WO2012085314A2 - Una caja negra de una aeronave - Google Patents

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Eduardo VINUÉ SANTOLALLA
Enrique GUINALDO FERNÁNDEZ
Esteban MARTINO GONZÁLEZ
Pablo GOYA ABAURREA
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Airbus Operations S.L.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D2045/0065—Black boxes, devices automatically broadcasting distress signals

Definitions

  • This invention relates to a black box installed in an aircraft more particularly, to a black box installed in a commercial aircraft.
  • the black boxes record parameters of the operation of the aircraft and, on the other hand, conversations between the pilot, the ground control, the co-pilot and the rest of the crew, as well as images taken by cameras in some cases.
  • Black boxes only store information corresponding to a last predetermined flight period, typically 30 minutes.
  • Black boxes must be easy-to-find and accident-resistant containers, so they are designed to withstand an accident and usually have automatic beacons that begin to transmit a signal after the accident to facilitate recovery. They are usually installed in the tail area of the aircraft, which provides protection in a typical accident case. Although black boxes are usually easily recoverable in cases of accidents on land, the same does not happen when the accident occurs on water, where the problem of recovering the black box in deep water is added to the problem of locating the damaged plane.
  • the present invention is oriented to the solution of these inconveniences.
  • An object of the present invention is to provide an aircraft with a black box that can be easily recoverable in the event of an aircraft accident.
  • Another object of the present invention is to provide an aircraft with a black box that can be safely ejected outside the aircraft in the event of an accident.
  • the aircraft has an accident detection device
  • the black box is installed in a suitable place for its expulsion towards the outside of the aircraft in the event of an accident through a duct with an exit in an area of the fuselage in which the black box does not hit the aircraft;
  • the aircraft also has ejection means controlled by a black box expulsion control unit connected to said accident detection device to eject the black box through said duct when said accident detection device detects an accident imminent.
  • the container has a rounded shape, which facilitates its expulsion through tubular ducts.
  • said duct is an outlet duct of the air conditioning system of the aircraft located at the rear of the aircraft, with outlet in an area of the fuselage subjected to a negative aerodynamic pressure; the black box is installed on a frangible area of said outlet duct; and the ejection means are appropriate means for breaking or displacing said frangible zone to allow the black box to fall into the outlet duct. In this way an aircraft with a black box easily ejected outside the aircraft is obtained.
  • said conduit is an ad-hoc conduit with entry and exit paths from / to the surface of the aircraft and doors to open / close said entry and exit paths; the black box is installed inside said duct; and said ejection means are appropriate means for simultaneously opening said doors.
  • the black box also contains a transmission device of its location that preferably employs a fuel cell as a source of energy and / or inflatable means and / or a parachute that is activated by said ejection control unit. the black box when the accident detection device detects an impending accident.
  • Figure 1 is a schematic view of the installation of a black box in a commercial aircraft.
  • Figure 2 is a block diagram of a known black box.
  • Figures 3 and 4 are, respectively, front and side schematic views of a black box installed in an aircraft according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic side view of the ejection of a black box according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a block diagram of a black box according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figures 7 and 8 are, respectively, front and side schematic views of a black box installed in an aircraft according to another preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic side view of the ejection of a black box according to another preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a block diagram of a black box according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a black box 41 located in the rear area of an aircraft 1 1, connected to data acquisition units 13, 14, 15 located in different areas of the aircraft and connected to the data sensors , sound and / or image necessary for the black box 21 to record the necessary information for accident investigation purposes.
  • a typical black box 41 comprises (see Figure 2):
  • a flight data recorder 49 which is the black box component that connects to the data acquisition units 13, 14, 15.
  • a location 51 transmission device that includes a switch device for activation at the time the accident occurs.
  • the black box 41 is installed inside the aircraft 1 1 over a frangible area of an outlet duct 21 (typically a tubular duct) for evacuating exhaust gases in the direction indicated by the arrow F1 located at the rear of the fuselage of the aircraft so that, in the event of an accident, the black box 41 can be ejected through the outlet duct 21 following the direction indicated by the arrow F2.
  • an outlet duct 21 typically a tubular duct
  • ATA21 Exhaust ducts for air conditioning and pressurization (ATA21), which come from the air conditioning distribution system, the pressure control system in the cabin (eg through the outlet flow valve) and from the packages of the Environmental Control System, which are cyclic air cooling systems that use the air that passes through the aircraft as a refrigerant.
