В самолетах катапультное кресло или катапультируемое кресло — это система, предназначенная для спасения пилота или другого экипажа самолета (обычно военного) в чрезвычайной ситуации. В большинстве конструкций кресло выбрасывается из самолета с помощью заряда взрывчатого вещества или ракетного двигателя , увлекая за собой пилота. Также была опробована концепция катапультируемой капсулы спасательного экипажа . После выхода из самолета катапультное кресло раскрывает парашют . Катапультные кресла распространены на некоторых типах военных самолетов.
01.jpg/1280px-Martin_Baker-WY6AM-Ejection_Seat(Impala_Mk2)01.jpg)
В 1910 году произошел побег из самолета с помощью банджи. В 1916 году Эверард Калтроп , один из первых изобретателей парашютов , запатентовал катапультируемое кресло, использующее сжатый воздух . [1]
Современная конструкция катапультного кресла была впервые представлена румынским изобретателем Анастасием Драгомиром в конце 1920-х годов. В конструкции использовалась парашютная камера (сбрасываемое кресло из самолета или другого транспортного средства). Он был успешно испытан 25 августа 1929 года в аэропорту Париж-Орли под Парижем и в октябре 1929 года в Бэнясе , недалеко от Бухареста . Драгомир запатентовал свою «кабину, способную катапультироваться» во Французском патентном ведомстве. [примечание 1]
Конструкция была усовершенствована во время Второй мировой войны . До этого единственным способом спастись из выведенного из строя самолета был отпрыгнуть («выпрыгнуть»), причем во многих случаях это было затруднительно из-за травм, затруднения выхода из замкнутого пространства, сил перегрузки , прохождения воздушного потока самолет и другие факторы.
Первые катапультные сиденья были разработаны независимо друг от друга во время Второй мировой войны компаниями Heinkel и SAAB . Ранние модели работали на сжатом воздухе, и первым самолетом, оснащенным такой системой, стал прототип реактивного истребителя Heinkel He 280, выпущенный в 1940 году. Один из летчиков-испытателей He 280, Хельмут Шенк, стал первым человеком, сбежавшим из самолета. сбитый самолет с катапультным креслом 13 января 1942 года после того, как его рулевые поверхности обледенели и вышли из строя. Истребитель использовался в испытаниях импульсных реактивных самолетов Argus As 014 для разработки ракеты Fieseler Fi 103 . С него сняли обычные турбореактивные двигатели Heinkel HeS 8A , и он был отбуксирован из центрального испытательного полигона Erprobungsstelle Rechlin Люфтваффе в Германии парой буксиров Messerschmitt Bf 110 C под сильным снегопадом. На высоте 7875 футов (2400 м) Шенк обнаружил, что не контролирует управление, выбросил буксирный трос и катапультировался. [2] He 280 так и не был запущен в производство. Первым действующим типом самолета, оснащенным катапультными креслами для экипажа, был ночной истребитель Heinkel He 219 Uhu , выпущенный в 1942 году.
В Швеции в 1941 году была испытана версия, использующая сжатый воздух. Сиденье для выброса пороха было разработано компанией Bofors и испытано в 1943 году для Saab 21 . Первое испытание в воздухе было проведено на Saab 17 27 февраля 1944 года [3] , а первое реальное использование произошло лейтенантом Бенгтом Йоханссоном [примечание 2] 29 июля 1946 года после столкновения в воздухе J 21 и самолета Дж 22. [4]
Первый действующий военный самолет конца 1944 года, когда-либо оснащенный им, победитель немецкого конкурса на разработку реактивных истребителей внутренней обороны Volksjäger «Народный истребитель»; Легкий Heinkel He 162 A Spatz имел катапультное кресло нового типа, на этот раз стреляющее разрывным патроном. В этой системе сиденье передвигалось на колесах, установленных между двумя трубами, идущими вверх по задней части кабины . При опускании на место заглушки в верхней части сиденья закрывали трубы, закрывая их. Патроны, по сути идентичные гильзам для дробовика , размещались в нижней части труб лицевой стороной вверх. При выстреле газы заполняли трубы, «срывая» колпачки с концов и тем самым заставляя сиденье подниматься по трубам на колесах и выходить из самолета. К концу войны появился Dornier Do 335 Pfeil — в первую очередь от него имелся задний двигатель (из сдвоенных двигателей, приводивших в действие конструкцию), приводивший в действие толкающий винт, расположенный в кормовой части фюзеляжа, представляющий опасность для обычного самолета. катапультируемыми креслами.
