Катапультируемое кресло
Переименовать в Катапультное кресло
Катапульти́руемое кре́сло — система, предназначенная для спасения лётчика или других членов экипажа из летательного аппарата в аварийных ситуациях. В отечественной авиационно-космической технической документации применяется термин — катапультное кресло[1].
Катапультные кресла используются в основном на военных и спортивных самолётах (например, Су-26), есть случаи их установки на вертолётах (Ка-50). Современные модели кресел обеспечивают спасение пилота во всём диапазоне высот и скоростей полёта, включая катапультирование с земли.
Катапультные кресла также устанавливались на первых космических кораблях серии «Восток»; их применение предусматривалось как в случае аварии, так и для приземления в нормальных условиях после завершения полёта[2].
Как правило, катапультное кресло вместе с пилотом выстреливается из аварийного летательного аппарата при помощи реактивного двигателя (как, например, К-36ДМ), порохового заряда (как КМ-1М) или сжатого воздуха (как у спортивного Су-26), после чего кресло автоматически отбрасывается, а пилот опускается на парашюте. Иногда применяются катапультируемые аварийно-спасательные капсулы (В-58) и кабины (F-111 и B-1), опускающиеся на парашютах вместе с находящимися внутри членами экипажа.
История
До середины Второй мировой войны для покидания повреждённого самолёта пилот вставал с сиденья, переступал через борт кабины, вставал на крыло и спрыгивал в промежуток между ним и хвостовым оперением. Этот способ обеспечивал вполне надёжное спасение на скоростях до 400—500 км/ч. Однако к концу войны скорости самолётов значительно выросли, и у многих лётчиков уже просто не хватало физических сил противостоять набегающему воздушному потоку.
Исследования ВВС США в 1943 году показали, что 12,5 % покиданий самолётов, совершённых в 1942 году, закончились гибелью летчиков (45,5 % — травмами), значительная часть смертельных исходов была вызвана столкновениями с хвостовым оперением и другими частями самолёта; в повторных исследования 1944 года эти значения выросли до 15 % и 47 % соответственно. Назрела очевидная необходимость в новом способе покидания самолёта, в частности — принудительном выбросе кресла с лётчиком из кабины[3].
Экспериментальные работы по принудительному выбросу лётчика из самолёта проводились ещё в конце 1920-х — начале 1930-х годов, однако их целью было призвано решить чисто психологическую проблему страха пилотов перед «прыжком в пустоту». В 1928 году на выставке в Кёльне была представлена система, осуществляющая выбрасывание пилота в кресле с прикреплённой к нему парашютной системой при помощи сжатого воздуха на высоту 6—9 м[4].
Изобретателем кабины с возможностью катапультирования является Анастас Драгомир (Anastase Dragomir; 1896—1966) — румынский изобретатель в области авиации. На неё Драгомир совместно с Танасе Добреску (Tănase Dobrescu) 3 ноября 1928 года получил французский патент № 678566 «Nouveau système de montage des parachutes dans les appareils de locomotion aérienne» («Новая система крепления парашютов в летательных аппаратах»). Работа Драгомира и Добреску представляла собой раннюю версию современных катапультируемых кресел. Это действительно была новая система парашютирования на летательных аппаратах: у каждого пассажира имелся свой собственный парашют, который позволял в критический момент отделить от аэроплана кресло вместе с сидящим в нем пассажиром, выводя его наружу через специальное отверстие. Драгомиру удалось получить финансирование своего проекта после нескольких неудачных попыток, и он приступил к постройке своей «катапультируемой кабины». Изобретение прошло испытания 28 августа 1929 года на аэроплане компании «Avions Farman», пилотируемом летчиком Люсьеном Боссутро (Lucien Bossoutrot) в аэропорту Париж-Орли. Французские газеты писали о том, что испытания завершились успешно. Вернувшись в Румынию, 26 октября 1929 года Драгомир вместе с румынским авиационным инженером, капитаном Константином Николау (Constantin Nicolau), успешно повторил эксперимент на аэроплане «Avia» в аэропорту Бэняса (Băneasa Airport) в Бухаресте. Он продолжал совершенствовать свое изобретение и получил румынский патент № 40658 в 1950 году за свой «парашютный отсек». В 1960 году он получил патент № 41424 для транспортных самолетов, оснащенных катапультируемыми кабинами.
