ДИАПАЗОН СКОРОСТЕЙ И ВЫСОТ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО КАТАПУЛЬТИРОВАНИЯ

Выбору оптимального диапазона скоростей и высот безопасного катапультирования для создания перспективного поколения катапультных кресел должен предшествовать тщательный анализ статистических материалов применения катапультных кресел прошлых поколений, режимов, на которых они применялись, и их результатов. Всесторонний анализ объективных материалов позволит разработчикам этих средств выбирать правильное направление поисков средств для их совершенствования.

Поскольку сбор статистических материалов и их систематизация велись, как правило, с большим опозданием, конструкторам приходилось пользоваться отдельными отрывочными материалами и имевшимися в иностранной печати данными и по ним делать вывод, как действовать в тот или иной период.

Многолетняя зарубежная статистика, в частности характер изменения общего числа катапультирований с помощью кресел различных фирм, свидетельствовали о том, что если на первом этапе применения катапультных кресел критической считалась скорость, на которой происходило катапультирование вследствие слабой защиты летчика от воздушного потока, то в дальнейшем на результатах катапультирований все больше сказывалась высота, на которой они применялись, и результаты были отрицательны. Это особенно влияло при наличии у самолета скорости снижения и при нахождении его в неблагоприятном положении в пространстве (крен, вращение и т.д.). В связи с этим американским стандартом было ужесточено требование по уменьшению высоты, необходимой для безопасного катапультирования из перевернутого положения самолета (кабиной вниз), установив ее 60 м.

Приведем пример последствий недооценки специализированной фирмой «Мартин-Бейкер», являющейся поставщиком кресел всему капиталистическому миру, в том числе и ВВС США, значения спасения на малых высотах и из перевернутого положения самолета кабиной вниз.

В новых условиях большое число полетов истребителей производится на малых высотах с большими скоростями. В этих условиях требования к средствам спасения предъявляются более жесткие. Поэтому невыполнение фирмой «Мартин-Бейкер» на новом кресле Mk.10 американского стандарта по обеспечению необходимой для спасения из перевернутого кабиной вниз самолета высоты 60 м (на Mk.10 требовалось 107...110 м), несущественного, по мнению фирмы, требования, заставило американские самолетные фирмы самим приступить к изготовлению фирменных кресел.

Фирма «Стенсел», проведя весь комплекс конструкторских и исследовательских работ, выпустила в 1972 г. кресло S-III-S-3, фирма «Дуглас» в 1972 г. — кресло ESCAPAK, а в 1975 г. — кресло ACES-II. Эти кресла полностью обеспечивали требования американского стандарта, в том числе и по спасению из перевернутого кабиной вниз самолета, находящегося на высоте 60 м. Это было достигнуто за счет резкого сокращения времени на срабатывание всех систем кресла и наполнения купола спасательного парашюта с 6,5 до 1,8...2,2 с. Масса кресла была уменьшена с 90 кг (Mk.10) до 60 кг (S-III-S-3). За счет дублирования систем была повышена надежность кресел и улучшены условия их эксплуатации.



Только после этого фирма «Мартин-Бейкер» приступила к разработке своего кресла, удовлетворяющего американскому стандарту. Креслу был присвоен индекс Mk.12, в настоящее время оно выпускается серийно. Фирма работает и над следующей модификацией с индексом Mk.14.

Приведем некоторые, наиболее характерные, статистические материалы и по ним попытаемся сделать вывод о целесообразном диапазоне скоростей и высот покидания.

У авторов нет возможности свести все статистические материалы к таблицам единого типа, поэтому далее они будут приводиться в том виде, в котором они приводятся в зарубежной печати: по диапазону применения катапультных установок, по режиму самолета в момент покидания, по результатам катапультирований, по общим потерям самолетов и т.д.

Рис. 78. Графики статистики применения катапультных кресел фирмы «Мартин-Бейкер» за четыре года: а — по скорости; б — по высоте

По диапазону применений фирма «Мартин-Бейкер» приводит статистику применений своих кресел за четыре года (рис. 78, а).

По скоростям катапультирования. Общее число катапультирований, приведенных на рис. 78, а, составляет 896, из них на скорости до 900 км/ч катапультировались 98,3% и на скорости более 900 км/ч всего 1,7%.

Диапазон по высотам. Общее число случаев по высоте — 505 причем до высоты 3000 м — 91%, свыше этой высоты — 9% (рис. 78, б).

