Применение внешних подушек безопасности на вертолете

Авторы

Николаев Е. И.^1*, Неделько Д. В.^1**, Шувалов В. А.^2***, Югай П. В.^1****

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия
2. Казанский вертолетный завод, ул. Тэцевская, 14, Казань, 420085, Россия

*e-mail: nikolaev_ei@kazanhelicopters.com
**e-mail: airat9415@mail.ru
***e-mail: vshuvalov@kazanheliopters.com
****e-mail: pavelyugai@yandex.ru

Аннотация

Рассматривается возможность применения системы внешних энергопоглощающих подушек безопасности для спасения вертолета. Выполнено моделирование основных расчетных случаев нагружения вертолета в процессе аварийной посадки с использованием метода конечных элементов. Исследовано влияние подушек безопасности на скорости и ускорения, действующие в центре масс вертолета в процессе аварийной посадки. Получены зависимости изменения давления, массового расхода и температуры газа от времени обжатия подушек. На основе анализа расчетов определены основные проектные параметры (начальное давление, площадь выходного отверстия и т.п.) внешних подушек безопасности.

Ключевые слова

энергопоглощение, аварийная посадка вертолета, внешние подушки безопасности, газодинамические характеристики подушек, моделирование удара вертолета

Библиографический список

1. Snyder R. Occupant Impact Injury Tolerances for Aircraft Crashworthiness Design // SAE Technical Paper 710406, 1971. URL: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/710406

2. Shanahan D.F. Human Tolerance and Crash Survivability // Paper presented at the RTO HFM Lecture Series on “Pathological Aspects and Associated Biodynamics in Aircraft Accident Investigation”, held in Madrid, Spain, 28-29 October 2004; Königsbrück, Germany, 2-3 November 2004, and published in RTO- EN-HFM-113. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi= 10.1.1.212.5449&rep=rep1&type=pdf

3. Eiband A.M. Human Tolerance to Rapidly Applied Accelerations: A Summary of the Literature // NASA Lewis Research Center, Cleveland, OH United States, Jun 01, 1959. URL: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19980228043.pdf

4. Fuel system drop test simulation. Virtual Testing - 12th EASA Rotorcraft Symposium. Virtual Testing - 12th EASA Rotorcraft Symposium, 2018. URL: https://www.youtube.com/watch?v=iRyPZh7jyKY

5. Пермяков C.H., Савельев E.A. Исследование проблем создания авариестойкой топливной системы вертолёта // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. №1(5). С. 1536-1539.

6. LUO Cheng, LIU Hua, YANG Jia-ling, LIUKai-xin. Simulation and Analysis of Crashworthiness of Fuel Tank for Helicopters // Chinese Journal of Aeronautics. 2007. Vol. 20. No. 3, pp. 230-235. DOI: 10.1016/ S1000-9361(07)60037-5

7. Kindervater C.M. Aircraft and Helicopter Crashworthiness: Design and Simulation // Crashworthiness of Transportation Systems: Structural Impact and Occupant Protection. NATO ASI Series (Series E: Applied Sciences). vol. 332, pp 525-577. DOI: 10.1007/978-94-011-5796-4_20

8. Bisagni C. Crashworthiness of helicopter subfloor structures // International Journal of Impact Engineering. 2002. Vol. 27. No. 10, pp. 1067-1082. DOI: 10.1016/S0734-743X(02)00015-5

9. Littell J.D., Jackson K. E, Annett M.S., Seal M.D., Fasanella E.L. The development of two composite energy absorbers for use in a transport rotorcraft airframe crash testbed (TRACT 2) full-scale crash test // American Helicopter Society 71st Annual Forum (Virginia, 5-7 May 2015. URL: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160005978.pdf

10. На Л, Чжэфэн Ю, И Ф. Численное моделирование и применение в кресле пилота амортизатора, выполненного по принципу складывающейся внутрь композиционной трубки // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 178-188.

11. Vidra E. Rafael’s Airbag Protection for Helicopters Proves Maximum Surviv-ability. 2005. URL: https://www.vccafe.com/2005/12/19/rafaels-airbag-protection-for-helicopters-proves-maximum-survivability/

12. Tutt B, Sandy C, Corliss J. Status of the development of an airbag landing system for the Orion crew module // 20th AIAA aerodynamic decelerator systems technology conference and seminar (Seattle, Washington, 4-7 May 2009). DOI: 10.2514/6.2009-2923

13. Kim H, Kirby B.P.D. Investigation of External Airbags for Rotorcraft Crashworthiness // AIAA Journal of Aircraft. 2006. Vol. 43. No. 3, pp. 809-816.

14. Coltman J.W. Rotorcraft crashworthy airframe and fuel system technology development program // U.S. Department of Transportation. Federal Aviation Administration. October 1994. URL: http://www.tc.faa.gov/its/worldpac/techrpt/ct91-7.pdf

15. See How Car Airbags Inspired This New Spacecraft Landing System, 2017, https://www.youtube.com/watch?v=y0FSeF2jNuI

16. Sydney Do. An Airbag-Based Crew Impact Attenuation System for the Orion Crew Exploration Vehicle. Thesis (S.M.) - Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Aeronautics and Astronautics, 2011. – 271 p. URL: http://ssl.mit.edu/publications/theses/SM-2011- DoSydney.pdf

17. Авиационные правила. Ч. 29. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории / Межгосударственный авиационный комитет. – М.: Авиаиздат, 2001. – 144 с.

18. Lu Zi, Seifert M, Tho Cheng-Ho. Inflating rotorcraft external airbags in stages. Patent US 9452843B1, 27.09. 2016.

19. Hill A.T., Zi Lu, Lynds R.S., Hansen A.R. High efficiency external airbag for crash attenuation. Patent US9487301B2, 30.08.2012.

20. Rotman I., Rosenberg G. External airbag protection system for helicopters. Patent US5992794A, 30.11.1999.

Скачать статью