В этой статье вы познакомитесь с целым классом скафандров масочного типа, узнаете, когда и почему они появились став массовым явлением в стратосферной авиации и по каким причинам окончательно вымерли на заре космической эры.
Первые скафандры 30-хх гг. ХХ века были рассчитаны на применение обычной воздушной среды с содержанием 21% кислорода, нагнетаемой внутрь скафандра, либо подачи чистого кислорода.
Применение обычного воздуха существенно снижало возможности эксплуатации скафандра на больших высотах т.к. при использовании газовой смеси с содержанием кислорода на уровне 21% требовалось создание избыточного давления внутри скафандра порядка 0,8 атмосферы, или снижало потолок высоты применения скафандра. Столь высокое давление приводило к чрезмерному раздутию оболочки и как следствие, снижению ее подвижности, ограничивающей возможности управления самолетом и покидания кабины в случае аварийной ситуации.
Наиболее рационально было снизить давление в скафандре до 0,3 атмосферы перейдя на 100% кислородную среду, однако, это приводило к большому расходу кислорода.
Впервые применить кислородную маску в одного из своих скафандров, разработанного во время второй мировой войны, предложил профессор авиационной техники из университета Миннесоты Иоган Акерман (John D. Akerman).
Особенность конструкции его скафандра заключалась в двухконтурной вентиляции. Первый контур вентиляции обеспечивал избыточное давление внутри скафандра при помощи обычной воздушной смеси с содержанием 21% кислорода, а второй – дыхательный контур подавал чистый кислород непосредственно на вдох через носо-ротовую маску, установленную внутри шлема.
Благодаря этому решению расход кислорода существенно снижался и практически не отличался от аналогичного расхода в обычных кислородных системах того времени с классическими полулицевыми авиационными масками.
Кроме того, в случае разгерметизации скафандра, подача чистого кислорода хотя и немного, но все же замедляла скорость развития высотной гипоксии, что увеличивало резервное время, позволявшее успеть принять необходимые меры по экстренному снижению на безопасную высоту.
Хотелось бы добавить в тему, что относительно недавно автор блога «Прогулки в стратосфере» пытался осторожно подискутировать на эту тему со своими более опытными коллегами- физиологами, являющимися «тузами» в этой сфере по поводу шансов П. Долгова выжить при разгерметизации скафандра во время рекордного прыжка с высоты 28,6 км, если бы гермошлем его скафандра СИ-3М был снабжен изначально предусмотренной для него кислородной маской, а не являлся переходной моделью безмасочного типа, которая еще не имела двойного остекления. Но в тот раз тема затухла сама собой.
Начиная с 40-х гг. большинство американских скафандров имело два контура вентиляции, а кислород на дыхание подавался через кислородную маску.
Несколько фотографий американских скафандров масочного типа первой половины 40-х гг:
После окончания второй мировой войны и появления реактивных самолетов с герметичным типом кабины, в СССР вновь возобновились работы над созданием скафандров, большая часть которых также имела кислородные маски для подачи чистого кислорода непосредственно на дыхание. В дальнейшем, такие скафандры СССР получили официальное название «скафандры масочного типа» и разрабатывались вплоть до конца 50-хх гг. ХХ века.
Несколько моделей советских скафандров масояного типа:
Еще одним неоспоримым плюсом, применения масочных скафандров в СССР в период с конца сороковых до конца пятидесятых годов, являлось то, что новые образцы кислородного оборудования получили легочный автомат, который обеспечивал возможность пребывания летчика на высотах до 12000 м с продолжительностью до 2-х часов. Первый послевоенный спасательный скафандр ВСС-01 при полете на высоте 20000 м был рассчитан на рабочий режим избыточного давления всего 0,15 кгс/см2, что являлось эквивалентом высоты 11500 м. Благодаря этой схеме, давление в скафандре было значительно ниже применяемого сейчас (0,4 атмосферы), а силовая оболочка мягче, что существенно улучшало подвижность во время пилотирования и выполнения другой операторской деятельности.
Не смотря на вышеперечисленные преимущества скафандров масочного типа, их эксплуатация показала, что применение кислородных масок создавало неудобства во время пилотирования и работы. Кислородная маска внутри шлема скафандра ограничивала обзор и затрудняла пользование оптическим, радиолокационным и навигационным оборудованием. Так же, кислородная маска не позволяла приблизить глаза к остеклению шлема, затрудняла выполнение поворотов головы. Резкие движения при визуальном поиске самолета противника в верхней полусфере, могло приводить к смещению маски с лица летчика, что в случае применения режима избыточного давления 0,15 атмосферы способствовало развитию гипоксии, а поправить маску в скафандре с закрытым остеклением не представлялось возможным.
Применение кислородной маски диктовало требования к габаритам самого шлема, который должен был иметь большие размеры, а это в свою очередь отражалось на требованиях к размеру кабины самолета т.к. шлем большого размера мог вызвать неудобства при работе в кабине с ограниченным внутренним объемом.
Перечисленные недостатками стали предпосылками для появления новых моделей скафандров с кислородно-воздушной вентиляцией, у которых чистый кислород подавался в пространство вокруг головы, которая была изолирована от остального внутреннего пространства скафандра с обычным воздухом при помощи шейной резиновой шторки.
Параллельно с этим, некоторые скафандры масочного типа, такие как СИ-3М и «Воркута», получили переходные, безмасочные варианты.
Если скафандр СИ-3М был сугубо авиационным и получил дальнейшее развитие в виде модели СИ-5, то «Воркута»…
«Воркута» задумывалась как универсальная платформа для создания высотного снаряжения разных типов. Именно на его основе был создан первый космический скафандр СК-1 для полетов на космических кораблях серии «Восток», поэтому, на определенном историческом этапе мы были не так уж далеки от космического скафандра, снабженного кислородной маской.