一种直升机应急漂浮系统的制作方法

1.本发明属于直升机紧急逃生装备领域，具体涉及一种直升机应急漂浮系统。


背景技术：

2.直升机作为一种适用于复杂气候条件的多用途运输平台，具有一般固定翼飞行器不具备的垂直升降、悬停、低空或低速飞行的特点，常作为海上短途运输、巡逻和搜救的关键设备。随着直升机海上任务快速增长、飞行时间增长、使用次数增多，发生故障的概率也在持续增加。受气动外形设计限制，直升机自身水密性较差，在海上紧急迫降时机体能提供的浮力无法支持直升机在海面进行长时间漂浮，导致机组人员及乘客无法安全逃生，严重制约了直升机的实用性和安全性。
3.目前部分学者设计、制造了各类构型的直升机应急漂浮系统，在机身外部设置浮筒，通过紧急情况下充气展开的形式为直升机提供水面浮力。
4.然而，通过实际应用发现，直升机的应急着水涉及多个系统的动态交联，需在启动应急漂浮系统时对其它各系统进行有计划地操作才能真正满足直升机着水后的稳定漂浮。然而尚无一种能够对全机系统进行有效统筹的控制方法.


技术实现要素：

5.本技术提供一种直升机应急漂浮系统，能够对全机系统进行有效统筹。
6.技术方案：一种直升机应急漂浮系统，直升机应急漂浮系统包括应急漂浮开关板10、漂浮控制盒20、气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70和浸水传感器80，其中：
7.应急漂浮开关板10、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70均与漂浮控制盒20连接；漂浮控制盒20分别与气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、和浸水传感器80连接；机电管理计算机40分别与应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406连接；武器控制板405分别与控制着武器挂架4051和惰性火药燃爆系统4052连接；
8.所述机电管理计算机40，用于同时控制着应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406；
9.所述武器控制板405，用于同时控制着武器挂架4051和惰性火药燃爆系统4052。
10.具体的，在正常启动的模式下：
11.正总距杆浮筒充气开关60或副总距杆浮筒充气开关70，用于在不超过30ms的时间内，将启动信号输入至漂浮控制盒20；
12.漂浮控制盒20，用于在接收到启动信号时，先读取速度高度检测器50此时的信号；若飞行高度数据大于高度阈值，或飞行速度大于速度阈值，为保证直升机的安全，则漂浮控制盒20每隔10ms循环读取速度高度检测器50数据，直至高度数据低于高度阈值且速度数据低于速度阈值后，向气瓶系统30送出启动信号；若到达高度阈值后直升机速度仍大于速度
阈值，延迟1000ms后强制向气瓶系统30送出启动信号；若漂浮控制盒20读取不到速度高度检测器50数据，在延迟500ms后强制向气瓶系统30送出启动信号；
13.所述气瓶系统30接收到启动信号后，在不超过50ms的时间内启动充气阀门，使气瓶内储存的气体沿预设管路充入直升机的浮筒，展开浮筒为直升机提供着水后的浮力。
14.具体的，所述高度阈值范围在500-700m，速度阈值范围在140-160km/h。
15.具体的，所述漂浮控制盒20，还用于在正常启动程序中向气瓶系统30发送启动信号的同时，向机电管理计算机40送入应急漂浮系统正常启动的状态信号；
16.机电管理计算机40，用于在收到应急漂浮系统正常启动的状态信号后，先将该信号发送至应急救生定位系统401的黑匣子中，记录该正常启动信号，并在不多于50ms的时间内，向武器控制板405送入漂浮系统正常启动状态下的武器投放信号，随后武器控制板405控制惰性火药燃爆系统4052对火药进行销毁，并在150-200ms的延迟后控制武器挂架4051打开机上连接机构进行分离。
17.具体的，机电管理计算机40，还用于在武器挂架4051执行分离任务7000ms-7350ms后，向应急救生定位系统401输入正常启动信号，应急救生定位系统401启动，同时投放黑匣子和定位器，满足直升机飞行记录保留和人员救生定位要求。
18.具体的，机电管理计算机40，还用于在根据高度阈值计算的着水时间前1000ms，向发动机404发送停车信号，关闭发动机，直升机失去动力在惯性作用下继续下落；450ms-500ms延迟后，向旋翼刹车系统403发送刹车信号，旋翼刹车系统403内部机构作动，对旋翼施加阻尼使之停止旋转；避免着水后旋翼打水造成直升机侧翻。
