avia.wikisort.org - Конструкция

Катапульти́руемое кре́сло — система, предназначенная для спасения лётчика или других членов экипажа из летательного аппарата в аварийных ситуациях. В отечественной авиационно-космической эксплуатационно-технической документации применяется термин — катапультное кресло[1].

Катапультируемые кресла используются в основном на военных и спортивных самолётах (например, Су-26); катапультное кресло было также впервые в мире установлено на вертолёте (Ка-50). Наиболее совершенные модели катапультируемых кресел обеспечивают спасение пилота во всём диапазоне высот и скоростей данного летательного аппарата, обеспечивая даже 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, катапультируемое 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

• Спасательная капсула

Источники

• Буран.ру Катапультирование экипажа.

Примечания

Литература

• Агроник А. Г., Эгенбург Л. И. Развитие авиационных средств спасения. — М.: Машиностроение, 1990. — 256 с. — ISBN 5-217-01052-5.

Ссылки

• Катапультные установки. Авиация

На других языках

---

[en] Ejection seat

In aircraft, an ejection seat or ejector seat is a system designed to rescue the pilot or other crew of an aircraft (usually military) in an emergency. In most designs, the seat is propelled out of the aircraft by an explosive charge or rocket motor, carrying the pilot with it. The concept of an ejectable escape crew capsule has also been tried. Once clear of the aircraft, the ejection seat deploys a parachute. Ejection seats are common on certain types of military aircraft.

---

[it] Seggiolino eiettabile

Il seggiolino eiettabile è un dispositivo, utilizzato soprattutto negli aerei militari, che permette al pilota di abbandonare rapidamente il velivolo in caso di grave avaria. Nella maggior parte dei modelli, il sedile viene espulso dall'aereo grazie all'aiuto di motori a razzo mentre dopo alcuni decimi di secondo viene automaticamente spiegato un paracadute. Per lanciarsi, il pilota deve tirare uno degli anelli che si trovano tra le sue gambe o sopra la testa. Nei modelli più recenti è stata automatizzata anche la procedura di avvio in quanto i sedili intelligenti sono in grado di valutare se il pilota è cosciente[senza fonte]. Sono state studiate anche delle capsule di salvataggio eiettabili.

---

- [ru] Катапультируемое кресло

---

---