Kiedy pojawiło się pytanie o „ostatnią nadzieję” pilotów, rosyjskie fotele katapultowane K-36 i ich modyfikacje od dawna uważane są za najlepsze i swego rodzaju standard bezpieczeństwa i jakości. Wiele rozwiązań zastosowanych w tych krzesłach zostało z czasem skopiowanych przez kraje zachodnie.
Taką „chwałę” rosyjskim systemom zapewniła m.in. wyraźna demonstracja ich skuteczności na dwóch pokazach lotniczych w Le Bourget – w 1989 i 1999 roku. Oba pakiety ratunkowe pochodziły z pozycji dalekich od optymalnych.
Jednak technologie się rozwijają, a Stany Zjednoczone zdecydowały się na wdrożenie pewnych rozwiązań, które teoretycznie mogłyby zapewnić znaczny wzrost bezpieczeństwa użytkowania foteli katapultowanych – finalny produkt otrzymał oznaczenie ACES 5.
Przyjrzyjmy się bliżej temu, co zostało zaimplementowane w tym fotelu.
Dostosowanie fotela do szerokiego zakresu danych antropometrycznych pilotów
W erze dużych prędkości odrzutowych problem wychodzenia z samolotu stał się bardziej złożony – w szczególności wzrosło ryzyko kolizji z elementami płatowca przy wychodzeniu z samolotu.
W związku z tym fotel wyrzucany musi zapewniać szybkie wyjście z potencjalnie niebezpiecznego obszaru.
Ale taka decyzja wiąże się z dużymi przeciążeniami, na które narażony jest pilot, podczas gdy lżejsza osoba jest narażona na bardziej niebezpieczne skutki w odcinku szyjnym kręgosłupa.
Również różnica masy znacząco zmieniła środek ciężkości całego układu (fotel + pilot), co nie pozwalało na zastosowanie optymalnego rozkładu obciążenia podczas wyrzutu.
Z tego powodu w Stanach Zjednoczonych przez długi czas przyjmowano ograniczenia: piloci ważący mniej niż 60 kg nie byli wpuszczani, a ci, którzy ważyli 60-75, byli narażeni na zwiększone ryzyko w przypadku ratowania.
Dlaczego ten problem ostatnio się pogorszył?
Powód 1 - nowe obiecujące hełmy HMD z wizualnym wyświetlaniem informacji na wizjerze pilota. Elektronika sprawia, że konstrukcja jest cięższa, w wyniku czego istniejące próbki ważą w granicach 2,3-2,5 kg. I naturalnie, po wyrzuceniu, cała ta radość, działająca na szyję, przyczynia się do wzrostu kontuzji. Oznacza to, że system wyrzutowy powinien być jak najbardziej „dopasowany” do konkretnego ciężaru, aby nie narażać szyi na niepotrzebnie silne wpływy.
Powód 2 - tendencja do wzrostu liczby kobiet w siłach powietrznych USA. Różnica w antropometrii między M i F daje najbardziej znaczącą zmienność wagi.
Co jest zasadniczo nowego w tym systemie?
Osobno chciałbym skupić się na jednym, na pierwszy rzut oka, niepozornym momencie.
ACES 5, wyważony z uwzględnieniem wagi pilota, pozwala na przeprowadzenie całego procesu w zupełnie inny sposób: zamiast wyrzucać pilota w pionie jednym mocnym „kopnięciem”, system płynnie rozpędza siedzenie „do przodu i do góry”, zatem pilot „startuje płynnie”, a nie „odpalony”, jak w większości nowoczesnych systemów wyrzutowych.
Jak płynnie przebiega ten proces, można zobaczyć na wideo z testów:
Ten szczegół może nie rzucać się w oczy, ale jest niezbędny, aby zapobiec obrażeniom. Fizjologicznie nasz organizm toleruje przeciążenia skierowane „od brzucha do pleców”, a nie „z góry na dół od głowy do nóg”.
Dodatkowo, zapewniając przyspieszenie w płaszczyźnie poziomej, fotel ma więcej czasu na „przerzucenie” wyrzucanego samolotu przez ogon samolotu, co oznacza, że można to zrobić płynniej, mniej pionowo (najbardziej niebezpieczne dla nas) przeciążać.
I to właśnie redukcja obrażeń jest głównym celem nowoczesnych rozwiązań w tej dziedzinie - ważne jest nie tylko uratowanie pilota, ale także utrzymanie go w zdrowiu, najlepiej pozostawiając go w szeregach.
System ochrony głowy i szyi
Kolejnym nieprzyjemnym efektem podczas katapultowania jest uderzenie głową pilota o siedzenie w momencie, gdy siedzenie po prostu wychodzi i wchodzi w strumień powietrza.
Efekt ten pokazano poniżej w kontekście czasu:
W tym przypadku możliwe są również różne przemieszczenia głowy w jedną stronę. Aby rozwiązać ten problem, opracowano odpowiedni system.
W momencie wyrzucenia specjalna platforma za głową „porządnie, ale mocno” przechyla głowę do przodu, opierając podbródek o klatkę piersiową. Napływające powietrze następnie popycha głowę w kierunku zagłówka, ale system zapobiega uderzeniu głową. Jednocześnie boczne ograniczniki zapobiegają obracaniu się głowy.
Ten system wygląda tak:
Podobne systemy zastosowano już (choć w nieco innej formie) na francuskich fotelach.
Ale co może się stać bez tego systemu (niestety nie mogliśmy znaleźć lepszej jakości zdjęcia):
Ochrona dłoni i stóp
Kończyny są narażone na osobne niebezpieczeństwo: nadchodzący strumień może je „odgiąć” od ciała, a następnie uszkodzić (moment jest bardzo traumatyczny).
