В день открытия 43-го Парижского авиационно-космического салона, 12 июня 1999 года, новейший российский истребитель Су-30МК поднялся в воздух, чтобы продемонстрировать десяткам тысяч зрителей возможности сверхманевренного самолета с управляемым вектором тяги. Показ не удалось выполнить до конца: пилот Вячеслав Аверьянов неправильно оценил высоту при выходе из плоского штопора и слишком поздно вывел самолет из пикирования. Не хватило буквально 1 метра – Су-30МК хвостовой частью задел землю, повредив левый двигатель. На правом двигателе горящий самолет медленно набрал высоту 50 м, а затем пилот и штурман (Владимир Шендрик) катапультировались.
Катапультирование с малых высот – случай достаточно тяжелый, и считается удачным, если летчики просто останутся живы. Поэтому специалисты с величайшим изумлением смотрели на приземлившихся летчиков, самостоятельно идущих по полю аэродрома. Это настолько впечатлило генерального директора авиасалона Эдмона Маршеге, что он в своем выступлении на пресс-конференции по случаю катастрофы так и сказал: «Я не знаю других средств, которые могли бы спасти экипаж в этих условиях». Для катапультных кресел К-36ДМ, разработанных российским НПП «Звезда», трудно было придумать лучшую рекламу.
Выпрыгнуть из кабины
До 1930-х годов невысокие скорости летательных аппаратов не создавали проблем: пилот просто откидывал фонарь, отстегивал привязную систему, переваливался через борт и прыгал. К началу Второй мировой военная авиация перешагнула невидимый порог: при скорости 360 км/ч человека воздушным потоком прижимает к самолету с силой почти в 300 кг. А ведь нужно еще как следует оттолкнуться, чтобы не удариться о киль или крыло, да и пилот может быть ранен, а самолет – поврежден. Простейшее решение – отстегнуться, а затем подать ручку вперед, чтобы самолет «клюнул» и под действием перегрузки пилота выбросило из кабины, – работало только на не слишком высоких скоростях.
Первые катапульты появились в Германии. В 1939 году экспериментальный летательный аппарат Heinkel He 176 с ракетным двигателем был оснащен сбрасываемой носовой частью. Вскоре катапульты стали серийными: их устанавливали на турбореактивный Heinkel He 280 и винтовой Heinkel He 219. 13 января 1942 года пилот He 280 Гельмут Шенк выполнил первое в мире реальное катапультирование – аэродинамические поверхности его самолета обледенели, и истребитель стал неуправляемым. К концу войны на счету немецких пилотов насчитывалось уже более 60 катапультирований.
Катапультные кресла тех времен (их принято относить к первому поколению, хотя эта классификация весьма условна) выполняли единственную задачу – выбросить человека из кабины. Это достигалось в основном с помощью пневматики, хотя встречались и механические (подпружиненные рычаги), и пиротехнические решения. Отлетев от самолета, пилот должен был по-прежнему самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть кресло и раскрыть парашют.
Немного автоматики
Второе поколение катапультных кресел появилось в 1950-х годах. Процесс покидания был уже частично автоматизирован: достаточно было дернуть рычаг, пиротехнический стреляющий механизм выбрасывал кресло из самолета, вводился парашютный каскад (стабилизирующий, затем тормозной и основной). Простейшая баровременная автоматика обеспечивала только задержку по времени и блокировку по высоте (на большой высоте парашют открывался не сразу). При этом задержка была постоянной и обеспечивала оптимальный результат только на максимальной скорости.
Поскольку один только стреляющий механизм (ограниченный габаритами кабины и физиологическими возможностями пилота по переносимым перегрузкам) не мог выбросить летчика на нужную высоту, например, на стоянке, в 1960-х годах кресла начали оснащать второй ступенью – твердотопливным ракетным двигателем, начинающим работать после выхода кресла из кабины.
Кресла с таким двигателем принято относить к третьему поколению. Они снабжены более совершенной автоматикой, причем совсем не обязательно электрической. Например, на первых креслах этого поколения, разработанных НПП «Звезда», парашютный автомат КПА соединялся с самолетом двумя пневмотрубками и таким образом настраивался на скорость и высоту. С тех пор техника шагнула далеко вперед, но все современные серийные катапультные кресла относятся к третьему поколению – британское Martin Baker Mk 14, американские McDonnell Douglas ACES II и Stencil S4S, а также знаменитое российское К-36ДМ.
