НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ, ИСПЫТАНИЯ. И ИСПЫТАТЕЛИ ПАРАШЮТОВ И КАТАПУЛЬТНЫХ КРЕСЕЛ

5.1. НОВЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ СПАСАЕМОСТИ ПРИ АВАРИЯХ САМОЛЕТОВ

Неоднократная смена поколений самолетов истребительной авиации, в процессе которой резко возросли скорости полета, пере­грузки, маневренность и усложнились условия применения на малых высотах, поставила перед создателями средств ава-. рийного покидания весьма сложные проблемы, решение которых улучшило характеристики новых катапультных кресел. Резуль­таты этих улучшений прослеживаются по характеристикам кресел (см. табл. 4.8). Однако достижения в этой области уже не удов­летворяют потребности современных самолетов и, тем более, ис­требителей следующих поколений, выпуск которых намечается на 1990…2000 гг.

На примере деятельности специализированной английской фирмы «Мартин-Бейкер», являвшейся долгие годы монопольным поставщиком кресел, выше уже приводились последствия за­поздалого решения по модернизации своих кресел.

Американские самолетные фирмы «Стенсел», «Дуглас», «Грум — ман» и др. начали в 1972 г. выпуск своих собственных кресел S-III-S-3 и ACES-11, обеспечивавших спасение с минимальных высот до 60 м при горизонтальном полете самолета в положении кабиной вниз. Это и заставило фирму «Мартин-Бейкер» изменить свою первоначальную позицию и срочно провести совершенство­вание кресла Мк.10. В результате с большим опозданием поя­вилось кресло Мк.12, удовлетворяющее требованию по спасению с высоты 60 м из перевернутого положения самолета.

Система определения скорости кресла Мк.12 стала способна функционировать в трех режимах — на малой скорости и ма­лой высоте, на большой скорости и малой высоте и на любой скорости на большой высоте. В качестве повышения надеж­ности работы системы принята одна из следующих предосто­рожностей: если из трех режимов система выберет высокую скорость, кресло будет работать в этом режиме. Если в систему

не поступит сигнала о скорости (повреждение системы), она будет работать на наиболее безопасном высокоскоростном ре­жиме. В режиме малой скорости тормозной и спасательный парашюты вводятся через 0,35 с после начала катапультирования, в результате чего парашют полностью наполнится уже через 1,9 с. При режиме высоких скоростей ленточный тормозной пара­шют диаметром 1,7 м вводится для того, чтобы стабилизировать и тормозить кресло перед тем, как введется спасательный пара­шют. Если катапультирование происходит на большой высоте, тор­мозной парашют диаметром 1,7 м вводится через 0,3 с, и кресло вместе с летчиком совершают стабилизированный спуск до вы­соты 5000 м. На этой высоте автоматически вводится спасательный парашют. В начале катапультирования включается система запас­ного кислорода, находящегося в кресле, которая обеспечивает летчика до ввода спасательного парашюта и отделения кресла.

Из публикуемых материалов видно, что новые системы крес­ла Мк.12 обеспечивают лучшую работу, чем кресла Мк. Ю, даже в режиме больших скоростей, так как спасательный пара­шют вводится через 1 с после начала катапультирования, а не через 1,5 с, как у Мк. Ю.

Кресло Мк.12 выполнено так, что оно взаимозаменяемо с креслом Мк. Ю. Для этого все новые устройства вмонтированы в кресло Мк.12 так, что не влияют на конструкцию корпуса кресла и его габариты. Проблема размещения трубки Пито была решена, как и на других креслах последнего поколения размещением складных подвесок, которые в нормальных условиях упрятаны вместе с трубкой Пито в заголовник кресла. Во время катапуль­тирования трубки механически выдвигаются сразу после сброса фонаря и измеряют скорость воздушного потока до того, как кресло отделится от самолета. Такой метод замера скорости са­молета в момент катапультирования дает более точное значение, чем система ПВД, смонтированная на самолете.

Давление, оказываемое воздушным потоком, проходя по трубке Пито, действует на селектор, который включает систему на кресле на один из режимов, соответствующий скорости катапультирова­ния. В качестве дополнительной меры предосторожности селектор включает в себя измеритель величины торможения, который реа­гирует на показатели, регистрирующие величину замедления, производимую потоком воздуха, действуя на площадь кресла после отделения от катапульты. Измеритель величины торможения мо­жет превалировать в выборе порядка работы системы, если скорость воздушного потока более 550 км/ч.

На кресле применен новый парашют AIM (Automatic In­flation Modulation) с двойной пористой структурой, имеющий регулятор автоматического надувания, поэтому он — Может быть раскрыт на значительно большей скорости без риска быть слиш­ком нагруженным.

Однако пока фирма «Мартин-Бейкер» решалась на замену однорежимного кресла на многорежимное, фирма «Стенсел» нашла пути для создания однорежимного кресла, которое удовлет­воряло американскому стандарту.

В начале 1980-х гг. центр разработки авиационной техники ВМС США приступил к исследованиям по программе S^R (Stability, Segnencing and Recovery), направленной на улучшение аэродинамической устойчивости, последовательности выполнения операций и процесса ввода основного парашюта для современ­ных катапультных кресел. Исследования велись с учетом суще­ствовавшего уровня техники. Результаты исследований были использованы при разработке нового кресла с оптимальными характеристиками для самолетов ВМС США.

