пятница, 9 марта 2018 г.

Как происходит катапультирование

Отредактировано 22.04.2018

В статье Авиационный носимый аварийный запас (НАЗ) была затронута информация об том, как срабатывает НАЗ при использовании катапультируемого кресла.
Думаю будет полезно для общего развития узнать о том, как происходит катапультирование и как работает катапультируемое кресло.


Наиболее простой способ покидания боевого самолета через борт кабины позволял решать
проблему спасения при скоростях полета самолета до 400-500 км/ч. С увеличением скоростей полета до 500-600 км/ч мускульной силы летчика, вылезающего из кабины, не хватает для преодоления действующих на него высоких аэродинамических нагрузок и покидание самолета стало практически невыполнимым. Также с ростом скорости полета траектория движения тела летчика при покидании им самолета становится более пологой и появляется реальная опасность столкновения летчика с хвостовым оперением самолета.

Что бы иметь возможность покинуть самолёт на более больших скоростях, избежать травм и смерти лётчика используется катапультируемое (катапультное) кресло. Катапультируемое кресло вместе с пилотом выстреливается из аварийного летательного аппарата при помощи реактивного двигателя (как, например, К-36ДМ), порохового заряда (как КМ-1М) или сжатого воздуха (как у спортивного Су-26 система СКС-94М), после чего кресло автоматически отбрасывается, а пилот опускается на парашюте.



Катапультное кресло К-36ДМ

Сигнал о необходимости катапультирования (воздействие на привод управления катапультированием) подает летчик на основании визуальной и (или) инструментальной (приборной) информации о параметрах движения самолета и работоспособности всех его систем.
Есть такие типы самолетов, в которых продумана функция принудительного катапультирования членов экипажа командиром самолета. Такая система стоит, например, на Ту-22М. Это осуществляется с помощью ручки принудительного катапультирования лётчика (РПКЛ). Эта ручка всегда стоит в положении ВКЛ.
РПКЛ
Когда командир экипажа (находящийся, например, в передней кабине) вытягивает ручку катапультирования то электрическая система управления аварийным покиданием самолета катапультирует второго члена экипажа автоматически. Член экипажа может катапультироваться и самостоятельно, выдернув ручку катапультирования.

А на самолёте вертикального взлёта и посадки Як-38 была полностью автоматическая система катапультирования. Сигнал о принудительном катапультировании на данном самолёте может подать без участия летчика бортовая автоматическая система управления, если какие-либо параметры самолета и его систем изменяются с недопустимой скоростью в неблагоприятном направлении, например угловые скорости вращения самолёта вертикального взлёта и посадки на режимах взлета и посадки, когда летчик чисто физически не успевает принять и реализовать решение о катапультировании.


Подготовка к аварийному покиданию самолёта (катапультированию).

В случае если принято решение о катапультировании и если позволяет обстановка, нужно:
− передать сигнал "терплю бедствие"
− при полете на малой высоте увеличить высоту полета до 2000 – 3000 м над рельефом местности, используя скорость самолета и тягу двигателей, при полете на большой высоте снизиться до высоты 4000 м;
− перевести самолет в набор высоты или горизонтальный полет и уменьшить скорость до 400-600 км/ч;
− при наличии облачности покинуть самолет до входа в облака;
− при полете над водной поверхностью выполнять полет в сторону береговой черты;
− при полете вблизи государственной границы выполнять полет в направлении своей территории.
− при полёте вблизи населённого пункта постараться увести самолёт от данной местности.
В случаях, не терпящих отлагательства, катапультироваться немедленно.

Подготовка лётчика к катапультированию:

− опустить светофильтр защитного шлема (при наличии времени)
− плотно прижаться всем корпусом тела к спинке, а головой к подушке заголовника;
− поставить ноги к передней стенке кресла (при наличии времени);
− взяться обеими руками за рукоятки катапультирования, прижав локти к туловищу, и вытянуть их до катапультирования.
После катапультирования крепко удерживать рукоятки до начала устойчивого снижения вместе с креслом (для исключения травмы рук).
При травмировании одной руки катапультирование возможно одной рукой от любой из рукояток при сохранении указанной последовательности действий.


