整机降落伞设计指标分析

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建筑工程与水利交通

随着低空领域的逐步放开，乘坐或驾驶通用飞机的门槛越来越低。越来越多人使用通用飞机进行短途运输、旅游、私人观赏等项目。航线飞机有专业机组定期维护，其飞行员长年接受培训；而小型通用飞机的种类繁多，飞行员的年限参差不一，维护工作也不如航线飞机系统、全面，诸多因素导致小型通用飞机的事故率远高于民航航线飞机。整机降落伞是现今除飞机本身的适航安全性以外，保障机上人员生命及财产安全的最好选择[1]。本文对适用于通用飞机整机迫降用的降落伞及飞机本身的设计技术指标进行分析[2]。

1.国内外研究情况

国内外对降落伞的应用主要集中在航天器回收、军用物资投放和跳伞等，在飞机上的应用主要为尾旋伞以及减速伞。针对通用飞机整机降落伞的产品全世界只有美国的BRS 公司及捷克的GRS 公司，其中美国的BRS 公司为美国西锐飞机公司的降落伞供应商。而全球的通用飞机公司中，把整机降落伞作为标配，装备飞机使用并取得适航认证的，只有美国西锐公司。目前国内仍没有针对这一方面的技术或产品出现。

2.设计主要指标

整机降落伞适用于较小型的通用飞机，尤其适合低空低速、以载人为主的航空器。过大的重量或过高的速度都会造成降落伞的重量指数式的增长，同时飞机相关的结构也需要进行大幅增强。因此，本文认为使用整机降落伞的飞机应集中在中低速、重量低于3吨的飞机。主要设计指标要求如下：

1）最大开伞速度：>135 knots；2）开伞至稳降的高度损失: <500m ；3）稳降及着地速度：<8.5m/s ；4）开伞载荷: <6g ；5）系统重量： <飞机重量5%；6）不影响飞机本身安全性；7）具有防误触设计；

3.指标分析

3.1最大开伞速度

对于某一型号飞型，当装备全机降落伞时，降落伞最大开伞速度应尽可能覆盖飞机最大可操纵速度或飞行包线。由于降落伞受到的载荷与飞机速度的平方成正比，因此高速飞机难以覆盖全包线范围，但其降落伞的设计指标不应低于飞机巡航速度。对于低速型飞机，考虑到飞机失控状态和极限载荷，任何型号飞机的最大开伞速度不应低于135 Knots

3.2开伞至稳降的高度损失

开伞至稳降的高度损失是指飞行员拉动开伞手柄后，飞机下降速率达到稳降及着地速度其间飞机的高度损失。高度损失与飞机降落伞的结构形式、飞机开伞时的姿态和速度有关。计算开伞至稳降的高度损失时，应以最严酷的工况，如飞机垂直向地面以最大开伞速度时开伞，达到稳降速率的高度损失。高度损失越少，代表了有效开伞范围越广，人员拯救的成功率也越大，考虑到通用飞机普遍的低空作业特性，开伞至稳降的高度损失应少于500m，以少于300m 为佳[3]。

3.3稳降及着地速度

稳降及着地速度直接影响了飞机及机上人员在着地时所受到的撞击力，该速度越低，机上人员在飞机触地时受伤的可能性越低。从此

摘要：提出小型通用飞机安装或配备整机降落伞的适用性，并以整机降落伞有效及实用为原则，提出整机降落伞系统通用的主要设计指标，并对其进行分析。

关键词：通用飞机；整机降落伞；设计指标

整机降落伞设计指标分析

胡振球

（浙江中航通飞研究院）

概念上讲，该速度应该越低越好，但该速度是由降落伞的构型和性能所决定，一味的追求该速度，会使降落伞的重量及开伞载荷增大。因此，在设计降落伞时应考虑各个指标的平衡，稳降及着地速度达到安全有效即可。8.5m/s 是一个较合理的着地速度（约30km/h），配合安全带、防冲击姿势及其他机上安全措施，可有效防止机上人员受到严重伤害。

3.4开伞载荷

开伞载荷主要是由于飞机打开降落伞后，降落伞充气导致飞机速度骤降所产生的加速度导致的，一般峰值在降落伞充气瞬间。如果降落伞构型为多级伞或有滑环等构型，可能会导致开伞载荷会出现2个峰值，但一般最大峰值出现在降落伞第一次充气时。普通人未经训练可以承受短时间5G 的载荷，6G 的瞬间载荷是普通人不受伤的临界，因此开伞的载荷应设计低于6G。同时，过大的载荷除影响到机上人员外，降落伞传力路径上的机体结构应被设计成能承受该载荷。

3.5系统重量

飞机重量非常可贵，各公司为了减重绞尽脑汁，作为飞机安全保障的最后一道防线，无论该系统运行再出色，保障再可靠，但如果系统重量过大，也无法被飞机公司所接受，因此系统重量设计应在飞机空机重量的5%以内，因为除系统本身重量外，飞机需要在降落伞吊带连接处做局部的加强，也会影响到飞机整体的重量。考虑到飞机的重心布局以及结构加强，系统的重量如能控制在飞机空机重量的2.5-3%为优。

3.6不影响飞机本身安全性

降落伞系统内含有引导降落伞开伞的装置，该装置通常具有易爆的性质，在飞机上安装降落伞系统时，应考虑如何避免误触该装置可能引发的危险，并使该系统不会影响飞机本身安全性的等级。同时，降落伞主要以编织布、吊带等组成，材料的选择应符合飞机本身总体设计所要求的防火及耐火性能，避免选择易燃的材质。

3.7具有防误触设计

降落伞系统的使用是在飞行员认为无法控制飞机安全降落的情况下实施的，启用降落伞系统具有一定的危险性，且该系统一旦启用后将不可逆，飞行员将失去对飞机正常的控制。因此，降落伞系统的启用方式必须具有防误触防护，同时又不能使启用方式过于繁琐，以免浪费飞行员宝贵的迫降时间。

4.结语

对于门槛越来越低的通用飞机市场，私人小型飞机已不是遥不可及，但同时对飞行员及飞机的要求及控制也没法达到如航线飞机一样的专业水平。配备整机降落伞系统是当今一个较优保障人员及财产安全的选择，据统计整机降落伞系统已在全球范围拯救了至少150条生命。本文提供了飞机公司设计整机降落伞可参考的主要设计指标。

参考文献：

[1] 王利荣. 降落伞理论与应用 [M]. 宇航出版社， 1997[2] 尤因，等.回收系统设计指南 [M]. 航空工业出版社，1989[3] FAA. Parachute Rigger Handbook [M] FAA， 2015