Рис. 14.17. Размещение стабилизирующих парашютов на телескопических штангах, позволяющее вынести их из зоны аэродинамического затенения КК
Рис. 14.18. Изменение динами ческой нагрузки при раскрытии парашюта:
1 — вращающегося; 2 — обычного
(рис. 14.19, а, б), расположенного под сиденьем кресла и связан ного с гироскопическим датчиком.
Гироскоп выводится на рабочую скорость зубчатой рейкой (поршнем), приводимой в действие газом, когда кресло прибли жается к точке схода с направляющих рельс. В момент схода рам ка гироскопа освобождается и запускается верньерный двигатель.
Верньерный двигатель устанавливается таким образом, чтобы вектор тяги был направлен через центр тяжести кресла. При пово роте кресла под воздействием возмущений любого происхождения гироскоп прецессирует и поворачивает двигатель вокруг оси, воз никающий при этом момент восстанавливает положение кресла.
При установке верньерного двигателя на КК необходимо учи тывать возможность увеличения перегрузок катапультирования при вертикальном направлении его вектора тяги.
При катапультировании на малых скоростях полета для стабили зации КК может применяться механическое устройство, состоящее из «уздечки», раскрываемой под креслом после его отделения от са молета, и фала, соединяющего уздечку с кабиной JIA (рис. 14.20).
Рис. 14.19. Работа стабилизирующего
верньерного двигателя:
а — коррекция пикирующего момента; б коррекция кабрирующего момента
Рис. 14.20. Стабилизация КК
спомощью фала, соединяющего кресло
скабиной ЛА
17*
500 Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров ЛА
Фал, пропущенный через тормозное устройство, при движе нии кресла на активном участке траектории создает усилие, удер живающее КК в вертикальном положении.
СИСТЕМА ФИКСАЦИИ ЛЕТЧИКА
Система фиксации обеспечивает удобство пилотирования, за щиту от удара об интерьер кабины при вынужденной посадке JIA, обеспечивает правильное положение летчика в кресле при ката пультировании, предотвращает также срыв рук и разброс ног под действием скоростного напора и инерционных сил.
Система фиксации современного катапультного кресла может включать:
■привязную систему с механизмами эксплуатационного и ава рийного подтяга плеч и пояса;
■систему фиксации ног;
■систему фиксации рук.
Подвесная система связывает тело летчика со спасательным
парашютом и катапультным креслом. Основным ее элементом является каркас, сшитый из лент шириной 40...50 мм и плотно облегающий туловище летчика. Каркас состоит из главной кру говой лямки, наспинно-плечевых, по ясного и ножных обхватов (рис. 14.21).
Главная круговая лямка с помощью двух замков соединяется с лямками ос новного спасательного парашюта.
К наспинно-плечевым обхватам при
шито по одному свободному концу лям
ки, к ним, в свою очередь, крепится
пряжка замка подтяга — верхняя точка
крепления летчика к креслу.
К главной круговой лямке с обеих
сторон пришито по одному свободному
концу лямки, а к этим лямкам прикреп
лены пряжки боковых замков крепления
летчика к сиденью.
Подвесная система имеет две точки
крепления к спасательному парашюту,
которые должны выдерживать 16-крат
ную перегрузку, возникающую при рас
Рис. 14.21. Объединенная
крытии купола, и три точки крепления
подвесная система:
к креслу. Крепления подвесной системы
1 — главная двойная круговая
к креслу должны выдерживать 40-крат-
лямка; 2 — мягкая спинка;
ный вес летчика.
3 — поясной обхват; 4 — лег
Система фиксации плеч должна обес
коразъемный замок; 5 —двой
ные ножные обхваты
печивать при обычной эксплуатации сво
Конструкция систем катапультного кресла
501
бодный ход плечевых ремней. При появ лении перегрузок пх — 1,5...2,0 плечевые ремни стопорятся инерционным стопо ром.
При катапультировании необходима строгая фиксация летчика в кресле по двум причинам: во-первых, при неболь шой асимметрии в положении головы летчика на заголовнике скоростной на пор может превысить физические воз можности человека и возможны повреж дения шейных позвонков; во-вторых, для перелета через киль необходимо со общить катапультируемой системе боль шие вертикальные скорости, а это со провождается увеличением нагрузок на позвоночник летчика.
Для притяга используются, как прави ло, пиротехнические механизмы, которые позволяют быстро обеспечить требуемую позу летчика перед катапультированием.