Кресло катапульта КМ-1
Рычаг активации катапульты кресло катапультного КМ-1
Надпись на рычаге "ОСТРОЖНО Рукоятка катапультирования Не вытягивать! Не перегибать!

После воздействия на привод управления катапультированием (т.е. лётчик дергает ручку для катапультирования) все элементы системы аварийного спасения срабатывают автоматически от пиромеханизмов и начинается процесс спасения.
Ниже написан один из вариантов работы катапультируемого кресла (К-36ДМ, но похожая подготовка будет и для других кресел).

Подготовка катапультного кресла к катапультированию (начало срабатывания механизмов катапультирования)

- механическое и электрическое включение пиромеханизма системы фиксации
- подача электрического сигнала на пиромеханизм бортовой системы аварийного сброса фонаря 1 (или крышки люка) вверх и назад
- подача электрического сигнала на электропиропатрон светофильтра защитного шлема. Светофильтр шлема опускается.
- замыкание цепи сигнала бортовому самописцу аварийных режимов и параметров полета.
- подача напряжения от бортовой сети через механизм управления катапультированием к механизму блокировки
- подача электрического сигнала бортовым измерительным комплексом реле давления к электропиропатрону пироклапа на системы дополнительной защиты от воздушного потока при катапультировании на скорости полета самолета, не превышающей 800…900 км/ч. При катапультировании на большей скорости электрический сигнал не подается.
- при срабатывании электропиропатрона пироклапан перекрывает связь дефлектора с первой ступенью КСМУ.
- срабатывают пиромеханизмы плечевого и поясного притяга летчика, обеспечивая правильную исходную для катапультирования позу летчика в катапультируемом кресле
- срабатывают ограничители разброса рук 3, фиксаторы ног 4, предотвращающие повреждение конечностей воздушным потоком, голова фиксируется в ложементе заголовника 2
Схема работы системы фиксации К-36ДМ серии 2
Схема работы системы фиксации К-36ДМ серии 2
1 – ручка «ПЛЕЧИ»; 2 – механизм притяга плеч; 3 – ремень механизма притяга плеч; 4 – ремень механизма притяга пояса; 5 – механизм притяга пояса; 6 – ручка «ПОЯС»; 7 – фал притяга ноги; 8 – ложемент голени ноги; 9 – пиромеханизм; 10 – ограничитель разброса руки; 11 – притяг ноги; 12 – лопасть ограничителя разброса руки; 13 – ручка катапультирования; 14 – механизм подъема ноги 

- срабатывание пиропривода механического включения бортовой системы сброса фонаря, дублирующего электрическое включение пиромеханизма сброса.
пиротехническая система обеспечивает сброс фонаря 1.
В случае отказа бортовой системы аварийного сброса фонаря летчик должен отпустить поручни катапультирования, сбросить фонарь с помощью бортовой системы автономного аварийного сброса и повторить вытягивание поручней.
В некоторых случаях катапультирование может пройти и сквозь остекление фонаря
- при сбросе фонаря самолета срабатывает механизм блокировки. Механизм блокировки замыкает электрическую цепь и разблокирывает механический привод включения энергодатчика 5 (что это такое - см. ниже Для справки 1).



