4 Катапультирования на разных режимах полёта самолёта

Катапультирование начинается при вытягивании поручней катапультирования.

При этом в одном рычаге совмещено: откидывание фонаря и катапультирование с одновременным автоматическим фиксированием ног и рук в необходимом положении

Катапультное кресло КД36 - 3,5 обеспечивает спасения члена экипажа в широком диапазоне скоростей и высот полета самолета, включая взлет, послепосадочный пробег, режим H=0, V=0, и применятся в сочетании с защитным оборудованием.

1-откидная часть фонаря; 2-заголовник; 3-ограничители разброса рук; 4-фиксаторы ног; 5-энергодатчик;

6-дефлектор; 7-телескопические штанги; 8-стабилизирующие парашюты, 9-чехол; 10-спасательный парашют;

11-крышка-сиденье; 12-ранец; 13-фал; 14-радиомаяк; 15-спасательный плот.

Рисунок 3 - Схема катапультирования на разных режимах полёта самолёта

Статистика катапультирования на креслах типа К36Д показывает, что 80% катапультирований выполнены на скоростях полета до 650км/ч, 3% - более 1000 км/ч, по два случая – на 1300-1350 км/ч и при числе М=2,6 (Н=17 км). Особо следует отметить значительное число катапультирований на динамических режимах.

5 Хронология катапультирования кресла к36д-3,5

Рассмотрим основные этапы, которые происходят в момент катапультирования летчика в кресле К36Д-3,5:

1) 0 секунд. Летчик дергает поручни. Подается команда на сброс фонаря, начинается работа автоматики. Происходит инициация системы фиксации: начинается притягивание ремней, фиксация и подъем ног, опускаются и сводятся боковые ограничители рук.

2) 0,2 секунды. Фиксация заканчивается. Если сброшен фонарь - подается команда на катапультирование. На высоких скоростях вводится защитный дефлектор.

3) 0,35 - 0,4 секунды. Стреляющий механизм двигает кресло по направляющим. Начинается ввод стабилизирующих штанг.

4) 0,45 секунды. Кресло выходит из кабины. Включаются реактивные двигатели. При необходимости включаются двигатели коррекции.

5) 0,8 секунды. На малых скоростях происходит разделение заголовника от кресла и ввод парашюта. На больших скоростях это происходит после торможения. Летчик спускается на специальном сидении, под которым расположена кислородная система и ящик с носимым аварийным запасом (НАЗ, около 10 кг). Через 4 секунды после разделения с креслом НАЗ отделяется и повисает снизу на тросе.

Все этапы процесса катапультирования представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Хронология катапультирования К36Д-3,5

На рисунке 5 показана наиболее детальная схема работы кресла при катапультировании.

Рисунок 5 - Схема работы кресла при катапультировании

6 Уникальность конструкции и Технические особенности КРЕСЛА КД36-3,5

Катапультное кресло:

а) универсальное, возможно применение с моделями любых производителей. В случае поставок на экспорт кресло может быть доработано в соответствии с требованиями заказчика. В частности, возможна установка кислородного оборудования иностранного производства, адаптация кресла к защитному снаряжению летчиков;

б) отличительной особенностью К36Д-3,5 является использование многопрограммной электронной системой управления движением кресла, связанной с информационной системой самолета;

в) автоматическое катапультирование для палубных истребителей Як-36 и Як-38 на режимах взлета и посадки, т.к. на этих режимах аварийная ситуация может возникнуть так быстро, что пилот не успеет среагировать. Эта  система оказывает психологическое давление на летчика, поэтому ее сделали отключаемой.

г) креслу не нужно придавать вертикальное положение, после того как его покинул пилот. Это делается автоматически. Вертикальное положение кресла обеспечивает возможность максимально использовать импульс ракетного двигателя и набрать высоту, а также обеспечить защиту от воздушного потока с помощью уже упомянутого дефлектора. Кроме того, именно такое положение летчика дает ему возможность выдержать большие перегрузки торможения.

Отличительной особенностью К36Д-3,5 является использование многопрограммной электронной системой управления движением кресла, связанной с информационной системой самолета. Анализируя параметры движения самолета в момент катапультирования, цифровая ЭВМ системы позволяет наилучшим образом адаптировать программу работы кресла к конкретным начальным условиям в целях обеспечения максимально безопасного катапультирования летчика. Анализируются скорость, высота, углы тангажа, крена, угловые скорости и другие параметры.