Опыт катапультирований показал, что летчики иногда забывали снимать ноги
с педалей управления JIA, что потребовало создания системы ав томатической фиксации ног (рис. 14.22). Нога, лежащая на педали управления, во время катапультирования под влиянием перегрузки прижимается к чашке кресла и в этом положении фиксируется шнуром, прикрепленным к полу кабины и подтягивающимся при движении кресла вверх. Шнур подтягивается до тех пор, пока сила подтяга не превысит прочность разрывного звена и не разорвет его. В обратном направлении шнур не вытягивается, так как этому пре пятствует самозапирающийся замок. Нога остается подтянутой до тех пор, пока не откроется замок, освобождающий второй конец шнура.
Для кресел, катапультирующихся вниз, необходимо применять подтягивание шнура не движением кресла, а предварительным срабатыванием специальных пружинных или пиротехнических приводов.
КК, предназначенные для аварийного покидания скоростных самолетов, снабжаются ограничителями для рук. Во время полета эти ограничители должны быть убраны, чтобы не мешать летчику при управлении самолетом, а перед катапультированием они при нимают положение, предохраняющее руки от разброса скоростным напором (рис. 14.23). Конструктивно ограничители рук выполня-
502 Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров ЛА
Рис. 14.23. Защита рук от разбрасывания при помощи рычагов
ются в виде мягкой сетки или жестких рычагов.
Неоднократно рассматривались раз личные схемы принудителной активной фиксации рук летчика. Один из вариан тов системы фиксации состоит из двух
тросов, которые проходят вдоль рукавов летного комбинезона и крепятся в районе плеча и запястья. К этим тросам на скользящих кольцах присоединяются два ремня, которые пропускаются через фрикционные устройства, предусмотренные в конструкции КК, и крепятся к полу кабины самолета срезным заклепочным соедине нием. При выходе кресла из самолета ремни, проходя через фрик ционные устройства, натягивают тросы, притягивая руки к телу летчика, предотвращая возможность их разброса и травмирования под действием набегающего воздушного потока. После полного вытягивания ремней по мере перемещения КК вверх фрикцион ные устройства фиксируют руки, не позволяя им перемещаться в обратном направлении. Для освобождения рук после катапульти рования, а также для быстрого отделения летчика от кресла при аварийном покидании кабины самолета на земле используется быстродействующий замок привязной системы парашюта, в кото рый заведены концы тросов системы фиксации рук.
Фиксация головы летчика обеспечивается наличием доста точно глубокого заголовника, однако в случаях, когда возника ющие при катапультировании перегрузки торможения превыша ют 30 единиц, необходима дополнительная фиксация.
Для защиты лица летчика от воздействия скоростного напора применяются средства индивидуальной защиты (ГШ, ЗШ).
Аэродинамический дефлектор способен обеспечить защиту ту ловища и нижней части лица летчика от воздушного потока, уменьшая отрывающую силу, действующую на голову.
ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА КК
Традиционные КК снабжаются двухили трехкаскадной пара шютной системой, включающей в себя стабилизирующий, второй стабилизирующий (может отсутствовать) и основной парашюты.
Конструкция систем катапультного кресла
503
Парашютная система размещается в спинке или в заголовнике КК. Ориентировочные размеры основного парашюта КК в раз вернутом виде представлены на рис. 14.24.
Необходимо учитывать, что парашют можно ввести в действие в пределах определенного скоростного напора и в момент введе ния система должна находиться на высоте, достаточной для на полнения купола и гашения скорости снижения до скорости при земления (5...6 м/с), допустимой для человека.
Схема действия трехкаскадной парашютной системы такова.
1.В момент катапультирования включаются приборы автомати ки, установленные на кресле, а от кресла отделяется стабилизиру ющий парашют, который работает в течение заданного времени.
2.Временной прибор размыкает замок, удерживающий первый стабилизирующий парашют на кресле. В результате этого первый стабилизирующий парашют отделяется от кресла и вводит в дейс твие второй стабилизирующий (тормозной) парашют. За время движения с первым стабилизирующим парашютом скорость крес ла уменьшается, поэтому для сохранения эффективности дейс твия площадь тормозного парашюта больше площади стабилизи рующего в несколько раз ( ~2 м2).
Второй стабилизирующий парашют должен погасить скорость движения КК до величины, допустимой для раскрытия основного спасательного парашюта при катапультировании на малой высо те, и обеспечить стабилизированное падение летчика с креслом
сбольшой высоты.