После Второй мировой войны потребность в таких системах стала острой, поскольку скорости самолетов становились все выше, и вскоре звуковой барьер был преодолен. Ручной побег на таких скоростях был бы невозможен. Военно-воздушные силы США экспериментировали с системами катапультирования вниз, управляемыми пружиной , но именно работа Джеймса Мартина и его компании Martin-Baker оказалась решающей.
Первые летные испытания системы Мартина-Бейкера состоялись 24 июля 1946 года, когда слесарь Бернард Линч катапультировался из реактивного самолета Gloster Meteor Mk III . Вскоре после этого, 17 августа 1946 г., 1-й сержант. Ларри Ламберт был первым живым катапультированным в США. Линч продемонстрировал катапультируемое кресло на конкурсе Daily Express Air Pageant в 1948 году, катапультируясь из Метеора. [5] Катапультируемые кресла Martin-Baker устанавливались на прототипы и серийные самолеты с конца 1940-х годов, а первое аварийное использование такого сиденья произошло в 1949 году во время испытаний экспериментального летающего крыла Armstrong Whitworth AW52 с реактивным двигателем .
В первых сиденьях использовался твердотопливный заряд для катапультирования пилота и сиденья путем воспламенения заряда внутри телескопической трубки, прикрепленной к сиденью. Поскольку скорость самолета еще больше возросла, этот метод оказался недостаточным для того, чтобы пилот достаточно оторвался от планера. Увеличение количества топлива могло привести к повреждению позвоночника пассажира, поэтому начались эксперименты с ракетным движением . В 1958 году Convair F-102 Delta Dagger стал первым самолетом, оснащенным сиденьем с ракетным приводом. Мартин-Бейкер разработал аналогичную конструкцию, используя несколько ракетных установок, питающих одно сопло. Большая тяга этой конфигурации имела то преимущество, что позволяла катапультировать пилота на безопасную высоту, даже если самолет находился на земле или очень близко к ней.
В начале 1960-х годов началось внедрение катапультных кресел с ракетным двигателем, предназначенных для использования на сверхзвуковых скоростях, на таких самолетах, как Convair F-106 Delta Dart . Шесть пилотов катапультировались на скорости, превышающей 700 узлов (1300 км/ч; 810 миль в час). Максимальная высота, на которой было развернуто кресло Мартина-Бейкера, составляла 57 000 футов (17 400 м) (с бомбардировщика Канберра в 1958 году). После аварии 30 июля 1966 года при попытке запуска дрона D-21 два члена экипажа Lockheed M-21 [6] катапультировались на скорости 3,25 Маха на высоте 80 000 футов (24 000 м). Пилота удалось спасти, но офицер управления пуском утонул после приземления на воду. Несмотря на эти рекорды, большинство катапультирований происходит на довольно малых скоростях и высотах, когда пилот видит, что нет никакой надежды восстановить управление самолетом до столкновения с землей.
В конце войны во Вьетнаме ВВС и ВМС США были обеспокоены катапультированием пилотов над враждебной территорией, а также попаданием в плен или гибелью этих пилотов, а также потерями в людях и самолетах при попытках их спасения. Обе службы начали программу под названием « Возможности спасения/спасания экипажа» или «Возможности воздушного спасения и спасения » (AERCAB) «катапультные кресла» (оба термина использовались в военной и оборонной промышленности США), где после катапультирования пилота катапультное кресло будет летать на нем. в место, достаточно далекое от того места, где они катапультировались, где их можно было бы безопасно подобрать. Запрос предложений на концепцию катапультных кресел AERCAB был выпущен в конце 1960-х годов. Три компании представили документы для дальнейшей разработки: конструкция крыла Рогалло от Bell Systems; конструкция гирокоптера компании Kaman Aircraft ; и обычный мини-самолет с неподвижным крылом, использующий Princeton Wing (т.е. крыло, сделанное из гибкого материала, которое раскатывается, а затем становится жестким посредством развертывания внутренних стоек или опор и т. д.) от Fairchild Hiller . Все три после катапультирования будут приводиться в движение небольшим турбореактивным двигателем, разработанным для дронов-мишеней. За исключением конструкции Кеймана, пилоту все равно придется спуститься на землю с парашютом после достижения точки безопасности для спасения. Проект AERCAB был прекращен в 1970-х годах с окончанием войны во Вьетнаме. [7] Проект Кеймана, созданный в начале 1972 года, был единственным, который дошел до аппаратной стадии. Он был близок к испытаниям со специальной платформой шасси, прикрепленной к катапультному креслу AERCAB для наземного взлета и посадки первой ступени с летчиком-испытателем. [8]
,_2_July_1970_(NH_90350).jpg/1280px-Pilot_ejects_from_a_Douglas_A-4E_Skyhawk_of_VA-152_aboard_USS_Shangri-La_(CVS-38),_2_July_1970_(NH_90350).jpg)
Цель катапультного кресла - выживание пилота. Пилот обычно испытывает ускорение около 12–14 g . Западные сиденья обычно несут на пилотов меньшую нагрузку; Советская техника 1960–70-х годов часто достигает 20–22 g (с катапультными креслами ствольного типа СМ-1 и КМ-1). Компрессионные переломы позвонков являются рецидивирующим побочным эффектом изгнания.
