Елисеев С. П.
Создание и применение авиационных катапульт
Катапультирование – способ принудительного покидания летательного аппарата с использованием специальных устройств (катапультного кресла капсулы или отделяемой кабины).
Команда на катапультирование подается автоматически или вручную. Катапультирование производится с помощью стреляющего механизма с пиропатроном (совместно с ракетным двигателем), а на некоторых спортивных самолетах – за счет энергии сжатого воздуха.
Первым патент на катапультное кресло пилота, соединенное с парашютом, получил 3 ноября 1928 года А. Драгомир из Румынии. Его кресло выбрасывалось сжатым воздухом на шесть-девять метров. Тогда этим изобретением никто не заинтересовался.
До начала 1940-х гг. единственным средством спасения летчика при возникновении аварийной ситуации в полете был парашют. Однако при скорости более 400–500 км/ч покидание самолета стало опасным из-за возможности соударения летчика с самолетом. Часто ему не хватало сил противостоять воздушному потоку. По статистике 1944 года 15 % покиданий самолетов оканчивались гибелью, а 47 % – травмами. Так назрела необходимость найти новый способ оставления самолета.
Первое в мире катапультирование с самолета было выполнено в Германии 13 января 1942 года, а в СССР – 24 июля 1947 года.
В нашей стране перед проектированием катапультного кресла решено было провести исследования, после которых должны были проясниться два основных вопроса: 1) какова допустимая величина перегрузок (физиолого-гигиеническая часть проекта); 2) какими должны быть кресло, стреляющий механизм и пиропатрон (инженерная часть проекта).
Начальник Военно-медицинской академии Леон Абгарович Орбели определил главный принцип этой работы: выяснение допустимого воздействия катапультирования на работоспособность человека. Кроме того, он предупредил исследователей, что «опыты, действительные на животных, нельзя механически распространять на человека».
На западе принцип был иной – «определение пределов прочности тела человека при действии больших перегрузок», что, по-видимому, шло из первых опытов, проведенных в Германии, где для определения «прочности» на первых катапультах использовали пленных.
Начались исследования. Минимальная перегрузка (измеряется в единицах, кратных весу тела), которой подвергались животные, равнялась 12, а максимальная достигала 35. При перегрузке 25 у некоторых животных появлялись опасные патологии внутренних органов. Лучше переносили перегрузки обезьяны.
Следуя принципу Орбели, на наземной катапульте безаварийно провели 164 катапультирования 27 человек с перегрузкой до 23. Была только одна травма. Первым из добровольцев на «выстреливание» стал капитан медицинской службы Вадим Васильевич Левашов. Испытываемый после остановки кресла должен был взять фоторужье и произвести несколько выстрелов. При этом оценивалась его координация движений. После Левашова «выстреливались» и другие. У одного из них при перегрузке 20,3 случилась травма из-за схода руки с поручня. Киносъемка показала, что его туловище тогда резко наклонилось. В результате – компрессия 11-го позвонка и ушиб печени. Испытатель сам сошел с кресла, но стоять без поддержки не мог. После этого обратили особое внимание на обеспечение перед катапультированием фиксации тела.
Для катапультирования в воздухе использовали самолет-лабораторию Пе-2. Первое катапультирование с него 24 июня 1947 года осуществил мастер спорта Гавриил Афанасьевич Кондрашов. Спустя год приступили к испытаниям кресла на реактивном учебно-тренировочном истребителе МиГ-9УТИ.
В музее средств спасения сохранилась таблица первых катапультирований с поршневого и реактивного самолетов. В таблице выделена красным цветом информация, когда Кондрашов получил травму ноги. В октябре 1948 года к испытаниям подключился А. В. Быстров, а 13 ноября 1948 года они успешно завершились.
Сначала конструкторские бюро дорабатывали кресла под «свой» тип самолета. Иногда это отражалось в их названиях: кресла «КМ» – для «мигов», кресла «КТ» – для семейства «Ту».
С появлением унифицированного кресла разработки Гая Ильича Северина (предприятие «Звезда») почти на всех типах самолетов применяется кресло К-36 и его модификации. В нем парашют размещается в спинке и кроме пиропатрона используется пороховой ускоритель, реактивная струя которого направляется в нужную сторону, в зависимости от высоты и положения самолета. В К-36 есть возможность «0 – 0», то есть катапультирование при ноле высоты и ноле скорости.
На авиасалоне в Ле-Бурже в июне 1989 года самолет МиГ-29 А. Н.Квочура резко накренился и начал падать. В последнее мгновение К-36 вырвало пилота из самолета.
Анатолий Николаевич объяснил журналистам, что «принять решение о катапультировании чрезвычайно сложно для пилота. Есть два момента, которые останавливают. (…) Во-первых, надо понять, куда самолет упадет, не погубит ли людей на земле. А во-вторых, срабатывает нравственный запрет, сомнение – нет ли другого выхода. Инстинкт самосохранения у пилота на последнем месте».
Через десять лет в 1999 году во время демонстрации Су-30МК снова произошло ЧП в Ле-Бурже. При запаздывании вывода из пикирования истребитель хвостом «чиркнул» по земле. На высоте 50 метров из горящего «Су» катапультировались пилоты. В мировой практике в таких случаях считается удачей, если они вообще остаются живы. А тут летчики после катапультирования шагали к зрителям по аэродрому. Директор авиасалона Э. Маршеге сказал тогда: «Я не знаю других средств, которые могли бы спасти экипаж в этих условиях!»
Современное катапультное кресло К-36Д-3,5 получает от бортовых систем самолета значения высоты, скорости полета, перегрузки, крена и др. Креслу «известна» также масса летчика, схема размещения экипажа в кабине самолета и пр. Обрабатывая эти данные, компьютер кресла выбирает оптимальный режим катапультирования, которое длится в среднем 0,8 секунды.
За период эксплуатации на креслах К-36, К-36Д, К-36ДМ, К-36Л-70, К-36- ВМ спасено свыше 1 000 летчиков, из них 97 % вернулись к летной работе, 2 % оставили летную профессию и только 1 % получили инвалидность. Для сравнения: кресла британской фирмы Martin-Baker за 60 лет эксплуатации спасли 8 000 человек, но половина из них после катапультирования ушла на пенсию по инвалидности, а остальные не вернулись к летной работе. Лишь единицы допущены к полетам, но в транспортной авиации.
Первым вертолетом, оснащенным катапультой, считается Ка-50. Это ракетно-парашютная система К-37-800. Перед покиданием машины остекление кабины и лопасти винта отстреливаются.
В «Звезде» разработаны сверхлегкие катапультные системы СКС-94, СКС94М. Система СКС-94М применяется на самолетах Як-52М, Су-26М3, Су-26, Су-29, Су-31, Су-31М и имеет массу 20–27 кг. СКС обеспечивают покидание на скоростях 70–400 км/час и высотах 10–4 000м. В СКС реализован новый метод покидания, не имеющий аналогов в мире. При выдергивании пилотом ручки катапультирования отстреливается заголовник-контейнер с уложенным в нем парашютом. Затем система обеспечивает принудительное извлечение летчика из кабины и активный ввод спасательного парашюта без катапультирования собственно кресла.
А если все-таки катапульта отказала? Летчики говорят, что существует такой способ: самолет переводится в перевернутый полет, ручкой управления создается отрицательная перегрузка, и пилот покидает самолет. Однако надежность отечественных катапультных систем превышает надежность средств спасения на других видах транспорта и прибегать к этому способу навряд ли приходится.
11 апреля 2020 года, № 7 (77)