Крісло-катапульта врятували життя тисячам пілотів, однак механізм їх роботи як і раніше залишається недосконалим. Кореспондент BBC Future розповідає про історію створення катапультируемое крісел.
Перш ніж Дейві прийняв рішення викинутися з парашутом, ліхтар кабіни зруйнувався, і відцентрова сила, помножена на тягу реактивного двигуна, викинула його назовні. При цьому потік, що набігає повітря зірвав з льотчика черевики, шолом і кисневу маску. На щастя, Дейві зміг дихати через залишки трубки кисневого апарату. Пролетівши у вільному падінні шість кімлоетров, він примудрився розкрити парашут і благополучно приземлився, відбувшись лише незначним обмороженням.
Трагічна смерть льотчика-випробувача була марною. Вона проілюструвала небезпеки народжується реактивної епохи, пов'язані зі збільшенням швидкостей польоту до 900 км / ч. При спробі покинути літак на високій швидкості зростає ймовірність зіткнення з вертикальним або горизонтальним стабілізатором. Більш того, при втраті керованості в швидкісному польоті льотчику важко відкрити ліхтар кабіни і викинутися за борт через підвищених перевантажень, вдавлюють його в крісло. Нарешті, навіть в разі успішного покидання літака потік, що набігає повітря на високій швидкості здатний поламати незафіксовані кінцівки.
Правовласник ілюстрації The Picture CollectorGetty Images Image caption Розробка британських систем аварійного покидання літаків почалася в зв'язку зі створенням першого в країні реактивного винищувача Gloster Meteor
Загибель Дейві спонукала британське міністерство ВВС до дослідження можливих способів аварійного покидання реактивних літаків. В результаті були створені крісло-катапульта, які на сьогоднішній день врятували тисячі життів. Через лічені секунди після попадання в аварійну ситуацію льотчик виявляється в безпеці під куполом парашута. Однак робота над удосконаленням конструкції катапультируемое крісел триває: згідно зі статистикою, в цілому виживання під час катапультування становить 89%, а при покиданні літака на висотах нижче 150 м - 51%. Експерти в галузі авіаційної медицини вважають, що ці показники можна поліпшити.
Британський інженерний геній
Правовласник ілюстрації Getty Images Image caption Крісла, що встановлювалися на ранніх моделях реактивних винищувачів на зразок Hawker Hunter, часто завдавали льотчикам травми хребта під час катапультування
Піропатрон як джерело енергії
Шведська компанія SAAB теж працювала над створенням катапультируемое крісел. У 1942 р було проведено успішне катапультування манекена з пропелерного літака SAAB 17. Замість стисненого повітря в конструкції крісла застосовувався набагато більш потужне джерело енергії - пиропатрон.
Був тільки один спосіб це з'ясувати: компанія Martin-Baker побудувала кілька випробувальних стендів, щоб вивчити наслідки вертикального прискорення для організму сидячої людини. Перший такий стенд представляв собою металеву триногу висотою 4,8 м з двома напрямними рейками для крісла, що йдуть уздовж однієї з ніг. Крісло виштовхується нагору за допомогою телескопічних трубок. Джерелом енергії служив пиропатрон, потужність заряду якого можна було варіювати.
Правовласник ілюстрації Martin Baker Image caption Сучасні крісла дозволяють катапультуватися навіть з літака, що стоїть на землі
"Бернард Лінч став першим випробувачем крісло-катапульта. Спочатку крісло піднялося на висоту 1,42 м. У трьох наступних тестах сила заряду пиропатрона поступально збільшувалася. При досягненні висоти підйому в 3 метри Лінч поскаржився на дуже неприємні фізичні відчуття від катапультування", - йдеться в історичній довідці компанії.
Удар по хребту
Перші крісло-катапульта, які вистрілювали льотчика за допомогою одного або двох пиропатронов, надавали надзвичайно високе навантаження на хребет. У сучасних крісел британської, американської та російської розробки відчувають льотчиком вертикальні перевантаження знижуються за рахунок того, що потужності стріляючого механізму вистачає лише на те, щоб відправити крісло вгору по безпечної траєкторії, уникаючи зіткнення з вертикальним стабілізатором. Після цього включаються ракетні двигуни і піднімають крісло додатково на 60 метрів вгору.
Перевантаження під час катапультування привели до вибухового перелому хребця. Уламки кістки увійшли в спинний мозок Пенрайса, який якийсь час залишався паралізованим від пояса і нижче. "Я до сих пір не до кінця оговтався від тієї травми", - говорить він.
Крісло-катапульта, встановлене на винищувачі Hunter 1956 року побудови, було виготовлено ще до того, як подібні системи стали постачати ракетними двигунами. Єдиним джерелом енергії у нього був пиропатрон. "Принцип дії такого крісла полягає в тому, щоб викинути льотчика з кабіни на безпечну відстань від хвостового оперення за рахунок одного лише пострілу пиропатрона. Потужність стріляючого механізму сучасних крісел набагато менше, оскільки в процесі катапультування беруть участь і ракетні двигуни, що додають кріслу поступово зростаюче прискорення" , - говорить Пенрайс.
Британський Відділ з розслідування авіаційних подій підтверджує ці спостереження з приводу крісел, забезпечених лише піропатронами: "Внаслідок конструкційних особливостей таких систем їх застосування надає кілька більш жорстке вплив на організм, ніж застосування крісел з ракетними двигунами".