Ранее предполагалось, что выброс на сверхзвуковой скорости будет невозможен; Чтобы определить, что это осуществимо, были проведены обширные испытания, в том числе проект Whoosh с подопытными шимпанзе . [10]
Возможности НПП «Звезда К-36» были случайно продемонстрированы на авиасалоне в Фэрфорде 24 июля 1993 года, когда пилоты двух истребителей МиГ-29 катапультировались после столкновения в воздухе. [11]
Минимальная высота катапультирования кресла ACES II в перевернутом полете составляет около 140 футов (43 м) над уровнем земли при скорости 150 узлов, тогда как у российского аналога - К-36ДМ минимальная высота катапультирования в перевернутом полете - 100 футов (30 м) над уровнем моря. . При оснащении самолета катапультным креслом НПП «Звезда К-36ДМ» и пилоте в защитном снаряжении КО-15 он способен катапультироваться на скоростях полета от 0 до 1400 километров в час (870 миль в час) и высотах от 0 до 25. км (16 миль или около 82 000 футов). Катапультное кресло К-36ДМ оснащено тормозными парашютами и небольшим щитком, который поднимается между ног пилота и отклоняет воздух вокруг пилота. [12]
Пилоты в нескольких случаях успешно катапультировались из-под воды после того, как были вынуждены броситься в воду. Первым зарегистрированным случаем стал лейтенант Б.Д. Макфарлейн из авиации флота Королевского военно-морского флота, когда он успешно катапультировался под водой, используя катапультное кресло Martin-Baker Mk.1 после того, как его Westland Wyvern бросился на воду при запуске и был разрезан авианосцем на две части 13 сентября. Октябрь 1954 г. [13] Также существуют документальные свидетельства того, что пилоты ВМС США [14] и Индии также совершили этот подвиг. [15] [16]
По состоянию на 20 июня 2011 года [обновлять], когда два пилота ВВС Испании катапультировались над аэропортом Сан-Хавьер, число жизней, спасенных продукцией Martin-Baker, составило 7402 человека из 93 военно-воздушных сил. [17] Компания управляет клубом под названием «Клуб галстуков для изгнания» и дарит выжившим уникальные галстуки и значки на лацкане. [18] Общая цифра для всех типов катапультных кресел неизвестна, но может быть значительно выше.
Ранние модели катапультного кресла были оснащены только верхней ручкой катапультирования, которая выполняла двойную функцию, заставляя пилота принимать правильную позу и заставляя его опускать экран, чтобы защитить лицо и кислородную маску от последующего потока воздуха. Мартин Бейкер добавил дополнительную ручку в передней части сиденья, чтобы можно было катапультироваться, даже если пилоты не могли дотянуться вверх из-за высокой перегрузки. Позже (например, в MK9 Мартина Бейкера) от верхней ручки отказались, поскольку оказалось, что с нижней ручкой легче работать, а технология изготовления шлемов усовершенствовалась и теперь обеспечивает защиту от воздушной ударной волны. [19]
«Стандартная» система катапультирования работает в два этапа. Сначала весь фонарь или люк над авиатором открывается, разбивается или выбрасывается за борт, а сиденье и пассажир выбрасываются через отверстие. В большинстве более ранних самолетов для этого требовалось два отдельных действия со стороны летчика, тогда как более поздние конструкции систем эвакуации, такие как модель 2 катапультируемого кресла Advanced Concept (ACES II), выполняли обе функции как одно действие.
Катапультное кресло ACES II используется в большинстве истребителей американского производства. В А-10 используются соединенные рукоятки стрельбы, которые активируют обе системы сброса фонаря с последующим выбросом сиденья. У F-15 такая же подключенная система, как и у сиденья А-10. Обе ручки выполняют одну и ту же задачу, поэтому достаточно потянуть за любую. У F-16 только одна ручка, расположенная между коленями пилота, так как кабина слишком узкая для боковых ручек.
