am Zellendach gehaltenen und paral¬ lel zur Rotorebene verlaufende Teil durchsetzt, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der mit dem Zellendach (8) drehfest verbun¬ dene und von der Rotorwelle (1) durchsetzte Teil (9) nach oben ausziehbar im Zellendach (8) gehalten und mit einem Treib¬ satz (11) mit kurzer Brenndauer versehen ist, der eine in Längsrichtung des Drehflügelflugzeuges wirkende Strahlrichtung aufweist und der mit kurzer Verzögerungszeit nach der Aktivie¬ rung des der Rotorwelle (1) zugeordneten Sprengsatz (7) -ak'ti- vierbar ist.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß an dem mit dem Rotor (16) verbun¬ denen Teil der Rotorwelle (3) mindestens zwei gleichmäßig am Umfang der Rotorwelle (1) angeordnete Treibsätze (17) angeord¬ net sind, deren Strahlrichtung tangential zur Rotorwelle ent¬ gegen der Drehrichtung der Rotorwelle (1) gerichtet sind und die gleichzeitig jedoch gegenüber dem in Längsrichtung des Drehflügelflugzeuges auf die Rotorwelle (1) einwirkenden Treibsatz (11) geringfügig verzögert aktivierbar ist.
PCT/AT1991/000125 1990-12-10 1991-12-06 Sicherheitseinrichtung für ein drehflügelflugzeug WO1992010403A1 (de)

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AU8933691A (en) 1992-07-08
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