При катапультировании кресло с пилотом
Обновлено: 16.05.2024
Вам это может показаться удивительным, но сама идея катапультирования летчика из самолета появилась еще на самой заре авиации вместе с первыми самолетами конструкции братьев Райт. При этом произведенная тогда простейшая конструкция работала, но использовать ее на самолетах-бипланах было почти невозможно, поэтому долгое время летчики покидали машину просто, вываливаясь из кабины. Однако теперь для этого используются специальные катапультируемые кресла, которые с момента своего массового появления смогли спасти жизнь тысячам летчиков. Катапультируемое кресло — это последний шанс пилота или других членов экипажа самолета (а теперь и вертолетов: Ка-50, Ка-52) спасти свою жизнь при возникновении на борту аварийных ситуаций.
При этом подобными средствами спасения сегодня оснащаются далеко не все самолеты. В большинстве своем речь идет о военных и спортивных машинах. Первое катапультируемое кресло на вертолете было установлено на отечественном Ка-50 «Черная акула». В дальнейшем они стали появляться и на других летательных аппаратах, вплоть до космических кораблей. Для того чтобы максимально повысить возможность выживания пилота после аварии летательного аппарата или даже его падения на землю, начали выпускать такие катапультируемые кресла, которые обеспечивают выживание пилота и защищают его во всем диапазоне высот и скоростей полета.
Современные системы катапультирования обеспечивают выброс несколькими способами:
1) По типу кресла К-36ДМ, когда катапультирование осуществляется при помощи реактивного двигателя.
2) По типу кресла-катапульты КМ-1М, когда выбрасывание осуществляется за счет срабатывания порохового заряда.
3) Когда для выбрасывания кресла с пилотом применятся сжатый воздух, как на самолетах Су-26.
Обычно после катапультирования современное кресло самостоятельно отсоединяется, а летчик приземляется на парашюте. При этом в последнее время ведутся разработки целых катапультируемых капсул или кабин, которые в состоянии самостоятельно приземлиться при помощи парашютов, а экипаж не покидает катапультируемого модуля.
Вот лишь два наглядных примера из недавнего прошлого, когда катапультируемые кресла спасали летчикам жизни. 12 июня 1999 года в день открытия 43-го Парижского авиационно-космического салона, новейший российский истребитель Су-30МК поднялся в небо для демонстрации тысячам зрителей возможностей сверхманевренности машины за счет использования управляемого вектора тяги.
Однако летную программу не удалось выполнить до конца: летчик Вячеслав Аверьянов неправильно оценил высоту полета при выходе машины из плоского штопора и поздно начал выводить машину из пикирования. Истребителю не хватило буквально метра высоты и машина хвостовой частью задела землю, повредив при этом левый двигатель. На правом двигателе уже горящий истребитель смог набрать высоту в 50 метров, после чего пилот и его штурман Владимир Шендрик катапультировались.
Осуществление катапультирования с небольших высот — это очень тяжелая ситуация. Считается удачным, если летчик после этого просто остается в живых. Поэтому специалисты с большим удивлением смотрели на приземлившихся российских летчиков, которые самостоятельно шли по полю аэродрома. Это произвело столь сильное впечатление на гендиректора парижского авиасалона Эдмона Маршеге, что во время своего выступления на пресс-конференции по случаю авиакатастрофы он сказал: «Я не знаю никаких других средств, которые могли бы спасти экипаж в этих условиях».
Российских летчиков спасло отечественное катапультируемое кресло К-36ДМ, созданное НПП «Звезда». Придумать ему лучшую рекламу было бы трудно.
Второй раз это кресло доказало свои высокие характеристики в 2009 году, когда при подготовке к авиасалону «Макс-2009» в воздухе произошло столкновение двух истребителей — Су-27 и спарки Су-27УБ из пилотажной группы «Русские Витязи». Все пилоты истребителей успели катапультироваться, двое из них выжили, хотя и получили очень серьезные травмы. Третий летчик — командир пилотажной группы Игорь Ткаченко — погиб, его парашют сгорел.
История создания катапультируемых кресел
До 30-х годов прошлого века скорости всех летательных аппаратов были невысоки и не создавали пилоту особых проблем, он просто откидывал фонарь кабины, отстегивался от привязной системы, переваливался через борт кабины и прыгал. Но к началу Второй мировой войны боевые самолеты преодолели невидимый барьер: при скорости полета более 360 км/ч летчика воздушным потоком прижимало к самолету с огромной силой — почти 300 кгс. А ведь в этот момент необходимо было еще как следует оттолкнуться, для того чтобы не удариться о крыло или киль, да и летчик уже мог быть ранен, а сам самолет сильно поврежден. Самое простое решение — отстегнуться, после чего подать ручку вперед, для того чтобы самолет «клюнул» и под действием перегрузки пилота выкинуло из кабины, — срабатывало далеко не всегда, только на небольших скоростях.
Первые специальные катапультируемые кресла были произведены в Германии. В 1939 году экспериментальный самолет Heinkel 176 с ракетным двигателем был оснащен сбрасываемой носовой частью, при этом скоро катапульты стали серийными. Их ставили на турбореактивный He 280 и винтовой He 219. При этом ночной истребитель He 219 стал первой в мире серийной боевой машиной, получившей катапультируемые кресла. 13 января 1943 года немецкий пилот Гельмут Шенк совершил первое в мире реальное катапультирование — аэродинамические поверхности его истребителя обледенели и самолет стал неуправляемым. К окончанию Второй мировой войны на счету немецких летчиков насчитывалось уже более 60 реальных катапультирований.