Целями программы S^R явились:

улучшение устойчивости существующих кресел при катапуль­тировании для уменьшения вероятности получения травм летчиками;

улучшение характеристик катапультных кресел за счет усо­вершенствования системы программирования по времени операций процесса катапультирования;

обеспечение правильной траектории при катапультировании из двухместного самолета с тандемным расположением и установ­ленных рядом кресел для уменьшения возможности их столкно­вения в воздухе при сокращенном интервале времени между уходом кресел из кабин.

В соответствии с этим предусматривались:

разработка и испытания установленных на кресле склады­вающихся килей для увеличения устойчивости по рысканию;

оценочные испытания на различных скоростях ввода парашю­та AIM с автоматической системой раскрытия, установленного на катапультном кресле;

проектирование и демонстрация улучшенной системы обеспече­ния правильной траектории кресел при катапультировании из двухместного самолета;

проектирование, разработка и изготовление опытного програм­мируемого микропроцессорного блока для катапультного кресла с целью оптимизации последовательности действий при катапуль­тировании в экстремальных условиях.

Программируемый блок разрабатывался и испытывался на воздействие окружающей среды в соответствии с требованиями ВМС.

В рамках программы S R были проведены испытания модели кресла SJU-8/A фирмы «Стенсел» в аэродинамической трубе (АДТ). Целью испытаний была оценка влияния килей с различ­ной площадью (рис. 90) на устойчивость кресла по рысканию. Результаты получены положительные.

Кресло без килей было статически неустойчивым при всех усло-

Рис. 90. Применение килей на катапультных креслах для обеспечения устойчи­вости при рыскании: а — кили большой и малой площади; б — зависимость коэффициента момента рыскания от угла рыскания для модели кресла с килями малой площади; в, г — сравнение устойчивости кресел без килей и с килями малой площади (0Кр= 15°, М=0,75); / — исходное кресло без килей; 2,3 — кресло с килями, углы установки 75, 80, 60° соответственно; о, — V, * — данные экспериментов

виях проведения испытаний в АДТ. Кресло с килями становилось аэродинамически устойчивым.

Второй частью исследований по программе S^R была разра­ботка двух опытных, полностью дублированных программируемых блоков с размерами 228X127X51 мм каждый и двух приборов для оценки их работы. Программируемый блок связан с помощью переходного устройства с системой датчиков полного и статичес­кого давления, установленных на катапультном кресле. Програм­ма для микропроцессора составлена с учетом летных характерис­тик самолета и парашюта и позволяет получить оптимальные по времени команды для срабатывания отдельных систем кресла.

По результатам исследований сделано заключение, что уста­новкой стабилизаторов достигнута достаточная устойчивость для получения правильной траектории.

Ряд технических усовершенствований, полученных по про­грамме S^R, фирма «Стенсел» применила на разработанном ею полностью автоматизированном катапультном. , кресле S4S (рис. 91). Программа кресла *S4S явилась результатом проводив­шихся исследований, включавших данные большого числа испыта-

ний натурных систем, установленных на катапультных креслах, и 19 катапультирований с человеком. Фирма «Стенсел» поставила целью создать, применяя современную технологию, кресло с максимальной вероятностью успешного катапультирова­ния с самолетов, которые будут эксплуатироваться до 1995 г. Разработка велась с учетом обеспечения простой конструкции небольших размеров и массы, низкой стоимости и хорошей ремон­топригодности. Высокая надежность кресла достигнута за счет резервирования его основных систем. Благодаря применению ав­томатической системы стабилизации DART и складывающихся килей кресло S4S обладает запасом статической устойчивости по рысканию от начала катапультирования до отделения летчика от кресла. На кресле S4S установлена система, которая вводит ос­новной парашют сразу после того, как скорость полета кресла ста­новится меньше той, при которой возникают ударные перегрузки выше допустимых.

На кресле S4S впервые установлен парашют AIM, имеющий по сравнению с существующими парашютами самую большую скорость безопасного раскрытия. Характеристики кресла приве­дены в соответствие с физическими пределами человека.

Конструкции кресла S4S и отдельные его системы (СМ, ра­кетные ускорители, РДТТ ориентированной по скоростному напору^
системы раскрытия основного парашюта, система DART и аварий­ная кислородная система) остались такими же, как и на выпуска­ющихся ранее катапультных креслах фирмы «Стенсел».

Характеристики кресла S4S при катапультировании на ма­лых высотах значительно превосходят требования стандарта MIL-S-9479 ВВС США (табл. 5.1)

Таблица 5.1. Пространственное положение самолета,0 V, км/ч Минимальная высота катапультирования, м е Y S4S требование MIL-S-9479 0 60 222 0 0 0 180 277 44,2 61,0 0 0 277 39,6 91,5 (снижение со скоростью 50,8 м/с 60 0 370 86,9 152,5 0 0 832 117,4 152,5 60 60 370 91,5 167,7 45 180 462 100,6 183,0

Ниже приведены преимущества кресла S4S по сравнению с существующими креслами:

V, км/ч… 0…460 460…830 Свыше 830

Преиму — __ Значитель — Меньшая требуемая высота катапуль — щества ных различий нет тирования; меньший динамический удар

при раскрытии основного парашюта; уменьшение вероятности получения травм при боковых перегрузках.

Масса полностью автоматизированного кресла S4S состав­ляет 66 кг. Конструкция кресла S4S состоит из четырех фрезеро­ванных боковых сборных и одной передней кованой панелей, выполненных из алюминиевого сплава с антикоррозионным покрытием. Вверху и внизу боковые панели соединены с помощью фрезерованных алюминиевых балок, а в средней части — балкой, к которой крепится стабилизирующий парашют. В задней части кресла установлена панель из алюминия, а в нижней — перего­родка.