Применение электронной автоматики, сопряженной с информационной системой самолета, позволило решить задачу кардинального снижения минимально безопасной высоты потребной для безопасного катапультирования летчика на динамических режимах при неблагоприятном пространственном положении самолета. Вычислительная машина - имеет более сотни жестких программ, реализующих оптимальные алгоритмы работы кресла в различных ситуациях. Выбор конкретной программы производится вычислителем в зависимости от параметров движения самолета в момент катапультирования.

При катапультировании из кабины самолета, летящего с большим креном, отрабатывается программа управления траекторией кресла в поперечной плоскости. После отстрела кресла из кабины включается двигатель бокового разворота, корректирующий угол крена, затем подается импульс на гашение угловой скорости вращения и вводится в действие подъемный двигатель для набора высоты, достаточной для раскрытия парашюта. В случае перевернутого полета двигатели не задействуются, а парашют вводится в действие непосредственно после отделения кресла от самолета, что позволяет существенно снизить минимально безопасную высоту катапультирования.

При проектировании нового кресла КД36-3,5 конструкторы одновременно с переходом на электронную систему управления произвели революционный пересмотр конструктивных и прочностных решений, использованных в кресле предыдущего поколения К36Д. В результате инженерной работы, вес кресла удалось снизить на 25 кг и одновременно уменьшить его габариты на 15-20 мм. При этом сохранены хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации элементы кресла К36Д, в том числе системы стабилизации, защиты рук, подъема и притяга ног, дефлектор и другие.

Таблица 1 - Основные технические данные кресла К36Д-3,5.

Масса снаряженного кресла, кг	122
Размеры, мм	1240х880х570
Максимальная перегрузка в направлении «голова – таз»	20
Время действия максимальной перегрузки, с	0,12...0,15
Усилие принудительного втягивания ремней механизма притяга плеч, Н	1000 ± 200
Усилие принудительного притягивания ремней механизма притяга пояса, Н	2000 ± 200
Максимальная скорость ввода парашюта, км/ч	650
Максимальная высота ввода парашюта, м	5000
Площадь купола спасательного парашюта, м	60
Вертикальная скорость снижения, м/с	6
Предельная приборная скорость безопасного катапультирования, км/ч	1400
Диапазон высот безопасного катапультирования, км	0 – 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пилота необходимо спасти в любой аварийной ситуации, на любом режиме полета. Причем не просто спасти и передать на руки жене инвалида, а вернуть летчика без травм в строй. Катапультное кресло должно любой ценой сохранить летчика-бойца, ведь, кроме всего прочего, его подготовка стоит очень больших денег. Следовательно, решается не только нравственная и психологическая задача, но и экономическая.

Катапультное кресло обеспечивает спасения члена экипажа в широком диапазоне скоростей и высот полета самолета, включая взлет, послепосадочный пробег, режим H=0, V=0, и применятся в сочетании с защитным оборудованием.

Главный конструктор кресла К36Д-3,5 академик Гай Северин говорил: «У нас до 97 процентов летчиков после катапультирования продолжают летать, а у американцев и европейцев - только 60 процентов. Разрыв огромный. У них случаются травмы головы, рук, ног при катапультировании на скорости 800 километров в час, а мы даже на скорости 1400 километров в час обходимся без травм».

Перспектива: анализ статистики и опыта эксплуатации кресел КДЗ6-3,5 на различных самолетах, в том числе на самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП), позволяет сформулировать основные требования к средствам аварийного покидания, которым должны удовлетворять катапультные кресла следующего поколения:

1. Комплексный подход к проектированию и созданию системы спасения (совместимость и равнопрочность элементов комплекса системы жизнеобеспечения и катапультного кресла).

2. Размещение пилотов всего антропометрического ряда (в том числе и женщин), комфорт и хороший обзор.

3. Безопасное катапультирование на режиме горизонтального полета V=0...1400 км/ч; Н=0...20 км; при числе М<3; (V=0...1300 км/ч; Н=0...20 км; при числе М<2.5 - при применении облегченного снаряжения);

4. Предельное уменьшение высоты безопасного катапультирования (автоматическая адаптация кресла к режимам полета и пространственному положению самолета).

