Катапульта – спасительный выстрел
ОАО «НПП «Звезда» уже не первый раз входит в число лауреатов конкурса «Авиастроитель года» в номинации «За успехи в создании систем и агрегатов для авиастроения». В этом году победу принесла последняя разработка предприятия – катапультное кресло пятого поколения К-36Д-5.
Наталья Леонидовна Бурцева, преподаватель факультета журналистики Института массмедиа РГГУ, аспирант, Королёв, Россия, natalya.burtseva@rsce.ru
Статья журнала ВКС, №3/4 (88/89) декабрь 2016
.jpg)
Сергей Сергеевич Поздняков, генеральный директор – главный конструктор ОАО НПП «Звезда»:– Кресло К‑36Д‑5 на сегодняшний день имеет самые совершенные характеристики среди аналогов. Оно оснащено модернизированной системой автоматики, чтобы обеспечить покидание самолёта на всех режимах полёта, в том числе и на земле. И на следующий год мы тоже планируем выйти со своими разработками на конкурс.
Шанс на спасение
Когда самолёт становится неуправляемым и падает, когда кажется, что гибель неминуема, катапультное кресло может дать пилоту шанс на спасение. А конструкция кресел серии К-36, состоящих на вооружении отечественных Вооружённых сил, не просто спасает лётчику жизнь, но и защищает его от тяжёлых травм, позволяя вернуться в строй после катапультирования.
Отечественные катапультные кресла разрабатывают, испытывают и производят на научно-производственном предприятии «Звезда», расположенном в подмосковном Томилине. Изготовление кресел – это в прямом смысле слова ручная работа, на сборку одного изделия уходит до трёх месяцев. Тем не менее в год здесь производят до нескольких сотен спасательных систем. При этом на предприятии пристально следят за дальнейшей судьбой своих изделий.
– По своим характеристикам и по статистике возвращения лётчиков в строй после катапультирования наши кресла самые лучшие. Я говорю о линейке К-36, – комментирует генеральный директор – главный конструктор ОАО «НПП «Звезда» Сергей Сергеевич Поздняков. – С некоторыми условиями, которые порой возникают при катапультировании, зарубежные аналоги не справляются, тогда как наши изделия обеспечивают спасение практически во всём лётном диапазоне современных боевых самолётов.
Гай Ильич Северин, до 2008 года бывший генеральным конструктором НПП «Звезда», отмечал уникальность российского подхода к средствам спасения. Он говорил: «Стоимость подготовки квалифицированного пилота оценивается в 10 миллионов долларов.
Это почти половина стоимости самого самолёта. Поэтому мы с самого начала решили не просто спасать пилота любой ценой, как это делают на Западе, а спасать без травм, чтобы он в дальнейшем мог вернуться в строй. После катапультирования с помощью наших кресел 97% пилотов продолжают летать».
Сторонним наблюдателям это кажется чудом. «Автор этого чуда, – говорил Гай Северин, – уникальное кресло К-36ДМ, разработанное в НПП «Звезда». В частях военно-воздушных сил на кресла серии К-36 фактически молятся и говорят, что они спасли жизнь «целой дивизии пилотов».
.jpg)
Защитить лётчика на всех этапах полёта
Основная задача разработчиков средств спасения – защитить лётчика на всех этапах полёта. При этом пилоту должно быть максимально удобно в кресле, ведь это не только его подстраховка, но и рабочее место во время многочасовых полётов. Для обеспечения комфортной и безопасной работы заголовник, сиденье и спинка кресла особым образом профилированы, повторяя форму тела пилота.
Возможность использования кресла лётчиком во время маневренного полёта проверяют на НПП «Звезда» в ходе испытаний на центрифуге, имитируя пилотажные перегрузки вплоть до девяти единиц. Причём кресло вращают вместе с испытателем. Именно он даёт оценку комфортности изделия и уровню защиты, которую оно предоставляет: насколько плотно тело прилегает к креслу, насколько хорошо зафиксирована голова, может ли пилот во время полёта прицеливаться и так далее.