Верхняя поперечная балка кресла крепится к приводу регу­лировки кресла по высоте и внешним звеньям двух телескопи­ческих СМ, что уменьшает нагрузку на чашку кресла при ката­пультировании и вертикальные нагрузки при аварии; к этой же балке крепятся кили кресла. Нижняя поперечная балка восприни­мает нагрузки при работе ракетных ускорителей и системы DART, а совместная с передней панелью балка — силу тяжести летчика.

Чашка кресла — сотовой конструкции из алюминиевого сплава. Подушка из пеноматериала, установленная на сиденье, принимает форму тела летчика и надежно фиксирует таз при ката-

пультировании. Аналогичные подушки, установленные на спин­ке и заголовнике кресла, фиксируют поясную часть туловища летчика и ослабляют ударные нагрузки на голову при ава­риях.

3 зависимости от установки кресла на самолете угол ката­пультирования может достигнуть 35°. Угол между плоскостью ка­тапультирования и спинкой кресла составляет 4°.

На кресле установлены два телескопических СМ с одним пи­ропатроном. Внешние звенья телескопических СМ имеют два выступа: передний крепится к креслу, а задний при катапультиро­вании до выхода кресла из кабины скользит по направляющим башмакам, установленным на шпангоуте кабины. Механизм созда­ет максимальную перегрузку 15g при скорости нарастания менее 200 ед/с. Для безопасных траекторий при одновременном ката­пультировании двух или четырех кресел на них установлены РДТТ, воспламеняющиеся одновременно с ракетными ускорителя­ми. Стабилизация кресла по тангажу обеспечивается системой DART, по рысканию — килями.

Кресло S4S не имеет фиксированных по высоте и скорости полета режимов ввода парашютной системы. При катапультирова­нии на высоте более 4270м и скорости более 550 км/ч вначале вво­дится тормозной парашют, затем при достижении высоты 4270 м и скорости 550 км/ч автоматически вводится основной парашют. На высотах менее 4270 м и скорости менее 550 км/ч тормозной и основной парашюты вводятся последовательно сразу после отде­ления катапультного кресла от самолета.

Вместо механизма временной задержки и баростата на кресле S4S установлены дублированные датчики непрерывного изме­рения скорости и высоты полета и электронное дублированное программное устройство для выполнения операций при катапуль­тировании. Приемники давления установлены у контейнера с ос­новным парашютом.

Программное устройство обеспечивает безопасный с точки зрения физических ограничений ввод основного парашюта. Оно состоит из трех сильфонов (два — для измерения динами­ческого и один — статического давления), электронного блока и выключателей. Сильфоны настроены на динамическое давле­ние при скорости 550 км/ч и статическое давление на высо­те 4270 м. При понижении давления до величин, соответ­ствующих указанным скорости и высоте, сильфоны замыкают контакты и приводят в действие парашютную систему. На рис. 92 показана схема соединения приемников давления с програм­мными устройствами, а на рис. 93 — схема передачи сигналов от приемников давления через программные устройства к испол­нительным пиромеханизмам ввода стабилизирующего и основ­ного парашютов. Программные устройства питаются от термо­батареи напряжением 10…30 В, обеспечивающим при сопро-

тивлении проводника более 1 Ом минимальную силу то­ка 1 А.

На кресле был установлен и испытан при скоростях от нуля до 1110 км/ч парашют AIM с автоматической системой рас-

13 ^ 12 11

Рис. 93. Схема передачи сигналов от приемников давления через програм­мные устройства к исполнительным пиромеханизмам ввода стабилизирую­щего и основного парашютов*.

/ —- от приемников давления, установленных с левой стороны кресла; 2 — от приемников давле­ния, установленных с правой стороны кресла; 3 — правое программное устройство; 4—левое программное устройство; 5 — подвод пороховых газов от пиропатрона левого СМ; 6 — подвод пороховых газов от пиропатрона правого СМ; 7 — трубки TLX (в системе всего восемь трубок); 8 — пироустройство ввода стабилизи­рующего парашюта; 9 — гильотинное устройство для перерезания привязной системы и отделения летчика от кресла; 10—пироустройство ввода основого парашюта; 11 — механическое запальное устройство трубок TLX; 12 — механическое звено;

13 — ручка аварийного катапультирования

Рис. 94. Последовательность этапов катапультирования летчика с креслом S4S (/ — фал системы DART): / — обеспечение статической устойчивости кресла, измерение скорости и высота полета, отделе­ние стабилизирующего парашюта; 2 — ввод основного парашюта (0,4 с); 3 — отделение летчика от кресла (0,89 с), 4 — снижение на парашюте (2 с); 5 — вытягивание зарифованного основного парашюта (0,98 с); 6 — ввод основного парашюта (1,2 с); 7 — снижение на парашюте (2,4 с)

и расхождение траекторий подтвердили его работоспособ­ность и возможности одновременного катапультирования.

Совместное одновременное катапультирование выполнено и с креслом ACES — II, установленным на новом серийном страте-

Рис. 95. Траектории катапультирований членов экипажа бомбардировщика ВІВ
при катапультировании на стоянке

гическом бомбардировщике В-1В фирмы «Рокуэлл». На рис. 95 иллюстрируется схема катапультирования из самолета В-1В на стоянке. Имеются сообщения об успешном применении этой систе­мы на малых высотах.