Катапультируемые кресла тех лет относят к креслам первого поколения, хотя данная классификация и условна. Они решали лишь одну задачу — выбросить летчика из кабины. Достигалось это за счет использования пневматики, хотя встречались и пиротехнические, и механические (подпружиненные рычаги) решения. Отлетев от самолета, пилот должен был самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть от себя кресло и раскрыть парашют — тот еще экстрим…
Второе поколение катапультных кресел появилось уже после окончания войны в 1950-е годы. В них процесс покидания самолета стал уже частично автоматизированным: достаточно было повернуть рычаг, для того чтобы пиротехнический стреляющий механизм выбросил кресло вместе с пилотом из самолета, также вводился парашютный каскад (стабилизирующий парашют, затем тормозной и основной). Использование самой простой баровременной автоматики позволяло обеспечить лишь блокировку по высоте (на большой высоте полета парашют открывался не сразу) и по времени. При этом задержка времени была постоянной и могла обеспечить оптимальный для спасения летчика результат лишь на максимальной скорости полета.
Так как один лишь стреляющий механизм (который был ограничен габаритами кабины и физиологическими возможностями летчика по переносимым нагрузкам) не мог выбросить пилота на необходимую высоту, к примеру, на стоянке самолета, в 60-е годы прошлого века катапультируемые кресла начали оснащать 2-й ступенью — твердотопливным ракетным двигателем, который начинал работать уже после выхода кресла из кабины пилота.
Катапультируемые кресла, оснащенные такими двигателями, принято относить к 3-му поколению. Они оснащены более совершенной автоматикой, при этом вовсе необязательно электрической. К примеру, на первых моделях данного поколения, созданных в СССР НПП «Звезда», парашютный автомат КПА был соединен с самолетом при помощи 2-х пневмотрубок и таким образом настраивался на высоту и скорость полета. С того момента техника сделал огромный шаг вперед, однако все современные серийно выпускаемые катапультные кресла относятся именно к 3-му поколению — американские Stencil S4S и McDonnell Douglas ACES II, английские Martin Baker Mk 14 и знаменитые российские К-36ДМ.
При этом стоит отметить, что изначально на данном рынке было представлено достаточно много компаний, но со временем на Западе остались лишь американские Stencil и McDonnell Douglas, а также английская Martin Baker. В СССР, а затем и в России катапультные кресла, как и другое полетное снаряжение, начиная с 1960-х годов, производит НПП «Звезда». Унификация кресел положительным образом сказалась на бюджете тех, кто эксплуатирует боевую технику (особенно, если в частях находится на вооружении не один тип самолетов, а сразу несколько).
Российское катапультируемое кресло К-36ДМ
Российское катапультируемое кресло К-36ДМ является лучшим в своем роде, это очень сложная система, которая не имеет аналогов в мире. В чем же уникальность российского подхода к спасению пилотов? Ныне покойный главный конструктор НПП «Звезда» Гай Северин так отвечал на этот вопрос: «Стоимость обучения профессионального, хорошо подготовленного военного летчика составляет около 10 млн. долларов, что составляет до половины стоимости некоторых машин. Поэтому мы с самого начала задумались над тем, чтобы не просто спасти летчика любой ценой, как это делают на Западе, а еще и спасти его без травм, для того чтобы в будущем он снова встал в строй. После катапультирования при помощи российских кресел 97% пилотов продолжают поднимать самолеты в небо».
В российском кресле все сделано для того, чтобы минимизировать возможность травмы пилота. Для того чтобы минимизировать риск травмы позвоночника, необходимо заставить пилота принять правильное положение. Именно поэтому механизм К-36ДМ притягивает плечи летчика к спинке кресла. Пиропритяг плеч сегодня есть на всех катапультных креслах (такие ремни используются даже в современных автомобилях), однако на К-36 имеется еще и поясной ремень. Еще одной степенью фиксации кресла являются боковые ограничители рук, которые обеспечивают боковую поддержку пилота и дополнительную защиту.
Еще один опасный фактор — это воздушный поток, который встречает пилота после выхода его из кабины. На все выступающие части тела летчика действуют колоссальные перегрузки, к примеру, воздушный поток запросто может сломать ноги. Именно поэтому все современные катапультируемые кресла оснащены специальными петлями, которые фиксируют голени, при этом российское кресло оснащено также и системой подъема ног — кресло сразу же «группирует» летчика (в таком положении снижает риск получения травм). Также кресло К-36 обладает выдвижным дефлектором, который защищает голову и грудь летчика от встречного потока воздуха при катапультировании на очень высоких скоростях полета (до 3 Махов). Все эти защитные механизмы приводятся в действие без участия летчика, а время приготовления занимает всего 0,2 секунды.
Помимо этого, российское кресло К-36 оснащено специальными двигателями коррекции по крену, которые находятся за заголовником и способны придать ему вертикальное положение. Вертикальное положение позволяет максимально использовать импульс ракетного двигателя, а также набрать высоту. Помимо этого, такое положение позволяет пилоту выдержать большие нагрузки при торможении (по направлению «грудь-спина»).