Кстати, на Западе авиастроительные компании начинали разрабатывать средства спасения пилотов самостоятельно (у нас то же самое было в 1940–1950-х), и лишь с 1960-х началась унификация, и на рынке остались британская компания Martin Baker и американские McDonnell Douglas и Stencil. У нас в стране катапультные кресла, как и другое полетное снаряжение, с 1960-х годов делает только НПП «Звезда». Это весьма благотворно сказывается на бюджете тех, кто эксплуатирует технику (особенно если в частях стоит на вооружении не один тип самолетов, а несколько).
Защитный кокон
В чем же уникальность российского подхода к средствам спасения? Генеральный конструктор НПП «Звезда» Гай Северин отвечает на этот вопрос так: «Стоимость подготовки квалифицированного пилота оценивается в $10 млн. Это почти половина стоимости самого самолета. 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 процентов пилотов продолжают летать!»
«Мы с самого начала решили, что характеристики наших средств аварийного покидания должны полностью соответствовать возможностям самолетов. Если кресло может спасти пилота на скорости 1400 км/ч, то на скорости 800 км/ч это будет сделать гораздо проще», – говорит начальник расчетно-теоретического отдела НПП «Звезда» Александр Лившиц. Поэтому К-36ДМ – чрезвычайно сложная система, аналогов которой нет нигде в мире.
От чего же кресло должно защищать пилота? В первую очередь (еще до катапультирования) – от усталости. Кресло – это рабочее место летчика, где он проводит многие часы, и ему должно быть максимально удобным. Поэтому сиденье и спинка кресла особым образом профилированы, есть подгонка по росту и по наклону спинки (в последних моделях).
Но, предположим, самолет терпит аварию и летчик вынужден катапультироваться. Ослабленные ремни могут привести к повреждению позвоночника. Чтобы минимизировать риск такой травмы, нужно заставить пилота принять правильное положение. Поэтому механизм кресла в первую очередь притягивает плечи пилота к спинке. Пиропритяг плеч есть на всех современных катапультных креслах (и даже в современных автомобилях), но К-36 притягивает еще и поясной ремень. Еще одна степень фиксации – боковые ограничители рук (только у К-36). Они обеспечивают дополнительную защиту и боковую поддержку пилота (при вращении самолета по крену сила Кориолиса стремится выбросить летчика из кресла).
Следующий опасный фактор – это воздушный поток после выхода из кабины. На любые выступающие части тела пилота действуют гигантские нагрузки – например, ноги воздушным потоком может просто сломать. Поэтому на всех современных креслах голени фиксируются специальными петлями, но только К-36 оснащено еще и системой подъема ног – кресло как бы «группирует» летчика (при этом риск сломать голень снижается). Кроме того, К-36 оснащено выдвижным дефлектором, защищающим грудь и голову летчика от воздушного потока при катапультировании на высоких скоростях (до 3 Махов!). Все эти защитные факторы действуют без участия пилота и занимают всего 0,2 секунды.
Мягкая посадка
Положение самолета в момент катапультирования может быть произвольным. Но покинувшему кабину креслу нужно придать вертикальное положение. Это делается с помощью двигателей коррекции по крену, расположенных за заголовником, и двух выдвижных штанг со стабилизирующими парашютами. Вертикальное положение кресла обеспечивает возможность максимально использовать импульс ракетного двигателя и набрать высоту, а также обеспечить защиту от воздушного потока с помощью уже упомянутого дефлектора. Кроме того, именно такое положение летчика дает ему возможность выдержать большие перегрузки торможения (в направлении «грудь-спина»).
Западные катапультные кресла позволяют раскрывать парашют при 400 км/ч. Парашют К-36 может вводиться на скорости до 650 км/ч, время торможения, а следовательно, высота безопасного катапультирования получается меньше. По статистике 90% катапультирований происходит на малых высотах и скоростях менее 700 км/ч.
Парашют расположен в заголовнике, при его отстреливании кресло получает противоположный импульс и отделяется. А целый и невредимый летчик на парашюте плавно опускается на землю. Сторонним наблюдателям это кажется чудом, но лучше всего об этом сказал Гай Северин: «Автор этого чуда – уникальное кресло К-36ДМ, разработанное в НПП ‘Звезда’».