ВМС США привели сравнительные характеристики числа катапультирований летчиков ВМС США в боевых и мирных условиях полетов различных типов самолетов за период с 1964 по 1972 гг. по диапазону скоростей применений (табл. 4.1).

Т а б л и ц а 4.1.

V, км/ч В боевых условиях из самолетов В мирных условиях
дозвуковых сверхзвуковых
число % число % число %
0...180 6,4
180...360 42,7
360...540 46,8 32,5 34,5
540...720 14,5 11,4
720...900 19,3 22,5
900 и более 3,2 1,1
Всего

Немаловажную роль играет режим полета самолета (его эволюция) в момент катапультирования. Даже весьма ограниченная статистика режимов дает основание судить о необходимости суммирования эволютивной перегрузки с катапультными.



ВВС США приводят ограниченную сводку, из которой следует, что около 40% известных покиданий происходит в процессе эволюции (табл. 4.2).

Т а б л и ц а 4.2

Режим полета самолета в момент катапультирования Число катапуль- тирований Доля от об- щего числа катапульти- рований, %
Набор высоты 9,4
Горизонтальный полет 35,0
Полет на спине 6,2
Пикирование 13,9
Штопор 11,1
Вираж 5,2
Полет по спирали 3,0
Бочка 1,4
Не известен 14,8
Всего 100,0

По данным ВМС и ВВС США, за период с 09.08.49 г. по 01.01.56 г. в ВМС США катапультировались 177, а в ВВС США — 757 человек. Результаты катапультирований (в %) приведены в табл. 4.3.

Ниже в табл. 4.4. приведены результаты (в %) влияния режима полета при катапультировании на выживаемость летчиков ВМС и ВВС США.

Т а б л и ц а 4.3 Т а б л и ц а 4.4
Результат катапультирования ВМС ВВС
Без повреждений
Легкие травмы
Тяжелые травмы
Смертельный исход
Пропавшие без вести
Всего
Параметры режимов катапультирований ВМС ВВС
V>927 км/ч
V<740 км/ч
H>1500 км/ч
300
H<300 м

Результаты катапультирований летчиков ВВС США за период с 1976 по 1981 гг. приведены в табл. 4.5.

Т а б л и ц а 4.5

Год Число катапультирований С благополучным исходом Со смертельным исходом
всего % от общего числа всего выполненные за пределами ограничений % выполненных за пределами ограничений от числа со смертельным исходом
Всего

Сведения об аварийных катапультированиях из разных самолетов за 1984 г. приведены в табл. 4.6.

Из табл. 4.6 видно, что в 1984 г. в ВВС США было зафиксировано 61 аварийное катапультирование, из которых в 52 случаях летчики остались живы, что соответствует 85% выживаемости, в то время как за период с 1978 по 1983 гг. в ВВС США выживаемость при катапультировании составляла в среднем 75%.

Т а б л и ц а 4.6

Тип само- лета Смер- тель- ные исхо- ды Тяже- лые трав- мы Не- значи- тель- ные трав- мы Мини- маль- ные трав- мы и ушибы Без травм Всего
А-7
А-10
А-1
В-52
F-4
F-5
F-15
F-16
F-106
F-111
Т-34
Т-38
ТР-1
У-2
Всего

Наряду с публикуемыми материалами по катапультированиям имеются сведения о потерях самолетов. Так, например, в табл. 4.7 приведены среднегодовые потери истребителей США на 30 июня 1982 г.

Т а б л и ц а 4.7

Тип самолета Год выпуска Число самолетов Число лет эксплуатации Потери самолетов,
поступивших на вооружение потерянных в летных происшествиях за время эксплуатации в среднем за год
F-100 25,0 69,12 2,8
F-102 25,0 26,0 1,0
F-105 21,5 30,12 1,4
F-104 15,0 59,25 4,0
F-101 25,0 15,83 0,6
F-4 19,0 15,70 0,8
F-5 9,0 20,47 2,3
F-106 24,5 32,94 1,3
F-111 14,5 13,70 0,9
F-16 3,5 6,15 1,8
F-14 9,0 11,0 1,2
F-15 7,5 4,03 0,5

Ниже приводятся статистические данные, характеризующие сравнительную эффективность катапультирования при авариях за 1984 г.

Исход летного происшествия Число Относительное число, %
Спасение при катапультировании
Гибель при катапультировании
Спасение без катапультирования
Гибель без применения катапультных кресел

Центр безопасности полетов ВМС США провел анализ статистических данных за период с 1965 по 1980 гг., который показал, что при возникновении аварийной ситуации на самолете, падающем в воду, целесообразнее катапультироваться, чем оставаться в самолете. На основании этого анализа выявлено, что 45 из 66 погибших летчиков были бы живы, если бы катапультировались в пределах разрешающих возможностей катапультной системы.