Китайские катапультируемые кресла
В Китае разработаны и приняты на вооружение катапультируемые кресла местного производства третьего поколения, предназначенные для реактивных истребителей. Такие кресла оснащены датчиками и микропроцессорами, которые регулируют тягу ракетных двигателей, выбрасывающих кресло (и пилота) из самолета, учитывая скорость и направление воздушного судна. Большинство катапультируемых кресел находящихся в эксплуатации относятся к третьему поколению. Кресла четвертого поколения позволяют пилоту управлять движением кресла при катапультировании.
Катапультируемые кресла стоят от $200000 до $300000. Большинство кресел весят порядка полутоны и довольно сложны в техническом плане. В них есть много чему ломаться, но отказы случаются редко и, как правило, из-за плохого обслуживания. Катапультируемые кресла стали неотъемлемой частью военных самолетов когда скорость самолетов стала настолько высокой, что летчикам не удавалось благополучно самостоятельно выбраться из кабины и выпрыгнуть с парашютом. При высокой скорости существует риск удара пилота о хвостовое оперение. Кроме того, пилоты, пытающиеся спастись из поврежденного самолета, сами часто бывают ранены или оглушены и неспособны достаточно быстро покинуть самолет.
Впервые катапультируемые кресла были разработаны в Германии и были установлены установлены на ночных истребителях He-219 в 1943-ем году. Для выстрела кресел из самолета был использован сжатый воздух. Через год катапультируемые кресла с реактивным двигателем были установлены на реактивный истребитель He-162. К концу войны все немецкие реактивные самолеты были оснащены катапультируемыми креслами. Тем временем шведская фирма SAAB также разработала реактивно выстреливаемое катапультируемое кресло, а британской фирма Martin-Baker после Второй мировой войны создали конструкцию кресел быстро заполнивших потребности большинства западных военно-воздушных сил, в том числе Британских Королевских ВВС.
ВВС США традиционно настаивают на использовании катапультируемых кресел исключительно американского производства, а ВМС США по-прежнему используют катапультируемые кресла Martin-Baker, потому как американские кресла недостаточно хорошо функционируют на очень низких высотах (где многие морские пилоты вынуждены покидать самолеты при взлетах и посадках на палубу авианосцев). Martin-Baker поставляет около двух третей катапультируемых кресел для западных истребителей. Другой крупный поставщиком таких кресел был Советский Союз. Производители советской эпохи продолжают поставлять хорошие катапультируемые кресла для российских самолетов и некоторых зарубежных заказчиков. Китай становится крупным игроком в этой области обычно экспортируя кресла китайского производства, установленные на китайских самолетах. Чехия и Румыния производят низкотехнологичные катапультируемые кресла. Западные производители выпускают около тысячи катапультируемых кресел в год, в то время как Россия и Китай производят меньше половины, и почти все эти кресла предназначены для оснащения самолетов местного производства.
Более десяти тысяч пилотов удачно покинули самолеты воспользовавшись катапультируемыми креслами с времен Второй мировой войны. Лишь очень малое количество жертв было связано с самим катапультированием.
ACES 5. На что способно новое катапультное кресло США, и какие выводы нужно сделать России?
Когда вопрос заходил о «последней надежде» пилотов, российские катапультные кресла К-36 и их модификации долгое время считались лучшими и своего рода эталоном безопасности и качества. Многие решения, реализованные в этих креслах, со временем были скопированы западными странами.
Подобная «слава» российским системам была обеспечена в том числе и благодаря наглядной демонстрации их эффективности на двух авиасалонах в Ле-Бурже – в 1989 и 1999 годах. Оба катапультирования происходили из положений, далёких от оптимальных.
Однако технологии развиваются, и США решились на реализацию некоторых решений, которые в теории могут обеспечить существенную прибавку в безопасности применения катапультных кресел – итоговый продукт получил обозначение ACES 5.
Давайте подробнее рассмотрим, что было реализовано в этом кресле.
Приспособление кресла к широким пределам антропометрических данных пилотов
В реактивную эру высоких скоростей проблема покидания самолёта стала более сложной – в частности, возросли риски столкновения с элементами планера при покидании самолёта.
В связи с этим катапультное кресло должно обеспечивать быстрый выход из потенциально опасной зоны.
Но такое решение сопряжено с большими перегрузками, которым подвергается лётчик, при этом более лёгкий человек подвергается более опасному воздействию в области шейного отдела позвоночника.
Также разница в весе существенно меняла центр тяжести всей системы (кресло+пилот), что не позволяло применять оптимальное распределение нагрузки при катапультировании.
Из-за этого в США долгое время были приняты ограничения: не допускались пилоты, весившие менее 60 кг, а те, кто весил 60-75, подвергались повышенному риску в случае катапультирования.
Почему данная проблема обострилась в последнее время?
Причина 1 – новые перспективные шлемы HMD с выводом визуальной информации на визор лётчика. Электроника утяжеляет конструкцию, в результате чего существующие образцы весят в районе 2,3-2,5 кг. И естественно, при катапультировании вся эта радость, воздействуя на шею, способствует увеличению травматизма. Это значит, что система катапультирования должна быть по возможности максимально «подогнанной» под конкретный вес, дабы не подвергать шею излишне сильным воздействиям.
Причина 2 – тенденция к увеличению количества женщин в ВВС США. Разность в антропометрии между М и Ж даёт наиболее значительный разброс в весе.
