Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБРОСА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ С ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов для сбрасывания, катапультирования и отцепления предметов в полете.

Известно устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата, патент РФ №2160215, содержащее самолет-носитель, ракету-носитель и полезную нагрузку; ракета-носитель имеет жидкостные ракетные двигательные установки и размещена в продольном транспортно-пусковом контейнере при помощи установочных элементов (направляющих), расположенных, по крайней мере, в двух поясах, причем продольный транспортно-пусковой контейнер имеет теплоизоляцию и установлен внутри вдоль фюзеляжа самолета-носителя, между глухим передним торцом транспортно-пускового контейнера и торцом ракеты-носителя образована герметичная пневматическая камера, в которой расположены бортовые элементы устройств заправки ракеты-носителя топливом и рабочими телами, элементы устройства дренажа, элементы устройства подпитки жидкостных ракетных двигательных установок топливом, причем все упомянутые устройства, электрические связи и бортовые элементы подсоединены к торцу ракеты-носителя с помощью разъемных соединений, при этом транспортно-пусковой контейнер снабжен устройством пневматического десантирования ракеты-носителя, выполненного в виде источника высокого давления, соединенного посредством запорной арматуры с указанной пневматической камерой и расположенного в транспортно-пусковом контейнере, а свободный торец указанного контейнера герметично соединен с периметром отверстия в фюзеляже для выхода ракеты-носителя из самолета-носителя. Для срабатывания известного устройства система управления сбросом сообщена линией электрической связи с запорной арматурой (пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом).

Существенными признаками предлагаемого устройства, совпадающими с признаками прототипа, являются следующие: устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата, включающее продольный транспортно-пусковой контейнер, расположенный и закрепленный на элементах конструкции летательного аппарата вдоль его фюзеляжа и снабженный окном со стороны заднего торца для прохода полезной нагрузки, полезную нагрузку, размещенную в полости транспортно-пускового контейнера на, по крайней мере, двух направляющих с образованием пневмокамеры в передней части его полости и прикрепленную к нему устройством крепления, выполненным с возможностью расфиксации крепления, а также включающее источник газа высокого давления с пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, и систему управления сбросом, сообщенную линией электрической связи с электроуправляемым приводом пускового устройства, при этом источник газа высокого давления с пусковым устройством сообщены с пневмокамерой линией подачи газа.

При сбросе полезной нагрузки известным устройством по мере ее разгона по направляющим пропорционально увеличению скорости увеличивается надуваемый газом объем пневмокамеры, что приводит к падению давления в ней, соответственно и уменьшению силы выталкивания и ускорения полезной нагрузки, ограничивает возможности по дальнейшему уменьшению времени сброса груза для уменьшения аэродинамических нагрузок на летательный аппарат при сбросе, что особенно существенно при трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях полета. Время сброса можно уменьшить путем увеличения начального давления в пневмокамере контейнера, по принципу работы огнестрельного оружия, но это сопряжено с увеличением массы контейнера и большой перегрузкой, действующей на груз при сбросе, что неприемлемо для скоростных летательных аппаратов и большинства сбрасываемых грузов. Время сброса груза можно уменьшить за счет использования регулятора давления в пневмокамере, однако кратковременность процесса сброса и большой диапазон изменения расхода газа в процессе сброса приведут к большой погрешности поддержания давления. Кроме того, регулятор давления является сложным агрегатом, что значительно уменьшает надежность работы устройства сброса груза.

Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является уменьшение времени сброса полезной нагрузки без увеличения массы контейнера и продольной перегрузки в сочетании с высокой надежностью работы устройства.

Для решения поставленной задачи устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата по первому варианту, включающее продольный транспортно-пусковой контейнер, расположенный и закрепленный на элементах конструкции летательного аппарата вдоль его фюзеляжа и снабженный окном со стороны заднего торца для прохода полезной нагрузки, полезную нагрузку, размещенную в полости транспортно-пускового контейнера на, по крайней мере, двух направляющих с образованием пневмокамеры в передней части его полости и прикрепленную к нему устройством крепления, выполненным с возможностью расфиксации крепления, а также включающее источник газа высокого давления с пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, и систему управления сбросом, сообщенную линией электрической связи с приводом пускового устройства, при этом источник газа высокого давления с пусковым устройством сообщены с пневмокамерой линией подачи газа, устройство снабжено, по крайней мере, одним сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, а источник газа высокого давления снабжен, по крайней мере, одним дополнительным пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, сообщенным линией электрической связи с системой управления сбросом, которая дополнительно сообщена линией электрической связи с сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, при этом источник газа высокого давления с дополнительным пусковым устройством сообщены с пневмокамерой дополнительной линией подачи газа.