Помимо благоприятных условий эксплуатации, кресло должно защитить лётчика и в процессе катапультирования. Важнейшая задача при этом – максимально быстро и надёжно зафиксировать лётчика. Механизмы кресла притягивают плечи и пояс лётчика к спинке и сиденью – это необходимо при катапультировании, чтобы не повредить позвоночник под воздействием перегрузок, возникающих под действием пиротехнического стреляющего механизма, выбрасывающего кресло с лётчиком из кабины.
.jpg)
Не меньшие опасности подстерегают пилота и после отделения кресла от самолёта. При катапультировании на больших скоростях воздушный поток после выхода из кабины достигает такой силы, что всё тело летчика, и особенно его конечности, испытывает огромные нагрузки. Воздушный поток может попросту убить человека. Для защиты лётчика в этих условиях кресла типа К-36 обладают целым рядом защитных устройств. Системы всех современных кресел предусматривают фиксацию голеней специальными петлями, но только российское оснащено ещё и системой подъёма ног – кресло как бы «группирует» лётчика, снижая воздействие на тело перегрузок и давление воздушного потока. Кроме того, только у российских кресел есть боковые ограничители разброса рук, существенно повышающие безопасность катапультирования. Помимо этого, К-36 оснащено выдвижным дефлектором, защищающим грудь и голову от воздушного потока при катапультировании на высоких скоростях (до трёх махов!).
– Мы с самого начала решили, что характеристики наших средств аварийного покидания борта должны полностью соответствовать возможностям самолётов. Если кресло может спасти пилота на скорости 1400 км/ч, то на скорости 800 км/ч это будет гораздо проще, – говорит главный специалист расчётно-теоретического отдела НПП «Звезда» Александр Лившиц.
Кресла типа К-36 существенно превосходят зарубежные аналоги по возможности спасения на больших скоростях и высотах полёта. И залог этого не только в сложной системе фиксации, но и в уникальной системе стабилизации, надёжно обеспечивающей вертикальное расположение кресла в потоке. Такое положение позволяет выдержать большие перегрузки торможения (в направлении «грудь-спина») при отделении от самолёта, обеспечивает защиту от воздушного потока с помощью уже упомянутого дефлектора, а также даёт возможность максимально использовать импульс ракетного двигателя. Стабилизация в потоке обеспечивается за счёт двух жёстких телескопических штанг, «выстреливаемых» под действием встроенного пиротехнического механизма при выходе кресла из кабины и имеющих на своих концах небольшие вращающиеся парашюты.
– В зарубежных креслах такой системы стабилизации нет, – говорит Сергей Поздняков. – Там есть парашюты, которые как бы разворачивают кресло в потоке, но любой парашют на больших скоростях рвётся, поэтому на скорости свыше 1100 км кресла не гарантируют спасение. Как правило, там надо либо скорость сбросить, либо сделать что-то ещё, чтобы скорость была меньше.
.jpg)
Отечественные катапультные кресла разрабатывают, испытывают и производят на научно‑производственном предприятии «Звезда», расположенном в подмосковном Томилине. Изготовление кресел – это в прямом смысле слова ручная работа, на сборку одного изделия уходит до трёх месяцев.
.jpg)
.jpg)
Фонарный вопрос
Для того чтобы безопасно катапультироваться, должна быть устранена «естественная преграда на пути» – фонарь кабины. В этой ситуации каждая доля секунды на счету. При больших скоростях полёта фонарь после его расфиксации уносится потоком воздуха, а вот на относительно небольших скоростях задержка в отходе фонаря может создать опасность для жизни.
Если фонарь достаточно тонкий, можно просто катапультировать пилота «сквозь» него – специальные пробойники помогут креслу пройти через остекление, особенно если им при этом помогает дополнительная система, состоящая из пиротехнических шнуров, наклеенных на стекло и подрываемых в момент катапультирования. Такая схема применяется практически на всех самолётах вертикального взлёта и посадки, а также на лёгких учебно‑тренировочных самолётах. С толстым фонарём помогут справиться специальные толкатели, которые отбрасывают его назад и вверх.