Что в этой системе принципиально нового?
Отдельно хотелось бы сфокусировать внимание на одном, на первый взгляд, неприметном моменте.
ACES 5, сбалансированное с учётом массы пилота, позволяет производить весь процесс принципиально иначе: вместо того, чтобы одним мощным «пинком» выкинуть пилота вертикально вверх, система плавно разгоняет кресло «вперёд и вверх», таким образом пилот скорее «плавно взлетает», нежели «выстреливается», как в большинстве современных системах катапультирования.
Насколько плавно происходит процесс, можно увидеть на видео с испытаний:
Эта деталь может не бросаться в глаза, но она принципиально важна для предотвращения травматизма. Наше тело физиологически намного лучше переносит перегрузки, направленные «от живота к спине», нежели «сверху-вниз от головы к ногам».
Кроме того, обеспечивая ускорение в горизонтальной плоскости, кресло имеет больше времени на то, чтобы «перебросить» катапультируемого через хвост самолёта, а значит, это можно делать более плавно, с меньшей вертикальной (самой опасной для нас) перегрузкой.
И именно снижение травматизма является главной целью современных разработок в этой области – важно не просто спасти пилота, но и ещё сохранить ему здоровье, в идеале оставив его в строю.
Система защиты головы и шеи
Ещё одним неприятным эффектом при катапультировании является удар головы лётчика о кресло в момент, когда кресло только выходит и попадает в воздушный поток.
Ниже продемонстрирован данный эффект в разрезе времени:
При этом также возможны разнообразные смещения головы в одну из сторон. Для решения этой проблемы была разработана соответствующая система.
В момент катапультирования специальная платформа за головой «аккуратно, но сильно» наклоняет голову вперёд, упирая подбородок в грудь. Затем набегающий поток воздуха давит голову назад по направлению к подголовнику, но система не позволяет голове удариться. Одновременно с этим боковые ограничители предотвращают поворот головы.
Выглядит эта система следующим образом:
Подобные системы уже были применены (хоть и в несколько другом виде) на французских креслах.
А вот, что может произойти без этой системы (к сожалению, не удалось найти фото лучшего качества):
Защита рук и ног
Отдельной опасности подвергаются конечности: набегающим потоком их может «отогнуть» от туловища, а затем повредить (момент весьма травмоопасный).
Поэтому ноги защищаются стандартно, и никаких ноу-хау в этом отношении не наблюдается – обычные фиксирующие петли. Также опционально продублирована защита в районе коленных суставов.
Для защиты рук была разработана специальная сеть, которая ограничивает амплитуду их движения назад.
Теоретически они более надёжны, нежели классические «подлокотники», особенно когда речь заходит о катапультировании второго члена экипажа, который «не дёргал» – его руки в момент катапультирования могут быть в любом положении, и не факт, что ограничители в районе локтей смогут их «зафиксировать».
Ниже продемонстрировано, как сети ограничивают амплитуду движения рук:
Выводы
В ряде аспектов (таких, как защита конечностей) ничего принципиально нового не произошло: уже существующие наработки были где-то целиком и полностью скопированы, а где-то грамотно доработаны. Была доработана и французская система защиты головы и шеи.
В то же время новая система с более щадящим «выбросом» открывает большие перспективы для применения разных протоколов катапультирования, каждый из которых будет наиболее безопасен в конкретных условиях (с учётом параметров полёта).
Не забыли американцы и о ряде «системных» аспектов, частично затронутых мною в предыдущих статьях (Как долго Россия будет глупо терять свои самолёты и Как работает военная авиация).
В частности, о стоимости обслуживания: согласно анонсированной информации, в этом отношении новое кресло так же имеет преимущества перед предыдущими моделями.
В столбиках указаны периоды «без обслуживания» для различных компонентов кресла.
Вопрос модернизации и смены старых кресел на новые так же не остался без внимания: был разработан набор для превращения предыдущей модели в актуальную, что должно ускорить и снизить стоимость переоснащения на новые системы.
Ожидаемое снижение рисков и перспективы развития аварийных систем в будущем
На диаграммах хорошо видны риски для более лёгких пилотов на предыдущих моделях кресел, на новой они отсутствуют.
Также по результатам симуляций и испытаний повысилась безопасность на скоростях до 1000 км/ч.
Ниже приведена диаграмма, отображающая частоту катапультирований на разных скоростях с разделением по травматизму (зелёный = без травм, жёлтый = лёгкие травмы, оранжевый = серьёзные травмы, красный = фатальные события):
Данные диаграммы показывают, что чаще всего катапультирование происходит на скоростях 300-500 км/ч, в то же время ни одно из существующих решений не может обеспечить безопасность покидания самолёта на скоростях свыше 1000 км/ч.
Если в будущем возникнет такая необходимость, то, скорее всего, для этих задач будут разрабатываться принципиально иные решения – катапультируемые капсулы.
Такой подход был реализован на самолёте F-111:
Использование капсул способно поднять безопасность лётчиков на принципиально иной уровень, так как в них пилоты защищены от воздействия всех внешних факторов (температура, давление, низкое содержание кислорода, набегающий поток воздуха).
Капсула исключает ошибки экипажа при приземлении на воду: в классическом кресле пилот должен произвести ряд сложный манипуляций перед приводнением – подобные требования не совсем адекватно предъявлять к только что катапультировавшемуся человеку.