Dlatego nogi są standardowo chronione i nie obserwuje się w tym zakresie know-how - zwykłe pętle mocujące. Również opcjonalnie podwojona ochrona w okolicy stawów kolanowych.
Aby chronić dłonie, opracowano specjalną siateczkę, która ogranicza amplitudę ich ruchu do tyłu.
Teoretycznie są bardziej niezawodne niż klasyczne „podłokietniki”, zwłaszcza jeśli chodzi o wysunięcie drugiego członka załogi, który „naprawia”.
Poniżej przedstawiono, w jaki sposób sieci ograniczają zakres ruchu ręki:
wnioski
W wielu aspektach (takich jak ochrona kończyn) nie wydarzyło się nic zasadniczo nowego: istniejące rozwiązania zostały gdzieś całkowicie i całkowicie skopiowane i gdzieś zostały kompetentnie sfinalizowane. Poprawiono również francuski system ochrony głowy i szyi.
Jednocześnie nowy system z łagodniejszym „wyrzutem” otwiera wielkie perspektywy na zastosowanie różnych protokołów wyrzutu, z których każdy będzie najbezpieczniejszy w określonych warunkach (biorąc pod uwagę parametry lotu).
Amerykanie nie zapomnieli o wielu „systemowych” aspektach, o których częściowo wspomniałem w poprzednich artykułach (Jak długo Rosja będzie głupia, tracąc swoje samoloty i Jak działa lotnictwo wojskowe).
W szczególności o kosztach utrzymania: zgodnie z zapowiedzianymi informacjami, pod tym względem nowe krzesło ma również przewagę nad poprzednimi modelami.
Słupki wskazują okresy „braku konserwacji” dla różnych elementów krzesła.
Nie zauważono również kwestii modernizacji i wymiany starych krzeseł na nowe: opracowano zestaw do przekształcenia poprzedniego modelu w rzeczywisty, co powinno przyspieszyć i obniżyć koszty przezbrojenia na nowe systemy.
Oczekiwane zmniejszenie zagrożeń i perspektywy rozwoju systemów awaryjnych w przyszłości
Diagramy wyraźnie pokazują zagrożenia dla lżejszych pilotów na poprzednich modelach foteli, nie ma ich na nowym.
Ponadto, na podstawie wyników symulacji i testów, bezpieczeństwo wzrosło przy prędkościach do 1000 km/h.
Poniżej znajduje się wykres przedstawiający częstotliwość ratowania przy różnych prędkościach, podzielonych na kategorie według kontuzji (zielony = brak kontuzji, żółty = drobna kontuzja, pomarańczowy = poważna kontuzja, czerwony = wypadek śmiertelny):
Z wykresów tych wynika, że najczęściej wyrzut następuje przy prędkościach 300-500 km/h, jednocześnie żadne z istniejących rozwiązań nie jest w stanie zapewnić bezpieczeństwa opuszczania samolotu przy prędkościach powyżej 1000 km/h.
Jeśli taka potrzeba pojawi się w przyszłości, najprawdopodobniej zostaną opracowane zasadniczo różne rozwiązania dla tych zadań - kapsułki wyrzucające.
Takie podejście zostało wdrożone na samolocie F-111:
Zastosowanie kapsuł może podnieść bezpieczeństwo pilotów na zupełnie inny poziom, ponieważ w nich piloci są chronieni przed wszystkimi czynnikami zewnętrznymi (temperatura, ciśnienie, niska zawartość tlenu, przepływ powietrza).
Kapsuła eliminuje błędy załogi podczas lądowania na wodzie: w klasycznym fotelu pilot musi wykonać szereg skomplikowanych manipulacji przed wodowaniem – takie wymagania nie są do końca adekwatne dla osoby, która właśnie wyskoczyła.
Możliwy jest montaż nadmuchiwanych pływaków, które będą służyć jako dodatkowe. amortyzacja, gdy kapsuła wyląduje na ziemi. Poniżej zdjęcia kapsuł ratunkowych F-111 z pływakami:
Dodatkowo w fotelu możliwe jest zaimplementowanie systemów awaryjnego lądowania, podobnych do foteli helikopterowych: gdy występują elementy amortyzujące, które chronią pilotów śmigłowców podczas twardego lądowania.
Jednocześnie takie rozwiązanie jest znacznie bardziej skomplikowane technicznie.
Ale może to być uzasadnione w przypadku dużych samolotów, takich jak Tu-22 M i Tu-160, zwłaszcza biorąc pod uwagę możliwości tych maszyn do dużych prędkości, ponieważ jest mało prawdopodobne, aby uciec z dużą prędkością bez kapsuły. Dotyczy to również lotnictwa morskiego, gdy wodowanie następuje w zimnej wodzie.
W odniesieniu do takich samolotów ważny jest również czynnik kolejności odlotów: nie można ich katapultować jednocześnie – konieczne jest zaimplementowanie algorytmów dyspersji w powietrzu (strzelanie pod różnymi kątami w różnych kierunkach).
W przypadku kapsuły wszyscy opuszczają samolot jednocześnie.
Jako alternatywne rozwiązanie chroniące przed nadjeżdżającym przepływem zastosowano specjalne klapy, jednak rzeczywista skuteczność takiego systemu przy prędkościach powyżej 1000 km/h nie jest w stanie zapewnić akceptowalnego poziomu bezpieczeństwa.
Zdjęcia pochodzą z otwartych źródeł z witryn:
www.iopscience.iop.org
www.collinsaerospace.com
www.ru.wikipedia.org