Наиболее перспективной является гибридная схема: на малых скоростях фонарь разрезается шнуром и проламывается пробойниками кресла, а на больших сбрасывается традиционным способом.
Типичная диаграмма катапультирования К-36Д-3,5
.jpg)
0 секунд
Лётчик вытягивает поручни механизма управления катапультирования, запуская работу системы автоматики. Подаётся команда на сброс фонаря, опускание светозащитного фильтра защитного шлема лётчика. Происходит инициация системы фиксации: принудительный притяг плечевых и поясных ремней, фиксация и подъём ног, опускаются и поджимаются боковые ограничители разброса рук.
.jpg)
0,2 секунды
Фиксация заканчивается. Происходит корректировка работы энергодатчиков кресла в зависимости от массы лётчика. Если сброшен фонарь, подаётся команда на телескопический стреляющий механизм и начинается собственно процесс катапультирования. На высоких скоростях вводится защитный дефлектор.
.jpg)
0,2-0,4 секунды
Кресло под действием стреляющего механизма движется по направляющим в кабине. По ходу движения происходит ввод стабилизирующих штанг.
.jpg)
0,4-0,8 секунды
Кресло выходит из кабины, включается пороховой ракетный двигатель. При необходимости (большой угол крена самолёта или разведение лётчиков при парном катапультировании) последовательно включаются двигатели коррекции по крену.
.jpg)
0,8 секунды
На малых скоростях происходит отстрел заголовника, разделение лётчика с креслом и ввод спасательного парашюта. На больших скоростях
это происходит после торможения кресла до приемлемой скорости, определяемой системой автоматики. В состав подвесной системы лётчика входит крышка сиденья, которая остаётся у него после отделения от кресла. Под крышкой расположена аварийная кислородная система, а также уложены носимый аварийный запас (НАЗ), надувной спасательный плот и радиомаяк. Через 4 секунды после разделения лётчика с креслом НАЗ отделяется и повисает на фале, так же как и автоматически надувшийся плот.
.jpg)
.jpg)
Гай Северин, генеральный директор и генеральный конструктор НПП «Звезда», 1982–2008 гг.:«Стоимость подготовки квалифицированного пилота оценивается в 10 миллионов долларов. Это почти половина стоимости самого самолёта. Поэтому мы с самого начала решили не просто спасать пилота любой ценой, как это делают на Западе, а спасать без травм, чтобы он в дальнейшем мог вернуться в строй. После катапультирования с помощью наших кресел 97% пилотов продолжают летать».
Самостоятельный летательный аппарат
У всех ещё на слуху недавнее авиационное происшествие, когда самолёт МиГ-29К, взлетев с палубы тяжёлого авианесущего крейсера «Адмирал Кузнецов», потерпел крушение в водах Средиземного моря. Это потом будут расследование, анализ ситуации и вариации на тему «а почему?». Но в то роковое мгновение пилот принял решение покинуть самолёт, и катапультное кресло спасло ему жизнь. А на самолётах данного типа установлено современная модификация катапультного кресла – К-36Д-3,5.
Подобные кресла – это фактически самостоятельные летательные аппараты, оснащённые несколькими пороховыми двигателями, парашютами и современной электроникой. Встроенный компьютер управляет работой всех систем, снижая воздействие на лётчика перегрузок катапультирования и позволяя благополучно покинуть аварийный самолёт в самых сложных ситуациях.
Автоматика кресла, в зависимости от информации, поступающей от бортовых систем в момент катапультирования, выбирает и реализует оптимальный вариант последовательности работы исполнительных систем – в части работы двигателя; системы стабилизации; системы управления движением в поперечной плоскости; системы ввода спасательного парашюта. В связи с этим повышается вероятность благоприятного исхода катапультирования на малых высотах полёта при сложном пространственном положении самолёта в момент аварии.
.jpg)
Новые «рецепты» катапультных кресел
Совершенствование катапультных кресел продолжается. Конструкция кресла дорабатывается, когда у заказчика появляются новые требования. Отсюда и возможность размещения лётчиков самого широкого диапазона антропометрии, и возможность эксплуатации практически во всех климатических и географических районах Земли. Именно такими характеристиками обладает самое современное детище НПП «Звезда» – катапультное кресло К-36Д-5.