Первые германские катапульты появились в 1939 году. Экспериментальный летательный аппарат Heinkel He-176 с ракетным двигателем был оснащен сбрасываемой носовой частью. Вскоре катапульты стали серийными: их устанавливали на турбореактивный Heinkel He 280 и поршневой Heinkel He-219. 13 января 1942 года лётчик-испытатель Гельмут Шенк на He-280 совершил первое в истории успешное катапультирование[5]. Катапультные кресла устанавливались также на некоторых других немецких самолётах; всего за период Второй мировой войны немецкие лётчики совершили около 60 катапультирований[6].
Развитие конструкции систем спасения
Катапультные кресла первого поколения выполняли единственную задачу — принудительно выбросить человека из кабины. Отдалившись от самолёта, пилот должен был самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть кресло и раскрыть парашют. Кресло подбрасывал пиротехнический вышибной заряд, инициатором срабатывания которого был пиропатрон. Кресла такого типа, например, применялись на советских реактивных истребителях первого поколения (Су-9, МиГ-15 и целом ряде других типов самолётов).
С ростом скоростей полёта потребовалось увеличить мощность вышибного заряда для гарантированного подбрасывания кресла выше элементов конструкции самолёта (вертикального оперения). Это привело к повышенному риску травмирования пилота (вплоть до перелома позвоночника) из-за более высокой перегрузки при выстреле. Проблему требовалось решать.
Так на самолётах появились катапультные кресла, стреляющие вниз. Это уменьшало нагрузку на организм человека и снижало риск травмы, но при этом ограничивало высоту покидания аварийной машины (например, на самолёте Ту-22 минимальная высота покидания в горизонтальном полёте составляет не менее 230-245 метров над поверхностью рельефа местности). Такие кресла долгое время штатно применялись на нескольких типах самолётов (например, кресла КТ-1 на Ту-16, с 50-х и вплоть до списания самолёта в начале 90-х годов 20-го века).
Для снижения нагрузки при катапультировании вверх было решено применять двухступенчатые стреляющие механизмы: первая ступень — это относительно небольшой вышибной заряд, подбрасывающий кресло вверх, после чего сразу запускался твердотопливный ракетный двигатель (пороховая шашка), который с допустимым для человеческого организма ускорением гарантированно выбрасывал кресло на безопасную высоту покидания. Так появилась возможность безопасно катапультировать пилота при развитии аварии на земле, в процессе пробега или разбега самолёта по взлётно-посадочной полосе. По советским нормам минимальная скорость движения самолёта при этом должна была составлять не менее 130 км/час, для гарантированного наполнения купола спасательного парашюта.
Однако, в это время произошёл очередной резкий рост скоростей и высот полёта самолётов. При выходе кресла из кабины в таких условиях человек уже травмировался набегающим потоком воздуха — вплоть до переломов рук и ног, разрывов тканей лица и других, не менее малоприятных эффектов.
Решение этой проблемы потребовало комплексного подхода. Так было разработано защитное снаряжение лётчика — первоначально это были жёсткие стеклопластиковые защитные шлемы, надеваемые сверху на шлемофон, затем они стали единым изделием; также применялись комбинезоны специального пошива и полётные ботинки. В катапультных креслах стали применять специальные механизмы — автоматически срабатывающие ограничители разброса рук и ног. Для исключения травм позвоночника стали устанавливать механизм принудительного подтяга привязных ремней, который в момент катапультирования плотно прижимал корпус тела лётчика к спинке сидения.
Разработку средств спасения и индивидуальной защиты летчика ещё ранее возложили на специально организованное для этих целей предприятие, сейчас это НПП «Звезда».