Для решения поставленной задачи устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата по во второму варианту, включающее продольный транспортно-пусковой контейнер, расположенный и закрепленный на элементах конструкции летательного аппарата вдоль его фюзеляжа и снабженный окном со стороны заднего торца для прохода полезной нагрузки, полезную нагрузку, размещенную в полости транспортно-пускового контейнера на, по крайней мере, двух направляющих с образованием пневмокамеры в передней части его полости и прикрепленную к нему устройством крепления, выполненным с возможностью расфиксации крепления, а также включающее источник газа высокого давления с пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, и систему управления сбросом, сообщенную линией электрической связи с приводом пускового устройства, при этом источник газа высокого давления с пусковым устройством сообщены с пневмокамерой линией подачи газа, снабжено, по крайней мере, одним сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки и, по крайней мере, одним дополнительным источником газа высокого давления с пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, сообщенным линией электрической связи с системой управления сбросом, которая дополнительно сообщена линией электрической связи с сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, при этом дополнительный источник газа высокого давления с пусковым устройством сообщены с пневмокамерой дополнительной линией подачи газа.

Отличительными признаками устройства для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата по первому варианту является то, что оно снабжено, по крайней мере, одним сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, а источник газа высокого давления снабжен, по крайней мере, одним дополнительным пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, сообщенным линией электрической связи с системой управления сбросом, которая дополнительно сообщена линией электрической связи с сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, при этом источник газа высокого давления с дополнительным пусковым устройством сообщены с пневмокамерой дополнительной линией подачи газа.

Отличительными признаками устройства для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата по второму варианту является то, что оно снабжено, по крайней мере, одним сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки и, по крайней мере, одним дополнительным источником газа высокого давления с пусковым устройством, снабженным электроуправляемым приводом, сообщенным линией электрической связи с системой управления сбросом, которая дополнительно сообщена линией электрической связи с сигнализатором частичного выхода полезной нагрузки, при этом дополнительный источник газа высокого давления с пусковым устройством сообщены с пневмокамерой дополнительной линией подачи газа.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными, указанными в ограничительной части формулы, уменьшается время сброса полезной нагрузки без увеличения массы контейнера и максимального значения продольной перегрузки на полезную нагрузку, в сочетании с высокой надежностью работы устройства. Уменьшаются аэродинамические нагрузки на летательный аппарат в процессе сброса. Уменьшается скорость полезной нагрузки относительно поверхности Земли, что улучшает условия работы следующих ступеней торможения полезной нагрузки (тормозных щитков, парашютов) при необходимости приземления или приводнения полезной нагрузки.

Предложенные технические решения могут найти применение в различных отраслях народного хозяйства для оперативной доставки беспилотных летательных аппаратов и других полезных грузов в труднодоступные места при проведении поисковых или исследовательских операций.

Изобретение поясняется чертежами, фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлен первый вариант устройства для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата, с одним источником газа высокого давления, по п.1 формулы.

На фиг.2 представлен второй вариант устройства для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата, с двумя источниками газа высокого давления, по п.2 формулы.

Представленные на фиг.1 и фиг.2 варианты устройства для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата включают продольный транспортно-пусковой контейнер 1, расположенный и закрепленный на элементах конструкции летательного аппарата вдоль его фюзеляжа 2 узлами крепления 3 и снабженный окном 4 со стороны заднего торца для прохода полезной нагрузки, полезную нагрузку 5, размещенную в полости транспортно-пускового контейнера 1 на, по крайней мере, двух направляющих 6 с образованием пневмокамеры 7 в передней части его полости и прикрепленную к нему устройством 8 крепления, выполненным с возможностью расфиксации крепления, а также включает источник 9 газа высокого давления с пусковым устройством 10, снабженным электроуправляемым приводом 11, и систему 12 управления сбросом, сообщенную линией 13 электрической связи с электроуправляемым приводом 11 пускового устройства 10, при этом источник 9 газа высокого давления с пусковым устройством 10 сообщены с пневмокамерой 7 линией 14 подачи газа. Устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата снабжено, по крайней мере, одним сигнализатором 15 частичного выхода полезной нагрузки 5, а источник 9 газа высокого давления снабжен, по крайней мере, одним дополнительным пусковым устройством 16, снабженным электроуправляемым приводом 17, сообщенным линией 18 электрической связи с системой 12 управления сбросом, которая дополнительно сообщена линией 19 электрической связи с сигнализатором 15 частичного выхода полезной нагрузки 5, при этом источник 9 газа высокого давления с дополнительным пусковым устройством 16 сообщены с пневмокамерой 7 дополнительной линией 20 подачи газа. Во втором варианте устройство для сброса полезной нагрузки с летательного аппарата, вместо второго пускового устройства 16 с электроуправляемым приводом 17 и их линии сообщения 18 и 20, включает, по крайней мере, один дополнительный источник 21 (фиг.2) газа высокого давления с пусковым устройством 22, снабженным электроуправляемым приводом 23, сообщенным линией электрической связи 24 с системой 12 управления сбросом, при этом дополнительный источник 21 газа высокого давления с пусковым устройством 22 сообщены с пневмокамерой 7 дополнительной линией 25 подачи газа. В качестве источников 9 и 21 газа высокого давления могут быть использованы баллоны сжатого газа, жидкостные или твердотопливные газогенераторы наддува. В качестве сигнализатора 15 частичного выхода полезной нагрузки 5 могут быть использованы сигнализатор снижения давления в полости 7 или концевой выключатель.