В таблицах приведены самолеты, на которых установлены катапультные кресла почти от первых образцов фирмы «Мартин-Бейкер» (Mk.5) до самого последнего образца фирмы «Дуглас» ACES-II.

В приведенных статистических материалах рассматривалась эффективность САПС с применением различных катапультных кресел без дифференциации результатов по каждому типу кресел в отдельности. Такие материалы не дают возможности установить степень повышения эффективности вновь созданных поколений кресел.

Материалы, в которых приводятся результаты покиданий самолетов различных типов, оборудованных креслами от первого до последнего поколений, затрудняют поиски правильных конструктивных решений, дающих возможность повысить эффективность их функционирования. Отсутствием дифференцированных данных можно объяснить то, что развитие САПС отстает от развития истребительной авиации. На протяжении десятилетий средний процент выживаемости при авариях боевых самолетов колеблется в незначительных пределах: гибнет 50% летчиков, не применивших катапультирования, и 20% — применивших систему САПС, из которых 4/5 — на малых высотах.

Вместе с тем по этим таблицам можно определить режимы, на которых чаще всего происходят применения катапультных кресел, и установить близкий к оптимальному диапазон, необходимый для новых кресел.

Незначительный процент (1,7%) применений кресел на скоростях выше 925 км/ч и больший процент (98,3%) применений кресел на скоростях менее 925 км/ч с большим процентом катапультирований на высоте менее 150 м, приводящих к неблагополучным исходам (до 59%), оправдывают преимущественное направление поисков конструктивных решений для снижения высоты, необходимой для срабатывания всех систем кресла и, тем самым снижения минимальной высоты для спасения. Большой процент неприменений катапультных кресел свидетельствует о необходимости оказания помощи летчикам в своевременном принятии решения на покидание самолета в аварийной ситуации, которая заключается в выдаче ему сигнала с учетом возможностей катапультного кресла, а также режима снижения и положения самолета в пространстве. Средством выдачи сигналов может служить сигнализатор критического положения самолета. Применение его позволит уменьшить процент потерь из-за неприменения и запоздалых применений катапультных кресел, тем более, что в некоторых публикациях высказывается предположение о том, что имеются летчики, которые могут переоценивать значение характеристики «кресла спасают с уровня земли», не учитывая при этом наличия у самолета вертикальной скорости снижения.

Следует обратить внимание на то, что в печати вопрос о необходимости создания сигнализатора критического положения самолета поднимался еще в 1950-х гг., а начиная с конца 1960-х гг. в этом направлении ведутся исследовательские работы. Очевидно, затруднения в решении этого вопроса не только технического порядка, но и организационного.

При отсутствии сигнализатора вся ответственность за принятое решение о катапультировании ложится на летчика, которому впоследствии неоднократно приходится доказывать, что решение он принял правильно и своевременно, а при наличии сигнализатора у него появляется объективный показатель, подтверждающий принятое решение о катапультировании.

Необоснованные опасения о применении катапультных установок по ложным сигналам, когда летчик преднамеренно приближается к земле, стоят летчикам жизни. В сигнализаторе можно иметь блокирующее устройство, отключающее его в специальных полетах.

Следующим направлением работ по повышению спасаемости является сокращение времени, затрачиваемого на срабатывание всех систем кресла от момента включения привода катапультирования до наполнения спасательного парашюта и непосредственно отражающегося на минимально безопасной высоте для спасения при катапультировании. Стремясь уменьшить потери летного состава, при создании новых поколений катапультных установок стремятся до минимума свести указанное время.

В табл. 4.8 можно увидеть, насколько энергично велась работа по уменьшению времени на срабатывание всех систем кресла. С 1960 по 1975 гг. время на срабатывание всех систем за рубежом уменьшено в 3,6 раза.

Конечно, фирмам, занимающимся разработкой и изготовлением САПС, не сразу удалось достигнуть высоких результатов. Им пришлось пройти все те этапы развития, о которых говорилось выше.

В табл. 4.8 более полно представлены кресла английской фирмы «Мартин-Бейкер» и американских фирм «Дуглас», «Стенсел», «Грумман», по ним и прослеживаются все конструктивные переходы.

