Evolutia Si Efectele Catapultarii Asupra Pilotului
INTRODUCERE
Zborul este cel mai vechi și cel mai frumos vis al omenirii, dar acesta, nu de puține ori, s-a transformat într-un coșmar deoarece nu a întârziat să facă și victime. Primele au fost chiar în rândul pionierilor aviației, în unele cazuri, accidentele fiind soldate cu moartea lor.
Problema existenței la bord a unor sisteme de salvare a pilotului a apărut, așa cum am văzut, odată cu primele aparate de zbor. În condițiile în care dezvoltarea aviației s-a materializat prin creșterea posibilităților de zbor și a numărului de aeronave, sistemele de salvare sunt absolut necesare deoarece a crescut și numărul evenimentelor de zbor.
Dacă la primele aparate de zbor (baloane, avioane de mică viteză) era suficientă parașuta, astăzi, când vitezele de zbor depășesc de câteva ori viteza sunetului, este nevoie de sisteme de salvare mult mai complexe.
Cele mai mari probleme, în domeniul sistemelor de salvare, apar la avioanele de luptă supersonice. Aici, vitezele sunt foarte mari și timpul de salvare se reduce extrem de mult. Din această cauză, pilotul poate fi supus la solicitări fizice foarte mari care să-i provoace o serie de traumatisme mai mult sau mai puțin grave. Sistemele de salvare de pe acest tip de aeronave trebuie să răspundă prompt și eficient pentru ca salvarea să se execute în condiții bune. Modalitatea de salvare aleasă, probată în timp și dovedită ca eficientă a fost salvarea prin catapultare.
În această lucrare voi trata problema salvării pilotului prin catapultare din avioanele supersonice moderne. Sistemele de salvare prin catapultare au fost îmbunătățite permanent și adaptate tipului de aeronavă, funcție de caracteristicile acesteia, dar a trebuit să se țină cont permanent de factorul uman și de limitele rezistenței lui fizice la diferite solicitări.
Un sistem de salvare este considerat performant dacă reușește să salveze pilotul din cât mai multe și mai variate evoluții ale avionului fără, însă, a depăși limitele rezistenței corpului uman. Salvarea pilotului trebuie să se realizeze fără afectarea integrității corporale a acestuia, cu cât mai puține și recuperabile efecte negative.
CAPITOLUL 1
SISTEMELE DE SALVARE – EVOLUȚIA ȘI EFECTELE CATAPULTĂRII ASUPRA PILOTULUI
1.1 Evoluția sistemelor de salvare
Pentru a putea vorbi despre evoluția sistemelor de salvare trebuie să avem în vedere cel mai important dispozitiv de salvare în situații deosebite, și anume parașuta.
Parașuta a fost prima data imaginată de Leonardo da Vinci. În manuscrisele sale din 1495 se află o schiță a unei parașute sub forma unei piramide cu suspantele legate în cele patru colțuri.
Fig.1 Parașuta imaginată de Leonardo Da Vinci.
Denumirea de “parașută” a fost dată de fizicianul francez Sebastian Lenormand care a făcut primele studii pentru realizarea unui mijloc prin care să se poată coborî cu o viteză nepericuloasă. Acesta reușește, la 26 decembrie 1783, să coboare de pe turnul observatorului astronomic din Montpellier cu o parașută conică.
André-Jacquer Garnerin, în ziua de 22 octombrie 1797, a fost primul om care a avut curajul să sară dintr-un balon de la înălțimea de 1000 m.
În anul 1808 a avut loc prima salvare prin parașutare a polonezului Kuparenko, care a sărit din nacela balonului cuprins de flăcări.
Primul salt forțat dintr-un avion, a fost executat de aviatorul francez Adolphe Pegoud în anul 1913.
În apropierea aeroportului Orly din Paris, în ziua de 28 august 1929, mai multe persoane au asistat la experimentarea unei invenții a românului Dragomir Anastase, a cărei menire era să salveze viața piloților în caz de accident. În stadiul în care se afla aviația în acel an această invenție a fost privită cu neîncredere. După multe intervenții Dragomir Anastase reușește să obțină finanțarea experienței, realizarea “cabinei catapultabile” și aprobarea încercării ei. Astfel, a fost amenajat un avion Farman în conformitate cu indicațiile date de inventator, în care sa instalat “cabina catapultabilă”. Acest avion a fost pilotat de aviatorul Lucien Bossoutrot. Deplina reușită a experienței a confirmat utilitatea acestui sistem de salvare.
Odată cu apariția avioanelor de mare viteză s-a pus problema realizării scaunelor catapultabile. Primele sisteme de salvare de acest tip s-au construit în anii ’40.
Datorită vitezei mari de zbor a avioanelor cercetările în acest domeniu au întâmpinat o serie de probleme:
rezistența foarte mare a aerului împiedica ieșirea datorită curentului relativ din jurul fuselajului. Deschiderea prealabilă a parașutei, care să smulgă pilotul din avion era o metodă extrem de periculoasă, ea nu a putut fi folosită deoarece provoca leziuni mortale.
o dată ieșit din avion, rezistența aerului antrenează omul spre partea dinapoi a avionului și-l face să se lovească de coada aparatului.
presiunea dinamică foarte mare la care este supus omul, în momentul în care este proiectat în aerul înconjurător imobil, în condițiile vitezei foarte mari a avionului produce grave efecte fiziologice.
Pentru evitarea primelor două pericole, soluția a fost catapultarea automată din carlingă a echipajului cu scaun cu tot, în sus, cu o viteză suficient de mare ca să nu lovească structura avionului. Cu cât viteza de zbor este mai mare, cu atât viteza de catapultare necesară pentru a permite pilotului să treacă pe deasupra cozii avionului trebuie să fie mai mare.
Primele experiențe cu scaune catapultabile s-au făcut către sfârșitul celui de-al doilea război mondial.
Germanul Buss de la centrul de cercetări de parașute de la Rechlin a făcut experiențe de parașutări la 350–420 km/h. S-au făcut experiențe și cu un scaun pe care s-a fixat o păpușă de mărimea unui om, catapultat la viteza de 620 km/h, dar nici o persoană nu a făcut salturi experimentale la viteze mari.
Primul avion german dotat cu scaun de catapultare a fost avionul de vânătoare cu reacție Heinkel 162-Volksjäger. a apărut pe front spre sfârșitul războiului având un scaun catapultabil prin explozia unui cartuș care-i imprima o accelerație de circa 12 ori accelerația gravitațională. Nu se cunosc date că ar fi fost vreodată utilizat, dar este îndoielnic că acest sistem ar fi fost eficace în caz de nevoie.
În Anglia cercetările privind scaunele catapultabile au fost începute către sfârșitul anului 1940 de firma Martin Baker Aircraft Company. Aceasta a realizat un dispozitiv de catapultare a scaunului care prin explozia succesivă a două cartușe imprima o viteză de catapultare de 20 m/s într-o cincime de secundă.
Scaunele de catapultare Martin Baker au fost primele care nu supuneau organismul piloților la solicitări prea brutale și au fost folosite cu succes, salvând viața a numeroși piloți.
Primul om care a părăsit un avion în zbor cu scaun catapultabil a fost englezul Bernard Lynch. El a experimentat pentru prima oară un scaun Martin Baker la 24 aprilie 1946 dintr-un avion Gloser Meteor zburând la 2400 m altitudine cu viteza de 515 km/h, aterizând nevătămat.
Prima viață salvată de un scaun catapultabil a fost a unui pilot suedez care la 30 iunie 1946, în urma unei coliziuni în aer, a părăsit avionul de vânătoare SAAB-U-21, cu elice propulsivă, cu ajutorul unui scaun catapultabil de construcție suedeză.
Primul american care își datorează viața unui scaun catapultabil a fost Jo Lancaster. Efectuând un zbor de încercare a prototipului avionului AWA 52 Flying Wing, a pierdut controlul aparatului și s-a salvat catapultându-se la 30 mai 1949.
Primul francez care a experimentat un scaun catapultabil din avion cu reacție a fost parașutistul Robert Cartier, iar primul pilot francez care s-a salvat cu ajutorul unui scaun catapultabil a fost Jean Boulet care la 23 martie 1953 s-a catapultat dintr-un Mistral intrat în vrie.
Prima catapultare în regim supersonic (M=1,05) a fost a pilotului de încercare George Franklin Smith al firmei americane North American Aviation Corporation. El s-a catapultat la 26 februarie 1955 dintr-un F-100 Super Sabre la viteza de 1125 km/h angajat într-un picaj. A avut o serie de leziuni, dar după nouă luni zbura din nou.
Primul avion dotat cu o cabină catapultabilă ce asigura salvarea ambilor piloți, ce constituiau echipajul, a fost avionul american de vânătoare-bombardament mediu F-111, cu geometrie variabilă, intrat în serviciu în anul 1966.
Primele scaune de catapultare folosite în cadrul Aviației Române se consemnează odată cu introducerea în dotare a primelor avioane reactive, și anume IAK-17 și IAK-23, în anul 1951.
Primul român care s-a salvat prin catapultare a fost pilotul locotenent Aurel Rain la 10 august 1955 pe aerodromul Caracal dintr-un avion MIG-15 care s-a angajat necontrolat la verticala aerodromului.
În România în perioada 1955-1995, începând cu prima catapultare de pe 10 august dintr-un MIG-15 și terminând cu cea din 25 august 1955 dintr-un MIG-21 DC, s-au efectuat 70 de către 69 de piloți din 62 de aeronave, dintre care 8 au fost de dublă comandă. Rata supraviețuiri e de 92,8%, doar 5 catapultări din cele 70 s-au soldat cu decesul piloților. De aici tragem concluzia că mijlocul efectiv de salvare al echipajelor avioanelor de luptă reactive este catapultarea.
Evoluția sistemelor de salvare s-a realizat în paralel cu cea a aeronavelor, iar această evoluție continuă și în prezent. Cu cât aeronavele sunt mai complexe și cu cât au mai multe posibilități de evoluții în zbor cu atât și sistemele de salvare sunt mai sofisticate pentru a face față potențialelor pericole la care este supus pilotul.
1.2. Efectele catapultării asupra pilotului
În timpul procesului de părăsire a aeronavei prin catapultare corpul pilotului este mai întâi supus unor accelerații lineare pozitive survenind brusc odată cu descărcarea încărcăturii explozive –“accelerație de șoc”- constând din efecte G lineare pozitive orientate în sensul cap-scaun (plus Gz).
Atunci când valoarea accelerației se situează între 15-18 G și se înscrie în limitele de timp 0,17-0,23 secunde pilotul nu înregistrează nici un simptom subiectiv și nu au loc perturbări hemodinamice astfel că, în general, nu se produce nici măcar pentru o foarte scurtă perioadă de timp vreo pierdere de cunoștință sau amnezie (“black-out”). Fabricantul Martin Baker afirmă ca în această perioadă ansamblului pilot-scaun i se imprimă viteza de 20 m/sec.
Acest tip de accelerație de șoc pune problema numai din punctul de vedere al efectelor asupra coloanei vertebrale. Limita până la care nu pot apare leziuni de coloană este de 25 G dacă aplicarea nu durează peste 0,1 sec. și gradientul de aplicare se înscrie în limitele 250-300 G/sec.
Trebuie, totuși, precizat că pentru a evita leziunile de coloană este necesară respectarea unei poziții corecte, la aceasta poate contribui și legarea corectă a chingilor scaunului care dacă sunt prea strânse curbează coloana favorizând lezarea ei. Importantă este și respectarea poziției pernelor cu care este prevăzut scaunul, astfel energia vibratorie absorbită într-un sistem elastic nu se repartizează uniform și pot apărea unele picuri exagerat de înalte.
Constructorul Martin Baker pretinde că limita maximă înregistrată în prima fază a ejecției cu sistemul propriu se situează între 16-18 G pentru o durată de 0,2 sec. și că gradientul obținut este sub 180 G/sec. (160 G/sec.).
Experiențele efectuate confirmă că accelerații de 10-20 G acționând 0,1-0,2 sec. sunt perfect tolerate de schelet. Rareori s-au semnalat dureri după accelerații de 18 G acționând 0,2 sec. Cu toate astea scaunul de catapultare M-3 folosit la bombardierele B-52 (are ampenajul foarte mare) supune pilotul la 18 G pentru 0,3 sec. Deși durata de acțiune se lungește semnificativ efectele asupra corpului pilotului sunt comparabile cu cele ale unor forțe de accelerație violente și continui a căror durată este sub 0,25 sec.
În faza a 2-a (rachetă) se înregistrează accelerații de 6,5 G care pot dura până la 0,4 sec. după care viteza verticală se epuizează rapid și pentru o scurtă perioadă apar accelerații minus Gz de ordinul 4 G.
Al doilriabilă, intrat în serviciu în anul 1966.
Primele scaune de catapultare folosite în cadrul Aviației Române se consemnează odată cu introducerea în dotare a primelor avioane reactive, și anume IAK-17 și IAK-23, în anul 1951.
Primul român care s-a salvat prin catapultare a fost pilotul locotenent Aurel Rain la 10 august 1955 pe aerodromul Caracal dintr-un avion MIG-15 care s-a angajat necontrolat la verticala aerodromului.
În România în perioada 1955-1995, începând cu prima catapultare de pe 10 august dintr-un MIG-15 și terminând cu cea din 25 august 1955 dintr-un MIG-21 DC, s-au efectuat 70 de către 69 de piloți din 62 de aeronave, dintre care 8 au fost de dublă comandă. Rata supraviețuiri e de 92,8%, doar 5 catapultări din cele 70 s-au soldat cu decesul piloților. De aici tragem concluzia că mijlocul efectiv de salvare al echipajelor avioanelor de luptă reactive este catapultarea.