  • ATA21 Exhaust ducts for air conditioning and pressurization
  • the black box 41 according to a preferred embodiment of this invention (see Figure 6) comprises at least one rounded shaped container 43, such as a spherical or oval container to facilitate ejection by means of a tubular conduit, a flight data recorder 49 and a location 51 transmission device that includes a switch device for activation when the accident occurs. Additionally, in preferred embodiments, you can comprising inflatable means 45 inside the container 43 connected to a source of compressed gas and which are designed as a means of floating the black box and / or as a means of impact resistance for the black box and a parachute 47 inside the container 43 designed as a means of impact resistance of the black box.
  • the black box expulsion control unit 19 activates, on the one hand, an ejection means 23 that breaks or displaces the frangible zone of the outlet duct 21 to allow the black box 41 to fall into the exhaust duct 21 and, on the other hand, activates the transmission device of the location 51 and, with a predetermined delay with respect to the activation of the ejection means 23, activates the inflatable means 45 and the parachute 47, if present, so that they can begin their deployment.
  • the black box 41 which has the same elements as that of the first embodiment, is installed inside the aircraft 1 1 within a conduit ad- hoc 31 located in an area of the aircraft in which the risk of the black box hitting the aircraft is minimal to facilitate its expulsion.
  • the conduit 31 has entry and exit paths 33, 35 with doors 37, 39 so that, in case the detection means 17 detect an accident, the ejection control unit 19 activates the ejection means 33 that simultaneously open said doors 37, 39 so that an outside air flow can enter the duct 31 through the inlet path 33, as indicated by the arrow F1 causing an impact with the black box 41 due to the dynamic pressure inside the duct 31, forcing it to be ejected out of the aircraft through the exit track 35 following the direction indicated by arrow F2.
  • the activation of the ejection means causes the activation of the location transmission device.
  • this invention apart from other advantages, improves the known systems that employ explosive means or complex devices for the expulsion of the black box.

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Abstract

Una caja negra de una aeronave. La caja negra (41) comprende un grabador de datos de vuelo (49), conectado a unidades de adquisición de datos (13, 14, 15) apropiadas para registrar la información necesaria para fines de investigación en caso de accidente, dentro de un contenedor (43). La aeronave (11) es una aeronave comercial que dispone de un dispositivo de detección de accidentes (17); la caja negra (41) se instala en un lugar adecuado para su expulsión hacia el exterior de la aeronave en caso de accidente a través de un conducto (21, 31) con salida en una zona del fuselaje en la cual la caja negra (41) no impacte contra la aeronave; la aeronave (11) también dispone de medios de expulsión (23, 33) controlados por una unidad de control de la expulsión de la caja negra (19) conectada a dicho dispositivo de detección de accidentes (17) para expulsar la caja negra (41) a través de dicho conducto (21, 31) cuando dicho dispositivo de detección de accidentes (17) detecta un accidente inminente.

Description

UNA CAJA NEGRA DE UNA AERONAVE CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a una caja negra instalada en una aeronave más particularmente, a una caja negra instalada en una aeronave comercial.
ANTECEDENTES Según las leyes internacionales, las aeronaves comerciales deben estar provistas de una unidad generalmente conocida como caja negra (aunque se suelen pintar de un color naranja brillante) con medios para grabar datos acerca de la aeronave para investigaciones posteriores.
Por un lado, las cajas negras graban parámetros del funcionamiento de la aeronave y, por otro lado, conversaciones entre el piloto, el control de tierra, el copiloto y el resto de la tripulación, así como imágenes tomadas por cámaras en algunos casos. Las cajas negras únicamente almacenan información correspondiente a un último periodo predeterminado del vuelo, típicamente de 30 minutos.
Las cajas negras deben ser contenedores fáciles de encontrar y resistentes a los accidentes, por lo que están diseñados para soportar un accidente y suelen tener balizas automáticas que empiezan a transmitir una señal tras el accidente para facilitar su recuperación. Se suelen instalar en la zona de la cola de la aeronave, lo cual proporciona protección en un caso típico de accidente. Aunque las cajas negras suelen ser fácilmente recuperables en casos de accidentes en tierra, no ocurre lo mismo cuando el accidente ocurre sobre el agua, donde al problema de localizar el avión siniestrado se le suma el problema de recuperar la caja negra en aguas profundas.