Возможна установка надувных поплавков, которые послужат доп. амортизацией при приземлении капсулы на грунт. Ниже приведены фото спасательных капсул F-111 с поплавками:
Помимо этого, есть возможность реализации в кресле систем аварийной посадки по типу вертолётных кресел: когда есть амортизирующие элементы, защищающие пилотов вертолёта во время жёсткой посадки.
В то же время такое решение значительно сложнее технически.
Но оно может быть оправдано в случаях больших самолётов, таких как Ту-22 М и Ту-160, особенно учитывая скоростные возможности этих машин, ведь спастись на большой скорости без капсулы маловероятно. Также это актуально и в случае морской авиации, когда приводнение происходит в холодную воду.
В отношении таких самолётов важным является и фактор очерёдности покидания: их нельзя катапультировать одновременно – нужно реализовать алгоритмы разведения в воздухе (отстрел под разными углами в разные стороны).
В случае с капсулой все покидают самолёт одновременно за один раз.
В качестве альтернативного решения для защиты от набегающего потока применялись специальные щитки, однако реальная эффективность такой системы на скоростях свыше 1000 км/ч не способна обеспечить приемлемый уровень безопасности.
ликбез от дилетанта estimata
Новичку об основах в области ОБЖ (БЖД), экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.
пятница, 13 ноября 2020 г.
Катапультное кресло К-36ДМ
Катапультное кресло К-36ДМ (катапульта - 36 серии с дефлектором, модифицированная) является модификацией кресла К-36 для высокоскоростных самолетов. Служит рабочим местом члена экипажа и средством аварийного покидания самолёта МиГ-29, Су-24, Су-27, Су-30, Су-33, Су-34, Су-35, Ту-160.
Катапультное кресло К-36ДМ обеспечивает спасение члена экипажа в широком диапазоне скоростей и высот полёта самолёта, включая взлёт, послепосадочный пробег, режим нулевой высоты и скорости, и применяется в сочетании с защитным оборудованием.
Оно является креслом четвертого поколения. Разработано в п. Томилино Московской области на НПП "Звезда".
Основы устройства катапультного кресла К-36ДМ
| Катапультное кресло К-36ДМ |
В полёте член экипажа удерживается в кресле индивидуальной подвесной системой и может фиксироваться с помощью механизмов системы фиксации, а бесступенчатое регулирование сиденья по росту обеспечивает члену экипажа удобное для работы и обзора размещение в кабине самолёта.
Принудительная фиксация при катапультировании обеспечивается системой фиксации, состоящей из механизма притягивания плеч, размещённого в коробке механизмов, механизма притяга пояса, двух ограничителей разброса рук с лопастями, двух механизмов подъёма ног, двух притягов ног с ложементами голеней и пиромеханизма с электромеханическим затвором, срабатывающим по команде системы управления катапультированием. Пиромеханизм системы фиксации заряжается пиропатроном, а затвор пиромеханизма — электропиропатроном.
Механизм ввода парашюта обеспечивает отстрел заголовника для ввода спасательного парашюта и состоит из правого и левого патронников с механическими затворами и корпуса с хвостовиком. Патронники механизма ввода парашюта заряжаются пиропатронами, дублирующими друг друга.
Катапультирование начинается при вытягивании поручней (держек) катапультирования и обеспечивается работой системы управления катапультированием и механизмов блокировки.
Кислородное обеспечение члена экипажа от бортового кислородного оборудования в полёте до аварийного запаса при катапультировании производится кислородной системой кресла, состоящей из объединённого разъема коммуникаций, блока кислородного оборудования с аварийным запасом кислорода.
ОСНОВНОЕ внешнее отличие К-36ДМ I серии от II серии - размер и форма заголовника
Ну, я полетел
История систем аварийного покидания падающего самолета началась вскоре после первого полета братьев Райт на оснащенном двигателем планере. В 1910 году, например, была успешно испытана система катапультирования, которая выбросила летчика из самолета при помощи заранее натянутых жгутов. В 1926 году британский железнодорожный инженер, изобретатель нескольких типов парашютов, Эверард Калтроп запатентовал проект кресла, которое должно было вылетать с летчиком из самолета при помощи сжатого воздуха. Модель такого кресла впервые была продемонстрирована на выставке в Кельне в 1928 году. Годом позже румынский изобретатель Анастас Драгомир успешно испытал комбинированную систему спасения: объединенные кресло и парашют (кресло выбрасывалось сжатым воздухом).
Первый полет братьев Райт 17 декабря 1903 года.
Впрочем, до середины Второй мировой войны никакие средства катапультирования широкого распространения не имели, а их разработка и совершенствование велись по совсем не очевидной причине. Дело в том, что подавляющее большинство самолетов того времени летчики в случае аварии должны были покидать самостоятельно: выбраться из кабины, пройти по консоли крыла к хвосту и спрыгнуть в промежуток между крылом и хвостовым горизонтальным оперением. Разработка систем катапультирования велась для того, чтобы облегчить страх летчиков перед необходимостью прыгать в пустоту. Считалось, что человеку психологически проще вылететь из самолета вместе с креслом, чем пройти половину самолета по внешней обшивке и прыгнуть.