Evoluția sistemelor de salvare s-a realizat în paralel cu cea a aeronavelor, iar această evoluție continuă și în prezent. Cu cât aeronavele sunt mai complexe și cu cât au mai multe posibilități de evoluții în zbor cu atât și sistemele de salvare sunt mai sofisticate pentru a face față potențialelor pericole la care este supus pilotul.
1.2. Efectele catapultării asupra pilotului
În timpul procesului de părăsire a aeronavei prin catapultare corpul pilotului este mai întâi supus unor accelerații lineare pozitive survenind brusc odată cu descărcarea încărcăturii explozive –“accelerație de șoc”- constând din efecte G lineare pozitive orientate în sensul cap-scaun (plus Gz).
Atunci când valoarea accelerației se situează între 15-18 G și se înscrie în limitele de timp 0,17-0,23 secunde pilotul nu înregistrează nici un simptom subiectiv și nu au loc perturbări hemodinamice astfel că, în general, nu se produce nici măcar pentru o foarte scurtă perioadă de timp vreo pierdere de cunoștință sau amnezie (“black-out”). Fabricantul Martin Baker afirmă ca în această perioadă ansamblului pilot-scaun i se imprimă viteza de 20 m/sec.
Acest tip de accelerație de șoc pune problema numai din punctul de vedere al efectelor asupra coloanei vertebrale. Limita până la care nu pot apare leziuni de coloană este de 25 G dacă aplicarea nu durează peste 0,1 sec. și gradientul de aplicare se înscrie în limitele 250-300 G/sec.
Trebuie, totuși, precizat că pentru a evita leziunile de coloană este necesară respectarea unei poziții corecte, la aceasta poate contribui și legarea corectă a chingilor scaunului care dacă sunt prea strânse curbează coloana favorizând lezarea ei. Importantă este și respectarea poziției pernelor cu care este prevăzut scaunul, astfel energia vibratorie absorbită într-un sistem elastic nu se repartizează uniform și pot apărea unele picuri exagerat de înalte.
Constructorul Martin Baker pretinde că limita maximă înregistrată în prima fază a ejecției cu sistemul propriu se situează între 16-18 G pentru o durată de 0,2 sec. și că gradientul obținut este sub 180 G/sec. (160 G/sec.).
Experiențele efectuate confirmă că accelerații de 10-20 G acționând 0,1-0,2 sec. sunt perfect tolerate de schelet. Rareori s-au semnalat dureri după accelerații de 18 G acționând 0,2 sec. Cu toate astea scaunul de catapultare M-3 folosit la bombardierele B-52 (are ampenajul foarte mare) supune pilotul la 18 G pentru 0,3 sec. Deși durata de acțiune se lungește semnificativ efectele asupra corpului pilotului sunt comparabile cu cele ale unor forțe de accelerație violente și continui a căror durată este sub 0,25 sec.
În faza a 2-a (rachetă) se înregistrează accelerații de 6,5 G care pot dura până la 0,4 sec. după care viteza verticală se epuizează rapid și pentru o scurtă perioadă apar accelerații minus Gz de ordinul 4 G.
Al doilea tip de accelerații: transverse postero-anterioare apar după ieșirea complexului pilot-scaun din cabină și reprezintă forța de inerție de sens contrar presiunii suflului aerodinamic (curentului de aer) care de altfel contribuie și la încetinirea deplasării orizontale a scaunului. Din motive lesne de înțeles forța curentului e mai mare la mică înălțime și la viteză mare ( la 800 km/h putând atinge 1,5 tone dar este de durată foarte scurtă astfel că accelerațiile transverse-posteroanterioare sunt suportate relativ ușor chiar la viteze sonice când pot atinge 40-45 G și se aplică cu un gradient de 500 G/sec.
După terminarea fazei de ejecție scaunul are tendința de a culbuta spre înainte, direcția accelerației nu este constantă. Rămânerea timp mai îndelungat în scaun în această fază a catapultării prezintă pericol din cauza apariției rotațiilor ce pot fi declanșate din cauze diverse : forma scaunului, viteza de ejecție, etc., frecvența rotațiilor poate atinge uneori 120/min. și ele provoacă accelerații ciclice la care limitele rezistenței umane n-au putut fi precizate (valori de 15 G și ritm de 20 de rotații/min. au produs la animale de experiență hemoragii după 15 sec.).
De aceea toate echipamentele de catapultare folosite în prezent țin seama de necesitatea stabilizării traiectoriei complexului pilot-scaun (sistemul Mirage 5 printr-o parașută stabilizatoare, alte sisteme două parașute în tandem cu diametru redus) și scurtării timpului până la separarea pilotului de scaun (automată după 2-4 sec. după ejecție, la sistemul Mirage, 3 sec. la celălalt).
De menționat că majoritatea parametrilor măsurați de constructorii diferitelor sisteme de salvare sunt obținuți la catapultări efectuate de pe sol și viteză 0. De aceea trebuie precizat că la viteze foarte mari și ținând seama și de traiectoria pe care se deplasează aeronava, accelerațiile pot atinge valori tipice depășind limitele rezistenței organismului.
După separarea de scaun pilotul suportă și șocul de deschidere al parașutei ce ar putea atinge valori în jur de 33 G la 14000 m. și ar putea provoca rănirea pilotului. Deoarece în jurul înălțimii de 2000 m. datorită încetinirii vitezei descensionale accelerațiile nu depășesc 8-9 G având o durată de aplicare de aproximativ 1,5-2,5 sec. constructorii au avut grijă ca prin sisteme diverse să împiedice deschiderea parașutei la înălțimi prea mari.
Catapultarea provoacă, de asemenea, și un stres psihic. Stresul apare înainte și după catapultare și poate avea mai multe cauze, mai mult sau mai puțin motivate. Una dintre aceste cauze este teama de infirmitate, mai ales în cazul piloților ce-și conștientizează vulnerabilitatea fizică (supraponderali, rezistență la efort scăzută etc.), ce ar putea rezulta în urma catapultării. Acest fapt poate duce la amânarea sau la renunțarea luării deciziei de catapultare. După catapultare atitudinea pilotului, față de zbor, poate suferi modificări, scăderea sau chiar pierderea motivației față de această activitate. Modificarea atitudinii pilotului depinde de gravitatea efectelor produse asupra integrității fizice, de tipul aeronavei (cei mai afectați sunt piloții avioanelor supersonice), de familie etc.
Stresul catapultării variază în funcție de încrederea pe care o acordă pilotul sistemelor de salvare. Sistemele de salvare performante oferă un sentiment de siguranță care duce la o creștere a capacității de concentrare în executarea misiunilor.
Pentru o catapultare reușită e nevoie de un sistem de salvare performant și de piloți bine pregătiți, fizic și psihic. Astfel, pentru a reduce riscul, piloții trebuie să fie bine instruiți în vederea unei eventuale catapultări, ei trebuie să încerce să reducă viteza avionului și să coboare la altitudini mai joase, să ia din timp decizia pentru catapultare, să încerce să controleze avionul așezându-l în poziție orizontală și să ia el însuși o poziție corectă în scaun, înainte de a iniția catapultarea. Instructajul pilotului va cuprinde toate fazele catapultării, tehnica părăsirii avionului, manevrarea parașutei, luarea contactului cu solul. E necesar și antrenamentul practic la sol (static pentru controlul poziției corecte sau dinamic pe rampe speciale de catapultare), antrenament cu atât mai necesar atunci când intră în uz un echipament nou.
CAPITOLUL 2
ASPECTE TEORETICE GENERALE ALE SISTEMELOR DE SALVARE PRIN CATAPULTARE
2.1. Rolul sistemelor de salvare prin catapultare
La viteze de zbor mai mari de 400 km/h, pentru asigurarea securității părăsirii aeronavei, este necesar ca pilotul să fie aruncat (catapultat) din aeronavă împreună cu scaunul. Șocul trebuie să fie atât de puternic, încât să garanteze, în afara desprinderii, și deplasarea rapidă a pilotului la o distanță suficientă pentru prevenirea lovirii corpului său de ampenaj sau alte organe ale aeronavei.
Afară de aceasta, forțele care acționează asupra organismului omenesc în timpul catapultării și durata lor trebuie să fie de așa natură, încât să nu prejudicieze sănătatea și capacitatea de zbor a pilotului.
Aeronavele de mare viteză moderne sunt echipate cu instalații speciale pentru catapultarea pilotului împreună cu scaunul, la care, cu ajutorul mecanismului pirotehnic, pilotul este aruncat din cabină împreună cu scaunul cu viteza necesară în vederea îndepărtării la distanța de siguranță.
Viteza inițială trebuie să fie de cca. 15-18 m/sec., durata catapultării de 0,10-0,12 secunde și accelerația de 150-200 m/sec².
Pentru catapultare se utilizează cartușele pirotehnice, introduse în mecanismele pirotehnice ale sistemelor de catapultare. Cartușele pirotehnice sunt formate din tuburi de alamă echipate cu capse amorsă cu acțiune dirijată, cu pastile de inițiere de pulbere neagră și încărcături principale, care constă din mai multe “macaroane” de pulbere de azvârlire. Pentru realizarea îndepărtării la distanța de siguranță se recurge la completarea sistemului de catapultare cu un motor rachetă cu combustibil solid.
Ajungând în curentul de aer, sub acțiunea lui de încetinire, scaunul rămâne în urmă față de avion, care își continuă mișcarea. În aer, după catapultare, centurile pilotului se desfac, după care scaunul se depărtează repede de pilot și, după câteva secunde de la catapultare, parașuta se poate deschide fără nici un pericol.
2.2. Situații deosebite în care se impune catapultarea
Cazurile în care se impune catapultarea pilotului sunt foarte variate. Acestea pot să apară de la H=0, V=0 (adică la decolare sau aterizare) până la înălțimi și viteze de zbor foarte mari, la zborul de instrucție sau în cazul luptei aeriene.
Situațiile cele mai caracteristice care periclitează securitatea zborului și care impun catapultarea pilotului sunt:
motorul (motoarele) s-a defectat și nu mai permite continuarea zborului iar aterizarea forțată nu este posibilă;
când nu mai funcționează aparatele de navigație și pilotaj în condiții meteorologice grele și dirijarea pentru venirea la aterizare nu este posibilă;
incendiul la motor care nu a putut fi stins;
complicarea condițiilor meteorologice peste nivelul de pregătire al pilotului;
distrugerea unor organe vitale ale avionului care nu mai permit zborul;
avionul nu mai răspunde la comenzi;
când avionul intra într-o evoluție periculoasă și nu mai poate fi scos;
când s-a consumat combustibilul și aterizarea forțată nu se poate executa;
când pilotul nu mai este în măsură să continue pilotarea avionului;
dacă rămânerea la bord pune în pericol iminent viata pilotului.
În România, catapultările de pe avioanele de luptă cu reacție, au avut următoarele cauze:
oprirea motorului;
pătrunderea pasărilor (berze) în priza de aer a reactorului;
spargerea cupolei;
defectarea vitezometrului;
defecțiunea mecanică a ampenajelor;
explozia la bord după ruperea unor palete în turbină;
greșeli de pilotaj și experiența insuficientă;
coliziuni in aer.
Se poate observa că sistemele de salvare prin catapultare asigură salvarea în situații de zbor foarte variate și că încearcă să acopere toată gama de evenimente posibile care ar putea pune în pericol viața pilotului.
2.3. Procesul catapultării
Procesul catapultării este analog unei tragerii, spre deosebire de aceasta, “proiectilul”- scaunul de catapultare și pilotul – se deplasează împreună cu camera de încărcare în sens invers deplasării gazelor în cameră. În afară de aceasta, aici presiunea inițială nu mai este presiune de forțare în ghinturi, de astă dată mișcarea începe, practic, când valoarea forței de presiune a gazelor ( în creștere la început ), depășește componenta de pe axul sistemului, a greutății părții sale mobile (scaun și pilot).
Pentru catapultări din zbor orizontal presiunea la începutul mișcării, trebuie să respecte relația:
P0·F≥GT·cos χ
unde: F este secțiunea transversală a părții mobile asupra căreia acționează gazele;
χ – unghiul de înclinare al sistemului telescopic ( ghidajului ) față de verticală;
G – greutatea părților mobile ale sistemului.
După cum arată calculele, această valoare este de cca. 5-7 daN/cm2, cu mult mai puțin decât presiunea maximă. Cu o precizie satisfăcătoare, se poate considera că presiunea inițială în mecanismul de catapultare este P0 =0. Doar pentru catapultările din zboruri cu evoluții complexe, sau la unele sisteme cu lacăte de blocare, presiunea la care începe mișcarea este de 20-25 daN/cm2, adică 15-20 % din presiunea maximă.
Fig.2. Descompunerea forței de greutate.
Indiferent de începutul mișcării și de caracteristicile mișcării ghidate și ale traiectoriei libere a scaunului, rolul sistemului de catapultare este de a asigura în minimum de timp o îndepărtare suficient de mare de aeronava pilotului, astfel încât salvarea acestuia să fie garantată. În cele două faze ale mișcării scaunului, catapultarea prezintă și principalele sale pericole, între care se pot arăta:
– în timpul mișcării ghidate:
a). posibilitatea amputării picioarelor;
b). depășirea limitei admisibile a suprasarcinii “cap-bazin”;
ny=7-40; Δt=10-0,015 s
– în timpul mișcării libere:
a).depășirea limitei admisibile asupra sarcinii “spate-piept”;
ny=13-110; Δt=10-0,01 s
b).posibilitatea întâlnirii cu ampenajul vertical sau alte organe ale propriei aeronave.