автоматизований процес
Ще одним фактором, здатним привести до травм, є положення літака і льотчика в момент катапультування. Влітку 1966 британський морський льотчик Девід Іглз здійснював виліт з борта авіаносця "Вікторіус". Відразу після відриву від палуби його двомісний штурмовик Blackburn Buccaneer задер ніс і почав втрачати швидкість. "Я наказав сидів ззаду штурману покинути машину, а потім катапультувався сам", - згадує він.
Правовласник ілюстрації USAF Image caption Кінцівки льотчика фіксуються, щоб уникнути переломів, викликаних впливом набігаючого потоку повітря
"Я відчув різкий поштовх в спину. Все тривало лічені секунди. Я зламав три хребці і кілька місяців провів на лікарняному ліжку". І це незважаючи на те, що крісло Іглз було забезпечено ракетними двигунами. "Крісла старої конструкції дробили хребці за милу душу. Нинішні системи з ракетними двигунами набагато безпечніше в цьому відношенні", - говорить Іглз.
Сучасні крісло-катапульта забезпечують покидання літака при нульовій висоті на нульовій швидкості, каже підполковник ВПС Великобританії Метью Льюїс, фахівець з розслідування авіаційних подій в Центрі авіаційної медицини ВПС на авіабазі Хенлоу в графстві Бедфордшир. Іншими словами, льотчик може врятуватися, набравши достатню для розкриття парашута висоту, навіть якщо літак нерухомо стоїть на стоянці або на злітній смузі.
За словами Льюїса, існують три алгоритму взаємодії крісло-катапульта з ліхтарем кабіни: "Ліхтар може відстрілюватися цілком за допомогою невеликих зарядів, розташованих по периметру. В інших системах в скління вбудований звивається вибуховий шнур, який розбиває ліхтар, а осколки здуває потоком, що набігає. Нарешті, можна катапультуватися крізь засклення - заголовника крісла забезпечений двома штирями, які розбивають ліхтар при виході крісла з кабіни ".
"Однак під час катапультування через скління ліхтаря існує ризик отримання травми, тому в британських ВПС цей метод не використовується в якості основного".
Небезпека набігаючого потоку
При активації стріляючого механізму льотчик протягом приблизно 0,15 секунди відчуває перевантаження в 12-15 g. Потім включаються ракетні двигуни. У цей момент розкривається невеликий стабілізуючий парашут діаметром 1,5 метра. Якщо, наприклад, катапультування відбувається на висоті 12 км, навколишнє повітря занадто розріджене для того, щоб наповнити основний парашут. В результаті парашут може сплутати. Тому крісло забезпечене баростат (датчиком тиску), який дає стабілізуючому парашута команду витягнути основний купол тільки після досягнення висоти в 3 км.
Все це відбувається автоматично. "Катапультування - дуже швидкоплинний процес. Між витягуванням держек і наповненням основного купола проходить від сили 2,5-3 секунди, в залежності від типу крісла, - каже Льюїс. - набігає потік дуже небезпечний для льотчика. Висуньте руку з вікна автомобіля на швидкості 110 км / год, і ви відчуєте деякий опір повітря. На швидкості в 1110 км / год цей опір буде набагато сильніше ".
Правовласник ілюстрації Getty Images Image caption крісло-катапульта врятували тисячі людських життів
Сучасні катапультируемое крісла забезпечені фіксаторами, автоматично притягають ноги і запобігають їх розкидання повітряним потоком при виході з кабіни. Фіксацію рук у торса забезпечує механізм, вбудований в висотно-компенсуючий костюм льотчика, говорить Льюїс.
Ще один фактор ризику пов'язаний з тим, що сучасні літні шоломи обладнуються спеціальними пристроями, такими як нашоломні целеуказатели і прилади нічного бачення. Додатковий вагу на голові льотчика може привести до травм шиї під впливом набігаючого потоку.
Майбутнє катапультируемое крісел
За словами Льюїса, 25-30% всіх льотчиків, які вдаються в наш час до катапультування, отримують травми спини, викликані ударним дією стріляючого механізму: "Як правило, у льотчиків, які постраждали під час катапультування, спостерігається компресійний перелом хребців, при якому передня частина хребетної кістки розплющується, приймаючи форму клина. Втім, такого роду пошкодження не заважають людям згодом повертатися до льотної служби ".
Льюїс визнає, що сучасні крісло-катапульта добре справляються зі своєю роботою, але йому хотілося б, щоб вони були здатні рятувати льотчиків в більш складних ситуаціях: "Наприклад, під час катапультування на висоті 6 метрів з літака, перевернутого кабіною вниз, ви розіб'ється. Було б непогано, якби крісла були обладнані ракетними двигунами із змінним вектором тяги, які спочатку забезпечували б горизонтальне прискорення убік від літака, а потім піднімали льотчика на висоту, достатню для розкриття парашута ".
Розташована в Колорадо-Спрінгз компанія UTC Aerospace Systems, - американський конкурент Martin-Baker - розробляє "розумні" ракетні двигуни для свого новітнього крісло-катапульта Aces 5. Вироблена двигунами тяга буде залежати від маси льотчика. Більш легким жінкам для безпечного катапультування не потрібна потужність двигунів, розрахована на чоловіків. Нове крісло буде саме розраховувати і варіювати тягу.
Авіатори будуть тільки вітати будь-які удосконалення систем порятунку, але вони вдячні винахідникам вже за те, що існують в їх нинішньому вигляді.
"Я належу до групи з приблизно 160 льотчиків, яким довелося катапультуватися двічі, і вважаю, що мені дуже пощастило, - каже Пенрайс.- Якби не крісло, мене б зараз просто не було на світі".