Максимально допустимые перегрузки

Как уже ранее отмечалось, в результате длительных исследований медиками в содружестве с конструкторами, ЛИИ и рядом других организаций в самом начале зарождения техники принудительного выброса летчика из кабины при аварии самолета были отработаны допустимые величины действующих перегрузок. В дальнейшем в процессе эксплуатации вносились уточнения и в результате были созданы нормы на все виды перегрузок, которые считались допустимыми без опасения повредить летчика.

Для краткости остановимся на максимально допустимых значениях перегрузок, действующих по четырем направлениям относительно человека.

При катапультировании вниз действует перегрузка в направлении таз — голова, при катапультировании вверх — в направлении голова — таз и т.д., т.е. всегда в направлении, противоположном ускорению (рис. 85).

Рис. 85. Действия сил и векторы перегрузок при катапультировании: а — основные направления перегрузок; 1 — таз — голова; 2 — голова — таз; 3 — грудь — спина; 4 — спина — грудь; б - совместное действие линейных и угловых перегрузок (ц.м. — центр масс системы человек — кресло; nx, ny — соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие перегрузки; wz — угловая скорость; l — расстояние от оси глаз до ц.м.)

Допустимая величина перегрузки зависит от времени ее действия и скорости нарастания. Чем продолжительнее действие и больше скорость нарастания, тем меньше допускается ее максимальная величина.

Кроме предельных линейных перегрузок необходимо учитывать предельные угловые скорости, переносимые человеком, на них также установлены ограничения. Под предельной перегрузкой в том или другом направлении понимается максимальное значение перегрузки хотя бы в одной точке человеческого тела, т.е. при одновременном действии линейной перегрузки, углового ускорения и угловой скорости за расчетную величину принимается максимальное местное значение линейной перегрузки начиная с головы.

Во всех ранее проводившихся исследованиях определяли максимально допустимые перегрузки, возникающие от катапультной установки. На эти перегрузки и ориентировались при создании катапультных кресел в прошлом.

Значительное увеличение маневренности самолетов-истребителей последних лет, приводящее к повышению перегрузок при маневрах, и имеющаяся отечественная и зарубежная статистика о большом проценте вынужденных покиданий, совершенных во время эволюции самолетов (штопор, пикирование, выход из пикирования, вращение и т.п.), не позволяют ими пренебрегать, как прежде, так как суммирование перегрузок катапультирования с перегрузками эволютивными (самолетными) приводит их значения за пределы допустимых.

Это усугубляется сообщениями печати о большом числе покиданий самолетов, находящихся в эволютивном полете, дополненными сведениями о том, что часто полеты совершаются с такими перегрузками и скоростями их нарастания, которые приводят летчиков к потере сознания или к стрессовому состоянию (в этом случае сопротивляемость к перегрузкам при катапультировании уменьшается).

Вероятно, повреждения позвоночников при покидании самолетов на сложных режимах полета послужили за рубежом основанием для принятия решения о снижении допустимых перегрузок на креслах, выпущенных в последние годы. Так например, перегрузки на кресле S-III-S-3 фирмы «Стенсел» при работе механизма отстрела на 4...6 ед. ниже максимально допускавшихся, а при работе ускорителя — снижены еще больше. Это повышает безопасность при катапультировании. Максимально допустимая перегрузка на кресле Mk.10 фирмы «Мартин-Бейкер» 14...16 ед. со скоростью нарастания 180...210 ед. в секунду. И это в то время как по первоначальным исследованиям максимальная перегрузка допускалась до 20 ед. и скорость нарастания — до 300 ед. в секунду.

В настоящее время все катапультные кресла работают по жесткой программе (программам), которая обеспечивает последовательность и задержку в срабатывании механизмов кресла по высоте и скорости самолета в момент катапультирования. При этом СМ и ускоритель кресла работают на режимах, вызывающих предельно допустимые нагрузки на человека даже в тех случаях, когда в этом нет необходимости, как например, при катапультировании на средних скоростях при достаточном запасе высоты.

Исходя из того, что эволютивные перегрузки современных истребителей в случае применения катапультной установки могут составить значительную добавку к перегрузкам катапультирования, за рубежом принято считать значение максимально допустимой перегрузки 14...16 ед. со скоростью нарастания 200 ед./с вполне оправданным.

Однако следует считать еще более эффективным мероприятием отказ от работы энергодатчика, работающего по жесткой программе, т.е. когда он создает предельные нагрузки на человека независимо от режима катапультирования.

В последнее время разрабатываются системы, которые в зависимости от начальных условий катапультирования управляют траекторией своего движения и оптимизируют характеристики СМ и ускорителя для снижения инерционных нагрузок на летчика.