Dacă pentru înlăturarea pericolului amputării picioarelor pilotului la părăsirea cabinei este suficient să se respecte anumite instrucțiuni și să se prevadă sistemul de mecanisme care să-i zăvorască picioarele în timpul primei părți a mișcării, înlăturarea celorlalte se asigură numai printr-o judicioasă proiectare a sistemului.
Dacă nici pe această cale nu poate fi realizată o îndepărtare suficientă a scaunului de ampenajul vertical, trebuie să se recurgă la folosirea motoarelor rachetă pentru accelerarea mișcării. De fapt, numai cu ajutorul lor se poate realiza catapultarea în deplină securitate.
2.4. Etapele catapultării
Pentru a face o analiză mai exactă a procesului catapultării și al factorilor ce intervin în desfășurarea acestuia trebuie să facem studiul pe etape distincte.
Există trei cazuri diferite în care se poate comanda catapultarea, și anume:
în decolare sau aterizare;
în zbor la viteze cuprinse între 500-1200 km/h și înălțimi sub 3000 m;
în zbor la viteze cuprinse între 500-1200 km/h și înălțimi peste 3000 m.
Diferențele dintre cele trei cazuri constă în succesiunea funcționării automatelor sistemului în funcție de viteza și înălțimea de zbor din momentul catapultării.
Astfel, în primul caz, când catapultarea survine în procesul de decolare sau de aterizare, succesiunea funcționarii automatelor sistemului, la viteze mai mici de 500 km/h, este următoarea:
acționarea manetei de comanda a catapultării;
largarea cupolei;
începerea mișcării scaunului pe ghidaj;
mișcarea scaunului pe ghidaj;
funcționarea semiautomatului pentru deschiderea lacătelor de fixare;
coborârea pilotului cu parașuta de salvare.
Fig.3. Schema catapultării la H=0 m.
În cel de al doilea caz, când catapultarea survine în zbor la viteze cuprinse între 500 – 1200 km/h la o înălțime sub 3000 m, succesiunea funcționării sistemului este:
acționarea manetei de comanda a catapultării;
largarea cupolei;
începerea mișcării scaunului pe ghidaj;
mișcarea scaunului pe ghidaj;
funcționarea automatului parașutei de catapultare cu o întârziere de 0 – 0,8 s, funcție de viteza de zbor din momentul catapultării;
funcționarea semiautomatelor pentru deschidere lacătelor de fixare;
coborârea pilotului cu parașuta de salvare;
Fig.4. Schema catapultării la H sub 3000 m.
În ultimul caz, catapultarea executându-se în zbor la viteze cuprinse între 500 – 1200 km/h și înălțimi de peste 3000 m, avem:
acționarea manetei de comanda a catapultării;
largarea cupolei;
începerea mișcării scaunului pe ghidaj;
mișcarea scaunului pe ghidaj;
funcționarea automatului parașutei de catapultare cu o întârziere de 0 – 1,8 s, funcție de viteza de zbor din momentul catapultării;
mișcarea pe traiectorie cu funcționarea mecanismelor ceasornic ale celor doua semiautomate pentru deschiderea lacătelor de fixare; deschiderea lacătelor de fixare nu se efectuează deoarece capsulele aneroide blochează funcționarea semiautomatelor respective, pana la reducerea înălțimi la valoarea de 3000 m pentru primul semiautomat și la valoarea reglată pentru cel de al doilea semiautomat:
Fig.5. Schema catapultării la H peste 3000 m.
coborârea stabilizată a sistemului scaun-pilot până la înălțimea reglată sau până la 3000 m;
funcționarea semiautomatelor pentru deschiderea lacătelor de fixare;
coborârea pilotului cu parașuta de salvare.
În continuare voi face studiul mișcării scaunului de catapultare datorită acțiunii gazelor rezultate din transformarea explozivă a încărcăturii de azvârlire din cartușul de catapultare.
Viteza scaunului de catapultare
În raport cu forța de presiune a gazelor, cu greutatea scaunului și a pilotului, celelalte forțe care acționează asupra scaunului sunt atât de mici încât pot fi neglijate.
În această ipoteză, acțiunea mișcării este:
m=p F – G cos χ
unde în afara mărimilor cunoscute s-a notat cu:
m – masa scaunului și a pilotului;
p – presiunea din interiorul mecanismului pirotehnic;
v – viteza scaunului.
Deoarece χ ≤ 15-20º se poate aproxima cos χ = 1, atunci devine:
= g (pF-1) (1)
Se poate schimba variabila “t” – timpul mișcării cu “l” – deplasarea scaunului de catapultare, înmulțind cu raportul dt/dl. Scoțând în evidență și factorul de suprasarcină, ecuația devine:
V= g (n-1) (2)
unde n = p este factorul de suprasarcină la momentul t.
Introducând și în relația (1) factorul de suprasarcină, rezultă sistemul de ecuații:
= g(n-1)
V = g(n-1)
Prin integrare se poate obține viteza, dacă se cunoaște variația presiunii gazelor cu timpul sau cu deplasarea scaunului de catapultare. Integrarea se începe de la presiunea creată instantaneu de inițiator.
2.6. Suprasarcinile care apar la catapultare
În cazul catapultării factorul de suprasarcină este raportul dintre accelerația totală “a”, care acționează asupra corpului omenesc și accelerația căderii libere (gravitației), “g”=9.81 m/sec2, sau raportul dintre forța “P” care acționează asupra corpului și greutatea corpului “G”:
n = =
Suprasarcina medie exercitată asupra pilotului în timpul catapultării determină un factor de suprasarcină de 18, ceea ce înseamnă P=1500 daN, cu alte cuvinte în timpul catapultării asupra pilotului acționează o forță de inerție egală cu 1500daN.
Pilotul, stând într-o anumită poziție pe scaunul special, este capabil să suporte această suprasarcină, fără să sufere și fără urmări asupra organismului, datorită numai duratei scurte a suprasarcini.
În timpul catapultării, suprasarcinile acționează de-a lungul corpului pilotului, adică de-a lungul direcției vaselor mari de sânge. În cazul unei acțiuni îndelungate, în corpul omenesc se produce deplasarea unor mase mari de sânge. Așa, de exemplu, dacă suprasarcinile vor acționa de-a lungul corpului mai mult de 1 sec., atunci se produc perturbații în circulația sângelui. Dacă acțiunea suprasarcinii este de scurtă durată (mai puțin de 0,5 sec.), perturbarea circulației sângelui nu are timp să exercite influența sa vătămătoare din cauza inerției sângelui.
În plus, valoarea suprasarcinii admise se determină și după rezistența mecanică a organelor interioare și coloanei vertebrale. Și la acestea, suprasarcinile de durată mai lungă se suportă mai greu decât cele de scurtă durată. De exemplu, un om care stă pe scaun în cazul când suprasarcina acționează pe direcția “cap-bazin” timp de o secundă, valoarea admisă a suprasarcinii va fi corespunzătoare factorului de 7-8; dacă durata va fi de 0,2 sec., valoarea admisă a factorului de suprasarcină, ajunge până la 18-20.
Suprasarcina corespunzătoare lui n=18-20 se resimte ca o izbitură însoțită de cutremurarea întregului corp, în special a capului și trunchiului.
În timpul catapultării coloana vertebrală este supusă la o suprasarcină deosebit de mare. Această suprasarcină este cauzată de forța de inerție a părții superioare a corpului.De aceea, este foarte important ca pilotul în momentul catapultării să stea în scaun drept, astfel încât coloana vertebrală să nu fie îndoită, întrucât efortul de comprimare împreună cu efortul de îndoire se suportă mai greu decât efortul provocat de comprimare.
Fig.6. Suprasarcinile limita n care pot fi suportate de pilot.
(n depinde de durata si de sensul de acționare a suprasarcinii)
Este necesar ca în timpul catapultării, spatele bazinului pilotului să fie lipit de spătarul scaunului, deoarece această poziție asigură forma necesară a coloanei vertebrale și stabilitatea acesteia.
Dacă picioarele sunt ridicate prea mult și bazinul nu este lipit de spătarul scaunului, atunci se creează o îndoire nefavorabilă a coloanei vertebrale în partea de jos și diminuează capacitatea acesteia de a suporta suprasarcini mari.
În momentul catapultării coloana vertebrală poate fi degajată parțial de efortul exercitat asupra ei și cu ajutorul mâinilor.
Dacă în timpul catapultării, pilotul se sprijină cu putere în brațele scaunului sau trage mânerul apărătoarei feței (perdelei) în jos, se poate micșora efortul total exercitat asupra coloanei vertebrale.
Pentru a suporta mai ușor suprasarcinile considerabile, este important ca coloana vertebrală să nu aibă vătămături de dinainte. Afară de aceasta, o stare psihico-fizică bună a pilotului poate contribui la suportarea cu mai multă ușurință a suprasarcinilor.
Micșorarea suprasarcinilor care apar la catapultare se poate face prin lungirea cursei utile s0 pe parcursul căreia scaunul se accelerează, dar cursa utilă este limitată de înălțimea cabinei și este de obicei de 0,7-1,0 m. la o asemenea cursă utilă și pentru suprasarcinile enumerate mai sus, viteza inițială necesară vo se realizează pentru viteze mai mari ale avionului.
Fig.7. Diagrama suprasarcinilor în funcție de cursa s a pistonului scaunului:
(în cazul unei diagrame nereușite (a), pilotul va suporta suprasarcini nmax mari)
Deoarece viteza inițială v0 depinde de accelerația medie în procesul de catapultare, maximele și minimele de accelerație, deci și suprasarcinile, trebuie evitate, căutând să se obțină o creștere lină și o descreștere tot așa de lină a suprasarcinii în funcție de cursa pistonului, adică trebuie să se caute posibilități de a se mări coeficientul η de plenitudine a diagramei de suprasarcină în funcție de cursă. Aceasta va contribui la micșorarea suprasarcinii maxime de catapultare ng max .
Mărimea suprasarcinii maxime ng max depinde de viteza inițială maximă v0 , de cursa utilă s0 și de coeficientul de plenitudine η prin relația:
ng max =
de unde:
vo =
În consecință, pentru o viteză dată v0 ,suprasarcina ng max poate fi micșorată prin mărirea cursei utile s0 și a coeficientului η. Dacă, însă, fără a se mări suprasarcina ng max ,trebuie sporită viteza inițială v0 (când crește viteza de zbor), aceasta se poate face tot prin sporirea cursei utile s0 și a coeficientului de plenitudine η.
2.7. Acțiunea curentului de aer în procesul de catapultare
Încă din timpul mișcării scaunului în ghidaje, obrazul și corpul pilotului, ieșind din limitele cabinei, ajung sub acțiunea curentului de aer, care are viteza egală cu viteza de zbor. Pilotul se găsește aproximativ 0,1 sec într-un curent cu o asemenea viteză, până când scaunul se desprinde de ghidaje, după care mișcarea scaunului este frânată brusc, iar viteza de catapultare se micșorează. La viteze mai mici de 800 km/h, acțiunea directă a curentului de aer asupra obrazului are efecte mari, dar este suportată fără urmări dăunătoare și fără senzații dureroase. La viteze de zbor mai mari de 800 – 850 km/h, fața pilotului trebuie protejată la catapultare.
Din cauza frânării bruște a scaunului, în curentul de aer apar accelerații însemnate pe linia de zbor și forțe de inerție legate de acestea. Forțele de inerție egale ca valoare cu forțele aerodinamice care acționează asupra scaunului, provoacă suprasarcini mari în direcția spate-piept. Această suprasarcină atinge valoarea maximă în momentul inițial de eliberare a scaunului din ghidaje, după care descrește brusc. La o viteză de zbor la sol de 900 km/h, datorită frânării, valoarea suprasarcinii inițiale este de aproximativ 20. Cu toată durata ei scurtă, această suprasarcină este apropiată de limită. În altitudine, din cauza micșorării densității aerului, forțele de frânare ale scaunului se micșorează și, corespunzător cu acestea, se micșorează și suprasarcina. Suprasarcina datorită frânării poate fi micșorată prin sporirea greutății scaunului G și prin ameliorarea formelor lui aerodinamice (micșorarea forțelor de frânare), adică prin mărirea raportului:
După ce scaunul a fost aruncat din cabină, pe lângă fenomenele examinate se mai produce și o frânare bruscă a mișcării în sus, provocată de acțiunea greutății scaunului, la care se adaugă portanța lui negativă (îndreptată în jos). Din această cauză, suprasarcina care acționa la catapultare în direcția cap-bazin își schimbă semnul și acționează după aruncarea scaunului în direcția bazin-cap. De obicei, aceste suprasarcini nu sunt mari (circa 4) și sunt de scurtă durată (mai puțin de 1 s ), dar ele acționează în sensul cel mai nefavorabil.
Fig.8. Suprasarcini datorate frânării scaunului în curentul de aer.
(suprasarcina atinge valoarea maximă în momentul inițial, după detașarea scaunului de ghidaje, iar apoi scade brusc)
După ce scaunul a fost aruncat din cabină, este posibilă rotirea lui în jurul axei transversale, provocată de momentul forțelor aerodinamice care acționează asupra scaunului, cum și de momentul inițial datorat aplicării excentrice a forței de catapultare și acțiunii forțelor aerodinamice asupra părții superioare a scaunului în procesul de catapultare. Momentul de rotație depinde în mare măsură de înălțimea sprijinului pentru cap al scaunului, printr-o alegere corectă a acestuia, rotația nu este mare și nu are urmări defavorabile.
2.8. Traiectoria necesară scaunului și factorii care o influențează
Pentru a se garanta securitatea necesară, traiectoria scaunului trebuie să aibă o înălțime suficientă deasupra ampenajului.
Traiectoria scaunului poate fii influențată de viteza scaunului, viteza de zbor a avionului, mărimea aeronavei, greutatea pilotului.