Кресло Mk.4 поступило на вооружение в 1956 г. вместе с опытными истребителями «Лайтнинг», «Си Виксен» и «Макки» MB 326 Новое кресло имело улучшенные характеристики и было легче предыдущей модели. На нем была применена объединенная система привязных ремней, парашют крепился на летчике, а летчик — к креслу. Парашют был с контактным датчиком перегрузки в блоке времени раскрытия парашюта. Он задерживал раскрытие основного парашюта на большой скорости, давая креслу время для торможения до безопасной скорости раскрытия при помощи стабилизирующего парашюта. Mk.4 впоследствии строилось по лицензии во Франци» и устанавливалось на самолетах «Мираж» III, «Мираж» V, «Супер Этандар» и некоторых самолетах «Мираж» F-1 (позже на большинстве самолетов F-1 оно было заменено на кресло Mk.10). Американизированный вариант кресла Mk.4, кресло Mk.5 были приняты ВМС США в качестве стандартного оборудования на большей части истребителей ВМС США, включая самолеты F-4 «Фантом», F-8 «Крусейдер» и А-6 «Интрудер». Оба кресла (Mk.4 и Mk.5) обеспечивают безопасное катапультирование с уровня земли при минимальной скорости 165 км/ч.

В 1961 г. в ответ на требования заказчика для самолетов вертикального взлета или с ускоренным разбегом появляются кресла, снабженные твердотопливными двигателями для катапультирования с нулевой высоты и при нулевой скорости. Кресла Mk.4 и Mk.5, на которых были установлены твердотопливные ускорители, получили индексы Mk.6 и Mk.7. Кресло Mk.6 обеспечивало требования английского стандарта, а кресло Mk.7 — американского. Отличались они между собой привязными ремнями и содержимым НАЗа. Креслу Mk.6 устанавливали на самолетах «Пукара» и «Супер Этандар» для ВМС Аргентины. Кресло Mk.7 изготавливалось для фирмы «Грумман», устанавливавшей его на самолетах F-14 «Томкэт» и ЕА-6 «Праулер» (из которых все четыре члена экипажа принудительно катапультировались за 1,2 с по расходящимся траекториям). На самолетах F-5 ВВС Ирана, Греции и Бразилии были установлены кресла Mk.7, а некоторые ВВС, в частности ФРГ и Италии, переоборудовали свои самолеты F-104 «Старфайтер» под это кресло. В конце 1960-х гг. началась разработка усложненного нового кресла, сохранившего тот же принцип действия, но со значительными изменениями конструкции контейнера стабилизирующего парашюта и чашки кресла. Новое кресло Mk.9 было снабжено привязной системой с пиротехническим притягом и совершенно новой системой управления, работающей от пиропатрона, включаемого ручкой

Т а б л и ц а 4.8

Тип кресла, фирма Год выпуска Характеристики кресла
Безопасная скорость катапуль- тирования Допустимая высота ката- пультирования, м Минималь- ная высота, необходи- мая для ка- тапультиро- вания из переверну- того поло- жения, м Время срабатывания систем с момента включения до наполнения купола, с Масса, кг
макси- мальная мини- мальная макси- мальная мини- мальная
Mk.4, Mk.5; «Мартин-Бейкер» 6,5
Mk.6, Mk.7; «Мартин-Бейкер» 6,5
ESCAPAC-I, ESCAPAC-II; «Дуглас»
Mk.10; «Мартин-Бейкер» 2,5 90,3
S-III-S-3; 2,5 и 2,2*
ACES-II; «Дуглас» 2,8 и 1,8*
S-III-S-3 с системой управления вектором тяги; «Стенсел», «Грумман» 2,5 и 2,2*
ACES-II с системой управления вектором тяги; «Дуглас» 2,5 и 1,8*
Mk.12; «Мартин-Бейкер» 2,4 и 1,9*
* Время срабатывания систем при скорости полета до 500 км/ч.

катапультирования, установленной на чашке кресла. Mk.9 устанавливалось на всех самолетах «Харриер» и «Ягуар» ВВС Англии.

В 1971 г. испытания нового кресла с новым контейнером парашюта подтвердили, что расположение вместе стабилизирующего парашюта и парашюта летчика в верхней части кресла дает возможность более быстро и плавно раскрыть парашют. Размещенный в верхней части кресла контейнер парашюта уменьшает шансы зацепления парашюта за кресло во время его раскрытия. Пиротехническая система применяется для включения пиромеханизма ввода стабилизирующего парашюта и системы освобождения привязных ремней. Общая масса кресла была значительно уменьшена (до 90,3 кг) и упрощена объединенная привязная система. Был введен ограничитель рук, ограничители ног имелись на всех креслах «Мартин-Бейкер» начиная с кресла Mk.3. Значительно модифицированное кресло получило обозначение Mk.10 (рис. 79). Все системы кресла Mk.10 срабатывали, и наполнялся спасательный парашют за 2,5 с при скоростях от 0 до 1150 км/ч начиная с нулевой высоты.