19.具体的，在应急启动的模式下：
20.当飞行员无法通过应急漂浮开关板10、主总距杆浮筒充气开关60或副总距杆浮筒充气开关70主动操纵应急漂浮系统启动时，直升机落水后，浸水传感器80内部的浸水感应模块受环境变化，发出应急启动信号，在10ms内送入漂浮控制盒20；
21.漂浮控制盒20收到应急启动信号后，不再读取速度高度检测器50的信号，在30ms内控制气瓶系统30对浮筒进行充气，同时给机电管理计算机40发送应急启动信号；
22.机电管理计算机40收到应急启动信号后，判断直升机已经入水，为保证直升机安全，需更改对各系统的控制策略，具体如下：机电管理计算机40同时向应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406发送紧急启动信号。
23.具体的，所述应急救生定位系统401接收到紧急启动信号后，在50ms内对紧急启动信号存储后并执行黑匣子投放和定位器投放任务；
24.所述关键部位自毁系统402接收到紧急启动信号后，在50ms内对地图、关键数据记录盒执行自毁程序；
25.所述旋翼刹车系统403接收到紧急启动信号后，在50ms内立即启动阻尼系统对旋翼进行制动；
26.所述发动机404接收到紧急启动信号后，立即断开供油管路，切断与apu的交联，完成发动机停车；
27.所述武器控制板405接收到紧急启动信号后，立即控制武器挂架4051打开机上连接机构进行分离，不对惰性火药燃爆系统4052做操作；
28.所述发动机灭火系统406接收到紧急启动信号后，立即启动灭火瓶电磁阀，释放灭火剂，避免发动机在应急着水情况下因关闭不充分发生燃爆。
29.因此，本技术提供一种直升机应急漂浮系统及控制方法，通过联动机电管理计算机，对漂浮系统、发动机、旋翼系统、应急救生定位系统、武器系统等多个直升机关键系统进行不同状态下的有序控制，从而提升应急漂浮系统启动后，直升机的着水安全性和可靠性。为直升机驾驶员和乘员创造更大的水面逃生机会。
附图说明
30.图1为本技术提供的一种直升机应急漂浮系统的结构示意图。
31.其中，10-应急漂浮开关板、20-漂浮控制盒、30-气瓶系统、40-机电管理计算机、50-速度/高度检测器、60-正总距杆浮筒充气开关、70-副总距杆浮筒充气开关、80-浸水传感器、401-应急救生定位系统、402-关键部位自毁系统、403-旋翼刹车系统、404-发动机、405-武器控制板、406-发动机灭火系统、4051-武器挂架、4052-惰性火药燃爆系统。
具体实施方式
32.实施例一
33.如图1所示，本技术提供的一种直升机应急漂浮系统包括应急漂浮开关板10、漂浮控制盒20、气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70和浸水传感器80，其中：
34.应急漂浮开关板10、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70均与漂浮控制盒20连接；漂浮控制盒20分别与气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、和浸水传感器80连接；机电管理计算机40分别与应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406连接；武器控制板405分别与控制着武器挂架4051和惰性火药燃爆系统4052连接。
35.具体的，所述机电管理计算机40，用于同时控制着应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406。
36.具体的，所述武器控制板405，用于同时控制着武器挂架4051和惰性火药燃爆系统4052。
37.本技术提供的一种直升机应急漂浮系统包括正常启动、备份启动和应急启动三种模式。其中，在直升机在空中需执行应急着水任务时，执行正常启动模式；在正常启动模式失效时，执行备份启动模式；当正常启动和备份启动均未启动，且直升机已经入水后，执行应急启动模式。
38.本技术提供的一种直升机应急漂浮系统在正常启动的模式下的工作原理为：
39.正总距杆浮筒充气开关60或副总距杆浮筒充气开关70，用于在不超过30ms的时间内，将启动信号输入至漂浮控制盒20。