Справочная информация. Дата организации предприятия — 2.10.1952 г. Наименование предприятия в разные годы: завод № 918 МАП (п/я 1052), Машиностроительный завод «Звезда» 7 ГУ МАП, НПО, Научно-производственное предприятие (НПП) «Звезда» (предприятие п/я А-3927); ОАО «НПП «Звезда». Почтовый адрес: пос. Томилино-2 Люберецкого района Московской обл., ул. Гоголя, 39. Направление деятельности: разработка и испытания катапультных кресел, скафандров и противогазов для летного состава, парашютной техники; разработка и производство систем жизнеобеспечения и спасения экипажей и пассажиров авиационных и космических ЛА: катапультные кресла, защитное снаряжение, кислородное оборудование, скафандры и средства передвижения в открытом космосе, средства профилактики невесомости, аварийные трапы, плоты и жилеты; сигнализаторы пожара и огнетушители; системы дозаправки топливом в полете; медицинское оборудование. Создано: парашют ПНЛ-45 (1953 год); авиационные и космические скафандры: «Воркута» для Су-9, «Сокол» для Т-4 и КК «Союз» (1973 год), скафандр «Стриж» для «Бурана», высотный компенсирующий костюм ВКК-6 для экипажа МиГ-31, костюм «Баклан» для экипажа Ту-160; СК-1 для КК «Восток», «Беркут» и «Орлан» для открытого космоса, «Орлан-ДМА» с установкой маневрирования, «Ястреб», «Кречет» для лунной программы; ПМ-12/03 шлем летчика для нашлемной системы прицеливания; катапультные кресла: К-22 для Ту-22 (1958), К-36, К-36Д, К-36ЛТ, К-36М (11Ф35) для ОК «Буран» (1980-е), реактивная система К-37-800, СКС-94 для легких самолетов (1995); энергопоглощающее кресло «Казбек» для СА КК «Союз»; аморткресло вертолета «Памир-К»; автономное средство передвижения космонавта СПК (1989); системы дозаправки топливом в полете: КАЗ-831, УПАЗ-1; кислородное, высотное оборудование; мягкий шлюзовый отсек для КК «Восход» (1960-е); одежда, емкости для воды, НАЗ и ассенизационные устройства для КК «Союз» (1960-е). Серийное производство: скафандр «Сокол» (1973 год) — более 280.
На больших сверхзвуковых скоростях при выходе кресла из кабины возникает сильный динамический удар, и существовавшее в те годы снаряжение не могло гарантировать лётчику безопасное покидание самолёта. Из-за этого действовали ограничения на высотно-скоростные параметры покидания, проще говоря, для безопасного катапультирования лётчик должен был сбросить скорость и высоту полёта аварийного самолёта до рекомендованных в РЛЭ значений. Разумеется, это было неприемлемо по условиям безопасности (но такие ограничения действуют до настоящего времени на всех типах ЛА).
Одним из выходов в данной ситуации виделось покидание экипажем самолёта в отделяемой капсуле. Работы в этом направлении велись в нескольких странах мира. Спасательной капсулой оснащались некоторые типы самолётов, например американские бомбардировщики Convair B-58 Hustler и General Dynamics F-111 (см. отдельную статью).
На советском истребителе МиГ-21 была установлена система катапультирования «СК». Катапультируемое кресло было взято без существенных изменений с предыдущей модели самолёта МиГ-19, но в качестве устройства защиты лётчика от воздушного потока использовался подбрасываемый вперёд-вверх по заданной траектории фонарь кабины лётчика, который ложился на кресло и защищал пилота от ударного воздействия воздушного потока. Но увы — эта система не в полной мере выполняла возложенные на неё функции и в дальнейшем от неё отказались, установив новую систему катапультирования следующего поколения (полее подробно см. в описании конструкции самолёта МиГ-21).
Новым шагом в средствах покидания скоростных самолётов стали кресла с трёхкаскадной парашютной системой. При катапультировании сразу после подброса кресла в поток выпускался первый стабилизирующий парашют, который укладывал кресло с лётчиком по потоку на спину, что значительно снижало разрушающее действие набегающего воздушного потока на человека, после чего включался твердотопливный ракетный двигатель, поднимавший кресло на заданную высоту. После торможения кресла в поток выпускался второй стабилизирующий парашют, на котором кресло с сидящим в нём лётчиком падало до высоты безопасного разделения — это три-четыре тысячи метров. На этой высоте уже можно дышать атмосферным воздухом без последствий для здоровья. После разделения вводился в действие третий каскад — спасательный парашют лётчика. Именно по такому принципу работают все кресла последних советских самолётов: МиГ-23, МиГ-25, МиГ-27, МиГ-29, Су-24, Су-27, Ту-22М3, Ту-160 и проч.