На кресле был применен управляемый парашют фирмы «Эйрконикэл». Улучшенные характеристики раскрытия этого парашюта уменьшали пиковые нагрузки торможения, действующие на летчика. Перегрузки, действующие на летчика в этом кресле, уменьшены по величине и не превышают 14...16 g при скорости ее нарастания 180...210 g/c. И все же фирма считает, что полный импульс относительно высок (тяга ракетного ускорителя 2050 кг в течение 0,25 с).

Такие характеристики улучшили условия для спасения при высокой скорости снижения, что особенно важно при малой высоте покидания и самолетах на малых высотах.

Рис. 79. Катапультное кресло Mk. 10 фирмы «Мартин-Бейкер» (Англия)

Кресло Mk.10, обеспечивая спасение при индикаторных скоростях от 0 до 1150 км/ч и при высотах от уровня земли до 15000 м, оказалось неприемлемым для ВВС США по высоте катапультирования из горизонтального полета в перевернутом положении (кабиной вниз), которая составляла 107...110 м. Этот параметр не удовлетворял требованиям стандарта ВВС США, согласно которому высота безопасного катапультирования из перевернутого положения не должна превышать 60 м.

По мнению фирмы, принятая для Mk.10 однорежимная система ввода парашюта более надежна, чем многорежимная с неустойчивыми областями, возникающими при переходе с одного режима на другой. Но надежности спасения внимание уделялось не только в этом. На кресле Mk.10 на случай его неисправности установлена система ручного отделения летчика от кресла и ввода парашюта. Такая система на других креслах только отделяла летчика от кресла, после чего летчик вводил парашют, выдергивая кольцо.

Для обеспечения безопасности работы в кабине на земле была применена система с одной предохранительной чекой вместо имевшихся ранее шести, что приводило к перепутыванию чек и снижению надежности.

В новых условиях самолеты-истребители большое число полетов (как тренировочных, так и боевых) совершали на малых высотах с большими скоростями. Поэтому невыполнение фирмой «Мартин-Бейкер» требования американского стандарта по спасению из перевернутого положения (кабиной вниз) с высоты 60 м заставило самолетные фирмы США приступить к изготовлению собственных фирменных кресел.

Фирма «Макдоннелл-Дуглас», ранее изготовлявшая кресла для вертолетов, занялась изготовлением кресла, для самолетов-истребителей с выполнением требований стандарта. В 1972 г. были выпущены кресла ESCAPAC-1 и ESCAPAC-II. Оба кресла имели шторку для лица и рукоятки катапультирования на чашке кресла. На обоих креслах были шарнирно установлены ракеты с приводом от гироскопического датчика и ракетные системы отделения кресла от пилота. Эти кресла широкого применения не имели, так как в скором времени было создано усовершенствованное кресло ACES-II. Оно устанавливалось на самолетах А-10А «Тандерболт» фирмы «Ферчайлд-Рипаблик», F-15 фирмы «Макдоннелл-Дуглас» ВВС США (на самолетах F-15 ВВС Израиля установлено кресло ESCAPAC-I) и F-16 фирмы «Дженерал Дайнэмикс».

ACES-II — трехрежимное кресло, позволяющее осуществлять катапультирование при нулевой высоте и скоростях от нулевой до 1150 км/ч, использующее электронное программирование и отсчет времени в каждом из трех режимов. Кресло дает летчику возможность обозревать верхнюю и заднюю полусферы (рис. 80). Катапультирование может осуществляться от центральной ручки, устанавливаемой на чашке кресла, но взамен могут устанавливаться две ручки на подлокотниках. Как только кресло начинает двигаться по рельсам, входной сигнал подается в преобразователь высоты и скорости блока датчиков. Этим устанавливается положение электронного переключателя для выбора одного из трех режимов (см. рис. 86 и табл. 4.9). Как только кресло достигает верхней части рельсов, последовательность срабатывания начинает осуществляться посредством микровыключателей, нажимаемых упорами на рельсах. Электрический сигнал от программного устройства включает систему STAPAC и, в случае многоместного экипажа, ракеты отклонения траектории и аэродинамические поверхности. Остальная часть программы зависит от выбранного режима.