3.Через заданное время с момента катапультирования на малой высоте второй стабилизирующий парашют отделяется от кресла и вводит в действие основной парашют. В этот же момент размыка ются замки привязной системы, удерживающей летчика в кресле.
Наполняющийся купол парашюта тормозит движение летчика, в результате ничем не удерживаемое кресло отделяется от летчика и уходит вперед, устраняя возможность их столкновения.
При катапультировании на большой высоте прибор не сраба тывает до тех пор, пока кресло с летчиком на втором стабилизи рующем парашюте не достигнет определенной заранее высоты. При достижении этой высоты вводится основной парашют.
504Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров JIA
Вдвухкаскадной парашютной системе второй стабилизирую щий парашют отсутствует.
Некоторые типы КК для интенсификации ввода основного па рашюта при малых скоростях движения имеют специальный не большой РД, установленный на спинке КК и соединенный фалом с парашютом. При включении РД вытягивает стропы и купол па рашюта из контейнера. При натяжении всей парашютной системы происходит срабатывание механизма расстрела кромки купола, что способствует ускоренному наполнению парашюта (рис. 14.25).
Механизм расстрела является пиротехническим устройством, в котором 14 грузиков, соединенных со стропами у кромки купо ла, расстреливаются в поперечном направлении, принудительно раскрывая парашют.
Применение расстрела кромок позволяет уменьшить время на полнения купола с 4...6 до 0,5...1,5 с.
Рис. 14.25. Расстрел кромок купола парашюта, позволяющий существенно уменыпить время его наполнения
Рис. 14.26. Ввод спасательного па раппота с помощью отстрела заголовника КК
Конструкция систем катапультного кресла
505
Целесообразно использовать схему ввода основного парашюта на отечественном катапультном кресле К-36, на котором для интен сивного ввода парашюта и надежного разделения кресла и летчика используется пиротехнический отстрел заголовника (рис. 14.26).
СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СБРОСА ФОНАРЯ КАБИНЫ
Система аварийного сброса фонаря предназначена для образо вания аварийного выхода из кабины и обеспечения возможности безопасного покидания JIA всеми членами экипажа.
Система аварийного сброса фонаря должна обеспечивать без опасное для экипажа, быстрое и надежное образование аварийного выхода из кабины JIA, надежное разблокирование энергодатчика катапультной установки и возможность выполнения безопасного аварийного покидания JIA всеми членами экипажа на всех режимах полета, а также при аварии на земле (Vi = 0). Кроме того, фонарь или крышки аварийных люков должны иметь траекторию полета, исключающую их столкновение с хвостовой частью фюзеляжа.
Надежное сбрасывание фонаря кабины возможно только при принудительном подбросе, так как на фонарь могут действовать и отрывающие и прижимающие усилия (рис. 14.27).
После удаления фонаря на 100...200 мм от подфонарной рамы его движение будет определяться аэродинамическими характерис тиками, начальными условиями отделения и режимом полета JIA.
Примерные аэродинамические характеристики сбрасываемой части фонаря в зависимости от его угла атаки представлены на рис. 14.28.
м<т
Рис. 14.27. Эпюра сил, действующих на закрытый фонарь кабины
Рис. 14.28. Зависимость коэффициентов силы со
противления сх, подъемной силы су, момента аэро
динамических сил т, фонаря от его угла атаки
а, градус
506 Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров JIA
Для безопасного сброса фонаря необходимо организовать его движение в направлении вверх — назад при одновременном вра щении в сторону увеличения угла атаки.
Существуют пневматическая и пиротехническая системы при нудительного сброса фонаря.
Пиротехническая система сброса фонаря более проста и ком пактна, использует энергию горячих пороховых газов, образуемых при подрыве пиропатрона в газообразователе.
При выдергивании чеки боевой головки пиропатрон загорает ся, и образовавшиеся при этом газы поступают в цилиндр с тол кателем.
Для уменьшения числа подготовительных операций управление сбросом фонаря осуществляется от привода катапультирования.
Для предотвращения возможности катапультирования при несброшенном фонаре и исключения столкновения кресла с лет чиком в свободном полете со сброшенным ранее фонарем пре дусматривается блокировка СМ.
Существуют две схемы блокировки: по расстоянию и по вре мени.
При блокировке по расстоянию (рис. 14.29) разблокировка СМ КК осуществляется при удалении фонаря на определенное расстояние.