Нестандартные системы выхода включают нисходящий путь (используется для некоторых позиций экипажа в бомбардировщиках, включая B-52 Stratofortress ), разрушение купола (CD) и проникновение сквозь купол (TCP), вытяжное извлечение, инкапсулированное сиденье и даже капсулу экипажа. .
Ранние модели F-104 Starfighter были оборудованы катапультируемым креслом с гусеницей вниз из-за опасности Т-образного хвостового оперения . Чтобы выполнить эту работу, пилот был оснащен «шпорами», прикрепленными к тросам, которые тянули ноги внутрь, чтобы пилот мог катапультироваться. После этого в некоторых других системах эвакуации начали использовать ретракторы для ног, чтобы предотвратить травмы размахивающих ног и обеспечить более стабильный центр тяжести . Некоторые модели F-104 были оснащены катапультируемыми вверх сиденьями.
Аналогичным образом, два из шести катапультных кресел на B-52 Stratofortress стреляют вниз через люки в нижней части самолета; Нижние люки открываются из самолета с помощью подруливающего устройства, которое отпирает люк, в то время как сила тяжести и ветер снимают люк и активируют сиденье. Четыре сиденья на передней верхней палубе (два из них, EWO и Gunner, обращены к задней части самолета) стреляют вверх, как обычно. Любая такая система стрельбы вниз бесполезна на земле или вблизи нее, если в момент катапультирования самолет находится в горизонтальном полете.
Самолеты, предназначенные для использования на малых высотах, иногда имеют катапультные кресла, которые стреляют через купол, поскольку ожидание катапультирования купола происходит слишком медленно. Многие типы самолетов (например, BAE Hawk и линейка самолетов Harrier ) используют системы Canopy Destruct, которые имеют взрывной шнур (MDC – Miniature Detonation Cord или FLSC – Flexible Linear Shaped Charge), встроенный в акриловый пластик купола. MDC срабатывает при нажатии на ручку катапульты и разбивает купол над сиденьем за несколько миллисекунд до запуска сиденья. Эта система была разработана для семейства самолетов вертикального взлета и посадки Hawker Siddeley Harrier , поскольку катапультирование может потребоваться во время нахождения самолета в режиме зависания, а сброс фонаря может привести к удару пилота и сиденья. Эта система также используется в T-6 Texan II и F-35 Lightning II .
Проникновение сквозь купол похоже на Canopy Destruct, но острый шип в верхней части сиденья, известный как «зуб панциря », попадает в нижнюю часть купола и разбивает его. A-10 Thunderbolt II оснащен прерывателями фонаря по обе стороны от подголовника на случай, если купол не сбрасывается. Такими прерывателями оснащен и Т-6 на случай, если МДК не сдетонирует. В случае чрезвычайной ситуации на земле наземный экипаж или пилот могут использовать прерыватель, прикрепленный к внутренней части фонаря, чтобы разрушить прозрачность. Сиденья A-6 Intrumer и EA-6B Prowler были способны катапультироваться через фонарь, причем сброс фонаря был отдельной опцией, если было достаточно времени.
Системы CD и TCP не могут использоваться с куполами из гибких материалов, такими как поликарбонатный фонарь Lexan , используемый на F-16.
Советские военно- морские истребители вертикального взлета и посадки, такие как Яковлев Як-38, были оснащены катапультными креслами, которые автоматически активировались по крайней мере на некоторой части диапазона полета. [ нужна цитата ]
Drag Extraction — самая легкая и простая доступная система эвакуации, которая использовалась на многих экспериментальных самолетах. На полпути между простым «выпрыгиванием» и использованием систем взрывного катапультирования, Drag Extraction использует поток воздуха, проходящий мимо самолета (или космического корабля), чтобы вывести авиатора из кабины и от пострадавшего корабля по направляющей. Некоторые из них действуют как стандартное катапультное кресло: сбрасывают фонарь, а затем выбрасывают в воздушный поток тормозной парашют. Этот парашют вытягивает пассажира из самолета либо вместе с сиденьем, либо после освобождения ремней сиденья, а затем он съезжает с конца рельса, простирающегося достаточно далеко, чтобы помочь освободить конструкцию. В случае со космическим челноком астронавты должны были проехать по длинному изогнутому рельсу, обдуваемому ветром, а затем развернуть парашюты после свободного падения на безопасную высоту.
