一种被动触发的直升机座舱保护系统的制作方法

本发明专利属于直升机安全系统设计，具体涉及一种被动触发的直升机座舱保护系统。

背景技术：

1、由于直升机结构特点以及在特殊环境下使用的用途，导致直升机无法像固定翼一样具有弹射跳伞的装置，即使具备弹射跳伞装置也可能因尾桨失衡或弹射高度不够而不能正确打开伞包。故直升机往往采取各级结构逐级吸能的抗坠毁方式。

2、在直升机坠毁过程中，首先与地表发生接触并形变吸能的是起落架，在形变直至起落架完全变形后。机身与地表发生接触，此阶段，坠地的能量被机身下部结构形变吸收。此后第三阶段剩余的能量被飞行员抗坠毁座椅吸收。经此三阶段未被完全吸收的能量会对驾驶员身体产生伤害。

3、以往提高直升机抗坠毁能力的方法通常是牺牲直升机的有效重量，而有效重量在直升机设计阶段是很重要的数值。现在主流的设计思路是在主机吸能的三个阶段加强各个阶段所能吸收的能量。起落架的抗坠毁设计有的是使用跪式起落架，利用跪式起落架理想的吸能结构，或是在起落架结构上选取弹塑性更好的铝合金管材或复合材料。对于机身下部，通常优化机舱地板的吸能结构以及材料。在抗坠毁座椅设计上，通常要保证座椅与其下联接件不发生错位和脱落。虽然以上设计保证了直升机坠毁过程中的逐级吸能，但若直升机坠毁落地不是以起落架竖直姿态落地，或落地之后发生侧翻，则会从舱门方向对驾驶员的生命安全造成伤害。其次以上设计并未考虑直升机在落地碰撞过程中，脱落的硬物表面对驾驶员的接触伤害以及燃油漏油对驾驶员的高温伤害。

4、在已经公开的专利中，专利cn102481980a，公开了飞机乘员保护系统，其安全气囊的触发逻辑/机制是将坠毁探测系统接收来自传感器的飞行信息，确定是否可能发生坠毁，当探测到即将坠毁，即将坠毁探测系统激活第一组飞机系统的撞击模式；撞击探测系统接收来自传感器系统的飞行信息，确定是否已经或正在发生撞击；当探测到撞击，撞击探测器系统激活的第二组飞机系统的撞击模式。该专利未明确飞机遭受撞击的具体形式，其安全气囊的设置位置位于机体下方，这种气囊的布置形式，仅能应对直升机起落架与地面发生正面碰撞时的撞击形式。当碰撞导致驾驶舱结构变形或驾驶舱玻璃碎裂等会造成驾驶员损伤的故障时，该专利无法保证驾驶员安全。

技术实现思路

1、本发明的目的：提出了一种被动触发的直升机座舱保护系统，为驾驶员在直升机坠毁而导致的侧方碰撞和翻滚中提供保护。

2、本发明的技术方案：一种被动触发的直升机座舱保护系统，所述系统由传感器，电子控制系统，触发装置，气体发生器和气囊五部分组成；所述传感器是感知部件，当所述传感器感知因撞击导致起落架或机体侧方形变，并将数据发送至电子控制系统，所述电子控制系统按照设定的控制逻辑控制触发装置实时激活气体发生器，使气体快速充满气囊来保证驾驶员安全。

3、进一步的，所设定的控制逻辑包括两种触发机制，触发机制a：当直升机以常规方式发生坠毁时，此时起落架先接触地面吸能变形，若此时坠毁但未发生侧翻或翻滚，则侧方舱门方向传感器未感受到信号，则不将碰撞信号发送至电子控制系统；坠毁发生侧翻或翻滚的情况可通过起落架判断；触发机制b：在直升机发生侧翻或翻滚前，两起落架必然先吸能形变，一方起落架继续吸能形变，而另一方因与地面停止接触会发生形变停止或形变程度明显小于另一方起落架的情况，此时是直升机侧翻的前兆，之后侧方舱门会与地面发生碰撞形变吸能；当传感器捕捉到一方起落架发生形变停止或形变程度明显小于另一方起落架以及侧方舱门发生形变时则将触发信号传至电子控制系统。

