Некоторые характерные недостатки катапультных кресел

К середине 1960-х гг. в авиации ВМФ США, Англии и Швеции было отмечено значительное число повреждений позвоночника после катапультирований в креслах фирмы «Мартин-Бейкер». Аналогичные явления наблюдались и при использовании катапультных кресел в ВВС США. Было отмечено, что число повреждений позвоночника колебалось в пределах от 20 до 43% при применении кресел в ВВС и ВМФ других стран.

Исследованиями установлено, что одной из основных причин повреждений позвоночника являлись слишком большие перегрузки, допускавшиеся при катапультировании. Допускались максимальная перегрузка 20 g в течение не более 0, 1 с и скорость ее нарастания 250...300 g/c.

Другой причиной частого повреждения позвоночника являлись конструктивные недостатки, которые приводили к искривлению позвоночника и снижению его механической прочности.

В перечень исследованных недостатков входили и такие, с которыми приходилось встречаться и в отечественной практике, например перечисленные ниже.

1. Несовершенная форма спинки кресла. На некоторых типах кресел несовершенная форма спинки увеличивает изгиб позвоночника в момент принятия необходимой перед катапультированием позы. Контур спинки рекомендуется с небольшой выпуклостью в районе естественного поясничного изгиба позвоночника или совершенно плоский.

2. Неправильная компоновка кресла. Как показали исследования рентгеновских снимков человека, сидящего в кресле, нормальное положение позвоночника не нарушается, если угол между бедром и корпусом летчика составляет 135°. При увеличении или уменьшении этого угла происходят перемещение нижней части корпуса и изгиб позвоночника. Это явление характерно для кресла с короткой чашкой сиденья, недостаточной ее высотой над полом кабины, отсутствием подножек.

3. Недостатки привязной системы. Большинство привязных систем не обеспечивают прочного крепления корпуса к креслу, допуская отклонения его верхней и нижней частей при катапультировании. На некоторых типах кресел точка крепления плечевых ремней расположена ниже уровня плеч, что ухудшает фиксацию верхней части туловища и одновременно создает дополнительные нагрузки на позвоночник при катапультировании. Теоретически привязная система может обеспечить оптимальную фиксацию тела, если точка крепления плечевых ремней расположена на уровне плеч, а нагрузки на позвоночник можно значительно уменьшить с помощью дополнительного подмышечного ремня, охватывающего грудную клетку.

4. Наличие угла между продольной осью позвоночника и направлением катапультирования. Рентгеновские снимки показали, что даже в случае правильного положения тела летчика в кресле естественные изгибы позвоночника приводят к появлению нежелательного угла с линией действия перегрузок катапультирования, величина которого доходит иногда до значения 15°. На некоторых катапультных креслах, по конструктивным соображениям, уже имеется угол между стенкой кресла и линией катапультирования. Таким образом, общий угол между осью позвоночника и направлением действия перегрузок может достигать 30°. Наличие такого угла создает значительные поперечные силы, действующие на позвоночник при катапультировании и способствующие его деформации. Рекомендуется величину этого угла по возможности уменьшать.

5. Недостатки подкладной упаковки кресла. В соответствии с компоновкой многих катапультных установок в чашке кресла обычно укладывается НАЗ, сверху располагается мягкое сиденье. При недостаточно прочном креплении всей упаковки в чашке сиденье может переместиться, исказив позу летчика.

Мягкость сиденья и правильность укладки упаковки, расположенной под летчиком, имеют большое значение, так как эти факторы влияют на интенсивность динамического удара при катапультировании. Эффект динамического удара сильнее проявляется при излишне мягком сиденьи или слишком высокой упаковке НАЗа, когда кресло начинает двигаться, а тело человека некоторое время остается неподвижным за счет деформации сиденья и НАЗа. После полного обжатия мягких элементов тело человека разгоняется до скорости движения кресла, но за меньший промежуток времени, испытывая при этом большие перегрузки. В свое время для борьбы с этим явлением были разработаны специальные энергопоглотительные материалы для сиденья, которые рекомендуется сочетать с жестким креплением контейнера НАЗа.

6. Недостаточный зазор между стеклом фонаря и защитным шлемом летчика. На некоторых самолетах в качестве резервного способа принят способ катапультирования через остекление фонаря. Результаты проведенных в аналогичных условиях экспериментов не выявили увеличения перегрузки в случае катапультирования через остекление. Однако из опыта эксплуатации известно, что летчики стремятся во время полета поднимать чашку кресла вверх для улучшения обзора, так что в случае катапультирования через остекление фонаря ЗШ летчика первым касается остекления и при его разрушении воспринимает динамические нагрузки.

Таким образом, катапультирование через остекление фонаря возможно, если разрушение остекления производится конструктивными элементами кресла и голова летчика находится ниже этих элементов. Специальные пробойники на некоторых типах кресел часто не удовлетворяют этим условиям. На некоторых самолетах в остекление фонаря заделывается шнур с пороховым составом. При катапультировании он взрывается и «вырезает» кусок остекления для беспрепятственного прохождения кресла с летчиком.