Еще не четыре, уже не три
Кресла четвертого поколения должны обеспечивать полный контроль траектории, со стабилизацией с помощью двигателей и переменной тягой. Эксперименты в этом направлении ведутся, но до серийных образцов еще далеко. Глубокая модернизация базового К-36Д не позволяла вписать его в рамки третьего поколения, но и до четвертого оно не дотягивает. Поэтому с легкой руки Гая Северина появился новый класс – «поколение 3,5». К-36Д-3,5 оснащено стреляющим механизмом с регулировкой по массе летчика и ракетным двигателем с изменяемой в зависимости от массы летчика и режима полета тягой. Базовая модель К-36Д получает от самолета три параметра (скорость, высота и вводить/не вводить дефлектор), а К-36Д-3,5 – уже целых семь: высоту, скорость, скоростной напор, перегрузку, крен, угловую и вертикальную скорость. Обрабатывая эти параметры, компьютер кресла выбирает оптимальную программу, двигатель может менять тягу (или вообще отключается – например, при катапультировании «вниз головой»). Существует и автономный режим (при обрыве шины данных), но поскольку у самого кресла есть только датчик перегрузки, оптимального эффекта при этом не достичь.
Превосходство в воздухе
мериканские специалисты после проведения экспериментов признали, что К-36Д-3,5 не имеет аналогов в мире. Это кресло удовлетворяет американским военным стандартам, но по различным причинам серийно на американские самолеты его не ставят. Несмотря на все усилия НПП «Звезда», вопрос о зарубежном производстве кресел слишком долго решался на высшем уровне... Кстати, именно на базе К-36 в 1980-х годах впервые в мире была разработана система автоматического катапультирования для палубных истребителей Як-38. При вертикальном взлете и посадке аварийная ситуация может возникнуть так быстро, что пилот не успеет среагировать. Подобная система – серьезное психологическое давление на летчика, поэтому ее сделали отключаемой. За всю историю эксплуатации системы было лишь одно ложное срабатывание, но она спасла 19 человек, а погиб только один – он понадеялся на собственные силы и отключил автоматику. Интересно, что американские авиаконструкторы, ознакомившись с опытом «Звезды», весьма скептически отнеслись к системе автоматического катапультирования. Время расставило все по своим местам: на новом американском истребителе JSF, оснащенном креслом Martin Baker, такая автоматика будет стоять.
Фонарный вопрос
Перед тем как «выстрелить» кресло, необходимо сбросить фонарь кабины. Сброс фонаря занимает некоторое время именно в тот момент, когда ценится каждая десятая доля секунды. На больших скоростях проблем нет – фонарь очень быстро уносится потоком воздуха. А что же делать, например, на стоянке?
Если фонарь достаточно тонкий, можно просто катапультировать пилота «сквозь» него – специальные пробойники помогут креслу «не заметить» препятствия. Такая схема применяется практически на всех самолетах вертикального взлета и посадки и легких учебно-тренировочных самолетах.
С толстым фонарем придется бороться по-другому. Можно поставить микродвигатели, буквально уносящие фонарь. Можно проложить пиротехнический шнур, который в нужный момент будет разрушать его (как это сделано, например, на самолетах Harrier), или просто заранее «надрезать» в нужных местах. Такая схема успешно работает на малых скоростях, а вот на больших осколки могут поранить пилота или вывести из строя механизмы кресла. Поэтому, как рассказали «ПМ» в НПП «Звезда», наиболее безопасной является гибридная схема: на малых скоростях фонарь разрезается шнуром и проламывается пробойниками кресла, а на больших – сбрасывается традиционным способом.
Хронология катапультирования К-36Д-3,5
0 секунд. Летчик дергает поручни. Подается команда на сброс фонаря, начинается работа автоматики. Происходит инициация системы фиксации: начинается притягивание ремней, фиксация и подъем ног, опускаются и сводятся боковые ограничители рук.
0,2 секунды. Фиксация заканчивается. Если сброшен фонарь – подается команда на катапультирование. На высоких скоростях вводится защитный дефлектор.
0,35–0,4 секунды. Стреляющий механизм двигает кресло по направляющим. Начинается ввод стабилизирующих штанг.
0,45 секунды. Кресло выходит из кабины. Включаются реактивные двигатели. При необходимости (крен самолета или разведение летчиков при двойном катапультировании) включаются двигатели коррекции по крену.
0,8 секунды. На малых скоростях происходит отстрел заголовника, разделение с креслом и ввод парашюта. На больших скоростях это происходит после торможения до приемлемой скорости Летчик спускается на специальном сидении, под которым расположена кислородная система и ящик с носимым аварийным запасом (НАЗ, около 10 кг). Через 4 секунды после разделения с креслом НАЗ отделяется и повисает снизу на тросе.
თანამედროვე სამხედრო საფრენი აპატების ტექნიკური მონაცემები.
