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.
Фото взяты из открытых источников с сайтов:
www.iopscience.iop.org
www.collinsaerospace.com
www.ru.wikipedia.org
Источник: topwar.ru