Viteza scaunului trebuie să fie suficient de mare pentru a obține o distanță rezonabilă de îndepărtare între pilot și avion. În același timp, timpul de executare trebuie să fie destul de scurt pentru a scoate pilotul în afara oricărui pericol. Dacă viteza crește și timpul scade atunci suprasarcina crește excesiv. De aceea, e necesar să se realizeze un echilibru între distanță și timp pentru a obține un sistem rapid, cu o traiectorie adecvată și suprasarcini care nu depășesc limitele rezistenței pilotului. Aceasta se poate obține din relația:
D =AT2+ViT
Unde: D = distanța;
A = accelerația;
T = timpul;
Vi = viteza inițială.
Ca exemplu putem lua două cazuri diferite de catapultare. Primul este un avion pe pista de decolare-aterizare la care se impune o catapultare la Vav=0, H=0. În acest caz, rezistența aerului asupra scaunului se poate neglija. Aici, factorul critic este înălțimea de catapultare care să permită deplierea parașutei. Dacă e necesară o înălțime de 100 m și sistemul acționează pentru 0,250 s cu o întârziere de două secunde din momentul ejecției până se desface parașuta, se obține o suprasarcină de 25 G asupra pilotului. Problema timpului și a distanței necesare deplierii parașutei se pune și în cazul zborului pe spate la înălțime mică.
În al doilea exemplu, se consideră că avionul este în zbor și pilotul se catapultează. Pentru a simplifica problema, presupunem că rezistența aerului oprește toate mișcările spre înainte ale scaunului în timp ce acesta părăsește avionul. Scaunul trebuie să urce cu o viteză suficient de mare pentru ca avionul să treacă pe dedesubt.
Trăgând o linie de la poziția scaunului până la partea superioară a cozii obținem traiectoria scaunului. Pentru un avion mare ca B-1, unde, pilotul e la o distanță față de partea superioară a cozii de 4,75 m și la o depărtare de 33,5 m sub un unghi de 80, e acceptat un scaun cu o viteză de catapultare mai mică. În cazul avion de vânătoare ca F-4 care are coada relativ înaltă (2,1 m) în comparație cu lungimea fuselajului (12,3 m) e necesar un scaun mai rapid. Considerând secvența catapultării tot de 0,250 s se obțin următoarele date:
Pentru a scăpa de suprasarcinile mari s-a ajuns la un sistem cu două faze. O catapultă explozivă dă impulsul inițial, iar al doilea impuls e dat de un motor-rachetă. Scaunele firmei Martin-Baker le folosesc ca dispozitive separate în timp ce McDonnell DouglasACES II folosește o combinație catapultă-rachetă.
Dacă creștem viteza de zbor, crește foarte mult (proporțional cu presiunea dinamică) acțiunea de încetinire din partea curentului de aer asupra scaunului și acesta rămâne brusc în urma avionului. Din această cauză, prin creșterea vitezei de zbor a avionului vav , traiectoria scaunului devine mai joasă (dar viteza inițială a scaunului v0 rămâne constantă).
Fig.9. Variația traiectoriei scaunului în funcție de viteza de zbor a avionului.
(cu cât viteza de zbor a avionului Vav e mai mare, cu atât traiectoria scaunului va trece mai aproape de ampenaj)
Pe lângă viteza avionului, o mare influență asupra traiectoriei scaunului, o exercită și viteza inițială v0 a acestuia. Cu cât v0 va fi mai mare, cu atât traiectoria deasupra ampenajului va fi mai înaltă. Viteza inițială necesară de catapultare v0 se alege de obicei astfel încât să se asigure înălțimea necesară a traiectoriei deasupra ampenajului. Astfel odată cu creșterea vitezei vav a avionului, trebuie sporită și viteza inițială v0 a scaunului. Pentru avioanele de vânătoare cu o viteză de 800 km/h, viteza inițială necesară v0 va fi de 10 – 15 m/sec, iar la o creștere a vitezei avionului până la 900 – 1000 km/h, viteza necesară v0 poate ajunge până la 20 m/sec.
Fig.10. Variația traiectoriei scaunului în funcție de viteza lui inițială.
(cu cât viteza inițială a scaunului va fi mai mare, cu atât traiectoria lui va trece mai sus deasupra ampenajului)
Când viteza avionului vav și viteza inițială v0 sunt constante, traiectoria scaunului poate fi sporită prin mărirea greutății scaunului G, cum și prin micșorarea rezistenței la înaintare a scaunului (proporțională cu Cx A) și a portanței lui, îndreptată de obicei în jos ( și proporțională cu Cz A). Astfel, scaunele de forme aerodinamice care au valori mai mari ale rapoartelor și sunt mai convenabile. Aceasta se manifestă, mai ales, la viteze mari de zbor.
Unghiul χ de înclinare al scaunului influențează puțin înălțimea traiectoriei. Valorile optime ale lui χ sunt cuprinse între limitele de 5–200.
Greutatea pilotului este un alt factor care influențează traiectoria scaunului. Greutatea care trebuie catapultată e dată de:
greutatea scaunului;
greutatea echipamentului;
greutatea pilotului.
Greutatea scaunului e determinată de greutatea lui propriu-zisă, a mecanismului pirotehnic care e catapultat odată cu scaunul, pachetul de supraviețuire și parașuta. Aceste greutăți pot varia. Scaunul Martin-Baker H-7, care e instalat pe avionul F-4 Phantom, are greutatea scaunului de 88 kg, a pachetului de supraviețuire de 18 kg și a parașutei de 9 kg. Dacă avem în vedere scaunul McDonnell Douglas ACES II, greutatea scaunului scade la 68 kg, celelalte rămânând constante. Pentru scaunele folosite pe unele avioane greutatea e chiar mai mică prin îndepărtarea pachetului de supraviețuire, mai ales în zborurile de încercare sau deasupra teritoriului unde salvarea se poate face imediat.
Greutatea echipamentului e dată de ce aduce pilotul la bord. Îmbrăcămintea are o greutate neglijabilă, dar costumul de suprasarcină, casca contează. În funcție de aeronavă și pilot, această greutate poate fi de aproximativ 14-22 kg.
Greutatea pilotului este cea mai mare variabilă având în vedere că greutatea scaunului depinde de tipul avionului și greutatea echipamentului de tipul misiunii. După ce Statele Unite au pregătit femei piloți s-a observat că greutatea piloților varia între 47 kg și 93 kg. Această diferență de greutate are efecte semnificative asupra forțelor care apar în procesul catapultării.
Folosind scaunul Martin-Baker H-7 obținem următoarele date:
Un pilot prea ușor poate fi expus unei forțe prea mari și poate suferi traumatisme în urma catapultării, pe când, un pilot prea greu poate micșora înălțimea maximă de catapultare și parașuta să nu aibă timpul necesar pentru deschidere sau să nu poată evita coada avionului.
În ce privește regimul de zbor al avionului, din punctul de vedere al sporirii înălțimii traiectoriei, un zbor curbiliniu nu este, de obicei, mai periculos decât un zbor orizontal, din cauza vitezei mai mici. La picaj, depărtarea scaunului de ampenaj este cu 15-20% mai mare decât în zbor orizontal și, ca atare, mai avantajoasă.
CAPITOLUL 3
ASPECTE CONSTRUCTIVE ALE SISTEMELOR DE SALVARE DE PE AVIOANELE SUPERSONICE MODERNE
3.1. Tendințe în dezvoltarea și construcția sistemelor de salvare de la bordul avioanelor supersonice
În practică, s-au putut observa două concepții de construcție a sistemelor de salvare, una vestică (Marea Britanie, S.U.A.) și una estică (Rusia). În Vest s-a pus accentul pe supraviețuire, salvarea pilotului. În Rusia, obiectivul era: nici un traumatism – pentru a putea zbura în ziua următoare, design-ul sistemelor netolerând apariția traumatismelor.
Un scaun de catapultare este expulzat din carlingă folosindu-se presiunea unui gaz fierbinte generat de o încărcătură pirotehnică din interiorul catapultei și un mecanism plasat sub scaun alcătuit din țevi / canale ce conțin și apoi emit gazele. După ce scaunul părăsește cabina, un motor-rachetă se aprinde sub scaun, de obicei printr-un ajutaj dual, pe fiecare parte a scaunului, acesta fiind ridicat mult deasupra ampenajului. Se desface o parașută de stabilizare, în spatele scaunului pentru a-l stabiliza, apoi se desface parașuta principală, separând pilotul de scaun și ducându-l la sol. La viteză zero, altitudine zero, aparatul fiind staționar, motorul-racheta ridică scaunul îndeajuns pentru a permite desfacerea parașutei.
Scaunele de catapultare din Vest au devenit din ce în ce mai sofisticate începând cu perioada de mijloc a anilor ’80. NACES (Navy Aircrew Common Ejection Seat), de exemplu, a fost primul sistem ce deținea un microprocesor pentru a controla operațiunile scaunului, permițând ejectarea și desfacerea parașutei de stabilizare, pentru stabilizarea scaunului, în mai puțin de jumătate de secundă.
O importantă schimbare, în perioada recentă, a fost necesitatea asigurării unei ejectari sigure pentru piloți cu greutăți și înălțimi cât mai variate. De asemenea, s-a avut în vedere dotarea scaunelor cu chingi pentru brațe și picioare, lipsa acestora cauzând traumatisme în ejectările la viteze mari. S-a constatat și necesitatea unei parașute de stabilizare care să se desfacă mai repede pentru o mai bună stabilizare a scaunului la viteze foarte mari –aspect important pentru piloții cu greutăți reduse, deoarece previne rotirea necontrolată a scaunului.
Cel mai controversat aspect in privința scaunelor de catapultare îl reprezintă viteza maximă la care scaunele sunt sigure. Solicitările militare ale Statelor Unite si Marii Britanii nu au depășit 1100 km/h, pentru o ejectare sigură. Motivul pentru care aviația militară vestică a stabilit această limită se datorează faptului că 99,4% din catapultări au fost efectuate între 0–1100 km/h, marea majoritate fiind între 250-800 km/h.
Deoarece are în vedere o filosofie diferită, scaunul de catapultare rusesc K-36 este proiectat pentru ejectări ce nu produc traumatisme, până la viteze de 1350 km/h. K-36 se află în producție de la sfârșitul anilor ’60 și a atras atenția asupra performantelor sale deosebite datorită câtorva ejectări high-profile, fără traumatisme, ale piloților ruși: dintr-un MIG-29 la Paris Air Show din 1989; din două MIG-uri, în coliziune, la Internațional Air Tatoo, Fairford, Marea Britanie, 1993; dintr-un Su-30 MK biloc la Paris Air Show, 1999. S-a constatat, în urma unor teste adverse-altitude, că în timpul ejectării la viteze mici există un unghi de derivă și tangaj. La viteze extrem de mari, asociate cu operațiunile unui aparat de vânătoare în momente conflictuale, asigură stabilitate direcțională si protejează echipajul, reducând semnificativ riscul traumatismelor. Ejectări operaționale de succes au avut loc la viteze de 1300 km/h (la 1000 m) și Mach 2,6 (la 18000 m).
Forțele aerodinamice întâlnite la viteze extrem de mari cauzează traume severe ale gâtului, coloanei și ale membrelor. La scaunele ejectoare care sunt aerodinamic instabile și care nu au chingi pentru membre riscul traumelor majore crește exponențial de la 600 km/h până la o probabilitate a traumelor fatale aproape de 1100 km/h. Din această cauză, construcția sistemelor de salvare care echipează avioanele supersonice moderne trebuie să aibă în vedere protejarea pilotului și proiectarea să fie riguroasă pentru a nu se produce traumatisme.
În continuare, voi prezenta unele particularități constructive ale scaunelor K-36 (concepția estică) și MK-10 (concepție vestică).
3.2. Sistemul de largare al cupolei
Sistemul de largare al cupolei asigură deschiderea lacătelor de zăvorâre și larghează partea mobilă a cupolei. În acest fel se elimină posibilitatea lovirii pilotului de cupolă. Contactul ar putea provoca leziuni ale capului, coloanei, membrelor sau chiar tăieturi.
Sistemul de largare al cupolei dispus pe avionul MIG-29 funcționează automat în timpul ejecției și autonom prin maneta de largare a cupolei dispusă în partea dreaptă a cabinei (colorată în roșu). E compus dintr-un mecanism de inițiere, un dispozitiv pirotehnic principal de largare și două secundare, doi cilindri telescopici pentru largarea cupolei, un cilindru telescopic cu două camere (dispus în partea dreaptă) și un cilindru telescopic cu o singură cameră (dispus în partea stângă) – pentru deschiderea celor patru lacăte de zăvorâre a cupolei – și cilindrul pirotehnic cu piston al scaunului.
Largarea cupolei se poate face de la comanda unică a catapultării sau, în caz de avarie, de la maneta de largare a cupolei:
când se trage maneta de comandă a catapultării se acționează mecanismul pirotehnic al sistemului de strângere în chingi. O parte din gaze sunt preluate de cilindrul pirotehnic al scaunului și pistonul presează mecanismul de inițiere cu pârghie articulată care extrage siguranța dispozitivului pirotehnic principal și a primului dispozitiv secundar. Cartușul dispozitivului principal e tras imediat, iar cartușul dispozitivului secundar cu întârziere de 0,5 secunde. Gazele obținute în dispozitivul principal sunt conduse la cilindri telescopici ai cupolei și mai departe la cilindri de dezăvorâre a lacătelor. După ce lacătele sunt deschise, cupola este ridicată 300 mm de cilindri telescopici de largare. Sub acțiunea curenților de aer cupola este îndepărtată de avion.