По оценке некоторых зарубежных специалистов новое кресло S4S фирмы «Стенсел» превосходит по своим техни­ческим характеристикам кресло ACES-II и является в настоя­щее время, возможно, самым совершенным. Предполагается, что это кресло будет широко применяться на самолетах ВВС США и ВВС западноевропейских стран.

Фирма «Мартин-Бейкер» выполнила два типа кресел для учеб­но-тренировочных самолетов (УТС): Mk. ll и Мк.15 (рис. 96). Они обеспечивают спасение летчика на земле при скоростях около 110 км/ч и при индикаторных скоростях до 740 и 650 км/ч соответственно на высотах до 12 000 м. Кресло Мк.15 (см. рис. 96, б) допускает катапультирование через фонарь. Масса кресел 40 кг. Процесс катапультирования мало отличается от про­цесса катапультирования существующих кресел.

На креслах применены парашюты GQ фирмы «Аэроко — никал». На них отсутствуют ракетные ускорители и установле­ны заголовники уменьшенных размеров для лучшего обзора из задней кабины при расположении кресел «тандем».

Ожидается также, что в период до 1995 г. будут вы пол-

і

!

і

і няться три крупные программы модификации самолетов

j ВМС США и будут разработаны истребитель ATF ВВС США

і и западноевропейский истребитель EFA, что вызовет усиление

конкурентной борьбы между фирмами-разработчиками катапульт­ных кресел.

j Кресло NACES получило индекс Мк.14 и является логи­

ческим развитием кресла Мк.12. Оно также будет иметь элек­тронное программное устройство, управляющее режимом работы систем кресла и устанавливающее различное время задержки ввода основного парашюта, т. е. кресло по своим возмож­ностям будет близко к поколению кресел ACES-II, S-III-S-3 і и Мк.12, эксплуатируемых в настоящее время.

Трудно предположить, что кресло Мк.12 найдет широкое применение, так как не имеет преимуществ по отношению к уже освоенным и с успехом эксплуатируемым креслам S-III-S-3 и ACES-II. Ранее приводилась статистика по применению кресла I ACES-II, из которой следует, что оно обеспечило наиболь­

ший процент спасшихся за все годы эксплуатации ката­пультных кресел. Следует также учитывать, что уже несколь — ; ко лет фирма «Грумман», а также фирмы «Стенсел» и «Дуглас»

| работают над дальнейшим совершенствованием своих кресел, ос — 3

; нащая их микропроцессорными системами, способными обес —

печить управление величиной и направлением вектора тяги дви — I гателя. Эти кресла позволяют еще снизить необходимую высоту |

для спасения из перевернутого положения или из снижаю­щегося самолета, находящегося в неблагоприятных условиях: крен, тангаж, вращение и др.

Фирме «Мартин-Бейкер» пока остается наверстывать упу­щенное. Она включилась в объявленный ВМС США конкурс для американских и иностранных фирм-изготовителей кресел на созда­ние единого усовершенствованного кресла нового поколения (об­щего, единого катапультного кресла ВМС).

В конструкции кресла Мк.14 максимально использованы ком­позиционные материалы, из которых изготовлены ручки и бо­ковые ограничители разброса ног, спинка кресла изготовлена из кевлара, чашка — из алюминиевого сплава. На кресле уста­новлен двухтрубный телескопический СМ, который легче трех­трубного и имеет такие же характеристики. Основной парашют располагается в заголовнике, который на 10% меньше и уже, чем заголовники предшествующих кресел, низкая спинка и доста­точная свобода движений верхней части тела обеспечивают летчику хороший обзор задней полусферы.

На рис. 97 изображена компоновочная схема катапульт­ного кресла Мк.14. Автоматическая система фиксации рук сраба­тывает во время движения кресла по направляющим. В случае отказа автоматического открытия системы фиксации летчика к креслу можно произвести отсоединение вручную.

На кресле Мк.14 впервые установлена полностью электрон­ная система управления подсистемами кресла. Установленное программное устройство на микропроцессорах обеспечивает в зависимости от скорости и высоты полета выбор соответствую­щего режима катапультирования и последовательности сраба­тывания систем кресла. При катапультировании вблизи земли при неблагоприятном положении самолета в пространстве процессор заблокирует команду на воспламенение ракетных ускорителей, что значительно улучшит условия покидания. Фирма предпола­гает, что кресло Мк.14 позволит спастись из перевернутого положения самолета (кабиной вниз) с высоты порядка 35 м при скорости 240 км/ч.

На рис. 98 показана последовательность операций при ката­пультировании на большой высоте.

На рис. 99 представлена диаграмма, имитирующая пред­полагаемые возможности кресла Мк.14 при катапультировании у земли, а на рис. 100 — области применения режимов ката­пультирования.