Процесс выхода катапультируемого кресла из кабины (движение в направляющих рельсах)

- под действием газов стреляющего механизма (1-й ступени энергодатчика – КСМ (что такое КСМ написано ниже, в Для справки 2)) 5 кресло с ускорением начинает двигаться в направляющих рельсах кабины
- при движении катапультируемого кресла по направляющим рельсам до момента выхода его из кабины вводятся в действие агрегаты автоматики кресла, обеспечивающие работу всех его систем. И происходит расстыковка разъемов объединенного разъема коммуникаций: прекращается питание электрооборудования кресла от бортовой сети самолета, коммуникации бортового оборудования самолета отсоединяются от высотного снаряжения летчика, включается подача кислорода летчику от кислородного баллона кресла, обеспечивающего дыхание летчика до снижения на безопасную высоту
Пройденное расстояние и тип устройств для включения/отключения зависит от типа самолёта и типа катапультного кресла.
Испытание катапультного кресла К-36ДМ на самолёте
Су-35УБ. Момент выхода катапультируемого кресла из самолёта
- в зависимости от скорости полета вводится (или не вводится) в поток закрепленный на конструкции кресла дефлектор 6, обеспечивающий дополнительную защиту летчика от действия скоростного напора;
- включается пиромеханизм системы стабилизации, вводящий в поток телескопические штанги 7 с закрепленными на них стабилизирующими парашютами 8
- разъединяются трубы стреляющего механизма (1-й ступени КСМ), пиромеханизм-воспламенитель включает пороховой заряд ракетного двигателя (2-й ступени КСМ), кресло сходит с направляющих рельсов и совершает полет по траектории.

Полет лётчика в катапультируемом кресле по траектории на начальном "активном" участке происходит с работающим ракетным двигателем.
Траектория полета и угловое положение кресла на траектории зависят от высоты, положения и скорости полета самолета, при которых произошло катапультирование, а также от того, каким образом осуществляется стабилизация кресла.

Выбор направления катапультирования, правильная поза человека и фиксация его тела в кресле обеспечивают безопасность воздействия перегрузок при катапультировании.




Стабилизация и снижение высоты катапультируемого кресла после выхода из кабины

Основной (спасательный) парашют может быть введен на определенной скорости движения системы  (допустимой скорости ввода парашюта, определяемой возможностью наполнения купола парашюта и прочностью купола и стропов) и высоте.

Стабилизация катапультируемого кресла
Торможение и снижение лётчика в катапультном кресле до допустимой скорости и высоты ввода парашюта и прекращения сращения этой системы используют аэродинамические средства стабилизации – закрепленные на заголовнике кресла складные горизонтальные (1) и вертикальные (2) щитки (см. рисунок слева, а) или стабилизирующие парашюты, размещаемые на телескопических штангах, позволяющих вывести их из зоны аэродинамического затенения кресла (см. рисунок слева и сверху, б), которые раскрываются при выходе кресла в поток. Наиболее распространены двухкаскадные или трехкаскадные парашютные системы стабилизации.


Ввод парашюта и разделение катапультного кресла

В рассматриваемом примере для ввода спасательного парашюта и надежного разделения кресла и летчика используется пиромеханизм ввода парашюта, который под действием газов сработавшего пиропатрона отстреливается вместе с заголовником от кресла.
После отделения заголовника:
- срабатывают резаки (гильотины) и перерезают ремни притяга плеч, освобождая плечи летчика от связи с креслом
- происходит расчековка и ввод спасательного парашюта: раскрывается находящаяся в заголовнике 2 камера парашюта и спасательный парашют 10 выходит из камеры и чехла 9
- срабатывают резаки ремней притяга пояса и ног, освобождая летчика от связи с креслом, ограничители разброса рук освобождают руки летчика, разделяется разъем коммуникаций, связывающий высотное снаряжение летчика с кислородным прибором кресла


Раскрытие парашюта и приземление лётчика после катапультирования

Лётчик после катапультирования с лодкой, Комар-2, НАЗом на фале
Сила отдачи при отстреле заголовника отбрасывает кресло от летчика вниз, наполняющийся купол парашюта тормозит движение летчика и лётчик начинает спускаться на наполненном парашюте.
После разделения лётчик и катапультного кресла срабатывают пирорезки и НАЗ размещенным в ранце 12, отделяется от жесткой крышкой-сиденья 11, удерживаясь на ней с помощью фала 13. Также выходит и повисает на фале плавучий автоматический радиомаяк 14, который включается в работу и подает аварийные сигналы при спуске летчика на парашюте и при приземлении (приводнении) и автоматически наполняется надувная спасательная лодка или плот 15.