Отделение кресла от пилота осуществляется наполнением главного купола парашюта летчика. При первом режиме парашют наполняется до зарифованной формы (не полностью), т.е. до тех пор, пока не будет приведен в действие нож рифовочной стропы, после чего он наполнится полностью. При втором режиме пилот вместе с креслом затормаживается большим

Рис. 80. Катапультное кресло ACES-II фирмы «Макдоннелл-Дуглас» (США) Рис 81. Катапультное кресло S-HI-S-3A фирмы «Стенсел» (США)

стабилизирующим парашютом, установленным на кресле, который отцепляется перед тем, как пилот отделится от кресла при помощи своего парашюта, после чего кресло свободно падает. Разделение на третьем режиме то же, что и на втором. Кроме того, после раскрытия тормозного парашюта кресла продолжение срабатывания систем кресла задерживается до тех пор, пока летчик вместе с креслом опустится или замедлится до момента, при котором выполняют условия катапультирования на втором режиме.

Фирма «Стенсел» начала серийный выпуск кресла S-III-S-3 (рис. 81), которое было принято на вооружение самолетов ВМС США AV-8A «Харриер». Эти кресла также установлены на самолетах ВМС Испании AV-8A «Матадор» и ВВС ФРГ «Альфа Джет» (самолеты «Альфа Джет» других стран применяют кресла Mk.10 фирмы «Мартин-Бейкер»). Кресло, являющееся дальнейшей разработкой упомянутого кресла и получившее индекс S-III-S-3ER, установлено на всех самолетах А-4 «Скай-хоук» и А-7 «Корсар» ВМС США. Кресло S-III-S-3 — многорежимное, позволяющее катапультироваться от нулевой скорости и нулевой высоты до скорости 1150 км/ч и высоты 15000. м. Выбор типа ручек катапультирования предоставляется заказчику. Можно устанавливать ручки со шторкой над головой, на чашке кресла или в его подлокотниках.

Установка двух ракетных ускорителей по бокам спинки, а не под чашкой, позволила уменьшить высоту кресла на 76 мм. Катапультное кресло S-III-S-3 — четырехрежимное, отличается высокой степенью дублирования основных операций, имеет два СМ, дублированную систему зажигания, два затвора, две чеки на каждом затворе. Дублирование основных операций сохранено и при работе других механизмов во всех режимах кресла. При отказе режима 1 работы кресла (задержка 0,1 с) кресло автоматически переключается на режим 2 (задержка 1,3 с). При отказе режима 2 система переключается на режим 3 (задержка 3 с). Кроме того, летчик может воспользоваться ручкой автономного ввода парашюта, при приведении которой в действие срабатывает пиропатрон, газы которого под давлением поступают одновременно к механизму открытия контейнера основного парашюта и механизму отсоединения стабилизирующего парашюта.

В процессе движения кресла S-III-S-3 в направляющих на ходе 500 мм подается давление газов, которым производится включение механизма отстрела и ввод в поток контейнера со стабилизирующим парашютом. На ходе 780 мм газы от СМ кресла поступают в затворы реактивных ускорителей и к трем пиротехническим инициаторам с различной временной задержкой, которые определяют режим работы кресла. По мере работы реактивных ускорителей кресло удаляется от самолета и стабилизируется системой продольного автоматического выдерживания траектории DART (Directional Automatic Realigment of Trajectory), состоящей из двух фалов, прикрепленных к самолету. Фалы проходят через тормозное устройство на кресле, создающее небольшое усилие торможения по мере протаскивания фалов через ролики устройства. Это усилие обеспечивает создание стабилизирующего момента по тангажу и крену на активном участке. Действие системы DART определяется длиной фалов, которые подбираются по времени работы реактивных ускорителей (0,25 с).

При выходе кресла в воздушный поток специальные приемники воздушного давления, установленные на кресле, определяют величины скорости и высоты полета в момент катапультирования и передают данные в переключатель для выбора режима работы механизмов кресла.