Следует отметить, что фирма «Мартин-Бейкер», стремясь со­хранить свое главенствующее положение в создании ката­пультных кресел, не только совершенствовала характеристики существующих кресел, но и разрабатывала кресло, способ­ное повысить переносимости больших, длительно действующих эволютивных перегрузок. Фирма предполагала провести установку

вытягивание ручки катапультирования, принуд Ра„ие термобатареи, сРа^™в0а. ннсеистСе”’ ‘

включение аварийной кислородной системы, Лятываняе системы фиксации ног, отсоединение объединенного разъем а бортовых систем само­лета срабатывание пушки ввода стабнлизирующ? о поташюта, выдвижение в воздушный поток приемников статического и динамического дав

^Є^мДЄСЛ|-(оТоедСиКнГиСеИ ииж£их т£о1 крепления ’стабилизирующего "аРаи‘ютакс^Рде“*:

, стабилизированный спуск кРесла’ 5Я —°тс“ыСпхе

/ W isio р"да1ГГданаоснво^з

парашюта, Отсоединение прявязной систеїмы кр

ела и систем фиксации рук и ног (связь ара а с летчиком осуществляется с помощью пру­жинных зажимов); 6 — сброс чехла и раскрытие основного парашюта, отсоединение кресла вклю­чение аварийного радиомаяка, вытягивание НАЗа, — управляемый спуск на парашюте

Ю

со

сл

кресла под углом 25…30°, считая этот угол наиболее прием­лемым для переносимости перегрузок, не подвергая кресло и каби­ну существенным переделкам. Предлагаемый самолетными фир­мами угол установки, равный 65°, по мнению фирмы, мог соз­дать много проблем, в частности затруднения в считыва­ниях показаний приборов и ухудшение обзора в задней полу­сфере. Такое однозначное решение было преждевременным, оно, так же как и решение по однорежимному креслу, не удов­летворило самолетные фирмы.

Осознав, что решение этой проблемы остается открытым, фирма «Мартин-Бейкер» предложила установить на перспек­тивном истребителе ATF ВВС США шарнирно-сочлененное ка­тапультное кресло, разрабатываемое этой фирмой на основе кресла Мк.14. Фирма изготовила макет такого кресла для испы­таний на центрифуге, предполагая в рабочем варианте его массу порядка 90 кг.

По мнению фирмы «Мартин-Бейкер» она способна разрабо­тать такое кресло в короткие сроки, поскольку имеется воз­можность использовать опыт, накопленный в 1970-х гг. Иссле­дования катапультного кресла с системой отклонения спинки, про­веденные в этот период, показали, что для значительного увеличения переносимости летчиком действия больших перегрузок или перегрузок с большой скоростью нарастания необходимо уменьшить по высоте положение головы относительно сердца, что достигается при угле наклона спинки по меньшей мере 65°.

Несколько лет назад фирмой «Мартин-Бейкер» была разра­ботана концепция нового шарнирно-сочлененного кресла с уг­лом наклона его спинки 65°. Однако в этом положении лет­чику довольно трудно пилотировать самолет, считывать показа­ния приборов в кабине, а также и производить, в случае необ­ходимости, катапультирование. Последние усовершенствования в области системы индикации не изменили этого положения к лучшему.

Шарнирно-сочлененное кресло, названное Mk. 14L, имеет изме­няемые положения чашки и спинки, которые с помощью электро­мотора могут устанавливаться таким образом, чтобы обеспечить наклонное расположение тела летчика. При горизонтальном по­лете без перегрузок летчик сидит в обычной позе, но как только электронные датчики получают сигнал о возникнове­нии больших перегрузок, кресло с летчиком отклоняется до угла спинки 65°.

Перед катапультированием чашка и спинка кресла устанав­ливаются за 0,9 с в первоначальное положение, обеспечиваю­щее летчику позу, необходимую для покидания самолета. При изменении положения чашки и спинки кресла голова и плечи летчика остаются в исходном положении относительно приборов управления в кабине. Сектор обзора летчика также остается неизменным.

Все эти кресла (S-III-S-3, ACES-II и Мк.14) работают по жесткой программе, которая обеспечивает последовательность и задержку в срабатывании механизмов кресла в зависимости от высоты и скорости самолета в момент катапультирования. Программа, заложенная в современные кресла, не учитывает фактического положения самолета во время аварийного по­кидания.

Стреляющий механизм и ускоритель кресла работают на ре­жимах, вызывающих предельно допустимые нагрузки на человека. Это происходит даже в тех случаях, когда в этом нет необ­ходимости, например при катапультировании на средних ско­ростях при достаточном запасе высоты.

Ранее уже отмечалась необходимость создания нового поко­ления катапультных кресел, принципиально отличающихся от соз­дававшихся до сего времени. Программа создания таких кресел долгосрочная, она выходит за рамки решения задач по выбору различных задержек ввода основного парашюта и различных режимов работы систем кресел NACES и Мк.14, которые должны поступить на вооружение в начале 90-х гг.

Относительно высокое число (89%) благополучных ката­пультирований на трехрежимных креслах ACES-II, примене­ние четырехрежимного кресла S-III-S-3 и кресла Мк.12 фирмы «Мартин-Бейкер», казалось, могло бы успокоить американские самолетные фирмы, но они продолжают активные поиски.

Упомянутые ранее значительные потери и предполагаемый их рост в связи с увеличившимся числом тренировочных полетов у земли на больших скоростях заставили эти фирмы активизи­ровать свои поиски новых конструкторских решений по совер­шенствованию средств спасения. Был создан ряд программ.

Новые программы ставили своей целью создание кресла, ко­торое в зависимости от начальных условий катапультирова­ния управляло бы траекторией движений и оптимизировало ха­рактеристики СМ и ускорителя в целях снижения перегру­зок, действующих на летчика.

Специалисты по средствам аварийного покидания, пользуясь материалами исследований, о которых упоминалось ранее, считают, что в ближайшем будущем средствами спасения экипажей станут катапультные кресла, у которых будут изменяться вектор тяги и величина импульса двигателя в зависимости от режима полета самолета в момент катапультирования. Это позволит покинуть са­молет в самых экстремальных условиях. Разработку таких устройств ведут американские фирмы с 1970-х гг., используя уже имеющиеся наиболее качественные серийные кресла с малой массой (60…65 кг), малым импульсом энергодатчика (450 кг/с) и имеющие малое время (1,9…2,2) с для срабатывания всех систем от момента приведения в действие до наполнения купола спасательного парашюта.