Такая система обеспечивает высокую вероятность спасения экипажа военного самолета в широком диапазоне скоростей и высот полета.


Профилированная крышка чашки сиденья с блоком жизнеобеспечения К-36ДМ серии 2
Профилированная крышка чашки сиденья с блоком жизнеобеспечения К-36ДМ серии 2:
1 – профилированная крышка; 2 – ручка «АВАР. КИСЛОРОД»; 3 – скоба крепле-ния подвесной системы; 4 – фал с карабином; 5, 6 – опоры; 7 – подушка; 8 – лямка; 9 – объединенный разъем коммуникаций; 10 – накладка; 11 – цапфа; 12 – клапаны; 13 – вытяжной фал; 14 – карабин; 15 – резиновая накладка; 16 – пирорезак; 17 – шнур; 18 – скоба




Действия лётчика после раскрытия парашюта

После того, как лётчик убедится что парашют раскрылся он должен
- снять маску, открыть светофильтр защитного шлема или щиток гермошлема (на высотах не более 3000 м)
- осмотреться, определить направление сноса и примерное место приземления (приводнения);
- заправить главную круговую лямку подвесной системы под бедра;

Дальше происходит приземление или приводнение. На каждый такой случай есть инструкция с описанием необходимых к выполнению действий, но здесь они приводиться не будут.



Особенности использовании катапультируемого кресла на разных высотах и скорости

При катапультировании на стоянке или на малой скорости при рулежке, взлете и послепосадочном пробеге подъем по траектории осуществляется в нестабилизированном положении, а ввод спасательного парашюта производится при приближении системы "летчик–катапультное кресло" к вершине активного участка траектории.

При катапультировании на высоте до 5000 м система "летчик–катапультное кресло" поднимается по траектории в стабилизированном, устойчивом положении, проходит над килем самолета, спасательный парашют вводится в начальный момент снижения системы "летчик–катапультное кресло".

При катапультировании на высоте более 5000 м и высокой скорости полета система "летчик–катапультное кресло" поднимается по траектории в стабилизированном, устойчивом положении, проходит высшую точку траектории и далее снижается, спасательный парашют вводится на высоте, не превышающей 5000 м.


Хронология катапультирования лётчика на примере катапультируемого кресла К-36ДМ

Разные катапультируемые кресла имеют разное время катапультирование. Ниже приведено время для кресла К-36ДМ, взятое с Википедии.

0 секунд. Лётчик дёргает поручни (держки). Происходит подготовка к катапультированию. Подаётся команда на сброс фонаря, начинается работа автоматики. Происходит инициация системы фиксации: начинается притягивание ремней, фиксация и подъём ног, опускаются и сводятся боковые ограничители рук.
0,2 секунды. Фиксация заканчивается. Если сброшен фонарь — подаётся команда на катапультирование. На высоких скоростях вводится защитный дефлектор.
0,35-0,4 секунды. Стреляющий механизм двигает кресло по направляющим. Начинается ввод стабилизирующих штанг.
0,45 секунды. Кресло выходит из кабины. Включаются реактивные двигатели. При необходимости (крен самолёта или разведение лётчиков при двойном катапультировании) включаются двигатели коррекции по крену.
0,8 секунды. На малых скоростях происходит отстрел заголовника, разделение с креслом и ввод парашюта. На больших скоростях это происходит после торможения до приемлемой скорости.
Через 4 секунды после разделения с креслом НАЗ отделяется от лётчика и повисает снизу на фале.