По сравнению со своими предшественниками возможности этого кресла значительно расширились. Работать в этом кресле могут и хрупкие женщины, и высокие, крупные мужчины: вес пилотов может находиться в диапазоне от 45 до 110 кг. Улучшились эксплуатационные свойства кресла, совместно с пермской фирмой «НИИПМ» были разработаны новые пороховые заряды, повысилась защищённость систем кресла от внешних электромагнитных воздействий, что особенно актуально в последнее время.
Помимо этого, ещё больше развился «интеллект» системы автоматики. Теперь, благодаря встроенным датчикам, момент ввода парашюта может точно определяться даже при отсутствии в момент катапультирования информации о скорости полёта с бортовых систем самолёта.
Кресло К-36Д-5 разрабатывается в рамках программы создания самолёта пятого поколения ПАК ФА (перспективный авиационный комплекс фронтовой авиации). Также данное кресло входит в состав комплекса средств аварийного покидания Су-35С.
.jpg)
.jpg)
Спасательный парашютВажнейшей системой катапультных кресел является спасательный парашют. На креслах типа К‑36 парашют уложен в заголовнике, при его отстреле кресло получает противоположный импульс и отделяется от лётчика. А целый и невредимый пилот на раскрывшемся парашюте плавно опускается на землю. Зарубежные катапультные кресла оснащены парашютами, ввод которых возможен на скоростях до 520 км/ч. Спасательный парашют, входящий в состав кресел типа К‑36, может вводиться на скоростях до 650 км/ч, что позволяет сократить время торможения и,следовательно, снизить потерю высоты при катапультировании. Это очень важно, ведь по данным статистики порядка 80% катапультированийпроисходит на малых высотах и скоростях менее 700 км/ч.
Два в одном
ОАО «НПП «Звезда» разрабатывает средства спасения не только для боевых самолётов, но и для вертолётной техники. Традиционно основным средством спасения в аварийной ситуации для вертолётов является либо покидание с индивидуальным парашютом (на большой высоте), либо жёсткая посадка, последствия которой может смягчить амортизационное кресло.
Для боевого вертолёта Ка-52 «Аллигатор» НПП «Звезда» разработало уникальную систему спасения пилотов: катапультно-амортизационное кресло К-37–800М – система два в одном.
.jpg)
Особенностью принудительного покидания вертолёта является наличие вращающихся лопастей над кабиной пилота, а также то, что в момент аварии вертолёт может двигаться в самом произвольном направлении – даже хвостом вперёд. На вертолёте К-52 имеется специальное устройство, отстреливающее лопасти при подаче команды на катапультирование. А для обеспечения надёжного и безопасного покидания машины за спинкой кресла К-37–800М находится специальный пороховой двигатель, связанный длинным фалом с подвесной системой лётчика. Это самая настоящая ракета, которая имеет две ступени. Сопла двигателя расположены так, что ракета вращается и тем самым стабилизируется, обеспечивая заданную траекторию полёта, чтобы лётчик не травмировался и избежал столкновения с колонкой вертолёта.
На случай жёсткой аварийной посадки кресло К-37–800М оснащено энергопоглощающими элементами.
– Когда вертолёт падает, при жёсткой посадке на пилота действуют несовместимые с жизнью вертикальные перегрузки в 30–40 единиц. За счёт деформации специальных устройств при аварийной посадке сиденье вместе с человеком перемещается с контролируемым усилием, и энергия удара частично поглощается. В результате кресло обеспечивает снижение действующей перегрузки до переносимых человеком величин – в 15-18 единиц, – говорит начальник научно-технического отдела ОАО «НПП «Звезда» Виктор Александрович Наумов.
ОАО «НПП «Звезда»
разрабатывает средства спасения
не только для боевых самолётов,
но и для вертолётной техники.
.jpg)
Фото: Александр Омельянчук
4034 