Dacă dispozitivul principal de largare nu funcționează, după o întârziere de 0,5 secunde este acționat primul dispozitiv secundar. Gazele ajung doar la cilindrul cu două camere deschizând lacătele din partea dreaptă. Deoarece toate lacătele sunt interconectate, ele vor fi deschise de cilindrul de dezăvorâre din partea dreaptă. În acest caz, cupola nu e ridicată de cilindri telescopici de largare. Aici, cupola e ridicată datorită formei sale aerodinamice care creează o presiune negativă în partea sa superioară și de presiunea excesivă din cabină. După o întârziere de încă 0,5 secunde (în total o secunda din momentul inițierii dispozitivului pirotehnic principal), e tras al doilea cartuș secundar. Gazele obținute ajung la cilindrul dublu de deblocare al scaunului și la sistemul de strângere în chingi.
Fig.11. Sistemul de largare al cupolei.
1.către sistemul de strângere în chingi; 2. către mecanismul de inițiere a catapultării; 3. maneta de comandă a catapultării; 4. maneta de largare autonomă a cupolei; 5. cilindru telescopic cu două camere (dreapta); 6. cilindri telescopici de largare a cupolei; 7. cilindru cu o singură cameră (stânga); 8. mecanism de blocare a scaunului; 9. cilindru pirotehnic dublu de deblocare a scaunului; 10. cilindru pirotehnic cu piston; 11. către sistemul de strângere în chingi; 12. mecanism de inițiere cu pârghie articulată; 13. tunuri secundare; 14. tun principal al sistemului de largare.
b. largarea cupolei mai poate fi comandată de maneta de largare autonomă a cupolei. Aceasta manetă e situată pe consola verticală în partea dreaptă a cabinei și are culoare roșie. Când pilotul acționează maneta, cu ajutorul unui cablu se acționează mecanismul de inițiere cu pârghie articulată. Cartușele dispozitivului principal și secundar sunt trase și au loc aceleași operațiuni ca și în cazul precedent.
În cazul avionului MIG-29, pentru largarea cupolei există următoarele restricții de viteză și altitudine:
– V = 75-950 Km/h H = fără limită;
– V = 950-1200 Km/h H 40 m de la nivelul solului;
– V = 1200-1300 Km/h H 80 m de la nivelul solului.
Limitele de viteză (cel puțin 75 Km/h) sunt date pentru a asigura desprinderea cupolei de către curenții de aer și limitele de înălțime pentru a oferi parașutei timpul necesar de depliere.
La unele sisteme de largare a cupolei largarea se face cu ajutorul unor dispozitive pirotehnice cu cartuș. Aceste dispozitive sunt montate în rama cupolei. În momentul în care sunt inițiate sunt trase cartușele care desprind partea mobilă a cupolei. Acest tip de sistem de largare asigură cupolei o traiectorie astfel încât să se evite posibilitatea coliziuni cu scaunul în timpul procesului de catapultare.
3.2.1. Catapultarea prin cupolă
Catapultarea prin cupolă este un caz particular, necesitatea lui apărând în cazul defectării sistemului de largare a cupolei.
Pentru ca procesul de catapultare să se execute în condiții de siguranță pentru pilot, trebuie să se respecte următoarele reguli:
Proiectarea și montarea scaunelor ce se pot catapulta se va face astfel încât primul obiect care lovește cupola să fie cel destinat să distrugă cupola.
Poziția scaunului în interiorul cabinei este de dorit să fie astfel încât cursa lui să fie suficient de mare înainte ca partea superioară a cabinei să vina în contact cu partea de sus a scaunului pe care sunt montate piesele de distrugere a cupolei.(cursa minimă va fi luată de aproximativ 25,4 mm)
Dispozitivul de distrugere a cupolei nu va trebui sa aibă nimic comun cu parașuta de salvare. Poziția și forma lui vor fi astfel alese încât să fie distrusă din cupolă o arie suficient de mare după impactul inițial, iar energia utilizată de scaun să fie destul de mică (va fi necesar un compromis între aceste condiții).
Din experiență s-a observat că pentru a micșora energia cheltuită, aria contactului inițial între dispozitivul de distrugere a cupolei și cupolă trebuie să fie mică. Prin poziționarea corectă a dispozitivului de distrugere a cupolei va fi posibilă obținerea ariei necesare trecerii scaunului și a ocupantului chiar de la primul contact al dispozitivului cu cupola. Acest punct de contact trebuie să fie aproximativ deasupra capului pilotului. Dacă acest punct este lângă rama din spate a cupolei, poate apărea, în anumite cazuri, desprinderea oroglasului din ramă și cupola se va dispersa în bucăți mari, grele si deosebit de periculoase.
Scaunul de catapultare va fi astfel amplasat încât ochii pilotului să fie pe linia de referință normală a ochilor, pilotul fiind în poziția sa normală de ședere și cu scaunul reglat pentru a corespunde înălțimii sale de ședere.
Pentru a ține cont de accelerația verticală, trebuie asigurată o distanță minimă de 7,62 cm între interiorul cupolei și partea de sus a caștii de zbor. Pe baza dimensiunilor de 20,3 cm (plus 50 mm spațiu siguranță cască) între linia normală a ochilor și partea de sus a caștii cu vizor a pilotului, spațiul dintre linia normală a ochilor și interiorul cupolei nu va fi mai mică de 280 mm.
Pentru a împiedică rănirea capului trebuie asigurat un spațiu minim lateral de 30,48 cm, măsurat de fiecare parte a liniei de referință normală a ochilor. Pe raza unui unghi de 45o în jurul liniei de referință a ochilor nu trebuie amplasat nici un obstacol mai aproape de 40,64 cm fată de linia de referință normală a ochilor.
3.3. Sistemele pirotehnice ale scaunului de catapultare
Sistemul pirotehnic de catapultare este principala sursă de energie pentru ejecția scaunului și asigură o accelerație și o traiectorie adecvată scaunului pentru a se evita coliziunea cu ampenajul vertical. Suprasarcinile obținute datorită accelerației nu trebuie să depășească limitele tolerate de corpul uman.
Fig.12. Sistemele pirotehnice ale scaunului de catapultare.
Sunt formate din:
piromecanismul telescopic de catapultare (tunul de catapultare);
motorul rachetă;
mecanismul de extracție a parașutei.
3.3.1. Piromecanismul telescopic de catapultare
Piromecanismul telescopic de catapultare are rolul de a asigura scaunului o viteză inițială de catapultare.
În proiectarea și construcția acestui mecanism trebuie să se țină cont că este necesar un sistem care, împreună cu motorul rachetă, să producă îndepărtarea necesară față de ampenaj a scaunului și că accelerațiile obținute să se încadreze între limitele impuse de factorul uman.
La sistemul K-36, este compus dintr-un cilindru principal de conexiune, dispozitiv de blocare, două inele pentru atașarea șireturilor de retragere a picioarelor, tunul principal de catapultare cu cartuș, colector de gaze conectat la sistemul ABD (Air Blast Deflector), cilindru interior cu lacăte cu bile, cilindru exterior cu piston cu arc.
Cilindrul interior și cel exterior sunt blocați unul de celalalt prin lacătele cu bile. Acestea sunt ținute pe poziția închis de pistonul cu arc. Cilindrul interior e fixat de cilindrul de conexiune principal prin intermediul unei bucșe. Blocarea scaunului în cabina avionului se face prin intermediul dispozitivului de blocare.
Fig.13. Piromecanismul telescopic de catapultare al scaunului K-36
tun de catapultare principal cu cartuș; 2. piromecanism de inițiere; 3. dispozitiv de blocare; 4. cilindru de conexiune principal; 5. brațe de prindere; 6. colector de gaze; 7. distanțor; 8. cilindru exterior; 9. cilindru interior; 10. arc; 11. opritor; 12. inel de etanșare; 13. lacăt cu bile; 14. piston; 15. tija pistonului.
După largarea cupolei avionului, prin acționarea manetei de catapultare, tunul principal de catapultare e pornit electric si mecanic. Gazele pătrund în cilindrul de conexiune principal, iar o parte din ele sunt conduse către sistemul ABD. Marea majoritate a gazelor ajung in cilindrul interior unde acționează pistonul cu arc al cilindrului exterior. Pistonul se deplasează și deschide lacătele cu bile. După deschiderea lacătelor, sistemul telescopic se destinde imprimând o viteza de 13,6 m/s scaunului de catapultare.
3.3.2. Motorul -rachetă
Are rolul de a imprima scaunului o viteză de deplasare adițională pentru a evita coliziunea cu coada avionului. El intră în funcțiune după ce scaunul părăsește cabina avionului.
K-36 folosește un motor-rachetă compus dintr-o carcasă, încărcătură de pulbere, ajutaj, tun de inițiere cu cartuș și mecanism de pornire a tunului de inițiere.
Carcasa e compusa din trei compartimente. Compartimentele din fiecare parte conțin 50 de batoane cu încărcătură de pulbere explozivă (propellant – combustibil pentru rachete), iar compartimentul din mijloc are rolul de ajutaj. De fiecare parte, carcasa e închisa cu capace.
După ce cilindrul exterior se deplasează pe cilindrul interior 1075 mm este acționat cartușul de inițiere. Acesta aprinde încărcătura principală și gazul se descarcă prin ajutaj. Forța rezultantă imprima scaunului o viteză adițională de 15 m/s. În acest fel, viteza verticală finală a scaunului este de aproximativ 30 m/s .
Fig.14. Motorul-rachetă al scaunului K-36.
tun de inițiere; 2. mecanism de inițiere; 3. ajutaj; 4. carcasă; 5. încărcătură de pulbere explozivă; 6. element de prindere; 7. capac de etanșeizare.
Motoarele-rachetă vestice au câte două ajutaje de fiecare parte. Acestea sunt obturate prin intermediul unei membrane, care asigură creșterea presiunii în interiorul motorului, pentru a obține o ardere completă și rapidă a încărcăturii și deci creșterea, în timp scurt, a forței de tracțiune.
Motoarele-rachetă, dispuse pe avioanele dublă-comandă, diferă de cele montate pe avioanele simplă-comandă . La sistemele vestice, motorul-rachetă, montat pe scaunul din față, are diametrul ajutajelor din dreapta mărite, iar motorul-rachetă al scaunului din spate are mărite ajutajele din partea stângă, astfel încât să fie asigurate traiectorii divergente celor două scaune. Sistemele estice folosesc un mecanism de întârziere. Acest mecanism are rolul de a întârzia catapultarea scaunului din față cu 0,5 s față de scaunul din spate. Primul se catapultează pilotul din spate și apoi pilotul din față. În acest fel, se evită coliziunea scaunelor în timpul catapultării și pilotul din spate e protejat de gazele fierbinți ale scaunului din față.
Ajutajele motorului-rachetă trebuie să fie orientate în jos și înclinate astfel încât să asigure direcția forței de tracțiune prin centrul de greutate a ansamblului scaun-pilot.
3.3.2.1. Mecanismul de înclinare al motorului rachetă
Pentru a obține performanțe maxime și pentru a nu obține momente de rotire ale scaunului după intrarea în funcțiune a motorului-rachetă, direcția forței de tracțiune a motorului trebuie să treacă prin centrul de greutate al ansamblului scaun-pilot.
Acest mecanism s-a impus datorită greutăților diferite ale piloților, scaunul având o greutate fixă.
Mecanismul de înclinare al motorului-rachetă se compune dintr-un corp, un buton de reglare, un ax principal filetat, un sistem de roți dințate și un tambur indicator. Pe partea laterală a axului filetat se află practicate patru adâncituri care, prin intermediul unui arc cu piston, asigură rotirea acestuia din sfert în sfert de cerc. Ansamblul se compune, de asemenea, dintr-o tijă filetată interior care face legătura între mecanismul propriu-zis și brațul motorului-rachetă. Pe tijă este montat un știft, pe partea laterală a acesteia, cu rol de limitator. Rotirea butonului de reglaj produce rotirea axului principal care, la rândul lui, comandă ridicarea sau coborârea tijei filetate, asigurându-se astfel înclinarea motorului-rachetă față de cuva scaunului. Sistemul de pinioane, angrenat cu melcul axului principal, asigură rotirea tamburului interior. Acesta, este gradat de la 65 la 110 kg, indicația putând fi citită printr-o fereastră amplasată în partea superioară a corpului mecanismului.
Pilotul are, cu ajutorul acestui mecanism, posibilitatea să încline motorul-rachetă funcție de greutatea sa.
3.3.3. Mecanismul de extracție al parașutei și separarea pilotului de scaun
Are rolul de a extrage parașuta principală și de a separa pilotul de scaun.
Sistemul scaunului K-36 e compus din carcasă, declanșator, cartuș pirotehnic, opritor cu valvă.
Când scaunul ajunge la înălțimea prestabilită, un sistem semiautomat inițiază pirocartușul. Gazele cartușului intra în opritor și deschid valva. De aici, gazul traversează spațiul dintre cadrul interior și cel exterior al mecanismului. Aici apare o presiune care acționează declanșatorul și carcasa mecanismului e aruncată împreună cu rezemătoarea pentru cap, care extrage parașuta principală. În același timp acționează și forța de recul a gazelor care împinge scaunul în direcția opusă și separa pilotul de scaun.
Fig.15. Mecanism de extracție a parașutei.
pârghie cotită; 2. percutor; 3. declanșator; 4. manșon; 5. opritor cu valvă; 6. pivot; 7. carcasă; 8. camerele cartușelor; 9. șaiba manetei de declanșare.
Fig.16. Fazele deplierii parașutei și separării pilotului de scaun.
inițierea catapultării;
stabilizarea scaunului;
inițierea pirocartușului;
aruncarea rezemătoarei de cap;
extragerea parașutei;
deplierea parașutei și coborârea pilotului.