Наземные предохранители пиромеханической системы

Наземные предохранители предназначены для исключения возможности непреднамеренного срабатывания механизмов катапультного кресла, пиромеханической системы управления сбросом фонаря. Что может привести к поломке катапультного кресла, фонаря или травме/гибели техника обслуживающего самолёт или лётчика.
Все наземные предохранители имеют присвоенные им порядковые номера и места их установки в механизмы систем, что указано на бирках с поясняющими надписями. Бирки прикреплены к фалам кабинных (эксплуатационных) и внекабинных (монтажных) связок предохранителей.
Кабинная связка наземных предохранителей (общий вид)

Вот так выглядит кабинная связка наземных предохранителей пиромеханической системы катапультного кресла установленная на катапультное кресло К-36ДМ











Для справки 1.

Что такое энергодатчик

Энергодатчик - этоустройство, способное разогнать катапультируемое кресло до скорости, необходимой для безопасного покидания самолёта.
Наиболее широко используются пиротехнические устройства, которые выбрасывают катапультируемое кресло с летчиком из кабины самолета силой давления газов сгорающего порохового заряда (стреляющие механизмы, ракетные двигатели).



Для справки 2.

КСМ - это комбинированный стреляющий механизм.

Включение ракетного двигателя непосредственно в кабине летательного аппарата опасно из-за возможности ожога летчика, повреждения его снаряжения или оборудования кресла факелом ракетного двигателя, отражающимся от стенок кабины. Поэтому необходимо предварительно катапультировать кресло из летательного аппарата. Это и позволяет сделать комбинированный стреляющий механизм.Состоит КСМ из стреляющего механизма и и порохового ракетного двигателя, который включается в действие после выхода кресла из кабины и осуществляет его разгон до скорости 30 м/с и более от начальной (12–14 м/с), обеспеченной стреляющим механизмом. Этой скорости вполне достаточно для безопасного перелета через киль современного самолета при скоростях полета до 1300 км/ч и более.
Комбинированный стреляющий механизм КСМУ-36 катапультного кресла К-36ДМ серии 2
Комбинированный стреляющий механизм КСМУ-36 катапультного кресла К-36ДМ серии 2
1 – механизм ввода парашюта; 2 – первая ступень; 3 – установочный болт; 4 – наконечник; 5 – штуцер; 6 – телескопическое устройство системы дополни-тельной защиты от воздушного потока; 7 – вторая ступень; 8 – направляющий штифт; 9 – фиксатор; 10 – срезное кольцо; 11 – гайка крепления срезного кольца; 12 – крышка

Рассматривать более подробно работу стреляющего механизма и порохового ракетного двигателя в этой статье не буду.


Для справки 3.
Как говорят опытные лётчики при отработке навыков катапультирования из самолета пиропатрон рассчитан на создание перегрузок 6-8g. При реальной зарядке кресла пиропатрон рассчитан на 20-25g.
При показательных катапультированиях (раньше такое практиковалось в строевых частях в целях морально психологической подготовки летного состава. Как сейчас - не знаю), когда катапультирование проводили на высоте 500м (высота полета по кругу) с горизонтального полета из задней кабины Миг-17 ути с заранее снятым фонарем и на оптимальной приборной скорости полета, то заряд пиропатрона делали на 16-18g. Цель уменьшения заряда по сравнению с боевым: избежать риска компрессионного сдвига позвонков.
После "боевого" катапультирования лётчики проходят обязательную медкомиссию. И как говорят у всех есть проблемы: или сдвиг позвонков, или компрессионный перелом или ещё что-нибудь похлеще.


Для справки 4.
Для катапультных кресел используют парашюты ИПС-72ПСУ-36, ПСУ-36 серии 2, ПСУ-36 серии 3-3, ПСУ-36 серии 3-5, ПСУ-36 серии 4-3, ПС-М серии 2, ПС-М серии 3, ПС-М серии 4, ПС-М серии 5, С-5И серии 2, С-4Б серии 2, СП-36 серии 2, СП-93, ПС-Т серии 2


Для справки 5. 
Кроме катапультных кресел для самолётов есть катапультные кресла для некоторых боевых вертолётов. Например, Катапультно-амортизационная система К-37-800М для вертолётов Ка-50 и Ка-52.
Описание катапультирования из вертолёта здесь приводить не буду. Кому интересно - найдет самостоятельно.