Инкапсулированные системы выхода Seat были разработаны для использования на сверхзвуковых бомбардировщиках B-58 Hustler и B-70 Valkyrie . Эти сиденья были заключены в раскладушку с пневматическим приводом, что позволяло экипажу покинуть самолет на достаточно больших скоростях и высотах, чтобы в противном случае нанести телесные повреждения. Эти сиденья были спроектированы таким образом, чтобы пилот мог управлять самолетом даже при закрытой раскладушке, а капсула могла плавать в случае приземления на воду.
Некоторые конструкции самолетов, такие как General Dynamics F-111 , не имеют индивидуальных катапультных кресел, вместо этого вся секция планера, содержащая экипаж, может катапультироваться как единая капсула . В этой системе используются очень мощные ракеты, а для спуска капсулы используется несколько больших парашютов, аналогично системе запуска и эвакуации космического корабля «Аполлон» . При приземлении для смягчения приземления используется система подушек безопасности, которая также действует как плавучее устройство, если капсула экипажа приземляется в воду .
Кресло с нулевым катапультированием предназначено для безопасного извлечения вверх и приземления пассажира из заземленного стационарного положения (т. е. нулевой высоты и нулевой воздушной скорости ), особенно из кабины самолета. Возможность «ноль-ноль» была разработана, чтобы помочь летным экипажам уйти вверх из неустранимых аварийных ситуаций во время полета на малой высоте и / или малой скорости, а также при авариях на земле. Для раскрытия парашютов требуется минимальная высота, чтобы дать время для замедления до безопасной посадочной скорости. Таким образом, до введения возможности «ноль-ноль» катапультирование можно было производить только на высотах и скоростях полета, превышающих минимальные. Если бы сиденье должно было работать с нулевой (самолетной) высоты, ему пришлось бы поднять себя на достаточную высоту.
Эти первые сиденья стреляли из самолета из пушки, обеспечивая необходимый высокий импульс на очень короткой длине ствола пушки внутри сиденья. Это ограничивало общую энергию и, следовательно, возможную дополнительную высоту, поскольку в противном случае необходимые большие силы раздавили бы пилота.
В современной технологии «ноль-ноль» используются небольшие ракеты для поднятия сиденья на достаточную высоту, а также небольшой заряд взрывчатого вещества для быстрого открытия купола парашюта для успешного спуска с парашютом, так что правильное раскрытие парашюта больше не зависит от воздушной скорости и высоты. Пушка сиденья отрывает сиденье от самолета, затем срабатывает ракетный ранец под сиденьем, поднимающий сиденье на высоту. Поскольку ракеты стреляют дольше, чем пушки, они не требуют таких же больших усилий. Кресла ракеты «ноль-ноль» также уменьшали нагрузку на пилота во время катапультирования, уменьшая травмы и сдавление позвоночника.
Камов Ка-50 , поступивший на ограниченную вооружение российских войск в 1995 году, стал первым серийным вертолетом с катапультным креслом. Система аналогична системе обычного самолета; однако несущие винты оснащены взрывными болтами , позволяющими сбрасывать лопасти за мгновение до того, как произойдет срабатывание сиденья.
Единственным коммерческим авиалайнером, когда-либо оснащенным катапультируемыми креслами, был советский Ту-144 . Однако сиденья присутствовали только в прототипе и были доступны только для экипажа, а не для пассажиров. Ту -144, разбившийся на Парижском авиасалоне в 1973 году , был серийной моделью и не имел катапультных кресел.
В исследовательском аппарате для приземления на Луну (LLRV) и его преемнике в учебном аппарате для приземления на Луну (LLTV) использовались катапультные кресла. Нил Армстронг катапультировался 6 мая 1968 года вслед за Джо Алгранти и Стюартом М. Презент. [20]
Единственными космическими кораблями, когда-либо летавшими с установленными катапультными креслами, были «Восток» , «Джемини » и « Спейс Шаттл» . [21]
Ранние полеты космического корабля « Колумбия» осуществлялись с экипажем из двух человек, оба были оснащены катапультируемыми сиденьями (от STS-1 до STS-4 ), но сиденья были отключены, а затем удалены по мере увеличения размера экипажа. [22] «Колумбия» и «Энтерпрайз» были единственными двумя орбитальными кораблями космического корабля «Шаттл» , оснащенными катапультными креслами. Орбитальные корабли класса «Буран» планировалось оснастить креслами К-36РБ (К-36М-11Ф35), но из-за отмены программы сиденья так и не использовались.
Ни один реальный наземный транспорт никогда не был оборудован катапультируемым сиденьем, хотя в художественной литературе это распространенный образ. Ярким примером является Aston Martin DB5 из фильмов о Джеймсе Бонде , у которого было катапультируемое пассажирское сиденье.