Первой в этом направлении начала работать фирма «Грум — ман». Добиваясь дальнейшего совершенствования средств аварий­ного покидания, она провела исследования модернизированного кресла S-III-S-3 фирмы «Стенсел» с размещенной на нем систе­мой управления вектором тяги ускорителя MPES (Maximum Performance Escape System), обеспечивающей максимальные ха­рактеристики катапультирования. Это позволило фирме начать принципиально новые разработки для решения вопроса по ката­пультированию на сверхмалых высотах, с большими углами крена, вплоть до полностью перевернутого положения (вниз кабиной) (см. рис. 82,6). В одном из экспериментов с манекеном оказалось достаточным и 13 м высоты над землей.

Осуществляется это с помощью карданно подвешенного в ниж­ней части кресла сферического ракетного двигателя, управля­емого системой микроволновых антенн с сервоприводами. В за­головнике кресла установлены четыре антенны, которые измеряют излучение земли как абсолютно черного тела с температурой 290 К и излучение неба как абсолютно холодного тела с темпе­ратурой 15 К — Три антенны из четырех ориентированы гори­зонтально через 120° и определяют положение кресла по тан­гажу и крену. Четвертая антенна, перпендикулярная к первым трем, определяет, в нормальном или перевернутом положении находится кресло, и действует в качестве нуля всей антенной системы.

В момент катапультирования антенная система последова­тельно измеряет разницу в микроволновом излучении «теп­лой» земли и «холодного» неба. При отклонении верхней антенны от ее обычно направленного в зенит положения вырабатыва­ются сигналы рассогласования, которые после отработки подаются на следящие системы с управлением по тангажу и крену для уп­равления карданно подвешенным ракетным двигателем.

Положительным фактором настоящего устройства являются его полная автономность, независимость от бортового радио­электронного оборудования самолета. Современные указатели положения самолета в пространстве, например гироскопы, имеют сравнительно большое время раскрутки или, в случае постоянной работы, требуют непрерывной коррекции от бортового радио­электронного оборудования. Автономность обладает рядом пре­имуществ, однако сложность в отработке и отсутствие опыта работы с антенной такого типа заставляет вести дальнейшие исследования и накопление опыта по обеспечению ее надеж­ной работы. Поиски новых путей для решения подобной проб­лемы продолжаются.

При приведении в действие системы управления ката­пультированием включается сдвоенная система электропитания, состоящая из основной никель-кадмиевой и вспомогательной термической батарей. Никель-кадмиевая батарея обладает малым временем реакции и почти мгновенно включается в работу. Терми­ческая батарея включается в работу медленнее и служит резерв­ным источником, действующим на протяжении оставшегося цикла катапультирования.

От первого импульса тока срабатывает система управления карданно подвешенным ракетным двигателем по крену и тангажу, причем отклонение двигателя (или его сопла) обеспечивается в пределах ±20° от нейтрального положения в обеих плоскостях. Кресло, пройдя по направляющим рельсам заданное расстоя­ние, включает пиропатрон, от которого срабатывает маршевый ракетный двигатель.

Разблокировка карданно подвешенного двигателя происхо­дит только в том случае, когда микропроцессор получает от ан­тенн сигналы определенного диапазона (пригодные для управле­ния ракетным двигателем). В случае, если сигналы, поступаю­щие от антенн, в силу какой-либо неисправности не соот­ветствуют установленному диапазону, ракетный двигатель остает­ся заблокированным в положении, при котором вектор его тяги проходит через центр масс системы кресло — человек (см. рис. 82). В этом случае катапультирование производится по «жесткой» схеме, как и на предшествующих обычных креслах с фиксированными режимами управления.

Кроме программы фирмы «Грумман» разработаны 5 и 10 летние программы совершенствования кресла ACES-II фирмы «Дуглас Аэркрафт» (США).

Ввод этого кресла в эксплуатацию приостановил ежегодный рост неблагополучных исходов катапультирований, рекордно сни­зив процент потерь летного состава. Поэтому кресло ACES-II было принято как объект для дооборудования системами управ­ления вектором по направлению и величине тяги, способными по­высить разрешающие возможности спасения при аварийном поки­дании самолета, находящегося в тех же экстремальных условиях, что и кресла S-III-S-3 (большой крен, перевернутое положение на малой высоте и большая скорость снижения). При этом для определения положения самолета при катапультировании исполь­зовался принцип, отличный от примененного фирмой «Грумман».

С этой целью фирма «Сайнтифик Системе» (SSI) провела исследования установленной на кресле электронной системы уп­равления вектором тяги, определяющим траекторию движения кресла в зависимости от положения самолета в пространстве. Широкие границы условий применения катапультных кресел со значительной степенью нелинейности системы кресло — человек делают обычные методы управления недостаточно устойчивыми.