Для справки 6.
После любого катапультирования лётчики проходят медкомиссию. Т.к. перегрузки, вызванные катапультированием, влияют на позвоночник, внутренние органы и физическое состояние в целом. 
Как заявляет генеральный конструктор НПП «Звезда» Гай Северин 97 процентов пилотов продолжают летать.
Часть лётчиков после катапультирования отказывается возвращаться к лётной деятельности.


Для справки 7.
Ситуации, когда нужно произвести катапультирование приведены в руководстве по лётной эксплуатации конкретного типа самолёта.













Кто хочет поподробнее почитать про катапультное кресло и другие системы спасения лётчиков то могу для примера посоветовать ознакомиться с:
Санько В.В., Тормозов И.Е., Яценко В.И. "Средства аварийного покидания самолета МиГ-29"
(2010 год)
- А.Г. Агроник, Л.И.Эгенбург "Развитие авиационных средств спасения" (1990 год)
- Руководство по лётной экслпуатции разных самолетов (вместо "разных самолётов" вставляйте название самолёта, например, Ил-96-300)

3 комментария:

  1. Все прекрасно изложено и доходчиво описано как летчик покидает самолет, а дальше? Что делать дальше? Дальше напрашивается необходимость покинуть место аварии или катастрофы. Раньше это выполнялось стропами, а сейчас? Почему летчик не может планировать и покинуть место, где он был сбит? Ничего не сказано об возможности управлении траекторией падения или снижения. Все подвластно ветру. Так не должно быть

    ОтветитьУдалить
  2. Все прекрасно изложено и доходчиво описано как летчик покидает самолет, а дальше? Что делать дальше? Дальше напрашивается необходимость покинуть место аварии или катастрофы. Раньше это выполнялось стропами, а сейчас? Почему летчик не может планировать и покинуть место, где он был сбит? Ничего не сказано об возможности управлении траекторией падения или снижения. Все подвластно ветру. Так не должно быть

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Доброго времени суток!

      "Что делать дальше"
      Это зависит от того, в какое время летчик катапультировался.
      Если лётчик катапультировался в мирное время, то лётчик должен попытаться выжить и дождаться поисковых команд. Для подачи бедствия используют различные модификации "радиостанции Р-855"
      Для выживание есть соответствующие инструкции. К примеру, в интернете можно найти "Памятка летному экипажу по выживанию" 1988 года.

      Если катапультирование произошло в военное время то лётчик должен покинуть место приземления и постараться или дождаться поисковую команду или выйти к своим. По возможности избегая боя.

      После этого всего, в тылу лётчик будет лечиться (т.к. возникающие перегрузки могут вызвать различные осложнения) и, возможно, больше никогда не сможет летать... Об этом я упоминал, смотрите "Для справки 3" и "Для справки 6".

      "Раньше это выполнялось стропами, а сейчас?"
      Не совсем понял этот вопрос. Можно более подробно?

      "Почему летчик не может планировать и покинуть место, где он был сбит?"
      Из-а конструкции парашюта. Планировать нормально может только парашют типа "крыло". А лётчики используют обычный купол (похожий на парашют десантников). Можете посмотреть "что такое спасательный парашют".
      Купольные парашюты используются из-за того что они самые надежные и не требуют навыка управления. Особенно это важно если учитывать что во время катапультирования лётчик испытывает большие перегрузки: 20-25g. И лётчик просто может потерять сознание. Купольный парашют в этом случае оставляет возможность лётчику выжить и не получить дополнительных травм.

      Удалить