5. Возможность автоматического катапультирования (для обычных режимов взлета и посадки и вертикального взлета).

6. Модульная конструкция базового кресла.

7. Простота конструкции, надежность, технологичность, низкая стоимость кресла и его обслуживания

8. Минимальная масса и габариты кресла.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мамонтов Д.- Катапультное кресло К36Д-3,5 [Текст] //Популярная механика. -2005. -№11

2. Катапультное кресло серии К36Д: руководство по технической эксплуатации [Текст].- 2009. - 44с.

     В полете член экипажа удерживается в кресле индивидуальной подвесной системой и может фиксироваться с помощью механизмов системы фиксации, а бесступенчатое регулирование сиденья по росту обеспечивает члену экипажа удобное для работы и обзора размещение в кабине самолета.        Для катапультирования летчик подает команду исполнительному механизму в результате по команде системы управления катапультированием срабатывает принудительная фиксация. Системой фиксации поднимает колени, притягивает ноги к креслу и фиксирует их, прижимает локти к туловищу, выбирает зазоры в ремнях, удерживающих пилота в кресле, фиксирует голову и сбрасывает фонарь, а через 1-2 секунды приводит в действие катапульту.         С помощью дополнительного ракетного двигателя установленного под сиденьем летчика, который удлиняет активный участок траектории полета катапультируемого кресла при перегрузках, допустимых для организма человека. Катапультирование в таком кресле можно разделить на два этапа. На первом происходит обычный процесс катапультирования, а на втором включается ракетный двигатель тягой 20-30 кН, который, действуя уже вне кабины самолета, за несколько десятых долей секунды поднимает кресло на 60-120 метров. Такое кресло с ракетным двигателем позволяет покинуть самолет, находящийся на взлетной полосе, и поэтому относится к классу 0-0 (скорость и высота равны нулю).

Механизм ввода парашюта обеспечивает отстрел заголовника для ввода спасательного парашюта.           Применение телескопических и многозарядных выталкивающих механизмов, удлиняющих время действия ускорения и соответствующий путь катапультируемого кресла ограничивается величиной 20-24 м/с, а высота его подъема увеличивается до 25- 28 метров при перегрузке 18-20.

Катапультируемое сидение по сравнению с обычным, неподвижно закрепленным в самолете снабжено направляющими и приводом, позволяющим выбрасывать сидящего человека (вместе с креслом) на определенную высоту над траекторией полета самолета.

После катапультирования сидение с летчиком движется по траектории, форма которой зависит от скорости полета самолета в момент катапультирования, скорости катапультирования сидения, а также от катапультируемой массы (сидение с летчиком) и от ее аэродинамических характеристик. Параметры конструкции кресла и его привода должны обеспечивать после катапультирования скорость движения, достаточную для того чтобы миновать заднюю часть самолета на безопасном расстоянии. Высота катапультирования уменьшается с увеличением скорости полета и возрастет с увеличением начальной скорости катапультирования. Скорость катапультирования зависит от величины хода поршня в цилиндре, характеристик катапульты и допустимого значения перегрузки, действующей на человека.

В первом случае воздушный поток сорвал с пилота перчатки, шлемофон и кислородную маску, а первый удар потока в лицо вызвал появление синяков под глазами. Во втором случае, произошедшем на самолете F-100A, на пилота действовала тормозящая сила воздуха, создавая отрицательную перегрузку около 40 и динамическое давление порядка 600 кПа. Воздушный поток сорвал с пилота ботинки, носки, шлем, кислородную маску и перчатки, а также кольцо и наручные часы, разорвал нос, губы и веки. Все тело имело сильные ушибы, а внутренние органы, особенно сердце и печень, повреждены.

Кроме средств, позволяющих вынужденно покидать самолет, летящий со сверхзвуковой скоростью, большое внимание уделяется проблеме защиты пилота от динамического давления.

выдвигаемый щиток, выполняющий роль генератора косых скачков уплотнения, образующих конус Маха, внутри которого скорость потока и динамическое давление на 30% меньше, чем снаружи;

быстрый поворот кресла после катапультирования в горизонтальное положение, с тем, чтобы сидение кресла воспринимало действие динамического давления.