Анализ целесообразности использования внешних подушек безопасности на вертолете

DOI: 10.34759/vst-2021-2-127-141

Авторы

Николаев Е. И.^*, Югай П. В.^**

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

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

Аннотация

Представлены результаты численного моделирования процесса заполнения подушек безопасности газом. Получены зависимости массового расхода от температуры, которые должен обеспечить источник заполнения подушки с заданным начальным давлением и объемом. По результатам конечно-элементного анализа определено время, за которое подушка безопасности заполняется газом до заданного давления. Выполнен сравнительный анализ нагружения вертолета в процессе посадки с внешними подушками и без них с учетом упругопластического деформирования фюзеляжа. На основании результатов выполненных расчетов и статистических данных об аварийных инцидентах с вертолетами, выполнен анализ преимуществ и недостатков применения системы внешних подушек безопасности.

Ключевые слова:

внешние подушки безопасности, заполнение газом, аварийная посадка вертолета, газодинамические характеристики, противоударная аварийная система

Библиографический список

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

2. Bolukbasi A. Aircraft Crashworthiness. Master Lecture, 2018, https://www.youtube.com/watch?v=dpsTCs_vD-U

3. Dickey B., Barnstorff K. Chopper Drop Tests New Technology. 2009, https://www.nasa.gov/topics/aeronautics/features/helo-droptest.html

4. Littell J.D., Jackson K.E., Kellas S. Full-Scale Crash Test of an MD-500 Helicopter with Deployable Energy Absorbers // American Helicopter Society 66th Annual Forum (11-13 May 2010, Phoenix, AZ), https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100019313.pdf

5. Kim H., Kirby B.P.D. Investigation of External Airbags for Rotorcraft Crashworthiness // Journal of Aircraft. 2006. Vol. 43. No. 3, pp. 809-816. DOI: 10.2514/1.17506

6. Lu Z., Seifert M., Tho C.-H. Inflating rotorcraft external airbags in stages. Patent US9452843B1, 27.09.2016.

7. Hill A.T., Lu Z., Lynds R.S., Hansen A.R. High efficiency external airbag for crash attenuation. Patent WO2012115633A1, 30.08.2012.

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

9. Николаев Е.И., Неделько Д.В., Шувалов В.А., Югай П.В. Применение внешних подушек безопасности на вертолете // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 91-101.

10. Лукашенко В.И. Обобщение опыта разработки АРС для прочностных исследований пространственных конструкций // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2007. № 2(8). С. 45-49.

11. Muller M., Greenwood R. Survey and analysis of rotorcraft flotation systems. Report No. DOT/FAA/AR-95/53. U.S. Department of Transportation. Federal Aviation Administration. 1996. URL: https://www.fire.tc.faa.gov/pdf/ar95-53.pdf

12. Tutton S. The design, manufacture and certification of emergency inflation systems for helicopters // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 1997. Vol. 69. No. 3, pp. 247–253. DOI: 10.1108/00022669710172700

13. Tho C.-H., Smith M.R. Crash attenuation system for aircraft. Patent US8348192B2, 8.01.2013.

14. Hill1 J.L., Braun R.D. Implementation of a Mesomechanical Material Model for IAD Fabrics within LS-DYNA // AIAA Aerodynamic Decelerator Systems (ADS) Conference (25-28 March 2013, Daytona Beach, Florida). AIAA 2013-1367. DOI: 10.2514/6.2013-1367

15. Bartkowski P. Numerical Simulation of the Air-Bag Inflation Process // Machine Dynamics Research. 2016. Vol. 40. No 4, pp. 121-130.

16. Hoffmann J., Freisinger M., Schmehl R., Lewis M. CFD analysis of the flow from an airbag inflator module // International Pyrotechnic Automotive Safety Symposium — IPASS 2007 (November 2007; Bordeaux, France), https://rschmehl.home.xs4all.nl/CV/publications/ipass2007_paper.pdf

17. Constant Volume Chamber (G), https://www.mathworks.com/help/physmod/simscape/ref/constantvolumechamberg.html

18. Николаева А.В., Югай П.В. Валидация дроп-теста отсека фюзеляжа вертолета // Гагаринские чтения — 2019: Сборник тезисов докладов XLV Международной молодежной научной конференции. М.: МАИ, 2019. С. 739-740.

19. Coltman J.W. Rotorcraft crashworthy airframe and fuel system technology development program. Report No. DOT/FAA/CT-91/7. U.S. Department of Transportation. Federal Aviation Administration. 1994. URL: http://www.tc.faa.gov/its/worldpac/techrpt/ct91-7.pdf

20. Lee D.W. An innovative inflatable morphing body structure for crashworthiness of military and commercial vehicles. Ph.D thesis. University of Michigan, 2008. URL: https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/58507/sonlee_1. pdf; sequence=1

21. Coltman J.W., Bolukbasi A.O., Laananen D.H. Analysis of Rotorcraft Crash Dynamics for Development of Improved Crashworthiness Design Criteria. Report No. DOT/FAA/CT-85/11. U.S. Department of Transportation. Federal Aviation Administration. 1985. URL: http://www.tc.faa.gov/its/worldpac/techrpt/ct85-11.pdf

22. Air disaster Mil Mi-171A2 crash in mount Elbrus Russia. 2018, https://www.youtube.com/watch?v =yV2I47rfO18

23. Russia: Famous stunt pilot killed during aerobatic exercise. 2015, https://www.youtube.com/watch?v= rx4YbHHnnTQ.

24. Шошин В. Подушка безопасности для вертолета // Вертолетная индустрия. 2016. № 2. С. 52-56.

25. Авиационные правила. Ч. 27. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов нормальной категории / Межгосударственный авиационный комитет. — М.: Авиаиздат, 2014. — 101 с.

26. Авиационные правила. Ч. 29. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории / Межгосударственный авиационный комитет. — М.: Авиаиздат, 2018. — 185 с.