Задача создания системы с законом управления катапульт-

а)

Рис. 101. Схема катапультного кресла CREST:

/ — привязная система кресла с одним замком; 2 — объединенный разъем, 3 — конструкция кресла из композиционных материалов, оснащенная боковыми панелями и обеспечивающая защиту летчика от травм; 4 — сетка для предотвращения разброса рук; 5 — выдвижной обте­катель для торможения воздушного потока; 6 — приемники давления; 7 — реактивные двигатели системы газодинамического управления по трем осям; 8 —емкости с реактивным топливом; 9 — два сопла ракетных ускорителей с системой управления вектором тяги; 10 — выдвижные панели для предотвращения разброса ног ным креслом, по мнению исполнителей, вполне разрешима, а будучи целиком смонтированной на кресле, такая система при необходимости способна функционировать независимо от самолет­ных систем и комплексов. Применяемая элементная база соот­ветствует современному уровню развития электроники. Уже имею­щиеся легкие и малогабаритные датчики и вычислители делают, по мнению изготовителей, предложенную схему системы управле­ния вполне реальной.

В мае 1984 г. фирма «Дуглас Аэркрафт», филиал фирмы «Макдоннелл-Дуглас-Боинг Миллитари Аэркрафт», заключила контракт на разработку и демонстрацию новой технологии спасе­ния экипажа CREST (рис. 101, а).

Фирма «Боинг» предполагает использовать на кресле CREST стреляющий механизм с одним или двумя пирозарядами и авто­матической системой отвода излишка пороховых газов (для регу­лирования тяги) в зависимости от массы летчика и перегрузки, действующей на самолет, с целью получения стабильных харак­теристик процесса катапультирования. Работа этой системы была продемонстрирована в 1985 г.

Каждый из двух ракетных ускорителей, установленных в ниж­ней части кресла, будет иметь свои системы управления тягой и общую топливную систему с регулируемым расходом. За спинкой кресла CREST будут установлены семь баков с ракет­ным топливом, соединенных между собой трубопроводами (рис. 101, б); запуск ракетных ускорителей может быть осу­ществлен последовательно или параллельно.

Управление траекторией полета и стабилизация кресла будут осуществляться с помощью четырех небольших управляющих РДТТ, три из которых установлены в верхней части заголов­ника (направление тяги двух РДТТ перпендикулярно вертикаль­ной оси кресла, а одного — параллельно), а один — под креслом. Эти РДТТ будут работать только с полной тягой, однако пре­дусмотрено их индивидуальное включение.

Центральный вычислитель с помощью усовершенствованных датчиков обеспечит с учетом пространственного положения само­лета, внешних условий и массы летчика требуемый режим ката­пультирования и оптимальную траекторию полета кресел. В слу­чае, покидания самолета при «благоприятных» полетных условиях (например, при небольшой скорости на достаточной высоте) по команде от вычислителя будет снижена тяга ракетных уско­рителей, что уменьшит начальную перегрузку и вероятность получения травм летчиком при катапультировании. Кроме того, тяга ракетных ускорителей может быть уменьшена в случае ка­тапультирования при высокой температуре окружающей среды, когда повышение температуры пиропатрона и реактивного топлива может привести к возникновению перегрузок, превосходящих допу­стимый уровень.

Для управления траекторией полета на кресле CREST будут установлены акселерометры, которые в настоящее время приме­няются на управляемых ракетах (УР); кроме того, на кресле будут установлены датчики скорости и высоты полета, инфор­мация от которых будет передаваться центральному вы­числителю.

Для защиты от набегающего воздушного потока и фик­сации тела летчика на кресле CREST предполагается исполь­зовать выдвижной тканевый обтекатель, для предотвращения разброса рук — сетку, разброса ног — выдвижные панели и рем­ни (см. рис. 101, б).

Таким образом, основной упор в этой программе делается на адаптивность в следующем:

способности самостоятельно и практически мгновенно опреде­лять аварийную обстановку, используя данные датчиков, встроен­ных в кресло или самолет;

автоматически оценивать и устанавливать требуемую тягу ра­кетных двигателей кресла, продолжительность их работы и направ­ления вектора тяги с использованием цифрового электрон — ного оборудования управления полетом для стабилизации дви­жения кресла и управления его траекторией;

регулировать работы системы притяга и защиты от встреч­ного потока воздуха с учетом расширенного диапазона режимов и способности изменять параметры системы управления ката­пультированием применительно к экстремальным условиям (низ­кая скорость, малая высота, неблагоприятное положение в про­странстве), чтобы обеспечить переносимость больших пере­грузок в виде компромисса для повышения шансов на спа­сение.

Учитывается более простое обслуживание кресла в эксплуа­тации на самолете и меньшая его стоимость. Повышение спа — саемости при новой системе основывается на принципиаль­ном изменении методов, позволяющих решать задачу по ката­пультированию.

Эти методы заключаются в следующем:

до сих пор управление креслом рассматривалось только для активного участка катапультирования, т. е. когда система крес­ло — человек находится вне самолета, на участке работы ракет­ного ускорителя. В новых условиях система управления свя­зана с участком движения катапультного кресла в направляю­щих при работе СМ. Именно на этом участке движения кресла должны происходить все подготовительные операции: включение системы, введение в воздушный поток датчиков, определение условий полета, назначение последовательности работы меха­низмов и парашютной системы, назначение номинального зна­чения тяги ракетного ускорителя, выбор или расчет, соот­ветствующий оптимальной эталонной траектории;

к моменту выхода из направляющих в кабине последней пары роликов кресла ракетный ускоритель должен создавать требуемую тягу и момент вокруг поперечной оси;

на кресле предусматривается система ориентации, которая совместно с микропроцессорами и ориентируемыми ускорите­лями (или ускорителем) обеспечит выполнение нужной траек­тории;

сразу после включения механизма, сорместно с системой фиксации летчика в кресле должны срабртать устройства для защиты его от потока (производятся исследования различных шторок, дефлекторов, надувного воротника, ограничителей для рук и т. п.).