Создаваемые в первой половине 1940-х годов катапультируемые кресла, по большому счету, креслами считать не следует. По своей форме они скорее напоминали стул и, зачастую, не имели всех необходимых атрибутов настоящего катапультируемого кресла: встроенной системы выброса, парашюта, ремней, простой системы активации катапультного механизма. Перед полетом летчик надевал рюкзак с парашютом и садился в «стул». Перед катапультированием ему необходимо было дернуть рычаг активации системы выброса. После этого кресло выстреливалось из самолета. Затем летчику уже нужно было самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть от себя кресло, а затем задействовать парашют. Словом, вылезти из кабины и прыгнуть самому — оставалось самым простым решением, но не самым безопасным.
По мере роста скоростей полетов новых самолетов, необходимость разработать полноценную систему катапультирования становилась все более и более очевидной. По данным ВВС США, в 1942 году в результате 12,5 процента всех выпрыгиваний летчиков из самолетов закончились их гибелью, а 45,5 процента — травмами. В 1943 году эти показатели увеличились до 15 и 47 процентов соответственно. Из-за скоростей полета более 400 километров в час сильные воздушные потоки срывали летчиков с крыла, ударяя их о киль, либо пилоты не успевали пролететь в промежуток между крылом и хвостовым оперением и налетали на «хвост» самолета. С появлением закрытых плексигласом кабин летчиков покидание самолетов на больших скоростях стало совсем затруднительным.
Считается, что с задачей безопасного катапультирования летчиков первыми справились немецкие инженеры в 1939 году. Они оснастили экспериментальный самолет He.176 с ракетным двигателем сбрасываемой носовой частью. В полете при катапультировании из носовой части выбрасывался парашют, после раскрытия которого кабина пилотов отделялась от остального самолета при помощи пиропатронов. Однако серийно такая система катапультирования на самолеты не устанавливались. В 1940 году немецкая компания Heinkel оснастила прототип реактивного истребителя He.280 катапультируемым креслом с парашютной системой, которое выбрасывалось из самолета при помощи сжатого воздуха.
Первое катапультирование при помощи кресла выполнил 13 января 1942 года летчик Гельмут Шенк: в полете у него замерзли элероны и рули высоты, самолет стал неуправляемым. Для катапультирования Шенк открыл фонарь кабины, который сдуло набегающими потоками воздуха, а затем задействовал систему катапультирования. Летчик покинул самолет на высоте 2,4 тысячи метров. He.280 серийно не выпускался, однако катапультируемые кресла его типа устанавливались на поршневые ночные истребители He.219 в 1942 году. Несмотря на появление катапультируемых кресел, процесс покидания самолета все равно оставался опасным: пневматическая система не всегда могла выбросить летчика достаточно далеко от самолета.
В 1943 году шведская компания Saab испытала первое в мире катапультируемое кресло, которое выстреливалось из самолета при помощи специальных пиропатронов, по своей конструкции напоминающих оружейные. Оно было установлено на истребитель Saab 21. В 1944 году кресло с пиротехническим стартом испытали в воздухе на бомбардировщике Saab 17, а в деле его удалось опробовать в 1946 году, когда шведский летчик Бенгт Йоханссен катапультировался из своего истребителя Saab 21 после столкновения в воздухе с Saab 22. Аналогичные кресла серийно устанавливались на немецкие реактивные истребители He.162A и поршневые Do.335 с конца 1944 года.
В общей сложности за все время Второй мировой войны немецкие летчики совершили около 60 катапультирований с использованием пневматических и пиротехнических кресел. Во всех случаях перед покиданием самолета им необходимо было открыть остекление кабины. Часть кресел имела собственную парашютную систему и летчики оставались пристегнутыми к ним на всем протяжении спуска. В другие кресла летчики садились с рюкзаком с парашютом за спиной. Во время падения им нужно было отстегнуться от кресла, оттолкнуть его от себя и раскрыть парашют. Катапультирование из Do.335 представляло опасность даже с использованием кресла: самолет имел воздушные винты в носовой и хвостовой части; катапультировавшегося летчика могло засосать в задний винт, хотя такие случае не были зафиксированы.
После Второй мировой войны развитие систем катапультирования значительно ускорилось. Причиной этому стало развитие реактивной авиации, первое преодоление самолетом звукового барьера и увеличение высоты полетов. Для обеспечения безопасности летчиков требовался уже принципиально новый подход. В конце 1940-х годов британская компания Martin-Baker показала американским военным катапультируемое кресло, которое специальными пружинами выбрасывалось из самолета вниз. Это была первая система такого типа. Считалось, что на большой скорости полета такой подход снижает вероятность удара летчика о хвостовое оперение. Впрочем, проект военным не понравился. В частности, его сочли опасным для катапультирования на малой высоте полета.
Между тем, в 1946 году Martin-Baker представила первое катапультируемое кресло с ракетным двигателем на твердом топливе. 24 июля 1946 года летчик-испытатель Бернард Линч покинул истребитель Gloster Meteor Mk.III с использованием такого кресла. Серийно самолеты с новыми креслами Martin-Baker стали выпускаться с 1947 года, а в 1949 году таким креслом вынужденно воспользовался американский летчик, испытывавший реактивный самолет A.W. 52, построенный по схеме «летающего крыла». Позднее разработчики переключились на создание кресел с двигателями на жидком топливе — при больших скоростях полета твердотопливные двигатели не всегда могли отбросить кресло достаточно далеко от самолета, а увеличение топливного заряда приводило к компрессионным повреждениям позвоночника.