Режим 1 рассчитан на работу при индикаторной скорости менее 415 км/ч и высоте менее 2100 м; режим 2 — при скорости более 415 км/ч и высоте менее 2100 м; режим 3 — на диапазон высот 2100...4200 м при скорости, расчетной для кресла, и режим 4 — на высоте более 4200 м при любой расчетной для кресла скорости. Поскольку все задержки по времени отсчитываются от начала катапультирования, дальнейшая последовательность операций определяется механизмами (инициаторами), действующими через клапан минимальной скорости, и инициаторами, срабатывающими на высотах 2100 и 4200 м. Ввод парашюта при катапультировании в области малых скоростей производится при помощи небольшого ракетного двигателя, установленного на спинке кресла и соединенного фалом с полюсом основного парашюта. При включении ракетный двигатель вытягивает стропы и купол парашюта из контейнера. При натяжении всей цепочки происходит срабатывание механизма расстрела кромки купола, что способствует быстрому наполнению парашюта при малых скоростях и на малых высотах. Механизм расстрела представляет собой пиротехническое устройство, в котором ряд грузиков, соединенных со стропами в районе кромки, расстреливаются в поперечном направлении, принудительно увеличивая площадь входного отверстия. При отказе пиропатрона этого механизма грузики расстопориваются механическим путем, не препятствуя нормальному аэродинамическому наполнению купола. При наполнении купола спасательного парашюта специальные дублированные фалы включают систему отделения летчика от кресла. Система отделения работает на принципе перерезания связей привязной системы летчика с креслом при помощи гильотин, срабатывающих от пиропатрона.

В дальнейшем кресла S-III-S-3 и ACES-II были использованы для усовершенствования с целью значительного уменьшения высоты, необходимой для спасения из перевернутого положения самолета (кабиной вниз) и снижающегося самолета с большой скоростью снижения, путем установки на них специальных электронных систем для управления на кресле S-III-S-3 направлением вектора тяги, а на кресле ACES-II направлением и величиной вектора тяги.

Табл. 4.8 свидетельствует о неуклонном стремлении конструкторов уменьшать время на срабатывание всех систем кресла, что ведет к уменьшению высоты, необходимой для спасения при катапультировании. Надо полагать, что статистика послужила основанием для продолжения работ по принятому направлению совершенствования кресла путем дальнейшего снижения необходимой высоты для спасения не только из горизонтально летящего, но и из снижающегося самолета.

По данным, опубликованным ВВС США в 1978 г., число смертельных исходов при катапультировании составляло примерно 25% общего числа катапультирований. Применение кресел на высоте менее 150 м заканчивалось смертельным исходом более чем в 59% случаев.

В последующие годы рост неблагополучных исходов был приостановлен. Этому способствовало введение в эксплуатацию нового поколения кресел S-III-S-3 фирмы «Стенсел», удовлетворявших требованиям американского стандарта и улучшенного кресла Mk.10 фирмы «Мартин-Бейкер».

Следует отметить, что оба типа кресел, сохранив границу безопасного катапультирования по скорости 1150 км/ч, значительно уменьшили время на срабатывание всех систем — с 6,5 до 2,2 и 2,5 с.

По данным ВМС США, в 1982 г. процент потерь летчиков, катапультировавшихся с высоты менее 150 м, снизился до 32%, вместо ранее имевшихся 59%.

Положение еще улучшилось с введением кресла ACES-II фирмы «Дуглас».

За период с 1978 по 1982 гг. было выпущено 2500 кресел ACES-II, 2200 из них были установлены на самолетах F-16, F-15, А-10 и В-1. В течение этого периода в ВВС США было зарегистрировано 34 случая катапультирования на этом кресле, 30 из них закончились благополучным исходом (89%). Это наиболее высокий процент за весь период применения катапультных кресел. Но несмотря на высокий процент спасшихся, фирма продолжает совершенствовать свои кресла.

Это объясняется тем, что ВВС США ожидают в дальнейшем рост смертельных случаев при катапультированиях в связи с резко возросшим числом тренировочных полетов на малых высотах с большими скоростями и перегрузками.

Положительные результаты совершенствования кресел (уменьшение времени на срабатывание всех систем) и перспектива усложнения эксплуатационных условий истребителей послужили основанием для продолжения работ по дальнейшему совершенствованию кресел. Нашли применение системы управления вектором и величиной тяги двигателя, позволяющие на малых высотах повысить спасаемость из снижающегося самолета, а из перевернутого (вниз кабиной) положения самолета — буквально «выворачивать» кресло (рис. 82).

