Катапультные установки, обеспечивающие аварийное покидание летательного аппарата и защищающие человека от действия скоростного напора при катапультировании.

Парашютные системы, предназначенные для безопасного спуска и приземления экипажа после покидания летательного аппарата. При катапультировании на больших скоростях и высотах полета применяются главным образом парашютные системы, состоящие из трех парашютов, вводимых последовательно в действие.

Трехкаскадная парашютная система состоит из стабилизирующего парашюта, обеспечивающего стабилизацию движения катапультируемой установки после отделения от летательного аппарата, тормозного парашюта, обеспечивающего стабилизированный спуск до высот, являющихся безопасными для ввода основного парашюта, и основного парашюта, который вводится в действие обычно на высоте 3—4 км. Эта высота является целесообразной с точки зрения обеспечения минимального времени спуска, чтобы человек не замерз при спуске и чтобы он по возможности мог выбрать удобный район приземления. Основной парашют обеспечивает снижение со скоростью у поверхности Земли до 5—6 м/сек.

{32}

Глава 2

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ГЕРМЕТИЧЕСКИХ КАБИН ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

§ 2.1. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ АТМОСФЕРЫ В ГЕРМЕТИЧЕСКИХ КАБИНАХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

При нормальных условиях полета современных летательных аппаратов на больших скоростях и высотах герметическая кабина ограждает экипаж от неблагоприятного воздействия окружающей среды, основные параметры которой могут иметь значения, физиологически непереносимые человеческим организмом.

Системы кондиционирования воздуха поддерживают в герметических кабинах газовый состав, давление, влажность и температуру в пределах, обеспечивающих необходимые условия для жизнедеятельности экипажа.

В результате жизнедеятельности экипаж непрерывно потребляет кислород и выделяет в газовую среду кабины углекислый газ и пары воды. Поэтому для обеспечения нормальной жизнедеятельности экипажа в герметической кабине необходимо все время поддерживать определенный состав воздушной среды.

В соответствии с рекомендуемой оптимальной величиной парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (150 мм рт. ст.) состав воздуха в кабине при p₀ = 760 мм рт. ст. должен определяться следующими концентрациями газовых компонентов по объему:

— кислорода — 21%;

— азота — 78%;

— углекислого газа — не более 0,5—1%.

При решении вопроса о создании искусственной атмосферы в герметической кабине летательного аппарата (ЛА) требуется определить не только, необходимый газовый состав, но и основные параметры физического состояния газовой среды: абсолютное давление р_к, скорость изменения давления Δр_к/Δt парциальное давление кислорода p_O2, относительную влажность r_к, температуру Т_к и др.  {33}  От значений указанных физиолого-гигиенических параметров зависит жизнедеятельность экипажей ЛА. Помимо этого, жизнедеятельность экипажей определяется аэроионным режимом и допустимой дозой проникающей радиации.

---

Необходимые значения физиолого-гигиенических параметров газовой среды выбираются на основании результатов многочисленных физиологических исследований поведения человека в газовой среде с переменными параметрами ее физического состояния.

Рис. 2.1. Допустимые пределы изменения парциального давления кислорода для человека

Величина абсолютного давления. Величина абсолютного давления в герметической кабине выбирается из допустимого предела изменения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (рис. 2.1), а также по соображениям возможных декомпрессионных расстройств при разгерметизации кабины и веса кабины. На рисунке показаны зоны возможных значений парциальных давлений кислорода во вдыхаемом воздухе в функции абсолютного давления в кабине и процентного содержания кислорода. При изменении парциального давления кислорода в пределах 140—300 мм рт. ст. не наблюдается каких-либо физиологических изменений у экипажа ЛА. При парциальном давлении кислорода ниже 100 мм рт. ст. организм человека начинает подвергаться явлению гипоксии. При продолжительном нахождении человека в газовой среде с парциальным давлением кислорода более 425 мм рт. ст. наблюдается отравление организма кислородом. Внешне это у человека проявляется в виде общего недомогания, появляется головная боль, боль в ушах, кашель, закладывает нос, понижается острота зрения.