4、进一步的，所述传感器用来判断碰撞与侧翻是否发生以及发生的程度是否需要打开气囊。

5、进一步的，在起落架与侧方舱门均采用多点式布置方式布置传感器。

6、进一步的，当直升机侧翻坠毁时，侧方舱门直接与地面碰撞接触，而起落架可能比舱门延迟接受撞击，此时，由侧方舱门传感器通过撞击及变形的程度来作为判断触发的依据。

7、进一步的，所述气囊应采用热塑性好，长期弯折不易断裂的材料。

8、进一步的，所述气囊材料中还添加有阻燃剂，成型后，气囊外表面还有涂上类似硅胶的防护层。

9、进一步的，所述气囊包括多种设计形式，在驾驶员前方，侧边安装安全气囊；驾驶员前方气囊可安装在仪表显控设备下方，侧气帘可安装在座椅的外侧或者侧门的框上，侧气帘应不配置排气孔。

10、本发明的有益效果：1)本发明通过安全气囊弥补了驾驶员在直升机发生侧翻和侧方碰撞时，缺乏对接触伤害的防护问题。通过电子控制系统对侧方舱门的形变程度、两侧起落架不同形变吸能程度进行判断，得出是否激发气囊的结果。

11、2)且因安全气囊采用类似聚酰胺材料，长时间处于折叠状态但不会容易出现折痕和变脆状态，可使安全气囊与机体同寿，不必每次大体检都对安全气囊进行更换，减少了工作任务量，可靠性强。

12、3)为了保证从传感器、电子控制系统、触发装置、气体发生器到气囊过程的成功激发，仍需定期对传感器和电子控制系统进行模拟实验，此时可断开电子控制系统与触发装置，给传感器一个类似触发的信号，通过观察电子控制系统的处理情况来检验系统能否正常工作。

技术特征：

1.一种被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述系统由传感器、电子控制系统、触发装置、气体发生器和气囊五部分组成；所述传感器是感知部件，当所述传感器感知因撞击导致起落架或机体侧方形变，并将数据发送至电子控制系统，所述电子控制系统按照设定的控制逻辑控制触发装置实时激活气体发生器，使气体快速充满气囊来保证驾驶员安全。

2.如权利要求1所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所设定的控制逻辑包括两种触发机制，

3.如权利要求2所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述传感器用来判断碰撞与侧翻是否发生以及发生的程度是否需要打开气囊。

4.如权利要求3所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，在起落架与侧方舱门均采用多点式布置方式布置传感器。

5.如权利要求4所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，当直升机侧翻坠毁时，侧方舱门直接与地面碰撞接触，而起落架可能比舱门延迟接受撞击，此时，由侧方舱门传感器通过撞击及变形的程度来作为判断触发的依据。

6.如权利要求1所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述气囊采用热塑性好，长期弯折不易断裂的材料。

7.如权利要求6所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述气囊材料中还添加有阻燃剂，成型后，气囊外表面还有涂上类似硅胶的防护层。

8.如权利要求7所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述气囊包括多种设计形式，在驾驶员前方，侧边安装安全气囊；驾驶员前方气囊可安装在仪表显控设备下方，侧气帘可安装在座椅的外侧或者侧门的框上，侧气帘应不配置排气孔。

9.如权利要求1、6-8任意一项所述的被动触发的直升机座舱保护系统，其特征在于，所述气囊采用类似聚酰胺材料制成。

技术总结
本发明属于直升机安全系统设计技术领域，具体涉及一种被动触发的直升机座舱保护系统；所述系统由传感器，电子控制系统，触发装置，气体发生器和气囊五部分组成；所述传感器是感知部件，当所述传感器感知因撞击导致起落架或机体侧方形变，并将数据发送至电子控制系统，所述电子控制系统按照设定的控制逻辑控制触发装置实时激活气体发生器，使气体快速充满气囊来保证驾驶员安全。

技术研发人员：冯可昕,王朝炜,曾兰婷,杨维玉,王璐爽,余昕烨,曾祥龙
受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14