Стремлением обязательного завоевания превосходства в воз­духе объясняется планирование многомиллиардных затрат на ис­следование, проектирование и строительство новых поколений истребительной авиации.

Уже несколько лет ведутся подготовительные работы по новому истребителю. ВВС США нредложили американским самолето­строительным фирмам включиться в конкурсную работу по соз­данию нового истребителя ATF. В конце февраля 1986 г. ВВС США были получены технические предложения от семи ведущих авиа­космических фирм США: «Боинг», «Дженерал Дайнемикс», «Грумман», «Локхид», «Макдоннелл-Дуглас», «Нортроп» и «Ро­куэлл».

Отделение авиационных систем на авиабазе Райт-Паттерсон в течение трех месяцев углубленно исследовало эти проекты. Министерство обороны США в 1986 г. выдало контракты двум группам скооперировавшихся фирм на этап демонстрации и оцен­ки выполненных ими новых машин («Нортроп» и «Макдоннелл- Дуглас» составили одну группу, «Боинг», «Дженерал Дайнемикс» и «Локхид» — другую).

По заявлению руководителя программы ATF на авиабазе Райт-Паттерсон ВВС США полковника Пиччирилло, группа пред­ставителей ВВС, ведущая эту программу, уже имеет ясное пред­ставление о каждом проекте, но он считает, что реальный са­молет появится в конце 1990 г. или в начале 1991 г. По словам Пиччирилло, возможно, теперь проект ATF будет скрывать тот же занавес секретности, который охраняет работы над усовершен­ствованным бомбардировщиком В-2.

Фирмы, получившие контракты, более трех лет проводят рабо­ты по этапу демонстрации и оценки, включающие испытания подсистем, моделирование с человеком и др. В 1991 г. один из проектов должен быть выбран для полномасштабного проведе­ния испытаний и серийного производства.

Главными требованиями к проекту ATF являются способ­ность полета с большой скоростью на малой высоте и обеспе­чение низкого уровня демаскирующих признаков, или «мало­заметности». Усовершенствованные электронные системы позволят истребителям ATF действовать наполовину или полностью авто­номно, глубоко в воздушном пространстве противника.

Имеется попытка кооперации ВВС и ВМС США в программе создания перспективного истребителя. Оба ведомства заключили соглашение о координации работ по созданию истребителя ATF для ВВС и истребителя АТА для ВМС. Оба ведомства подтвердили, что производство самолетов АТА и ATF будет осу­ществляться на конкурсной основе с целью снижения расходов на серийное изготовление.

В интересах выполнения работ по созданию истребителя ATF, ВВС США опубликовали перечень программ, который в дальнейшем в процессе проектирования может быть дополнен. В перечне имеется программа, предусматривающая разработку нового поколения катапультного кресла CREST. Программа должна обеспечить технологическую базу для проектирования катапультного кресла следующего поколения, включающую ра­кетные двигатели, регулируемые СМ, систему фиксации и за­щиты летчика от набегающего воздушного потока, электрон­ное оборудование управления пространственным положением кресла и т. д.

В дополнение к ранее перечисленным техническим требова­ниям к креслу добавляется следующее требование: кресло на 90% должно исключать демонтажные операции при работе в ка­бине, что будет экономить 10 чел/ч по сравнению с тем, когда демонтаж необходим. Это требование, вероятно, исключит возмож­ность использования кресла ACES-II, на котором до этого проводи­лись все работы.

Отдельным пунктом в перечне указана программа технологии автоматизированной кабины CAT (Cockpit Automation Techno­logy) . Программа направлена на уменьшение рабочей загрузки экипажа путем оптимальной автоматизации кабины. В тяжелых условиях полетов с большими перегрузками кресло должно соз­дать экипажу необходимый комфорт.

Даже частичное внедрение перечисленных мероприятий, не требующих больших изыскательских работ, способно расширить возможность по спасению экипажей различных боевых самоле­тов, а создание систем кресел с управляемым по величине и направлению вектором тяги двигателей с микропроцессор­ным управлением позволит еще больше расширить возможности по спасению экипажей самолетов в усложнившихся условиях ава­рийного покидания, снизить травматизм и уменьшить число смер­тельных случаев.

Однако, несмотря на столь широкий фронт работ по совер­шенствованию открытых систем кресел, продолжаются поиски новых решений для расширения диапазона применения средств покидания в ранее не завершенных конструкциях.

Начиная с 1980 г. фирма «Боинг» занималась исследованиями в области средств аварийного покидания на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, оценивая перегрузки, устойчивость и возможность катапультирования до скоростей 1300 км/ч и величин скоростного напора 7800 кгс/м2 на высотах до 21 500 м и ме­нее 150 м.

Около 12-ти вариантов кресел с различными изменениями ис­следовано в аэродинамических трубах с измерениями по трем осям. Варианты изменений предназначены для повышения дина­мической устойчивости кресел и защиты экипажей от воздей­ствия воздушного потока.

Другими фирмами-разработчиками катапультных кресел про­водились исследования устройств, выполнявших одинаковые функции, но с различными конструктивными решениями. Так на­пример, фирма «Стенсел» на кресле S4S установила боковые кили для повышения устойчивости по рысканию; на кресле, вы­полняемом по программе CREST, установлены выдвижные обте­катели для торможения воздушного потока и обеспечения защиты экипажа от потока на сверхзвуковой скорости.