Из рисунка 2.1 видно, что величину абсолютного давления воздуха в кабине можно выбирать в пределах от 800 до 200 мм рт. ст., сохраняя парциальное давление кислорода в заданных пределах увеличением процентного содержания кислорода в кабине от 21 до 100%. Однако опыт эксплуатации систем кондиционирования воздуха показывает, что увеличение процентного содержания кислорода в кабине может явиться причиной пожара. Особенно большая опасность пожара возникает, когда процентное содержание кислорода в воздухе кабины начинает превышать 40%.  {34} 

Таким образом, при 21-процентном содержании кислорода максимальное давление в кабине может быть 760 мм рт. ст. и минимальное — порядка 530 мм рт. ст. Однако, поддержание в кабине давления на уровне 760 мм рт. ст. при обычном высотном полете не всегда является рациональным, так как увеличивается вес конструкции герметической кабины и неблагоприятно влияют на организм человека большие перепады давления в случае внезапной разгерметизации кабины на большой высоте. Согласно допустимым физиологическим нормам за оптимальное значение абсолютного давления воздуха в кабине при высотном полете принято считать

Рис. 2.2. Влияние температуры воздуха на потребление кислорода

давление, которое соответствует высоте 1500—2000 м. При указанном давлении не ограничивается длительность полета и не требуется включать в работу систему кислородного питания для экипажа.

---

Скорость изменения давления. Для ослабления эффекта декомпрессионной болезни у экипажа, порождаемой резким изменением давления в кабине, скорость изменения давления воздуха должна ограничиваться. По существующим физиологическим нормам скорость изменения давления воздуха в кабине не должна превышать:

— при непродолжительных полетах —

Δрк Δt

≤ 5 — 10

мм рт. ст. сек

;

— при продолжительных полетах —

Δрк Δt

≤ 2

мм рт. ст. сек

.

Температура. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Чтобы физиологические процессы в его организме протекали нормально, среда должна обладать способностью отнимать вырабатываемое организмом тепло. Теплообмен между организмом и окружающей средой зависит от климатических условий, прежде всего от температуры и влажности. Если окружающая среда имеет такую температуру и влажность, при которых количество тепла, вырабатываемого организмом, находится в равновесии с количеством тепла, отбираемым средой, среда является комфортной. Для кислородно-азотной среды она равна 20—22°С.

С изменением температуры изменяется также интенсивность обмена веществ, в частности потребление кислорода. На рис. 2.2 показаны кривые изменения температур окружающего воздуха (20—35°С), при которых наблюдается минимальное потребление  {35}  кислорода. Потребление кислорода зависит от индивидуальных особенностей человека (кривые 1, 2, 3, 4).

Влажность. Влажность для состояния человеческого организма имеет меньшее значение, чем давление и температура воздуха. Однако сильное изменение относительной влажности в кабине, как уже отмечалось, может привести к нарушению саморегуляции температуры тела человека, эффективность которой зависит от состояния насыщения воздуха водяными парами. Допускается изменение относительной влажности в пределах 30—70%. Наиболее благоприятной является влажность 40%.

Аэроионный режим. При формировании искусственной атмосферы в кабине ЛА необходимо принимать во внимание также и аэроионный режим. Должны быть реализованы следующие гигиенические требования к аэроионному режиму:

— уровень суммарной концентрации аэроионов — 2 · 10³ — 5 · 10³ 1/см³;

— коэффициент униполярности — 0,7—0,8.

Допустимые дозы проникающей радиации. При одноразовом облучении в течение суток допустимая доза проникающей радиации не должна превышать 25 бэр.

Способы регулирования параметров искусственной атмосферы. Поддержание физиолого-гигиенических параметров искусственной атмосферы в герметической кабине летательного аппарата на необходимом уровне обеспечивается системами кондиционирования воздуха.

Нормальный газовый состав воздуха в герметической кабине летательного аппарата можно осуществить либо непрерывной подачей в кабину свежего воздуха по незамкнутому циклу, либо регенерацией (восстановлением) воздуха по замкнутому циклу.

---

В соответствии с указанными способами вентиляции воздуха герметических кабин и в зависимости от высоты полета летательного аппарата кабины принято классифицировать на герметические кабины вентиляционного (неавтономного) и герметические кабины регенерационного (автономного) типа. Герметические кабины вентиляционного типа обычно используются для высот полета около 20—25 км, герметические кабины регенерационного типа — неограниченно.

Для герметической кабины вентиляционного типа блок-схема системы кондиционирования воздуха может иметь вид, показанный на рис. 2.3. Чистота воздуха и его состав обеспечиваются системой вентиляции путем принудительной подачи определенного количества W_к свежего воздуха в кабину. Регулирование давления осуществляется перепуском избыточного количества воздуха, непрерывно поступающего в кабину, в атмосферу через клапан перепуска воздуха регулятора давления (РД). Регулирование температуры осуществляется изменением теплосодержания воздуха,  {36}  поступающего в кабину. Регулятор температуры (РТ) автоматически управляет краном распределителя воздуха, который пропускает

Рис. 2.3. Блок-схема системы кондиционирования воздуха герметической кабины вентиляционного типа: ГК — герметическая кабина; РД — регулятор давления; РТ — регулятор температуры; Охл. — система охлаждения воздуха

горячий свежий воздух либо на охлаждение, либо непосредственно направляет на вход в кабину.