7. Неудобное расположение лицевой шторки. Некоторые зарубежные фирмы еще не отказались от применения привода катапультирования, совмещенного с функцией защиты лица летчика (шторки). При этом верхняя часть ЗШ летчика расположена выше скобы шторки. При вытягивании шторки голова и плечи летчика под действием сил трения между самой шторкой и выступающими частями ЗШ отклоняются вперед, что вызывает изгиб позвоночника.

8. Недостатки системы управления катапультированием. Роль системы управления катапультированием столь ответственна, что эта система должна полностью исключать самопроизвольное срабатывание при любой ситуации. Случайное катапультирование в воздухе влечет за собой то, что остается неуправляемым самолет, летящий в дальнейшем без летчика, а это может привести к непредсказуемым бедствиям.

Электросистема управления выстрелом катапультного кресла, включенная в бортовую самолетную электроцепь, постоянно находящуюся под напряжением, не исключает случайного срабатывания кресла. К сожалению, практика свидетельствует о нередких случаях отказов различных самолетных систем в полете, связанных с отказами электропитания. По этому поводу нередко иронически говорят, что в электротехнике, электронике, радио, телевидении и радиолокации существует два возможных дефекта: отсутствие контакта, когда он нужен, и наличие контакта, когда он не нужен.

Для электропитания систем кресла применяют автономный источник, который начинает вырабатывать электроэнергию только после его преднамеренного включения.

Самолет в воздухе может остаться без летчика и в том случае, если ручка катапультирования не будет иметь блокировки или она не будет защищена каким-либо иным способом от непроизвольного, случайного срабатывания.

Падение неуправляемого самолета, оставшегося без летчика, совершавшего тренировочный полет, может привести к тяжелым последствиям, а если в самолете будут находиться боеприпасы, последствия будут еще тяжелее. Кроме того, летящий без летчика самолет, представляет огромную опасность в секторе воздушного движения для других летящих самолетов, так как может с ними столкнуться.

В печати уже приводилось несколько подобных ситуаций:

«...Более 640 км пролетел без летчика истребитель бомбардировщик военно-морских сил США над штатами Невада и Юта перед тем, как разбиться в 25 км от населенного пункта Прово в штате Юта. Об этом случае сообщил представитель ВМС США. Пилот самолета случайно катапультировался после того, как выполнил упражнения по бомбометанию на полигоне. Целый час неуправляемый бомбардировщик находился в воздухе, представляя угрозу для жизни людей».

Непреднамеренные катапультирования происходили и в нашей стране.

В начале 1970-х гг., вскоре после внедрения катапультных кресел К-36 на самолете Су-24, с одним из летчиков этого самолета произошел такой случай. После закрытия фонарей и запуска двигателей неожиданно раздался сильный хлопок, кабина окуталась дымом, и один из летчиков катапультировался. Спустя считанные секунды он приземлился в 70-ти м от своего стоявшего самолета.

Этому летчику повезло. Система спасения обеспечивает срабатывание всех систем при катапультировании с уровня земли при наличии у самолета хотя бы минимальной скорости 70 км/ч. Поэтому она могла спасти летчика на стоянке только при сочетании благоприятных параметров: массы летчика, температуры заряда, расположения центра массы системы человек — кресло и т.п.

Самопроизвольное срабатывание произошло на стоянке и особой угрозы не представляло. Произошел подобный случай на самолете другого типа. На нем устанавливалось кресло, оборудованное специальной системой автоматического катапультирования, которая применяется в условиях корабельной эксплуатации, на случай сваливания. Летчику, взлетевшему в одном из городов, вскоре после взлета пришлось катапультироваться и тут же приземлиться. Самолет, оставшийся без летчика и катапультного кресла, некоторое время летел и по чистой случайности не упал на встретившийся на его пути город, а приземлился в нескольких километрах от него...

И вновь непреднамеренное катапультирование происходит уже на двухместном тяжелом самолете. К счастью, самолет летел над малонаселенным районом. Полетав без управления еще какое-то время, он упал в степи, причинив материальный ущерб, равный стоимости самого самолета, люди при этом не пострадали.

Очередное самопроизвольное срабатывание произошло на стоянке на двухместном самолете с теми же катапультными креслами. На этот раз пострадали люди, обслуживавшие этот самолет: один человек погиб, двое были ранены.

При проектировании и создании новых технических средств случаются просчеты, однако в случае их выявления принятые меры должны исключать повторения.

Здесь были приведены наиболее характерные недостатки серийных катапультных кресел различных конструкций. Создавая новые катапультные кресла, разработчики должны стремиться избежать уже известных конструктивных недостатков, что является одной из важнейших их задач.