Все эти кресла снабжены автономной, не зависящей от самолётных систем автоматикой, которая по заданной программе производит подключение или ввод в работу тех или иных систем кресла, в зависимости от условий покидания.
Относительно современные катапультируемые кресла обеспечивают спасение экипажа во всём диапазоне высот и скоростей полёта, в том числе спасение с неподвижного, находящегося на аэродромной стоянке самолёта. Подобные системы получили название «0-0», то есть H=0, V=0 (высота ноль, скорость ноль). Подобными креслами в 21-м веке оснащены почти все отечественные боевые самолёты (на Ту-22М3 продолжает действовать ограничение по минимальной скорости покидания 130 км/ч).
На большинстве самолётов привод (инициирование срабатывания) катапультного кресла осуществляется непосредственно лётчиком. Однако есть самолёты, где также возможно принудительное катапультирование членов экипажа командиром корабля (например, Ту-22М). Единственным отечественным самолётом, оснащённым полностью автоматической системой покидания (которая сама следила за опасными режимами полёта и выбрасывала пилота из кабины независимо от его желания) был палубный самолёт с вертикальным взлётом и посадкой (СВВП) Як-38.
Первым отечественным вертолётом, оснащённым полноценной системой покидания, считается Ка-50. На нём установлена ракетно-парашютная система К-37-800, которая предназначена для покидания терпящего бедствие вертолёта с помощью буксировочного ракетного двигателя. Двигатель фалом вытаскивает лётчика из кабины за подвесную систему (спинку кресла), при этом само кресло остаётся в вертолёте. Перед покиданием вертолёта верхняя часть остекления кабины и лопасти несущего винта отстреливаются. После отработки ракетного двигателя автоматически перерезаются ремни спинки кресла, которое отделяется и приводит в действие спасательный парашют. В случае необходимости лётчик может выброситься из кабины самостоятельно, не приводя в действие ракетный двигатель.
Интересные факты
- 10 декабря 1954 года на испытаниях модельных ракетных устройств для катапультирования на больших высотах на авиабазе Холломан близ Аламогордо полковник Джон Пол Стэпп подвергся рекордной перегрузке в 46,2 g (при торможении от скорости 1017 км/ч до полной остановки за 1,25 с). Первое в истории катапультирование на сверхзвуковой скорости совершил американский лётчик-испытатель Джордж Смит в 1955 году.
- Специально для космического корабля многоразового использования «Буран» были созданы кресла К-36РБ (см. отдельную статью). Они предназначались для спасения экипажа в случае нештатной ситуации на взлёте или при атмосферном спуске при посадке (высота от нуля до 25 км на взлёте и от 30 км до нуля при посадке). Эти кресла неоднократно испытывались в реальных космических полётах в 1988-90 гг на кораблях серии «Прогресс».
Разработчики и производители
В практике советского авиастроения катапультные кресла долгое время разрабатывались под конкретный тип летательного аппарата, что отражалось в их названиях: так, кресла «КМ» устанавливались на самолёты «МиГ», кресла «КТ» — на самолёты «Ту» и т. д.
Вместе с тем, начиная с 1960-х годов в посёлке Томилино московской обл., было образовано специализированное предприятие — НПП «Звезда», которое и до н. в. занимается, в том числе, разработкой специального снаряжения и средств спасения лётчика.
Промышленным производством катапультных кресел семейства К-36 в 21-м веке занимается Вятское машиностроительное предприятие Авитек в городе Кирове.
К 2020-м годам на международном рынке средств спасения лётчика остались британская компания Martin Baker и американские McDonnell Douglas и Stencil.