Представленный на фиг.1 первый вариант устройства по п.1 формулы работает следующим образом. Полезная нагрузка 5 устанавливается в транспортно-пусковой контейнер 1 на, по крайней мере, двух направляющих 6 и прикрепляется к контейнеру 1 устройством 8 крепления, выполненным с возможностью расфиксации крепления. Благодаря креплению контейнера 1 к фюзеляжу 2 узлами крепления 3 летательный аппарат (не показан) доставляет полезную нагрузку 5 к точке сброса. Для осуществления сброса полезной нагрузки 5 из системы 12 управления сбросом по линии 13 электрической связи подается электропитание в привод 11 пускового устройства 10, которое срабатывает, обеспечивая подачу струи газа из источника 9 высокого давления по линии 14 в пневмокамеру 7 в передней части контейнера 1 и увеличение давления в пневмокамере 7. После наддува пневмокамеры до определенного значения Р по соотношению P≤M·n·g/S, где М - масса полезной нагрузки, n - максимально-допустимая перегрузка на полезную нагрузку в направлении сброса, g - гравитационное ускорение, S - площадь поперечного сечения полезной нагрузки, обеспечивается расфиксация устройства 8 крепления, которое для этого, например, может содержать срезной элемент (не показан), и начинается ускоренное движение полезной нагрузки 5 по направляющим 6 транспортно-пускового контейнера 1 в противоположном полету ЛА направлении под действием силы выталкивания F_выт.=(Р-Р_д)·S, где Р_д - давление воздуха в районе окна 4 контейнера 1. Ограничение расхода газа для не превышения в пневмокамере 7 определенного значения давления Р обеспечивается подбором проходного сечения линии 14 и рабочего давления в источнике 9. После частичного выхода полезной нагрузки 5 из контейнера 1 и резкого уменьшения давления Р в пневмокамере 7 вследствие увеличения ее объема при ускорении полезной нагрузки 5 сигнализатор 15 по линии 19 электрической связи выдает сигнал в систему 12 управления сбросом, которая по линии 18 подает электропитание в привод 17, задействующий дополнительное пусковое устройство 16, и дополнительный расход газа из источника 9 высокого давления по линии 20 поступает в пневмокамеру 7, предотвращая резкое уменьшение в ней давления. Ограничение расхода газа для не превышения в пневмокамере 7 определенного значения давления Р обеспечивается подбором проходных сечений линий 14 и 20 и рабочего давления в источнике 9. Таким образом, увеличение вводимой в пневмокамеру 7 массы газа источника 9 газа высокого давления в процессе разгона полезной нагрузки 5 по направляющим 6 благодаря сигнализатору 15 частичного выхода полезной нагрузки 5, пусковому устройству 16 с электроуправляемым приводом 17, линий 18 и 19, их электрической связи с системой управления 12 обеспечивает ускоренный сброс полезной нагрузки 5 без увеличения начального давления в пневмокамере 7 контейнера 1, следовательно, и без увеличения массы его конструкции и максимального значения перегрузки, действующей на полезную нагрузку 5. Благодаря уменьшению времени выброса полезной нагрузки 5, реализуемому устройством для сброса, перетеканием газа из пневмокамеры 7 через зазоры между полезной нагрузкой 5 и направляющими 6, можно пренебречь.

Второй вариант устройства для сброса полезной нагрузки (фиг.2) по второму пункту формулы работает аналогично. Отличие заключается в том, что по сигналу от сигнализатора 15, поступающему по линии 19 электрической связи, система 12 управления сбросом подает электропитание по линии 24 в привод 23 пускового устройства 22, при этом дополнительный расход газа из дополнительного источника 21 источника высокого давления по линии 25 поступает в пневмокамеру 7. Ограничение расхода газа для не превышения в пневмокамере 7 определенного значения давления Р обеспечивается подбором проходных сечений линий 14 и 25 и рабочих давлений источников 9 и 21 высокого давления. В этом варианте упрощается конструкция источника 9, его масса, объем и компоновка, а также обеспечивается возможность модульной конструкции источников 9 и 21.