При блокировке по времени разблокирование СМ происходит спустя заданное время, в течение которого фонарь отлетает на бе зопасное расстояние. Недостаток блокировки по времени состоит
втом, что она не может обеспечить полной безопасности при сбрасывании фонаря на режимах полета самолета с малой ско ростью и при «штопоре», когда фонарь может зависнуть, попав
ваэродинамическую тень за самолетом.
Вслучае отказа системы аварийного сброса фонаря или его заклинивания летчик должен иметь возможность катапультирова ния через остекление фонаря. Для этого необходимо образовать аварийный выход размером не менее 680...720 мм.
Разблокирование СМ в этом случае осуществляется при помо щи дублирующей системы управления.
Рис. 14.29. Схема блокировки системы катапультирования по расстоянию
Конструкция систем катапультного кресла
507
Существуют системы аварийного разрушения остекления фо наря, которые обеспечивают аварийный выход за меньшее время, чем при сбросе фонаря.
В этих системах используются кумулятивные пороховые заря ды, заложенные у границы остекления, которые разрушают фо нарь за доли секунды. Недостатком такой системы является воз можность ранения лица летчика осколком остекления при высо ких (более 700 км/ч) скоростях полета J1A.
СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СПАСЕНИЯ
СПОМОЩЬЮ ТЯНУЩЕГО РД
Всередине 1960-х гг. была разработана система спасения лет чика с помощью тянущего РД, которая вначале получила назва ние «Янки». Основное отличие этой системы заключается в том, что летчик вытягивается из кабины самолета РД, а не выталкива ется СМ (рис. 14.30).
Кпреимуществам такой системы следует отнести:
■ее компактность, меньшую массу кресла;
■малую высоту безопасного катапультирования;
■высокую собственную устойчивость катапультируемой систе мы вследствие рационального взаимного размещения тяги двигателя и центра масс системы;
■малое потребное отверстие для выхода летчика (летчик вытя гивается из кабины в положении «стоя»);
■возможность использования на вертолетах.
Основным элементом системы «Янки» является вытяжной РД. Двигатель и его СМ смонтированы в один блок массой 10 кг. Импульс двигателя 4,5 кН • с, про должительность работы 0,57 с, скорость отстрела двигателя 35 м/с. На переднем
Рис. 14.30. Катапультирование с помощью тянущего РД:
а — движение системы в начальный момент; б — исходное (I) и транспортное (2) положе-
508 Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров JIA
конце ракеты размещены два сопла, отклоненных назад на 30° от оси двигателя; сопла имеют скос, обеспечивающий вращение ра кеты с целью придания устойчивого движения.
Ракета выстреливается после сброса фонаря с помощью СМ. При выходе СМ обеспечивается запирание горячих газов для пре дотвращения повреждения летчика.
Вытяжной РД соединяется с подвесной системой летчика вы тяжным фалом длиной 3 м, имеющим 50 %-ное удлинение.
Присоединение ракеты к подвесному фалу осуществляется с помощью шарнирного подшипника так, что ракета свободно вращается вокруг продольной оси. После полного выхода букси ровочного фала воспламеняется РД, который вытягивает летчика из кабины самолета, после чего он отделяется от кресла, которое остается в кабине самолета, а летчик продолжает движение под действием тянущей силы РД.
После израсходования 95 % энергии РД вытяжной фал отсо единяется от подвески летчика, а остаток энергии расходуется на удаление ракеты от человека.
На высоте ниже 5000 м с временной задержкой 1,3 с после от деления летчика от самолета раскрывается парашют. Парашют находится на спинке кресла, которая вместе с заголовником ос тается с летчиком после катапультирования до тех пор, пока он не освободится от парашюта [54].
14.3. СИСТЕМА АВТОМАТИКИ
Как было отмечено в предыдущих разделах, катапультное крес ло является достаточно сложным устройством, имеющим в своем составе целый ряд систем, обеспечивающих безопасное покида ние самолета во всем его диапазоне высотно-скоростных харак теристик.
К основным системам катапультного кресла можно отнести систему фиксации летчика в кресле перед катапультированием, систему энергодатчиков, обеспечивающих требуемую скорость движения КК относительно покидаемого самолета, систему ста билизации и торможения КК, систему ввода парашюта и систему отделения летчика от кресла при вводе парашюта. Кроме того, КК может быть оснащено рядом других систем, снижающих не благоприятное воздействие на летчика условий катапультирова ния и обеспечивающих его приземление с допустимой скоростью при катапультировании на предельно малых высотах.
Часть этих систем должна работать во всех без исключения ава рийных ситуациях, другая часть может функционировать лишь