Para facilitar la recuperación de las cajas negras se ha propuesto, por un lado, expulsar la caja negra antes del accidente de la aeronave para evitar las dificultades que presenta la recuperación de la caja negra en el escenario del accidente y, por otro lado, dotar a la caja negra de medios especiales que permitan su recuperación tales como, particularmente, medios de flotación para accidentes en el mar.
Sin embargo estas propuestas no se han implementado porque presentan ciertas desventajas. Por ejemplo, la propuesta de la expulsión de la caja negra antes del accidente mediante mecanismos de expulsión que utilizan medios explosivos plantea problemas de seguridad.
La presente invención está orientada a la solución de esos inconvenientes. SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la presente invención es proporcionar una aeronave con una caja negra que pueda ser fácilmente recuperable en caso de accidente de la aeronave.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una aeronave con una caja negra que pueda ser expulsada al exterior de la aeronave de forma segura en caso de accidente.
Estos y otros objetos se consiguen con una aeronave comercial que tiene una caja negra que comprende un grabador de datos de vuelo conectado a unidades de adquisición de datos apropiadas para registrar la información necesaria para fines de investigación en caso de accidente dentro de un contenedor y en la cual:
- la aeronave dispone de un dispositivo de detección de accidentes;
- la caja negra se instala en un lugar adecuado para su expulsión hacia el exterior de la aeronave en caso de accidente a través de un conducto con salida en una zona del fuselaje en la cual la caja negra no impacte contra la aeronave;
- la aeronave también dispone de medios de expulsión controlados por una unidad de control de la expulsión de la caja negra conectada a dicho dispositivo de detección de accidentes para expulsar la caja negra a través de dicho conducto cuando dicho dispositivo de detección de accidentes detecta un accidente inminente. En una realización preferente el contenedor tiene una forma redondeada, la cual facilita su expulsión a través de conductos tubulares.
En una realización preferente dicho conducto es un conducto de salida del sistema de acondicionamiento de aire de la aeronave situado en la parte trasera de la aeronave, con salida en una zona del fuselaje sometida a una presión aerodinámica negativa; la caja negra se instala sobre una zona frangible de dicho conducto de salida; y los medios de expulsión son medios apropiados para romper o desplazar dicha zona frangible para permitir a la caja negra caer dentro del conducto de salida. De esta forma se obtiene una aeronave con una caja negra fácilmente expulsable hacia el exterior de la aeronave.
En otra realización preferente dicho conducto es un conducto ad-hoc con vías de entrada y salida desde/hacia la superficie de la aeronave y puertas para abrir/cerrar dichas vías de entrada y salida; la caja negra se instala dentro de dicho conducto; y dichos medios de expulsión son medios apropiados para abrir simultáneamente dichas puertas. De esta forma se obtiene una aeronave con una caja negra con una ubicación concreta que facilita su expulsión hacia el exterior sin necesidad de emplear medios de propulsión químicos o mecánicos.
En realizaciones preferentes la caja negra también contiene un dispositivo de transmisión de su localización que emplea, preferiblemente, una célula de combustible como fuente de energía y/o medios inflables y/o un paracaídas que se activan mediante dicha unidad de control de la expulsión de la caja negra cuando el dispositivo de detección de accidentes detecta un accidente inminente.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que le acompañan.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista esquemática de la instalación de una caja negra en una aeronave comercial. La Figura 2 es un diagrama de bloques de una caja negra conocida.
Las Figuras 3 y 4 son, respectivamente, vistas esquemáticas frontal y lateral de una caja negra instalada en una aeronave según una realización preferente de la presente invención.
La Figura 5 es una vista esquemática lateral de la expulsión de una caja negra según una realización preferente de la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama de bloques de una caja negra según una realización preferente de la presente invención.
Las Figuras 7 y 8 son, respectivamente, vistas esquemáticas frontales y laterales de una caja negra instalada en una aeronave según otra realización preferente de la presente invención.
La Figura 9 es una vista esquemática lateral de la expulsión de una caja negra según otra realización preferente de la presente invención.