40.漂浮控制盒20，用于在接收到启动信号时，先读取速度高度检测器50此时的信号；若飞行高度数据大于高度阈值，或飞行速度大于速度阈值，为保证直升机的安全，则漂浮控制盒20每隔10ms循环读取速度高度检测器50数据，直至高度数据低于高度阈值且速度数据低于速度阈值后，向气瓶系统30送出启动信号；若到达高度阈值后直升机速度仍大于速度
阈值，延迟1000ms后强制向气瓶系统30送出启动信号；若漂浮控制盒20读取不到速度高度检测器50数据，在延迟500ms后强制向气瓶系统30送出启动信号。
41.具体的，所述高度阈值范围在500-700m，速度阈值范围在140-160km/h。
42.所述气瓶系统30接收到启动信号后，在不超过50ms的时间内启动充气阀门，使气瓶内储存的气体沿预设管路充入直升机的浮筒，展开浮筒为直升机提供着水后的浮力。
43.所述漂浮控制盒20，还用于在正常启动程序中向气瓶系统30发送启动信号的同时，向机电管理计算机40送入应急漂浮系统正常启动的状态信号。
44.机电管理计算机40，用于在收到应急漂浮系统正常启动的状态信号后，先将该信号发送至应急救生定位系统401的黑匣子中，记录该正常启动信号，并在不多于50ms的时间内，向武器控制板405送入漂浮系统正常启动状态下的武器投放信号，随后武器控制板405控制惰性火药燃爆系统4052对火药进行销毁，并在150-200ms的延迟后控制武器挂架4051打开机上连接机构进行分离。
45.机电管理计算机40，还用于在武器挂架4051执行分离任务7000ms-7350ms后，向应急救生定位系统401输入正常启动信号，应急救生定位系统401启动，同时投放黑匣子和定位器，满足直升机飞行记录保留和人员救生定位要求。
46.机电管理计算机40，还用于在根据高度阈值计算的着水时间前1000ms，向发动机404发送停车信号，关闭发动机，直升机失去动力在惯性作用下继续下落；450ms-500ms延迟后，向旋翼刹车系统403发送刹车信号，旋翼刹车系统403内部机构作动，对旋翼施加阻尼使之停止旋转。避免着水后旋翼打水造成直升机侧翻。
47.需要说明的是，正常启动模式下，机电管理计算机40不向关键部位自毁系统402和发动机灭火系统406传送信号。
48.优选的，本技术提供的直升机应急漂浮系统在备份启动的模式下的工作原理为：
49.当驾驶员按下正总距杆浮筒充气开关60或由副驾驶员按下副总距杆浮筒充气开关70后漂浮系统无反应时，需执行备份启动程序。由正驾驶员按动应急漂浮开关板10上的备份按钮，在不多于30ms的时间内向漂浮控制盒20中送入备份启动信号。
50.漂浮控制盒20收到备份启动信号后，与正常启动模式下相同，先完成速度高度检测器50的信号采集，在通过预先设置的速度高度阈值后启动气瓶系统30打开浮囊，并控制机电管理计算机40控制应急救生定位系统401、旋翼刹车系统403、发动机404和武器控制板405在预定时间延迟后执行相应任务。区别在与其送入应急救生定位系统401黑匣子中存档的信息为备份启动信息，为后续故障诊断提供数据依据。
51.优选的，本技术提供的直升机应急漂浮系统在应急启动的模式下的工作原理为：
52.当飞行员无法通过应急漂浮开关板10、主总距杆浮筒充气开关60或副总距杆浮筒充气开关70主动操纵应急漂浮系统启动时，直升机落水后，浸水传感器80内部的浸水感应模块受环境变化，发出应急启动信号，在10ms内送入漂浮控制盒20。
53.漂浮控制盒20收到应急启动信号后，不再读取速度高度检测器50的信号，在30ms内控制气瓶系统30对浮筒进行充气，同时给机电管理计算机40发送应急启动信号。
54.机电管理计算机40收到应急启动信号后，判断直升机已经入水，为保证直升机安全，需更改对各系统的控制策略，具体如下：机电管理计算机40同时向应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系
统406发送紧急启动信号。
55.所述应急救生定位系统401接收到紧急启动信号后，在50ms内对紧急启动信号存储后并执行黑匣子投放和定位器投放任务；
56.所述关键部位自毁系统402接收到紧急启动信号后，在50ms内对地图、关键数据记录盒执行自毁程序；
57.所述旋翼刹车系统403接收到紧急启动信号后，在50ms内立即启动阻尼系统对旋翼进行制动；
58.所述发动机404接收到紧急启动信号后，立即断开供油管路，切断与apu的交联，完成发动机停车；
59.所述武器控制板405接收到紧急启动信号后，立即控制武器挂架4051打开机上连接机构进行分离，不对惰性火药燃爆系统4052做操作；
60.所述发动机灭火系统406接收到紧急启动信号后，立即启动灭火瓶电磁阀，释放灭火剂，避免发动机在应急着水情况下因关闭不充分发生燃爆。