3.3.3.1. Sistemul de separare manuală
Sistemul de separare manuală asigură posibilitatea intervenției pilotului în automatica funcționării scaunului atunci când aceasta este necesară, datorită defectării mecanismului barostatic și de timp sau a mecanismului de extracție a parașutelor.
Sistemul scaunului MK-10 se compune dintr-o manetă, montată în partea din dreapta a cuvei scaunului, conectată printr-o tijă la cama de declanșare a mecanismului pirotehnic al separării manuale amplasat în colțul din dreapta scaunului.
Fig.17. Sistemul de separare manuală.
1.piston de legătură; 2.cartuș; 3.mecanism barostatic de timp; 4.bloc de conectare; 5.piston; 6.cartuș; 7.mâner de desprindere manuală; 8.mecanism blocare mâner; 9.cartuș; 10.motor rachetă; 11.manetă catapultare; 12.cartuș; 13.mecanism de eliberare a chingilor; 14.mecanism de inițiere la distanță; 15.cartuș; 16.mecanism de retragere chingi.
Mecanismul pirotehnic este cuplat la sistemul automat de deblocare a lacătelor de fixare a chingilor astfel încât gazul produs de cartuș este folosit atât la asigurarea separării manuale (care în mod normal este comandată de funcționarea mecanismului barostatic și de timp) cât și la inițierea cartușului mecanismului de extragere a parașutelor, în situația în care acesta nu a funcționat. Maneta e de formă plată și dispune, la un capăt, de un buton de blocare ce trebuie acționat înainte de a se trage maneta.
Pentru a evita acționarea accidentală a manetei de separare manuală, a fost introdus un sistem care permite acționarea manetei numai după ce a fost acționată maneta de catapultare.
3.4. Ansamblul semiautomatului barostatic și de timp
Semiautomatul barostatic și de timp are rolul de a comanda funcționarea automată a mecanismului de extracție a parașutelor, deschiderea parașutei principale și separarea pilotului de scaun după catapultare numai în momentul în care au fost atinse condițiile optime de înălțime și viteză de-a lungul traiectoriei de catapultare.
Ansamblul dispus pe scaunul MK-10 cuprinde și un mecanism de întârziere care are rolul de a comanda separarea pilotului de scaun și deschiderea parașutei acestuia doar atunci când parașutele de stabilizare au stabilizat și decelerat scaunul. El este echipat, de asemenea, și cu un ansamblu barostatic cu rol de a comanda deschiderea parașutei pilotului numai după ce a fost atinsă o înălțime dinainte stabilită (4000-5000 m), astfel încât să fie evitată deschiderea parașutei la înălțimi mai mari care ar duce la o ședere îndelungată a pilotului în aer, în condiții de temperaturi scăzute și rarefieri ale atmosferei, caracteristice înălțimilor foarte mari.
Limitatorul barostatic de suprasarcină împiedică deschiderea parașutei principale dacă suprasarcinile, care acționează asupra scaunului, sunt mai mari de 3 ½ g și permit deschiderea acesteia, dacă suprasarcinile au scăzut sau dacă scaunul a ajuns la o altitudine mai mică de 1800 m. trebuie avut în vedere că înălțimile de 5000 m, respectiv 1800 m, de funcționare a barostatelor sunt raportate la nivelul mării.
Corpul mecanismului se compune din două părți fixate între ele. Partea inferioară a corpului adăpostește mecanismul de întârziere și percuție, un ansamblu barostatic, limitatorul barostatic de suprasarcină, o camă de declanșare, un levier de legătură și o tijă telescopică. În partea superioară a corpului se află locașul cartușului și un ansamblu al tijei de deblocare a cătușei foarfecă. Tija se introduce într-un piston de blocare a cătușei foarfecă, împiedicând deschiderea acesteia și permițând deschiderea numai când au fost îndeplinite condițiile de suprasarcină și înălțime care asigură o funcționare corectă a sistemului de salvare. Poziția închis a cătușei foarfecă permite numai extragerea parașutei de stabilizare, parașuta pilotului urmând să se deschidă numai atunci când tija de deplasare permite deschiderea cătușei. Mecanismul barostatic și de timp e prevăzut cu un sistem de canalizații care fac legătura între acesta și mecanismul de separe manuală, mecanismul de extracție a parașutelor și pistonul lacătului de deblocare a parașutei principale.
Corpul mecanismului se compune din două părți fixate între ele. Partea inferioară a corpului adăpostește mecanismul de întârziere și percuție, un ansamblu barostatic, limitatorul barostatic de suprasarcină, o camă de declanșare, un levier de legătură și o tijă telescopică. În partea superioară a corpului se află locașul cartușului și un ansamblu al tijei de deblocare a cătușei foarfecă. Tija se introduce într-un piston de blocare a cătușei foarfecă, împiedicând deschiderea acesteia și permițând deschiderea numai când au fost îndeplinite condițiile de suprasarcină și înălțime care asigură o funcționare corectă a sistemului de salvare. Poziția închis a cătușei foarfecă permite numai extragerea parașutei de stabilizare, parașuta pilotului urmând să se deschidă numai atunci când tija de deplasare permite deschiderea cătușei.
Fig.18. Ansamblul barostatic și de timp.
plungerul ferurii; 2. piston de legătură; 3. capac; 4. garnituri “O”; 5. manșon canelat; 6. corp mecanism; 7. tijă de legătură; 8. roată stelată; 9. corp; 10. levier; 11. rulmenți; 12. levier percutor; 13. plonjor; 14. arc; 15. tijă percutor cu cremalieră; 16. capsulă barostatică; 17. cremalieră; 18. cartuș; 19. corp percutor; 20. piston; 21. arc; 22. camă; 23. rolă.
Mecanismul barostatic și de timp e prevăzut cu un sistem de canalizații care fac legătura între acesta și mecanismul de separe manuală, mecanismul de extracție a parașutelor și pistonul lacătului de deblocare a parașutei principale.
Mecanismul de întârziere și percuție este compus dintr-un ansamblu percutor de lungime reglabilă, a cărui parte laterală este o cremalieră care se angrenează cu un tren de roți dințate, a căror mișcare e controlată de un balansier. Percutorului i se imprimă o mișcare de translație prin intermediul unui arc comprimat. Angrenajul e compus dintr-o roată dințată principală cu pinion, o roată dințată secundară cu pinion, o roată dințată de întârziere a mișcării, comandată de balansier. Mecanismul este prevăzut cu un plunger cu arc care intră într-o degajare cilindrică practicată pe prima roată dințată, atunci când percutorul este în poziția declanșat, pentru a asigura angrenarea corectă între cremaliera percutorului și trenul de roți dințate.
Percutorul se compune din două părți: o cremalieră care se termină cu un cui percutor și un corp cilindric, filetat la un capăt, în care este permisă înșurubarea cremalierei. Asamblarea este siguranțată prin intermediul unui șurub cu cap rotund. Această asamblare permite reglarea ansamblului percutor, ceea ce conduce la ajustarea timpului de întârziere prin angrenarea unui număr mai mare sau mai mic de dinți ai cremalierei în roata dințată pe timpul cursei de percuție. La capătul inferior al ansamblului percutor este practicat un canal în care se introducere o camă cu rol de reținere a întregului mecanism în poziția armat. De camă este fixat un levier cu rol de a o lega pe aceasta de tija telescopică de declanșare. Tija telescopică are, astfel, un capăt fixat la mecanismul barostatic și de timp, iar celălalt la cilindrul telescopic.
Barostatul este format dintr-un șir de capsule aneroide, montate într-un corp ce se înșurubează în corpul mecanismului barostatic și de timp. La capătul ansamblului de capsule barostatice se află fixat un știft care blochează roata dințată de întârziere. La înălțime mai mare de 5000 m, știftul intră între dinții roții de întârziere, blocând astfel funcționarea întregului mecanism, odată cu scăderea înălțimii, capsulele se contractă, știftul deblochează roata de întârziere și ansamblul barostatic și de timp intră în funcțiune. Acest sistem asigură coborârea pilotului cu scaun de la înălțimi mari, caracterizate prin temperaturi scăzute și atmosferă rarefiată, într-un timp foarte scurt, la înălțimi de circa 5000 m la care condițiile de supraviețuire sunt acceptabile, abia aici intrând în funcțiune mecanismul de separare scaun-pilot și de deschidere a parașutei de salvare. Oxigenul necesar supraviețuirii până la atingerea acestei înălțimi este asigurat de sistemul de oxigen al scaunului. Corpul barostatului dispune de un dispozitiv de reglare a înălțimii de funcționare a ansamblului barostatic.
Limitatorul barostatic de suprasarcină e fixat de corpul mecanismului. El se compune dintr-un ansamblu de capsule aneroide, un levier, o greutate, un pinten și un ansamblu piston acționat de un arc. Pintenul, parte componentă a axului greutății, este ținut în afara angrenării cu roata dințată de întârziere de către pistonul acționat cu arc. Levierul este prevăzut la un capăt cu un ax în jurul căruia se poate roti, sub acțiunea unui știft terminal al ansamblului capsulelor. La celălalt capăt al levierului se află un prag care provoacă deplasarea greutății în sus, atunci când sub acțiunea creșterii presiunii, datorate scăderii înălțimii în timpul catapultării, trenul de capsule se comprimă și produce deplasarea levierului spre interior.
Limitatorul de suprasarcină funcționează în felul următor:
la înălțime mai mare de 1800 m, capsulele se dilată și știftul terminal împinge levierul spre exterior, eliberând greutatea. În aceste condiții, când suprasarcinile de frânare pe timpul coborârii scaunului cu parașutele de stabilizare scoase ating valori mai mari de plus 3,5 G, forța de inerție a greutății învinge forța de împingere a arcului pistonului și pintenul blochează roata dințată. În momentul în care accelerația de frânare scade sub 3,5 G, forța arcului învinge forța de inerție care acționează asupra greutății, ceea ce permite deblocarea roții dințate de întârziere și deci a întregului mecanism barostatic;
la înălțimi sub 1800 m, indiferent de valoarea accelerației de frânare, capsulele aneroide se comprimă, trag levierul spre interior iar acesta, prin intermediul pragului de la celălalt capăt al său, împinge greutatea în sus, deblocând astfel roata dințată a mecanismului și deci a întregului ansamblu barostatic și de timp.
Corpul cartușelor și al pistoanelor se compune din două camere, conectate între ele printr-un canal de gaze. Ele sunt filetate interior, una pentru a permite introducerea unui cartuș și înșurubarea unei piese de obturare iar cealaltă pentru a permite montarea ansamblului pistonului cătușei foarfecă. Ansamblul pistonului cătușei foarfecă se compune dintr-un piston, un manșon cu crestături, o piesă cilindrică, o tijă a pistonului, un arc și corpul ansamblului. Manșonul e format din opt lamele cu arc, care se termină cu câte o proeminență circulară, cu rol de a menține pistonul în poziția în sus prin intrarea proeminențelor într-un canal circular practicat în interiorul corpului. Lamele manșonului sunt ținute în îmbinare continuă cu canalul, prin intermediul unui piston acționat cu arc. Mișcarea în jos a pistonului este limitată de piesa cilindrică.
Tija telescopică de declanșare este fixată la un capăt de levierul mecanismului barostatic și de timp iar la celălalt capăt de cilindrul telescopic.
Atunci când scaunul se ridică de-a lungul șinelor de ghidare, după comanda de catapultare, tija telescopică se întinde, ajunge la capătul cursei și acționează levierul care extrage cama de declanșare a mecanismului barostatic și de timp. Când altitudinea și viteza ajung la valori la care barostatul sau mecanismul limitator de suprasarcină nu impun restricții mecanismului de întârziere și percuție, percutorul începe să se ridice sub acțiunea arcului său, viteza de ridicare fiind controlată de mecanismul de temporizare. După ce mișcarea temporizată a luat sfârșit, (cremaliera percutorului a ieșit din angrenarea roților dințate) percutorul se ridică rapid în sus și inițiază capsa cartușului. Gazul produs de cartuș ajunge, prin intermediul canalului, în corpul ansamblului cătușei foarfecă, împinge pistonul în sus, permițând capetelor lamelor elastice ale manșonului să iasă din canal și deplasând astfel tija de deblocare a cătușei foarfecă în sus. Deplasarea tijei în jos asigură deblocarea opritorului cătușei foarfecă, ceea ce permite deschiderea acesteia. În același timp, capătul inferior al tijei de declanșare, acționând asupra sistemului de leviere, deschide lacătele superioare ale mecanismului de retragere a chingilor.
Gazul produs de cartuș acționează aspra pistonului lacătului mecanic al parașutei, îl ridică in sus rupând nitul de forfecare și desface nodul de siguranță al ansamblului parașutelor. Totodată, el este trimis către cartușul secundar al mecanismului de extracție a parașutelor, precum și către cartușul mecanismului de separării manuale, inițiindu-le, producând extracția parașutelor și deschiderea lacătelor inferioare din cuva scaunului, a lacătelor șnururilor de fixare a picioarelor și a conectorului de echipament personal.
3.5. Sistemul de stabilizare al scaunului de catapultare
Are rolul de a asigura stabilitatea scaunului în timpul catapultării până se extrage parașuta principală și se produce separarea pilotului de scaun.
După terminarea fazei de ejecție, scaunul are tendința de a culbuta spre înainte, direcția accelerației nu este constantă și se formează accelerații ciclice cu frecvența de ≈120 rot/min. datorită formei scaunului, vitezei de ejecție, etc. Rezistența corpului uman la aceste accelerații ciclice nu a putut fi precizată.
Sistemul de stabilizare al scaunului K-36 e compus din două tunuri de stabilizare, un dispozitiv de inițiere, carcasele parașutelor de stabilizare și circuitul conductelor de gaze.