La Figura 10 es un diagrama de bloques de una caja negra según otra realización preferente de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra una caja negra 41 situada en la zona trasera de una aeronave 1 1 , conectada a unidades de adquisición de datos 13, 14, 15 situadas en distintas zonas de la aeronave y conectadas a los sensores de datos, de sonido y/o de imagen necesarios para que la caja negra 21 pueda grabar la información necesaria para finalidades de investigación de accidentes.
Una típica caja negra 41 comprende (ver Figura 2):
- Un contenedor 43 con forma de paralelepípedo.
- Un grabador de datos de vuelo 49, que es el componente de la caja negra que se conecta con las unidades de adquisición de datos 13, 14, 15.
- Un dispositivo de transmisión de la localización 51 que incluye un dispositivo interruptor para su activación en el momento en el que ocurra el accidente. En una realización preferente de la presente invención ilustrada en las Figuras 3, 4 y 5 la caja negra 41 se instala dentro de la aeronave 1 1 sobre una zona frangible de un conducto de salida 21 (típicamente un conducto tubular) para evacuar gases de escape en la dirección indicada por la flecha F1 localizado en la parte trasera del fuselaje de la aeronave de manera que , en caso de accidente, la caja negra 41 se pueda expulsar a través del conducto de salida 21 siguiendo la dirección indicada por la flecha F2.
Las aeronaves comerciales tienen conductos de escape en la zona trasera del fuselaje como:
- Conductos de escape de aire acondicionado y presurización (ATA21 ), que proceden del sistema de distribución del aire acondicionado, del sistema de control de la presión en la cabina (p.e.j. a través de la válvula de flujo de salida) y desde los paquetes del Sistema de Control Ambiental, que son sistemas de refrigeración cíclica del aire que usan el aire que pasa a través de la aeronave como refrigerante.
- Conductos de escape neumáticos que proceden de las unidades de pre- refrigeración en el caso de aeronaves con motores en la zona trasera de la aeronave.
Estos conductos de escape son canales de expulsión apropiados para la caja negra 41 porque:
- su salida está localizada en una zona de la superficie aerodinámica de la aeronave con presión negativa donde tiene lugar un efecto de succión para facilitar la evacuación de los gases de escape;
- su salida está localizada en una zona de la aeronave donde el riesgo de que la caja negra expulsada impacte contra la aeronave es mínimo;
- el flujo de escape contribuye a la expulsión de la caja negra.
La caja negra 41 según una realización preferente de esta invención (ver Figura 6) comprende al menos un contenedor con forma redondeada 43, tal como un contenedor esférico u ovalado para facilitar la expulsión por medio de un conducto tubular, un grabador de datos de vuelo 49 y un dispositivo de transmisión de la localización 51 que incluye un dispositivo interruptor para su activación cuando ocurra el accidente. Adicionalmente, en realizaciones preferentes, puede comprender medios inflables 45 dentro del contenedor 43 conectados a una fuente de gas comprimido y que están diseñados como un medio de flotación de la caja negra y/o como un medio de resistencia al impacto para la caja negra y un paracaídas 47 dentro del contenedor 43 diseñado como un medio de resistencia al impacto de la caja negra.
Cuando un accidente inminente es detectado por un dispositivo detector de accidente 17, que en el significado de esta invención incluye medios mecánicos apropiado como un acelerómetro y/o órdenes del piloto advirtiendo un accidente inminente, la unidad de control de expulsión de la caja negra 19 activa, por un lado, un medio de expulsión 23 que rompe o desplaza la zona frangible del conducto de salida 21 para permitir a la caja negra 41 caer dentro del conducto de escape 21 y, por otro lado, activa el dispositivo de transmisión de la localización 51 y, con un retraso predeterminado respecto a la activación de los medios de expulsión 23, activa los medios inflables 45 y el paracaídas 47, si están presentes, para que puedan iniciar su despliegue.
En otra realización preferente de la presente invención ilustrada en las Figuras 7, 8, 9, 10 la caja negra 41 , que tiene los mismos elementos que la de la primera realización, se instala dentro de la aeronave 1 1 dentro de un conducto ad- hoc 31 localizado en una zona de la aeronave en la cual el riesgo de que la caja negra impacte contra la aeronave es mínima para facilitar su expulsión.