61.本发明关键点如下：
62.1.一种直升机应急漂浮系统控制方法，包括正常启动、备份启动和应急启动三种模式；
63.2.在正常启动模式下能够更有序地对武器、发动机、旋翼等系统进行动作处理，既提升了飞行员应急着水的安全性，又能有效提升直升机各系统在着水后维修再使用的可能性；
64.3.一种直升机应急漂浮系统，内置了速度高度检测器，具备动作延时功能，在高度较高的情况下不操作气瓶和其他执行机构作动，可减少迫降过程中对直升机保持正常姿态的不利影响，提高直升机水上迫降的成功率；
65.4.一种直升机应急漂浮系统，在正常模式下启动能更为合理地对机上可能引起爆炸的火药、武器和发动机进行处理，大幅提升应急着水的安全性；
66.5.在正常模式下，因飞行员生存概率较高，不执行关键部位自毁，提升直升机保全的可能性；
67.6.在应急情况下，在短时间内同时对各系统进行操作，满足紧急条件下快速求生的需求，并增加了关键部位自毁和发动机灭火功能，降低未提前关闭的发动机和未提前丢弃的武器、火药发生燃爆起火的可能。
68.7.在直升机外挂武器较多，应急漂浮系统浮筒外形设计受到限制时，采用本控制方法，就可以按浮力配平需求进行浮筒设计，避免浮筒充气展开时与外挂武器干涉，造成浮筒破损。
69.综上所述，本技术提供一种直升机应急漂浮系统控制方法，设计了正常启动、备份启动和应急启动三种模式，使用漂浮控制盒、速度高度检测器和机电管理计算机等执行动作时延，将全机各系统统筹计划，按不同模式进行有序控制，有效提升了直升机应急着水情况下的安全性，大幅加强了直升机着水后的保全性和各系统的二次使用概率。同时还与关键部位自毁系统交联，避免战场意外着水后秘密泄露的发生。本文提出的控制方法首次将直升机全系统进行了规划控制，具备良好的创造性和实用性。

技术特征：
1.一种直升机应急漂浮系统，其特征在于，直升机应急漂浮系统包括应急漂浮开关板(10)、漂浮控制盒(20)、气瓶系统(30)、机电管理计算机(40)、速度/高度检测器(50)、正总距杆浮筒充气开关(60)、副总距杆浮筒充气开关(70)和浸水传感器(80)，其中：应急漂浮开关板(10)、正总距杆浮筒充气开关(60)、副总距杆浮筒充气开关(70)均与漂浮控制盒(20)连接；漂浮控制盒(20)分别与气瓶系统(30)、机电管理计算机(40)、速度/高度检测器(50)、和浸水传感器(80)连接；机电管理计算机(40)分别与应急救生定位系统(401)、关键部位自毁系统(402)、旋翼刹车系统(403)、发动机(404)、武器控制板(405)和发动机灭火系统(406)连接；武器控制板(405)分别与控制着武器挂架(4051)和惰性火药燃爆系统(4052)连接；所述机电管理计算机(40)，用于同时控制着应急救生定位系统(401)、关键部位自毁系统(402)、旋翼刹车系统(403)、发动机(404)、武器控制板(405)和发动机灭火系统(406)；所述武器控制板(405)，用于同时控制着武器挂架(4051)和惰性火药燃爆系统(4052)。2.根据权利要求1所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，在正常启动的模式下：正总距杆浮筒充气开关(60)或副总距杆浮筒充气开关(70)，用于在不超过30ms的时间内，将启动信号输入至漂浮控制盒(20)；漂浮控制盒(20)，用于在接收到启动信号时，先读取速度高度检测器(50)此时的信号；若飞行高度数据大于高度阈值，或飞行速度大于速度阈值，为保证直升机的安全，则漂浮控制盒(20)每隔10ms循环读取速度高度检测器(50)数据，直至高度数据低于高度阈值且速度数据低于速度阈值后，向气瓶系统(30)送出启动信号；若到达高度阈值后直升机速度仍大于速度阈值，延迟1000ms后强制向气瓶系统(30)送出启动信号；若漂浮控制盒(20)读取不到速度高度检测器(50)数据，在延迟500ms后强制向气瓶系统(30)送出启动信号；所述气瓶系统(30)接收到启动信号后，在不超过50ms的时间内启动充气阀门，使气瓶内储存的气体沿预设管路充入直升机的浮筒，展开浮筒为直升机提供着水后的浮力。3.根据权利要求2所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，所述高度阈值范围在500-700m，速度阈值范围在140-160km/h。4.