Катапультируемое кресло МиГ-21
Фотография: Stefan Kühn / Wikimedia Commons
Первое кресло с новым типом ракетного двигателя с единым соплом было испытано в 1958 году на истребителе F-102 Delta Dagger. Двигатель такого кресла работал дольше и эффективнее твердотопливного и позволял летчику после катапультирования отдалиться на безопасное расстояние от самолета. С начала 1960-х годов ракетные катапультируемые кресла стали своего рода стандартом боевой техники. Они устанавливались на истребители F-106 Delta Dart, EA-6B Prowler и многие другие. С 1960-х годов кресла с твердотопливными двигателями стали использоваться на советских боевых самолетах — МиГ-21, Су-17 и более поздних. Катапультируемые кресла с ракетными двигателями очень часто используются и в современной авиации, хотя и отличаются от первых образцов более сложной конструкцией.
Ракетные катапультируемые кресла, разработанные в 1960-х годах, позволяли летчикам покидать самолеты на скорости полета до 1,3 тысячи километров в час. В 1966 году двое летчиков катапультировались из самолета — носителя беспилотника M-21 на скорости около 3,4 тысячи километров в час на высоте 24 тысячи метров. После катапультирования одного летчика подобрали спасатели, однако второй погиб — его кресло приземлилось на воду, пилот утонул. В 1970-х годах несколько американских компаний, включая Bell Systems, Kaman Aircraft и Fairchild Hiller работали над созданием особых катапультируемых кресел, которые позволили бы летчикам пролетать буквально десятки километров, чтобы пилоты не приземлялись на вражеской территории. Насколько такой подход мог бы стать эффективным не ясно, так как уже через два года, в 1972-м, эти проекты были закрыты.
Параллельно с разработкой ракетных катапультируемых кресел инженеры занимались созданием и более сложных систем спасения летчиков. Дело в том, что кресла, предназначенные для катапультирования на большой высоте и большой скорости полета, требовали и сложной системы подачи дыхательной смеси в маску летчика и специального утепленного компрессионного костюма. В 1950-х годах начали появляться спасательные капсулы. Первые их варианты выполнялись в виде герметично закрываемых щитков. При задействовании системы катапультирования они закрывали летчика вместе с креслом, после чего оно уже выстреливалось из самолета. Такие капсулы защищали летчиков от перегрузок при торможении, аэродинамического нагрева и перепадов давления.
Первые спасательные капсулы были испытаны на палубном истребителе-перехватчике F4D Skyray в начале 1950-х годов, однако система не пошла в серию из-за технической сложности и большой массы. Позднее компания Stanley Aviation сконструировала спасательные капсулы для бомбардировщиков B-58 Hustler и XB-70 Valkyrie. Они позволяли летчикам покидать самолеты на скорости полета от 150 до 3500 километров в час на большой высоте полета. На B-58 такая капсула после включения автоматически фиксировала тело летчика, закрывала щитки, герметизировалась и создавала внутри атмосферное давление, соответствующее высоте в пять тысяч метров. Любопытно, что из капсулы летчик мог продолжить управлять самолетом. Для полного катапультирования необходимо было нажать рычаги под подлокотниками.
Похожим образом происходило и катапультирование на опытном бомбардировщике XB-70. В конце 1960-х годов американская компания General Dynamics запатентовала отделяемую кабину, которая стала частью конструкции бомбардировщика F-111 Aardvark. После поворота рычага в кабине пилотов, система автоматически герметизировала ее, задействовала пиропатроны для отделения от самолета и включала ракетные двигатели, которые в зависимости от высоты и скорости полета могли поднимать кабину на высоту от 110 до 600 метров над бомбардировщиком. Затем уже в полете из специального отсека выпускался стабилизирующий парашют, после наполнения которого выключались ракетные двигатели и выпускался основной парашют.
Полное наполнение купола основного парашюта занимало около трех секунд. По мере снижения из кабины также выстреливались длинные ленты станиоля (сплава олова и свинца), которые позволяли обнаружить средство спасения при помощи радара. Для смягчения удара при приземлении на высоте несколько метров автоматика надувала специальную подушку под кабиной пилотов F-111. Она же служила своего рода плотом, если кабина приземлялась на воду. Аналогичные кабины должны были получить и сверхзвуковые бомбардировщики B-1B Lancer. Однако создание такого средства спасения для них военные сочли слишком дорогостоящим. В итоге отделяемые кабины установили только первые три опытных образца самолета, а серийные B-1B получили ракетные катапультируемые кресла.
Сегодня самыми распространенными системами катапультирования являются кресла с ракетными двигателями, однако их конструкция серьезно отличается от первых таких систем 1950-1960-х годов. Например, для современных семейств российских истребителей Су-27, МиГ-29, бомбардировщиков Су-34 и Ту-160 научно-производственное предприятие «Звезда» выпускает катапультные кресла К-36ДМ. Это кресло можно задействовать при малых и больших скоростях полета, на большой высоте. В нем реализован режим нулевой высоты и скорости, позволяющие летчику катапультироваться из стоящего на земле самолета. К-36ДМ имеет индивидуальную подвесную систему и регулировку по росту летчика.