Tunul de stabilizare e principala sursă de energie a sistemului și e alcătuit dintr-o carcasă de oțel cu cartuș pirotehnic.
Carcasele parașutelor de stabilizare se găsesc sub rezemătoarea pentru cap, sub un unghi relativ de 150 față de direcția de zbor a scaunului. Fiecare carcasă e formată din opt cilindri telescopici și câte o parașută de stabilizare rotativă. Parașutele au aria cupolei de 0,06 m2. Cilindri sunt retrași în manșoane și ținuți pe poziția blocat printr-un cap care e de asemenea prins de carcasă cu două șuruburi de siguranță. Manșonul are un canal inelar prevăzut la un capăt cu un orificiu de evacuare a gazelor, protejat de o membrană de cauciuc. La partea posterioară a membranei, pistonul cu orificiu central și capac sunt strânse de o șaibă elastică.
Când scaunul de deplasează pe șinele de ghidare 350-380 mm, pistonul și cablurile sunt încordate la maxim și este tras cartușul pirotehnic. Gazele acționează asupra manșonului imprimându-i o mișcare spre înapoi. Manșonul foarfecă șuruburile de siguranță cu o forță de 800 ± 80 kg. Capacele sunt îndepărtate și orificiile din manșon sunt aliniate cu șanțul carcasei. Cilindri și parașutele sunt extinse în afara carcaselor cu o viteză de 30-40 m/s. parașutele de stabilizare sunt depliate de forța de inerție și datorită formei lor încep să se rotească spre interior asigurând stabilitatea scaunului.
Fig.19. Operațiile sistemului de stabilizare a scaunului.
carcasă; 2. manșon; 3. șuruburi de siguranță; 4. capac; 5. piston; 6. secțiune prin sistemul telescopic.
3.6. Sistemul de protecție împotriva curenților de aer
(Sistemul Air Blast Deflector)
Are rolul de a reduce efectul curenților de aer asupra feței și pieptului pilotului în timpul catapultărilor la viteze de zbor mai mari de 800-900 km/h. Viteza fiind foarte mare, presiunea dinamică poate produce efecte fiziologice mari pilotului.
Sistemul scaunului K-36 este compus dintr-un deflector , pirovalvă, dispozitiv telescopic și un circuit de conducte pentru gaze.
Deflectorul este montat în partea din față a scaunului. Are în compunere un scut din cauciuc și plasă, două carcase ale cilindrilor telescopici .
Ansamblul pirovalvei e situat lângă cuva scaunului și e alcătuit dintr-un cadru , piston, cartuș pirotehnic, valvă de protecție , colector și un orificiu de evacuare.
Fig.20. Operațiile sistemului A.B.D.
1. releu de presiune; 2. cartuș pirotehnic cu acționare electrică; 3. cilindrul interior al dispozitivului telescopic; 4. cilindrul exterior; 5. lacăt de zăvorâre a scutului; 6. scut; 7. tija scutului; 8. tunul de catapultare; 9. ansamblul pirovalvei; 10. colector de gaze; 11. priza dispozitivului telescopic; 12. piston
Mecanismul telescopic asigură etanșeitatea circuitului de canale pentru conectarea sistemului la tunul de catapultare. E format din cilindri interiori și exteriori.
Când viteza de catapultare este mai mare de 800-900 km/h, releul de presiune de la bord nu transmite nici un semnal nici un semnal la ansamblul pirovalvei. Din această cauză pirocartușul nu este tras și gazele colectate de la tunul de catapultare trec prin ansamblul pirovalvei și extind scutul de protecție, după ce scaunul parcurge 90- 180 mm pe șinele de ghidare.
Dacă catapultarea se produce la o viteză mai mică de 800 km/h, releul de presiune trimite un semnal de inițiere cartușului pirotehnic. Gazele cartușului împing pistonul și blochează ieșirea scutului. Gazele de la tunul de catapultare ajung prin colector și circuitul de canale la valva de siguranță și sunt eliberate în atmosferă prin valva de siguranță. În timpul mișcării pe șinele de ghidare, cilindrul interior al dispozitivului telescopic foarfecă bolțul bușonului de etanșare și blochează cilindrul exterior prevenind pătrunderea gazelor de la tunul de catapultare în ansamblul pirovalvei.
3.7. Mecanismul de retragere a pilotului în scaun
Mecanismul de retragere are rolul de a corecta poziția pilotului, atunci când este inițiată catapultarea, trăgându-l înapoi și fixându-l într-o poziție corectă pentru catapultare, înainte ca suprasarcinile să acționeze asupra lui. O poziție incorectă în scaun poate duce la provocarea unor leziuni grave la nivelul coloanei vertebrale.
El permite pilotului să se miște în față sau lateral, permițându-i vizibilitate maximă din cabină, dar îl blochează în cazul unor mișcări bruște. În timpul unui zbor normal, chingile sunt libere să se întindă sau să se strângă, atunci când pilotul se mișcă în scaun. Pilotul are posibilitatea să acționeze asupra unui dispozitiv de control, care poate comanda blocarea extinderii chingilor, dar poate permite retragerea acestora. În poziția deblocat a dispozitivului, pilotul este protejat împotriva unor mișcări bruște spre în față, prin intermediul unui mecanism automat de blocare, care intră în funcțiune la creșterea vitezei de extragere a chingilor de umăr. La o extragere rapidă a chingilor, mecanismul le blochează și când accelerațiile au scăzut mecanismul le deblochează și revine la modul normal de acționare.
Mecanismul scaunului de catapultare MK-10 se compune din două chingi, fiecare dintre ele fiind înfășurată pe câte un mosor, dispus de o parte și de alta a mecanismului, rotindu-se pe câte un rulment. Pe partea stângă a mecanismului se află un cap adaptor, iar în partea dreaptă un ansamblu adaptor, fiecare asigurând fixarea rulmenților și a mosoarelor. Mosoarele sunt fixate între ele prin intermediul unui ax canelat pe interior. Chingile sunt înfășurate pe mosoare, prin intermediul unui arc de torsiune, care se află în interiorul mecanismului de retragere. Axul este fixat la mecanism, la un capăt, prin intermediul mosorului stâng, și la celălalt capăt printr-o siguranță inelară elastică. Acționarea asupra chingilor, pentru extragerea acestora către exterior, imprimă arcului de torsiune o forță suplimentară. Pe partea dreaptă se află dispus corpul de control al vitezei de deplasare a chingilor. Capătul din dreapta a axului canelat este prelucrat astfel, încât să formeze două flanșe între care se montează un mecanism de tip paralelogram, ținut în poziția deformat prin intermediul unui arc elicoidal. Locașul interior al acestui mecanism e prelucrat în așa fel încât în momentul în care forțele centrifuge duc la deformarea paralelogramului, capetele acestuia care se termină în role, să se angajeze în canelurile interioare ale locașului și să producă blocarea axului pe care sunt fixate cele două mosoare. Blocarea va dura atâta timp cât asupra chingilor va acționa forța de extracție care a atins valoarea maximă admisă de mecanismul de blocare. Axul canelat trece printr-un rulment de presiune și printr-un rulment radial aflat în interiorul corpului mecanismului centrifugal. Rulmentul de presiune se află între un umăr al axului canelat și partea interioară a mecanismului centrifugal.
Un șurub de antrenare este montat în interiorul axului canelat, astfel încât să permită rotirea lor. Șurubul este cu patru începuturi de filet, pe partea stângă și se îmbină cu o mufă filetată dispusă la un capăt al pistonului montat în centrul corpului. Pistonul are o tijă hexagonală găurită interior, gaura terminându-se, în partea dreaptă, cu un filet care să permită înfiletarea șurubului de antrenare. Celălalt capăt al tijei este filetat pentru a permite filetarea pistonului prevăzut cu o garnitură inelară.
Pistonul alunecă într-un cilindru care este introdus în corpul ansamblului pentru retragerea chingilor, prin partea stângă a acestuia, și este fixat la capăt, prin intermediul unui corp, pe care este fixat un ștuț de admisie a gazului. Interiorul găurii cilindrului se termină, la un capăt, într-o prelucrare hexagonală astfel încât să nu permută pistonului rotația inversă atunci când mișcarea orizontală este transformată în mișcare de rotație a șurubului de antrenare. Capacul de fixare a cilindrului este prevăzut cu o garnitură de etanșare inelară. Partea din stânge a axului filetat se prelungește astfel încât să permită fixarea unei fixarea unei roți zimțate imediat după mosorul stâng. Această roată este blocată de un clichet, acționat de un arc dispus în partea de sus a piesei stângi de obturare a corpului mecanismului de retragere împiedicând chingile de umăr să fie extrase. Clichetul este conectat printr-un sistem de tije la butonul de acționare a dispozitivului de blocare, aflat în partea stângă a scaunului. Mișcarea butonului duce la blocarea sau la deblocarea roții dințate, prin intermediul clichetului, permițându-se astfel pilotului să se deplaseze către în față sau lateral de scaun, sau să blocheze chingile de umăr nepermițând acestora să se mai extragă. Un alt clichet se află montat în partea superioară a mecanismului piropercutor de care este legat prin intermediul unei canalizații.
Când cartușul din mecanismul piropercutor este inițiat, acesta acționează asupra clichetului, introducând-ul în dantura roții dințate. Acest clichet permite înfășurarea chingilor pe mosoare în timpul catapultării, dar nu permite desfășurarea acestora, pilotul rămânând fixat în scaun pe toată perioada catapultării. În partea din față a corpului mecanismului de retragere, de o parte și de alta, sunt prelucrate două canale în interiorul cărora sunt montate pistoane cu arc. Capetele inferioare sunt montate la axul transversal de comandă a deschiderii lacătelor. Corpul mecanismului se prelungește cu doi umeri, în care se fixează placa din spate a cuvei scaunului.
Cele două chingi ale mecanismului de retragere, care se termină cu două urechi de fixare în lacătele superioare, înainte de a fi zăvorâte sunt introduse în capetele cu rolă ale chingilor de umăr. Chingile ies din mecanismul de retragere prin intermediul a două piese de ghidare care au rol de a permite mișcarea ușoară a acestora și evitarea uzurii prin frecare.
Partea din stânga spate a corpului mecanismului e prelucrată în așa fel încât să permită fixarea ansamblului percutor și conectarea acestuia la corpul mecanismului prin intermediul unei canalizații.
Ansamblul canalelor mecanismului de retragere se compune dintr-un corp în care se introduce un cartuș al cărui capăt inferior este filetat pentru a permite înșurubarea unui mecanism piropercutor. Capătul superior al corpului este legat de corpul mecanismului de retragere, prin intermediul unei conducte metalice. Tot în corp se află montat un piston care este acționat în sus de presiunea gazelor obținute în urma inițierii cartușului. Pistonul acționează asupra levierului de comandă care deblochează un clichet și îl face să se angreneze cu roata dințată a axului canelat, producând astfel blocarea acestuia. În partea de jos a corpului se află un ștuț cu o canalizație care asigură legătura acestuia cu sistemul de canalizații al mecanismului de comandă a catapultării.
Fig.21. mecanismul de retragere al scaunului MK-10.
corp; 2. carenaj; 3. clichet cu arc; 4. ferură de prindere; 5. lacăt chingi; 6. chingi; 7. rulment; 8. mecanism centrifugal; 9. mosor; 10. șurub de antrenare; 11. inel fixare arc; 12. ax canelat; 13. cilindru; 14. arc de torsiune; 15. pârghie; 16. piston; 17. garnituri “O”; 18. cartuș; 19. corp percutor; 20. sistem blocare chingi; 21. roată dințată; 22. percutor; 23. ansamblu adaptor.
În partea din față a corpului mecanismului de retragere, de o parte și de alta, sunt prelucrate două canale în interiorul cărora sunt montate pistoane cu arc. Capetele inferioare sunt montate la axul transversal de comandă a deschiderii lacătelor. Corpul mecanismului se prelungește cu doi umeri, în care se fixează placa din spate a cuvei scaunului.
Cele două chingi ale mecanismului de retragere, care se termină cu două urechi de fixare în lacătele superioare, înainte de a fi zăvorâte sunt introduse în capetele cu rolă ale chingilor de umăr. Chingile ies din mecanismul de retragere prin intermediul a două piese de ghidare care au rol de a permite mișcarea ușoară a acestora și evitarea uzurii prin frecare.
Partea din stânga spate a corpului mecanismului e prelucrată în așa fel încât să permită fixarea ansamblului percutor și conectarea acestuia la corpul mecanismului prin intermediul unei canalizații.
Ansamblul canalelor mecanismului de retragere se compune dintr-un corp în care se introduce un cartuș al cărui capăt inferior este filetat pentru a permite înșurubarea unui mecanism piropercutor. Capătul superior al corpului este legat de corpul mecanismului de retragere, prin intermediul unei conducte metalice. Tot în corp se află montat un piston care este acționat în sus de presiunea gazelor obținute în urma inițierii cartușului. Pistonul acționează asupra levierului de comandă care deblochează un clichet și îl face să se angreneze cu roata dințată a axului canelat, producând astfel blocarea acestuia. În partea de jos a corpului se află un ștuț cu o canalizație care asigură legătura acestuia cu sistemul de canalizații al mecanismului de comandă a catapultării.
Ansamblul piropercutor se compune dintr-un corp filetat exterior, găurit central și transversal, permițând intrarea gazului în camera percutorului, permițând ieșirea acestuia. Percutorul se compune din două talere cu tije care sunt legate între ele prin intermediul unui nit de forfecare.
Dispozitivul de deblocare a mecanismului de retragere este dispus pe partea stângă a cuvei scaunului. El constă dintr-un mâner ce poate fi acționat și blocat în una din cele două poziții dorite de funcționarea mecanismului de retragere. Pentru acționarea mânerului este necesară, mai întâi, ridicarea lui în sus, ceea ce îi va permite deblocarea și trecerea în cealaltă poziție. Mânerul este conectat, printr-un sistem de tije reglabile ca lungime, la un tub telescopic de torsiune care permite clichetului de blocare deblocarea roții dințate, concomitent cu ajustarea poziției cuvei scaunului, funcție de talia pilotului. Tubul telescopic este fixat la cuva scaunului, împreună cu un alt tub telescopic al canalizației de gaze. El se îmbină în poziția întins cu un ax de torsiune care se termină cu o piesă în formă de furcă, ea acționând asupra clichetului.
Când este acționată maneta de catapultare, gazul produs de cartușul principal este condus către mecanismul piropercutor, montat în partea din stânga spate a mecanismului de retragere. Unul din talere este în poziție fixă de către piesa de obturare a mecanismului piropercutor, presiunea gazului acționând asupra celuilalt taler, ducând la forfecarea nitului de forfecare, la deplasarea lui în sus și astfel la percuția cartușului. Gazul produs de cartuș este trimis către ștuțul mecanismului de retragere și acționează asupra clichetului, angajându-l în angrenare cu roata dințată.
Gazul, trecut prin ștuțul de admisie, acționează asupra pistonului din interiorul corpului ansamblului mecanismului de retragere, deplasându-l de-a lungul cilindrului. Mișcarea orizontală a pistonului este transmisă prin intermediul șurubului de angrenare și duce la rotirea axului canelat, a ansamblului celor două mosoare și a roții dințate, ceea ce duce la tragerea spre înapoi a chingilor, la capătul cursei producându-se blocarea roții dințate, deci fixarea pilotului în scaun.
Dacă dispozitivul de blocare este pe poziția deblocat, orice deplasare a chingilor spre exterior sau spre interior duce la deplasarea pistonului spre stânga sau spre dreapta în interiorul cilindrului. Poziția pistonului în cilindru este dependentă de mișcarea chingilor pe mosoare.
Extragerea, cu viteză mare, a celor două chingi duce la deformarea paralelogramului mecanismului centrifugal ceea ce face ca rolele acestuia să se angajeze în cremaliera circulară inferioară a corpului exterior al mecanismului, ceea ce duce la blocarea chingilor. Sistemul previne lovirea pilotului, în condițiile unei aterizări forțate sau a unor frânări bruște chiar dacă mecanismul de blocare este în poziția deblocat.
După încetarea acestor forțe, arcul elicoidal readuce mecanismul centrifugal în poziția anterioară, ceea ce duce la deblocarea mecanismului și permite extragerea din nou a chingilor și deci mișcarea liberă spre în față sau lateral a pilotului.
3.8. Sistemul de retragere (fixare) a picioarelor
Sistemul de retragere a picioarelor are rolul de a trage picioarele pilotului spre înapoi și a le ține strâns fixate în scaun în timpul catapultării, prin aceasta evitându-se eventualele vătămări (poate apărea chiar amputarea picioarelor).
Sistemul scaunului MK-10 are două mari calități, este foarte simplu și, în același timp, foarte eficient. Este compus din două șnururi de reținere a picioarelor, două dispozitive de ajustare și de blocare, două lacăte de zăvorâre a capetelor șnururilor și două jartiere, câte una pentru fiecare picior, fixate imediat sub genunchi.
Șnururile se termină la , la unul din capete, cu o piesă având rolul de a se fixa în ferurile montate la podeaua cabinei, iar la celălalt cu câte un știft conic, ce se introduc în lacătele șnururilor. Șnururile de la podeaua cabinei trec prin cele două dispozitive de ajustare și de blocare, ies prin două orificii din cuva scaunului, trec prin cele două catarame ale jartierei și se fixează, cu cele două știfturi conice, în lacătele șnururilor. Lacătele șnururilor de retragere a picioarelor se compun din câte un piston, acționat de un arc, și câte un arc de aruncare care asigură eliberarea corectă a șnururilor din lacăt, în momentul în care este dată comanda de deschidere a acestora.
Fig.22. Sistemul de retragere a picioarelor (MK-10).
cataramă; 2. jartieră; 3. lacăt zăvorâre; 4. știft (400 kgf); 5. ferură; 6. șnur; 7. dispozitiv de ajustare și blocare; 8. levier.
Dispozitivele de ajustare și blocare, prevăzute cu leviere de acționare, se compun dintr-un corp al dispozitivului, o piesă de blocare în contact cu șnururile de retragere a picioarelor și câte un arc, cu rol de menținere a acestora în poziția apăsat pe șnururi. Ele permit șnururilor să fie trase în jos, dar nu permit acestora să fie trase în sus. Pentru ajustarea lungimii șnururilor, după așezarea pilotului în scaun, pentru a ridica șnururile în sus, trebuie să se acționeze asupra celor două leviere. Cele două șnururi pot fi deblocate din lacătele de fixare, acționându-se mecanismul de deblocare a lacătelor inferioare.
Jartierele pentru picioare sunt confecționate din țesătură, având la un capăt un lacăt cu deschidere rapidă. Celălalt capăt al jartierei se termină cu o piesă în formă de cap de săgeată, care se fixează în lacătele cu deschidere rapidă. Pe partea exterioară a jartierei sunt fixate două inele în formă de “D”, cusute la jartiere care au rol de ghidare pentru șnururile de retragere a picioarelor.
Atunci când scaunul urcă de-a lungul șinelor de ghidare, pe timpul catapultării, șnururile de fixare a picioarelor sunt întinse, picioarele sunt fixate de scaun, orice deplasare a acestora spre în față fiind împiedicată de dispozitivele de blocare. Când forța în șnururi ajunge la aproximativ 400 kgf, știfturile de forfecare, care fixează piesa de legătură a șnurului cu podeaua se rupe și șnururile rămân libere. Picioarele rămân strânse de scaun până în momentul în care se produce separarea pilotului de scaun, când este acționat mecanismul de dezăvorâre a lacătelor.
3.9. Sistemul de alimentare cu oxigen
Sistemul de alimentare cu oxigen are rolul de a asigura oxigenul necesar pilotului în cazul catapultării, până la separarea pilotului de scaun, și a zborului la înălțimi mari.
Alimentarea cu oxigen se face prin intermediul C.E.P. (conectorul de echipament personal). Acesta are rolul de a asigura cuplarea și decuplarea tuturor sistemelor la și de la scaun, simultan, printr-o singură acționare. Pe timpul catapultării, toate sistemele sunt decuplate automat, cu excepția sistemului de alimentare cu oxigen de avarie care face parte din ansamblul scaunului.
Sistemul de avarie este format dintr-o butelie de înaltă presiune, o supapă de admisie, un reductor de presiune și canale de legătură.
Oxigenul din butelie trece prin supapa de admisie în reductorul de presiune. Acolo, presiunea oxigenului este redusă la 7-10 kgf/cm2 (în butelie este, de regulă, 120-150 kgf/cm2), excesul fiind eliminat printr-o supapă de descărcare. Oxigenul ajunge la masca pilotului la o presiune corespunzătoare.
Pe conectorul de echipament personal se găsește o comandă care oferă pilotului posibilitatea de a alege oxigen pur sau în amestec cu aer în funcție de necesități.
3.10. Echipamentul portabil de supraviețuire
Este destinat pentru menținerea activității vitale și a capacități de luptă a pilotului și pentru lansarea semnalelor asupra poziției sale la aterizarea forțată sau la catapultare.
Avioanele Mig–21 LANCER și MIG-29 sunt dotate cu echipamentul de supraviețuire NAZ-7.Acesta este amplasat in containerul de pe cadrul scaunului. Echipamentul este elaborat în trei variante:
maritimă;
de desert;
nordică.
În cadrul celor trei variante intră:
completul principal de grupă:
– produse alimentare;
– rezerva de efecte;
– semnalizare și telecomunicații;
– farmacie.
barca de salvare MLA S-OB;
obiecte suplimentare, funcție de variante.
Produsele alimentare cuprind rezerva de alimente pentru trei zile. Conține conserve de carne, brânza conservată, pesmeți, zahăr, ciocolată și sare. Sunt așezate într-o carcasă etanșă de porolon. Puterea calorică este de 3900 kcal.
Rezerva de efecte cuprinde: combustibil solid, lanternă, unelte de pescuit, fierăstrău de sarmă, pelerină-prelată, cuțit, cartușe pentru pistol, bidon de plastic pentru apă, compas cu curea, chibrite, fluier și filtru de lumină.
Unele produse sunt etanșate în pungi de polietilenă.
Echipamentul radio se compune din:
stația radio R-855U;
bloc de alimentare ,,Priboi 4”;
două cabluri de legătură;
și este destinat pentru legătura radio cu avioanele și navele de salvare acordate să lucreze pe aceeași lungime de undă.
Mijloacele de semnalizare se compun din:
cartușul combinat de semnalizare, pentru semnalizarea pe timp de zi (fum de culoare portocalie) sau de noapte (flacără luminoasă);
fluier;
oglindă de semnalizare optică.
Farmacia este așezată în cutia cu cruce roșie, conținând: medicamente și mijloace medicale. Cutia poate fi folosită și ca tigae.
Barca MLAS-OB este destinată pentru menținerea pilotului la suprafața apei.
Funcție de variante, în buzunarele speciale sunt așezate obiectele suplimentare:
varianta maritimă: brichetele epuratorului chimic;
varianta nordică: schiuri și fluorosceină;
varianta de desert: vase cu apă conservată.
Echipamentul NAZ-7 este dotat cu un cablu de fixare lung de 15 m ce are patru capete:
capătul pentru barcă, ce se leagă de capătul bărcii;
capătul NAZ-7;
capătul ce leagă echipamentul NAZ-7 de cadrul scaunului (este portocaliu sau marcat cu ,, raniță “ );
capătul pilot pentru costumul pilotului.
Acest echipament este necesar mai ales în cadrul misiunilor în interiorul teritoriului inamic.
CONCLUZII
Problema salvării piloților din avioanele supersonice în caz de necesitate este o problemă importantă, mai ales în cazul României, deoarece aviația supersonică este principala armă de luptă. În ciuda acestui fapt, literatura de specialitate românească a tratat foarte puțin această problemă. Accidentele aeronautice din ultima perioadă au dovedit încă o dată importanța existenței la bord a unor sisteme de salvare performante.
În această lucrare am încercat să cuprind cât mai amănunțit procesul catapultării, factorii care o influențează și metodele constructive de înlăturare a efectelor periculoase aplicate pe sistemele de salvare ale unor avioane supersonice moderne.
Obiectivul acestor sisteme este salvarea pilotului din situațiile periculoase cu care se poate întâlni în timpul executării misiunilor (defecțiuni tehnice, intrarea avionului în evoluții necontrolate etc.). Un pilot este foarte greu de înlocuit deoarece el este rezultatul a mulți ani de muncă, experiență acumulată și a unor investiții considerabile. Este necesar ca salvarea pilotului să fie făcută în așa fel încât să-și poată relua activitatea de zbor în timpul cel mai scurt.
În timpul catapultării din avioanele supersonice, așa cum am văzut, pilotul e supus la solicitări fizice mari care-i pot provoca, în cazul salvării cu sisteme necorespunzătoare, traumatisme grave, irecuperabile sau se pot solda chiar cu moartea lui.
Încă de la prima proiectare, perfecționarea tehnică și siguranța sistemelor de salvare a rămas o constantă. dezvoltarea acestora s-a făcut avându-se în vedere, permanent, limitele rezistenței corpului uman la acțiunea factorilor ce apar în procesul catapultării.
Sistemele de salvare moderne permit salvarea piloților de la înălțime zero și viteză zero până la înălțimi și viteze de zbor foarte mari, în diferite situații și evoluții. Siguranța acestora este dată de alegerea optimă a traiectoriei scaunului, a suprasarcinii de șoc stabilite de sistemul pirotehnic telescopic și de motorul rachetă, de perfecționarea sistemului de stabilizare a scaunului, mecanismului de strângere în chingi și a dispozitivului pentru fixarea picioarelor. Pentru mărirea securității pilotului se folosesc mijloace de protecție împotriva fluxului de aer, în care intră echipamentului de protecție individuală (casca de protecție, masca de oxigen etc.) și, de asemenea, sisteme de respingere a fluxului montate pe scaun.
Pentru a obține performanțe maxime de la un sistem de salvare e necesar ca pilotul să fie pregătit foarte bine teoretic și practic, prin antrenamente la sol, să ia decizia de catapultare la timp și să acorde încredere acestor sisteme care și-au dovedit eficacitatea de nenumărate ori.
BIBLIOGRAFIE
COMAN M., ”Salvarea prin catapultare a piloților din aviația militară română 1995”, București între anii 1955-, Institutul de Medicină Aeronautică;
CONSTANTIN GHE., “Instalații pentru armamentul de aviație”, vol. 1 și 2, București, Academia Militară, 1986;
NUȚU V., PUȘCAȘU P., CONSTANTIN G., “Bazele construcției sistemelor de armament de aviație”, București, Academia Militară, 1994;
POPA M. “Salvarea prin catapultare – aspecte semnificative în perioada 1990-1995”, București, Institutul de Medicină Aeronautică;
***** “Descriere tehnică armament – scaunul de catapultare MK RU 10 J”;
***** “Scaunul de catapultare K-36 DM II”;
***** -http:// showcase. netins. net./ web/ herker/ ejection/ phsics.html;
***** Armed Forces Journal /December 1999/ High Speed Ejection;
***** “Manual de pilotaj pentru avionul MIG-29”.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Evolutia Si Efectele Catapultarii Asupra Pilotului (ID: 161484)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.