Исходя из приведенных материалов можно прийти к выводу, что выбору оптимального по скорости и высоте применения диапазона катапультируемых кресел способствуют статистические материалы, из которых следует:

отсутствие или очень малое число случаев применения катапультных кресел на скоростях более 1100...1150 км/ч позволяет принять эту скорость как максимальную для ограничения по применению;

большой процент потерь летного состава при применении катапультных установок на малых высотах приводит к требованию по уменьшению необходимой высоты для спасения из нормального или перевернутого положения снижающегося самолета, для чего уменьшается время на срабатывание всех систем и применяется система управления величиной и направлением вектора тяги, что позволяет значительно повысить эффективность работы кресел;

срывы с головы ЗШ, наблюдавшиеся в 16,9...19,6% случаев катапультирования, привели к разработке специальных защитных

Рис. 82. Схема размещения системы MPES на катапультном кресле S-III-S-3, исследуемая фирмой «Грумман» (а) с изображением катапультирования на нем с «выворачиванием» на малой высоте (б): 1 — вертикальная антенна; 2 — горизонтальные антенны; 3 — система микроволновых антенн; 4 — микропроцессор; 5 — преобразователь постоянного тока; 6 — датчик угловой скорости; 7 — термобатарея; 8 — приводы поперечного управления; 9 — сервомеханизм продольного управления; 10 — приводы продольного управления; 11 — карданный подвес; 12 — сервомеханязм поперечного управления; 13 — ракетный ускорятель; 14 — штуцер заправкя системы сжатым азотом; 15 — баллон со сжатым азотом; 16 — пироклапан; 17 — трубопровод; 18 — никелево-кадмиевый аккумулятор; 19 — инвертор постоянного тока; 20 — приемник микроволновых антенн; 21 — переключатель режимов

средств. Основной причиной срывов шлемов являлась недостаточная фиксация их на голове летчика. Приземление без ЗШ при сильном ветре у поверхности земли можно рассматривать как предпосылку для получения травмы головы. Современные высокоманевренные истребители с большими эволютивными перегрузками подтверждают необходимость в максимальном снижении массы всего личного снаряжения летчика, а особенно шлема, так как штатным снаряжением для летчика на таких самолетах является компенсирующий костюм или жилет, ЗШ (или гермошлем) и кислородная маска.

Условия эксплуатации современного самолета с большим количеством оборудования в кабине требует подвижности головы для хорошего обзора, но не всегда имеется возможность перед взлетом зафиксировать шлем и маску, как это делается при испытаниях этого снаряжения, исключив возможность его срыва. С целью предупреждения этого применяются различные средства: шторки, дефлектор и др. Правда, шторка, защищая лицо от скоростного напора, кроме того, исключает «кивок» головы и облегчает переносимость перегрузки в случае вращения кресла.

Ранее уже проводились работы по обеспечению защиты лица от скоростного потока воздуха применением шторки. Так, в 1950-х гг. на кресле К-5, созданном в ОКБ Яковлева, была применена складывающаяся металлическая шторка, выпускавшаяся из заголовника перед катапультированием и убиравшаяся перед отделением летчика от кресла (см. рис. 44).

Металлическая шторка, жестко соединенная с неотделяемым заголовником, служила предпосылкой к тяжелым последствиям в случае какого-либо отказа в системе уборки шторки. Отделение летчика от кресла становилось небезопасным.

В дальнейшем, стремясь исключить возможность срыва шлема и маски, в начале 1970-х гг. на кресле КМ-1 ОКБ Микояна была установлена мягкая шторка, монтировавшаяся на отделяемой спинке, что позволяло исключить ранее описанный недостаток. Поскольку шторка монтировалась на отделяемой спинке, в случае отказа системы уборки шторки ее можно было убрать во время спуска на уже наполнившемся парашюте вручную или вместе со спинкой сбросить ее (рис. 83). Мягкая шторка могла предохранить голову от скоростного воздушного потока, кроме того, .она исключала «кивок» головы, возникающий в момент катапультирования, и должна была улучшать условия перенесения перегрузок в случае возникновения раскачки на траектории.

В последние годы фирма «Боинг» также проводит исследования подобной шторки (рис. 84).

Рис. 83. Опытная убирающаяся шторка на отделяемой спинке катапультного кресла КМ-1 (СССР) Рис. 84. Защитная шторка фирмы «Боинг» (США)

Изложенные материалы с учетом перспективы боевого применения самолетов-истребителей нового поколения позволяют считать оптимальными диапазоны по высоте применения катапульты от 0 до 20000 м, а по скорости от 0 до 1200 км/ч, по числу М от 2,5 до 3,0. Обоснованием рекомендаций по числу М может служить приведенный случай покидания с КМ-1 на скорости V=2700 км/ч и высоте 18 000 м (М=2,8). Следует также учитывать, что в последнее время все больше внимания стали уделять способу регулирования величины импульса в зависимости от конкретных условий катапультирования.


5207812206524703.html
5207892730490937.html
    PR.RU™