El conducto 31 tiene vías de entrada y salida 33, 35 con puertas 37, 39 para que, en caso de que los medios de detección 17 detecten un accidente, la unidad de control de expulsión 19 active los medios de expulsión 33 que abren simultáneamente dichas puertas 37, 39 para que un flujo de aire del exterior pueda entrar al conducto 31 a través de la vía de entrada 33, como indica la flecha F1 provocando un impacto con la caja negra 41 debido a la presión dinámica dentro del conducto 31 , forzándola a ser expulsada hacia el exterior de la aeronave a través de la vía de salida 35 siguiendo la dirección indicada por la flecha F2.
Como en la realización descrita anteriormente, la activación de los medios de expulsión provoca la activación del dispositivo de transmisión de la localización
51 , además de los medios inflables 45 y/o el paracaídas 47, si están presentes, para que inicie su despliegue. Por tanto esta invención, aparte de otras ventajas, mejora los sistemas conocidos que emplean medios explosivos o dispositivos complejos para la expulsión de la caja negra.
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES
1 .- Aeronave comercial (1 1 ) que tiene una caja negra (41 ) que comprende un grabador de datos de vuelo (49), conectado a unidades de adquisición de datos (13, 14, 15) apropiadas para registrar la información necesaria para fines de investigación en caso de accidente, dentro de un contenedor (43), caracterizada porque:
- la aeronave (1 1 ) dispone de un dispositivo de detección de accidentes
(17);
- la caja negra (41 ) se instala en un lugar adecuado para su expulsión hacia el exterior de la aeronave en caso de accidente a través de un conducto (21 , 31 ) con salida en una zona del fuselaje en la cual la caja negra (41 ) no impacte contra la aeronave;
- la aeronave (1 1 ) también dispone de medios de expulsión (23, 33) controlados por una unidad de control de la expulsión de la caja negra (19) conectada a dicho dispositivo de detección de accidentes (17) para expulsar la caja negra (41 ) a través de dicho conducto (21 , 31 ) cuando dicho dispositivo de detección de accidentes (17) detecta un accidente inminente.
2.- Aeronave comercial (1 1 ) según la reivindicación 1 , en la cual el contenedor (43) es un contenedor con un forma redondeada.
3.- Aeronave comercial (1 1 ) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en la cual:
- dicho conducto es un conducto de escape (21 ) de un sistema de aire acondicionado de la aeronave situado en la zona trasera de la aeronave (1 1 ) y cuya salida se encuentra en una zona del fuselaje sometida a una presión aerodinámica negativa;
- la caja negra (41 ) se instala sobre una zona frangible de dicho conducto de escape (21 ); - dichos medios de expulsión (23) son medios apropiados para romper o desplazar dicha zona frangible para permitir a la caja negra (41 ) caer dentro del conducto de salida (21 ).
4.- Aeronave comercial (1 1 ) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en la cual:
- dicho conducto es un conducto ad-hoc (31 ) con vías de entrada y salida (33, 35) desde/hacia la superficie de la aeronave y puertas (37, 39) para abrir/cerrar dichas vías de entrada y salida (33, 35);
- la caja negra (41 ) se instala dentro de dicho conducto (31 );
- dichos medios de expulsión (33) son medios apropiados para abrir simultáneamente dichas puertas (37, 39).
5.- Aeronave comercial (1 1 ) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, en la cual la caja negra (41 ) también comprende un dispositivo de transmisión de la localización (51 ) que incluye un dispositivo interruptor controlado por dicha unidad de control de expulsión (19) para su activación cuando se detecta un accidente inminente.
6.- Aeronave comercial (1 1 ) según la reivindicación 5, en la cual la fuente de energía de dicho dispositivo de transmisión de la localización (51 ) es una célula de combustible.
7. - Aeronave comercial (1 1 ) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, en la cual el contenedor (43) incluye medios inflables (45) controlados por dicha unidad de control de expulsión (19) para que puedan ser activados con un retraso predeterminado tras la detección de un accidente inminente.
8. - Aeronave comercial según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, en la cual dicho contenedor (43) incluye un paracaídas (47) controlado por dicha unidad de control de expulsión (19) para que pueda activarse con un retraso predeterminado tras la detección de un accidente inminente.
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