В состав катапультного кресла входит блок жизнеобеспечения, защитные щитки-дефлекторы, стреляющий механизм, заголовник, парашютная система, аварийный маячок и механизм притягивания. Для катапультирования летчик должен дернуть специальные рычаги-держки, после чего задействуется автоматическая система аварийного покидания самолета. Сперва пиропатронами отстреливается фонарь кабины пилотов, после чего ремни надежно и плотно притягивают летчика к креслу, фиксируя тело и ноги. Затем срабатывает стреляющий механизм из двух пиропатронов, по рельсам-направляющим выбрасывающий летчика из самолета. После этого включается ракетный двигатель и вспомогательные двигатели, контролирующие крен кресла.
На большой скорости полета в ногах летчика раскрываются щитки-дефлекторы, обеспечивающие торможение кресла и аэродинамическую защиту конечностей. Затем на малой скорости (или при снижении скорости до необходимой) производится отстрел заголовника, отделение летчика от основной конструкции кресла и выпуск стабилизирующего, тормозного, а затем основного парашютов. Спуск летчика происходит на специальном сидении, под которым расположены система подачи дыхательной смеси, аварийный запас медикаментов и провизии и аварийный маячок, который позволяет по радиосигналу найти пилота. По аналогичному принципу работают и другие катапультные кресла, они имеют лишь небольшие отличия.
Например, в штурмовых самолетах A-10 Thunderbolt заголовник катапультного кресла имеет небольшой выступ. При нормальном катапультировании фонарь кабины пилота отстреливается пиропатронами. Однако на малой высоте полета времени на отстрел фонаря практически нет, поэтому катапультирование летчика производится через него — специальный выступ на заговоловнике разбивает плексиглас и защищает летчика от осколков. В некоторых самолетах вместо отстрела фонаря кабины пилотов производится его разрушение при помощи специального детонационного шнура, проходящего по плексигласу. На учебно-боевых самолетах Як-130 установлены кресла К-36-3,5, система катапультирования которых соединена с детонационным шнуром в фонаре кабины пилотов.
Некоторые самолеты не имеют системы катапультирования. Например, аварийный стратегический дальний бомбардировщик Ту-95МС экипаж должен покидать самостоятельно через специальную нишу шасси. Перед покиданием шасси самолета выпускается. На американском бомбардировщике B-52 Stratofortress реализована раздельная разнонаправленная система катапультирования. Кресла двух из пяти членов экипажа этого самолета выбрасываются вниз, а остальные — вверх. Это конструктивная особенность бомбардировщика, в котором два места для членов экипажа расположены не в носовой части, где для отстрела вверх пришлось бы делать специальные «окна» в фюзеляже.
В самолетах западного производства как правило перегрузки при катапультировании достигают 14-18g, их продолжительность составляет от 0,2 до 0,8 секунды. В российских самолетах этот показатель может достигать 22-24g. В 1991 году компания «Камов» разработала ударный вертолет Ка-50 «Черная акула», ставший первым в мире летательным аппаратом такого класса с ракетным катапультным креслом. Сегодня такие же кресла используются на серийных ударных вертолетах Ка-52 «Аллигатор». И это пока единственные в мире серийные вертолеты, в которых реализована «самолетная» система аварийного покидания. До разработки новой системы катапультирования летчики покидали аварийные вертолеты самостоятельно.
В аварийном Ка-52 летчик должен потянуть рычаг задействования системы катапультирования. Затем автоматика включает пиропатроны, которые отстреливают лопасти вращающегося несущего винта и те под действием центробежной силы разлетаются в разные стороны. Затем система подрывает детонационный шнур, тянущийся по «стеклу» кабины пилотов и разрушающий его. Только после этого пиропатроны выталкивают вверх специальную капсулу с ракетными двигателями, которая вытягивает за собой летчика на безопасное расстояние. Во время катапультирования капсулы с двигателями выстреливаются под углом, чтобы «растащить» летчиков в разные стороны. Это сделано специально, чтобы реактивная струя катапультных двигателей не обожгла их.
В современных самолетах все системы катапультирования включаются летчиками вручную. Автоматические системы катапультирования устанавливались на истребители вертикального взлета и посадки Як-38. Там специальная система отслеживала параметры полета и выбрасывала летчика из самолета при получении критических показателей по некоторым из них. В бомбардировщиках Ту-22М3 реализована система принудительного катапультирования. Благодаря ей командир может катапультировать других членов экипажа, задействовав их системы со своего места. Современные катапультные кресла позволяют покинуть самолет, даже если тот летит «брюхом» вверх. Для западных самолетов минимальная высота катапультирования в таком положении составляет 43 метра, а для российских — 30 метров.
Наконец, существует и еще один способ спасения летчиков аварийных самолетов, вместе с летательным аппаратом. Они предполагают выпуск одного или нескольких основных парашютов, на котором аварийный самолет просто опускается на землю вместе с экипажем. Например, такой системой оснащаются гражданские легкие самолеты компании Cirrus Aircraft. Аналогичная система разрабатывается для ВВС Индии. Ее, например, планируется устанавливать на учебные самолеты HPT-32 Deepak и перспективные HPT-36 Sitara. Помимо выпуска основных парашютов она предполагает еще и отстрел правой и левой консолей крыла специальными пиропатронами. Авиастроительные компании Airbus и Boeing сегодня занимаются созданием таких же систем для пассажирских лайнеров.
Читайте также: