|
|
ааа. Система уменьшения последствий авиакатастроф на основе использов. Авиационная техника
МАОУ « ЛИЦЕЙ № 58 »
Международная молодежная научная конференция
«ХVI Королевские чтения: школьники»,
посвященная 60-летию полета в космос Ю.А. Гагарина
«Система уменьшения последствий авиакатастроф на основе использования экстренной заморозки топлива»
Секция
«Авиационная техника»
Выполнил: Батов С.В.
Класс:10
Место жительства: г.Новоуральск, Свердловская область
Научный руководитель: Учитель физики, Смирнова Оксана Юрьевна
Самара 2021
Аннотация
Несмотря на то, что самолет является самым безопасным транспортом, все же случаются катастрофы, в которых погибает очень много людей. Инженеры стараются сделать двигатели, и прочие системы максимально безопасными и безотказно работающими, но бывают такие ситуации, которые приводят к возгоранию топлива.
Моя цель- спланировать систему, которая не допустит пожара
Я предлагаю свою систему уменьшений последствий авиакатастроф на основе экстренной заморозки топлива. Это небольшое, но крайне эффективное сооружение, предотвращающее возгорание топлива либо при крушении, либо при экстренной посадке, посредством простой заморозки горючего.
В результате, я получил простую и дешевую систему, которая может спасти много жизней и уменьшит ущерб от катастрофы, если она все же произошла.
Введение
Не все в этом признаются, но летать самолетом боятся очень многие. По разным статистическим данным, 85% пассажиров в самолете испытывают тревогу разной степени выраженности, а 10% можно назвать аэрофобами. Однако, безопасность перелёта на самолёте доказана статистически: быть пассажиром современного авиалайнера безопаснее, чем ходить пешком!
Но факт остается фактом: возгорания и пожары воздушных судов не раз приводили к печальным последствиям. Как правило, пожар на борту летящего или садящегося самолета приводит к человеческим жертвам (разрушение шасси, деформация топливного бака и возгорание). Можно ли предотвратить катастрофу? Уменьшить последствия?
Итак, в современном самолетостроении используют кессон-баки, они имеют вид герметичных полостей. В основном они устанавливаются в крыльях, стабилизаторе и киле. Это мягкие баки, изготовленные из резиновых материалов, это позволяет сохранить их целостность при перегрузках и ударах. Кроме того, подобный материал очень надежен и эффективно занимает отведенное пространство. Но в случае аварийной посадки самолета, их очень легко проткнуть деформировавшейся деталью самолета, что приведет к утечке топлива и, следовательно, к пожару.
Анализ существующих решений
В современных самолетах присутствуют системы пожаротушения. Например, вот система пожаротушения самолета Суперджет. 
Рис.1
Система пожаротушения ВСУ включает в себя один огнетушитель. В полете разряд огнетушителя осуществляется вручную из кабины экипажа. На земле разряд может быть осуществлен как автоматически, так и вручную с сервисного пульта наземного обслуживания.
Багажно-грузовой отсек. Система пожаротушения БГО включает в себя два огнетушителя. Разряд огнетушителей осуществляется из кабины экипажа. Огнегасящая жидкость распыляется в отсеке БГО.
Рис.2
Баллоны установлены в фюзеляже в зоне шп. 39 - 41. Используемый огнегасящий состав - Halon 1301. Баллоны оборудованы отдельными пиротехническими устройствами для подсистем левого и правого двигателей, позволяющими использовать запас огнегасящего состава для любой из подсистем. Управление системой осуществляется из кабины экипажа с пультов пожарной защиты двигателей через компьютер пожарной защиты.
Выше представлена система именно пожаротушения. В открытых источниках, я не нашел решений для предотвращения пожара, поэтому можно считать, что эта область еще недостаточно изучена и моя идея будет актуальна.
Цели проекта
Во время написания идеи, я определил несколько критериев, которым должен соответствовать мой продукт:
Дешевизна производства
Небольшой вес
Максимальная эффективность
Скорость действия
Реализация проекта
В качестве топлива самолетах, в основном, используется авиационный керосин (реактивное топливо, которое состоит большей частью из керосина). Считается, что именно керосин наиболее выгоден при использовании: он эффективен так как после его сгорания выделяется наибольшее количество энергии, чем из каких-либо других видов топлива. Кроме того, у него низкая температура замерзания: полет самолета проходит на высотах 10-12 километров, а на таких высотах вполне нормально встретить температуру -550С. И именно реактивное топливо при такой температуре не становится слишком вязким.
Мне стало известно, что авиационный керосин не горит, вернее, горят только его пары. Если его заморозить, то пары выделяться не будут, следовательно, можно предотвратить горение!
Моя идея заключается в том, что можно в крылья самолета положить по паре баллонов с гелием. Гелий самый распространенный элемент во Вселенной после водорода. Он не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Но самые удивительные свойства проявляются у гелия, если его перевести в жидкое состояние, что возможно только при температурах близких к абсолютному нулю. Жидкий гелий ведет себя аномально, у него нет вязкости, и он может беспрепятственно перетекать в любых направлениях.
Рис. 3
Строение пассажирского самолета
В случае экстренной посадки пилоты выпускают гелий из баллонов, с помощью пиротехнических клапанов, и он мгновенно замораживает топливо, и оно становится негорючим. Баллоны с гелием не займут много места и весят так же не много. Установив на законцовках крыла ударные датчики, срабатывающие при посадке «на брюхо», можно обеспечить мгновенную подачу гелия в баки.
Рис.4
Пример баллонов с гелием
Вот ориентировочный расчет. В баллон 10 литров вмещается 1500 литров гелия (газ), в баллон 40 литров - 5700 литров гелия, под давлением 150 атмосфер.
Для среднестатистического самолета Boeing 737-900ER необходимо 26000 литров топлива. У них, кстати, отсутствует система аварийного слива топлива. В случае аварии пилот вынужден кружить, вырабатывая топливо, либо, если нет времени, садиться с превышением максимальной посадочной массы.
40-литровый баллон газа в длине 1,35 м, весит он 56,7 кг. Проведя расчеты, определяем, что для 5700 литров гелия и 260000 литров топлива, нужно всего 5 баллонов. 5 баллонов = 283,5 кг дополнительной нагрузки, что совершенно ничтожно мало для современного самолета.
Взлетная масса самолета составляет 85200 кг. Если считать с учетом вычета баллонов, то она станет чуть меньше 85 тонн. Оставив неприкосновенный запас веса в 2 тонны, мы имеем 83 тонны для полезной нагрузки
Самолет Boeing 737-900ER рассчитан на 215 пассажиров. С учетом массы пассажира в среднем порядка 100 кг, получается 21500 кг, с запасом 22 тонны.
Любые виды перевозок предусматривают определенные нормы провоза багажа. Это необходимо для контроля соотношения грузоподъемности и веса планируемой транспортировки. Во всем мире приняты определенные стандарты, которые поддерживаются во всех авиакомпаниях, если изменения и есть, то весьма незначительные. Эта система для взрослых и детей не моложе 2 лет предусматривает следующие показатели: 1-й класс – 40 кг; бизнес-класс – 30 кг; эконом-класс – 20 кг. Учтем максимально возможное значение - 40 кг багажа на человека для 215 человек: получим 8,5 тонн, с запасом 9 тонн.
Масса пустого самолета данной модели составляет 45 тонн
Проведем окончательные расчеты. Масса пустого самолета + масса пассажиров + масса багажа составит порядка 76 тонн (при имеющихся 83 тоннах для полезной нагрузки). Таким образом, мы имеем в запасе еще 7 тонн, которые можно применять, допустим, на доставку посылок или иных грузов.
Итак, на сегодняшний день риск достаточно мал, но, несмотря на это, из-за различных факторов происходят различные авиационные инциденты, в которых страдают, либо гибнут люди. Спорить о том, что именно стало причиной той, либо иной авиакатастрофы не имеет абсолютно никакого смысла, так как в каждом отдельном случае возникает своя ситуация, предвидеть которую если и можно, то не всегда удаётся избежать её. Однако, снизить ее последствия реально, используя в том числе, и мое предложение.
Результат проекта
В результате реализации данного проекта мы получим систему уменьшения последствий авиакатастроф на основе использования экстренной заморозки топлива - эффективное средство предотвращения пожаров на борту во время непредвиденных ситуаций. Отмечаю преимущество данного проекта: дешевизна производства, малый вес, максимальная эффективность, быстродействие.
Источники
http://repo.ssau.ru/handle/Uchebnye-izdaniya/Protivopozharnaya-sistema-samoleta-A320-Sistema-kondicionirovaniya-vozduha-samoleta-A320-Elektronnyi-resurs-komplekt-uchebmetod-dokumentacii-72409
https://www.youtube.com/watch?v=j-CRgo8JjO4&app=desktop
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0_%D0%BF%D0%BE%D0%B6%D0%B0%D1%80%D0%BE%D1%82%D1%83%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_(%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F)
https://studopedia.su/18_22584_sistema-pozharotusheniya-samoleta-superdzhet.html
«Два гелия или «Гелий два»» 1983 Ливанова А
Тихонов А. М. «Противопожарная система»
Школьные знания
|
|
|
Скачать 1.19 Mb.