В кабинах вентиляционного типа современных самолетов обычно отсутствует контур регулирования относительной влажности и контур регулирования парциального давления кислорода. Необходимая величина парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на определенных высотах полета обеспечивается использованием экипажем систем кислородного питания.

Рис. 2.4. Блок-схема системы кондиционирования воздуха герметической кабины регенерационного типа: ГК — герметическая кабина: РТ — регулятор температуры: pО2 — регулятор парциального давления кислорода: РВ — регулятор влажности; РД — регулятор давления; О2 — запас кислорода; В — вентилятор; Охл. — система охлаждения воздуха; ВП — влагопоглотитель; Ф — фильтр: РУ — регенерационная установка; N2 — запас азота

На рисунке 2.4 изображена блок-схема системы кондиционирования воздуха для герметической кабины регенерационного типа.  {37}  В отличие от рассмотренной системы кондиционирования (рис. 2.3) в данной схеме предусмотрен замкнутый контур циркуляции воздуха через элементы регенерационной установки. Такая система регенерации воздуха должна обеспечивать непрерывное поглощение углекислого газа и паров воды, выделяемых экипажем, а также непрерывно подавать необходимое количество кислорода в кабину.

---

Основными контурами регулирования данной схемы являются: контур регулирования давления РД и контур регулирования температуры РТ. Регулирование давления осуществляется воздействием

Рис. 2.5. Схема направления потока газа по замкнутому контуру для кабины регенерационного типа: ГК — герметическая кабина; РУ — регенерационная установка: В — вентилятор: Экип. — экипаж

через исполнительный орган регулятора давления на систему подачи инертного газа (азота N₂ или гелия Не) в кабину, а регулирование температуры — изменением степени рассеивания тепла из кабины в окружающую среду. Поддержание необходимой величины относительной влажности воздуха осуществляется регулятором влажности РВ, воздействующим на влагопоглотитель ВП. Регулирование парциального давления кислорода обеспечивается обогащением воздуха кабины чистым кислородом с помощью регулятора парциального давления кислорода p_О2.

Расчет потребного расхода воздуха, движущегося по замкнутому контуру через элементы регенерационной установки и предназначенного для поглощения продуктов жизнедеятельности экипажа, производится из условия ограничения концентрации газообразных примесей в воздухе кабины и оптимальной величины относительной влажности.

Расчетные формулы потребного расхода воздуха можно получить из уравнения баланса газовой смеси в кабине. На рис. 2.5 показано направление потока газа по замкнутому контуру для кабины регенерационного типа. Согласно приведенной схеме уравнение баланса расхода примесей для установившегося режима имеет вид

WpCp + nqCО2 = WpCк,

(2.1)

где W_p — потребный расход газовой смеси через регенерационную установку, м³/час;

С_р — концентрация в процентах газообразной примеси в газовом потоке на выходе регенерационной установки;  {38} 

nq_CО2 — количество углекислого газа, выделяемого человеком в процессе дыхания, м³/час;

n — количество членов экипажа;

С_к — фактическая концентрация в процентах примесей в воздухе кабины.

Расчетную формулу потребной вентиляции можно записать в следующем виде:

Wр =  nqCО2 Ск – Ср  ≈  nqCО2 Ск ,

(2.2)

поскольку концентрация примесей на выходе регенерационной установки С_р обычно мала.

Уравнение баланса паров воды для установившегося режима имеет вид

WpEp + nqH2O = WpEк,

(2.3)

где Е_р — абсолютная влажность газового потока на выходе регенерационной установки, г/м³;

Е_к — абсолютная влажность воздуха в кабине, г/м³;

q_H2О — количество влаги, выделяемой человеком, г/час.

Из формулы (2.3) получим потребную вентиляцию по влажности

Wр =  nqH2О Eк – Eр  ≈  nqH2О EкηH2О ,

(2.4)

---

Смотрите также файлы

• 149835_kestelman_v_n_fedorov_a_v_mehanizmy_upravleniya_samoletom.pdf

• Bezopasnost_vzleta_v_uslovijah_obledenenija.pdf

• dorfman_pogovorim_o_shassi.pdf

• Панель_3.pdf

• Панель_3-1.pdf