Техническая эксплуатация
Техническая эксплуатация катапультных кресел, а также других систем и средств аварийного покидания в отечественной военной авиации занимаются специалисты группы САПС (средства аварийного покидания и спасения), а в частях, где штатным расписанием не предусмотрена отдельная группа САПС, то в составе группы специалистов по самолёту и двигателю имеется ряд специалистов, обученных и допущенных приказом по части к работам со средствами покидания. Работы по САПС относятся к работам с повышенной опасностью, в связи с наличием в конструкции кресла различных пиротехнических устройств и изделий. Помещение, в котором находятся демонтированные кресла и с которыми проводятся работы, имеет ограниченный поимённый допуск. Лицам, не имеющим допуска, вход в лабораторию САПС категорически запрещён.
Вытяжными, стабилизирующими и спасательными парашютами кресел занимаются специалисты парашютно-десантной службы (ПДС) полка.
Катапультируемые кресла и коммерческие авиалайнеры
Установка катапультируемых кресел на коммерческие авиалайнеры не производится по следующим причинам:
- Большинство лётных происшествий происходит во время взлёта и посадки, когда на катапультирование всех пассажиров не хватит ни времени, ни высоты полёта.
- В военной авиации перед катапультированием сбрасывается остекление кабины. В коммерческом самолёте пришлось бы сбрасывать весь потолок салона.
- Катапультируемое кресло выстреливается из самолёта при помощи порохового заряда или реактивного двигателя, работа которых может травмировать или даже убить пассажиров, находящихся рядом.
- При катапультировании тело лётчика подвергается значительным перегрузкам (15—20 g в течение 0,15—0,2 с), которые безопасны только в случае принятия правильной позы и наличии упоров для головы и рук[7].
- На высоте давление и температура воздуха значительно ниже, чем на земле. Мгновенная разгерметизация самолёта в этих условиях смертельна. По этой причине для катапультирования пилоты одеты в специальные высотные костюмы и шлемы, и используют кислородные маски.
- Даже если все вышеперечисленные проблемы пассажиру удалось бы преодолеть, сам процесс спуска на парашюте также требует навыков, вырабатываемых только предварительной подготовкой и тренировкой. Особенно опасно приземление на лес, воду, здания, в горной местности и т. п.
- Благодаря жестким требованиям авиационной безопасности, количество серьёзных происшествий в пассажирской авиации на фоне количества успешных рейсов и перевезенных пассажиров крайне мало. В этих условиях, оборудование каждого пассажирского кресла системой аварийного покидания самолёта потребовало бы значительного увеличения объёма, массы и технической сложности как отдельного кресла, так и всего самолёта в целом, что привело бы к значительному и неоправданному росту стоимости перевозки и снижению пассажировместимости самолётов. Стоит также учесть риск нештатного срабатывания системы катапультирования, что во многих случаях может быть равносильно катастрофе.
Катапультные кресла, в сравнении с обычными сиденьями пассажирского авиалайнера, на порядки сложнее, тяжелее и дороже. Любое катапультное кресло является устройством повышенной опасности и требует соблюдения ряда жёстких правил при обращении с ним — известно немало трагических случаев при нештатном срабатывании кресла. Кроме этого, катапультное кресло предназначено для рабочего места, с соответствующей эргономикой — пассажиру в нем будет просто неудобно при многочасовом перелёте.
См. также
Источники
- Буран.ру Катапультирование экипажа.
Примечания
- ↑ КАТАПУЛЬТНОЕ КРЕСЛО // Авиация : Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М.: Большая российская энциклопедия : ЦАГИ, 1994. — С. [270] (стб. 2, 3). — 735 с. — 25 000 экз. — ISBN 585270086X.
- ↑ Агроник, Эгенбург, 1990.
- ↑ Агроник, Эгенбург, 1990, с. 58—59.
- ↑ Агроник, Эгенбург, 1990, с. 59.
- ↑ Наши конструкторы спасают пилотов в небе. KM.ru Business (13 июля 2006). Дата обращения: 10 мая 2011. Архивировано 27 января 2012 года.
- ↑ The Ejection Site Facts Sheet. Дата обращения: 25 февраля 2009. Архивировано 10 февраля 2009 года.
- ↑ Перегрузки при катапультировании вверх (недоступная ссылка). Дата обращения: 15 января 2012. Архивировано 22 апреля 2012 года.
Литература
- Агроник А. Г., Эгенбург Л. И. Развитие авиационных средств спасения. — М.: Машиностроение, 1990. — 256 с. — ISBN 5-217-01052-5.