根据权利要求1所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，所述漂浮控制盒(20)，还用于在正常启动程序中向气瓶系统(30)发送启动信号的同时，向机电管理计算机(40)送入应急漂浮系统正常启动的状态信号；机电管理计算机(40)，用于在收到应急漂浮系统正常启动的状态信号后，先将该信号发送至应急救生定位系统(401)的黑匣子中，记录该正常启动信号，并在不多于50ms的时间内，向武器控制板(405)送入漂浮系统正常启动状态下的武器投放信号，随后武器控制板(405)控制惰性火药燃爆系统(4052)对火药进行销毁，并在150-200ms的延迟后控制武器挂架(4051)打开机上连接机构进行分离。5.根据权利要求1所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，机电管理计算机(40)，还用于在武器挂架(4051)执行分离任务7000ms-7350ms后，向应急救生定位系统(401)输入正常启动信号，应急救生定位系统(401)启动，同时投放黑匣子和定位器，满足直升机飞行记录保留和人员救生定位要求。6.根据权利要求1所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，机电管理计算机(40)，还用于在根据高度阈值计算的着水时间前1000ms，向发动机(404)发送停车信号，关闭发动
机，直升机失去动力在惯性作用下继续下落；450ms-500ms延迟后，向旋翼刹车系统(403)发送刹车信号，旋翼刹车系统(403)内部机构作动，对旋翼施加阻尼使之停止旋转；避免着水后旋翼打水造成直升机侧翻。7.根据权利要求1所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，在应急启动的模式下：当飞行员无法通过应急漂浮开关板(10)、主总距杆浮筒充气开关(60)或副总距杆浮筒充气开关(70)主动操纵应急漂浮系统启动时，直升机落水后，浸水传感器(80)内部的浸水感应模块受环境变化，发出应急启动信号，在10ms内送入漂浮控制盒(20)；漂浮控制盒(20)收到应急启动信号后，不再读取速度高度检测器(50)的信号，在30ms内控制气瓶系统(30)对浮筒进行充气，同时给机电管理计算机(40)发送应急启动信号；机电管理计算机(40)收到应急启动信号后，判断直升机已经入水，为保证直升机安全，需更改对各系统的控制策略，具体如下：机电管理计算机(40)同时向应急救生定位系统(401)、关键部位自毁系统(402)、旋翼刹车系统(403)、发动机(404)、武器控制板(405)和发动机灭火系统(406)发送紧急启动信号。8.根据权利要求7所述的直升机应急漂浮系统，其特征在于，所述应急救生定位系统(401)接收到紧急启动信号后，在50ms内对紧急启动信号存储后并执行黑匣子投放和定位器投放任务；所述关键部位自毁系统(402)接收到紧急启动信号后，在50ms内对地图、关键数据记录盒执行自毁程序；所述旋翼刹车系统(403)接收到紧急启动信号后，在50ms内立即启动阻尼系统对旋翼进行制动；所述发动机(404)接收到紧急启动信号后，立即断开供油管路，切断与apu的交联，完成发动机停车；所述武器控制板(405)接收到紧急启动信号后，立即控制武器挂架(4051)打开机上连接机构进行分离，不对惰性火药燃爆系统(4052)做操作；所述发动机灭火系统(406)接收到紧急启动信号后，立即启动灭火瓶电磁阀，释放灭火剂，避免发动机在应急着水情况下因关闭不充分发生燃爆。

技术总结
本申请提供一种直升机应急漂浮系统，直升机应急漂浮系统包括应急漂浮开关板10、漂浮控制盒20、气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70和浸水传感器80，其中：应急漂浮开关板10、正总距杆浮筒充气开关60、副总距杆浮筒充气开关70均与漂浮控制盒20连接；漂浮控制盒20分别与气瓶系统30、机电管理计算机40、速度/高度检测器50、和浸水传感器80连接；机电管理计算机40分别与应急救生定位系统401、关键部位自毁系统402、旋翼刹车系统403、发动机404、武器控制板405和发动机灭火系统406连接；武器控制板405分别与控制着武器挂架4051和惰性火药燃爆系统4052连接。4051和惰性火药燃爆系统4052连接。4051和惰性火药燃爆系统4052连接。


技术研发人员：姜滨 艾剑波 谢定祥 胡敦远 孔波 吴世豪 成德
受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/4/5