Гай Северин,
Генеральный конструктор
генеральный директор АО НПП «Звезда»

катапультируемое кресло К36Д-3,5Комплекс средств индивидуального жизнеобеспечения и аварийного спасения летчика для самолета, обладающего определенными диапазонами скоростей и высот полета, высокой маневренностью, а также другими особенностями (например, вертикальный взлет и посадка), должен обеспечить высокую работоспособность летчика при выполнении им профессиональных задач, в т.ч. в экстремальных условиях (высокоманевренный бой, разгерметизация кабины и т.п.), и обеспечить безопасность катапультирования при аварии во всей области полетных режимов.

Решение этой проблемы потребовало всесторонних исследований в области физиологии человека, аэродинамики плохообтекаемых тел, баллистики, поиска оптимальных, подчас нетрадиционных конструкторских и технологических решений, создания уникальной экспериментальной базы, разработки методов расчета и испытаний.

Созданные «Звездой» катапультируемое кресло К36 и ряд его модификаций, по признанию специалистов, в том числе иностранных, обладают лучшими в мире техническими характеристиками.

Сотни летчиков обязаны своей жизнью креслам типа К36, при этом важно отметить, что благодаря высокой надежности кресла и развитой системе средств безопасности, исключающей травматизм, в абсолютном своем большинстве они продолжили свою профессиональную деятельность. Это не только гуманно, но и экономически выгодно, так как процесс подготовки летчиков связан с большими затратами.

Изложенные выше обстоятельства с одной стороны и коренное изменение экономической ситуации в России с другой, а также понимание необходимости сохранения и дальнейшего развития научно-технических коллективов «Звезды» и смежных предприятий, прежде всего в интересах будущего ВВС России, потребовало усилить работы в этой области и сделать все возможное, чтобы преодолеть жесткую конкуренцию и выйти на уже занятый международный рынок средств спасения.

В 1993-1995 гг. НПП «Звезда» по заказу МО США провело с участием американских специалистов ряд демонстрационных испытаний кресла К-36Д в комплекте с защитным снаряжением и кислородным оборудованием ККО-15. Выполненные на российских и американских испытательных базах 17 катапультирований в диапазоне скоростей 0…1350 км/ч, высот 0…17 км и чисел М=0…2,5, а также на больших углах атаки a=30о и скольжения b=20о прошли успешно. Полностью подтверждены заявленные нами характеристики кресла К36Д. Общее признание получил наш комплексный подход при создании систем аварийного покидания, при котором на этапе проектирования и испытаний создаются равнопрочные составляющие элементы интегрированной системы (кресло, защитный шлем, кислородная маска и т.п.). Успешное проведение демонстрационных испытаний, непревзойденные характеристики русского кресла обеспечили дальнейшее развитие совместной работы.

В 1996 г. «Звездой» было взято обязательство продемонстрировать возможность адаптации кресла типа К36Д к американским требованиям. Основные из них: размещение в кресле пилотов — мужчин и женщин, снижение массы кресла, обеспечение минимально-безопасных высот катапультирования (не хуже, чем позволяет ACES-II — стандартное кресло ВВС США). В результате проведенных «Звездой» к тому времени исследований и конструктивных разработок в интересах ВВС России нового базового кресла К36Д-3,5 комплекса СКС-2000 (интегрированный комплекс систем жизнеобеспечения и аварийного спасения экипажей для самолетов нового поколения) были взяты обязательства в чрезвычайно короткий срок (24 мес.) адаптировать к американским требованиям версию катапультируемого кресла К36Д-3,5А и провести в первой половине 1998 г. демонстрационные испытания на базе ВВС США Холломен.

Особое внимание при создании К36Д-3,5 было направлено на поиск конструктивных решений, позволяющих без существенного усложнения конструкции кресла получить качественно новые свойства: обеспечить безопасность катапультирования на предельно малых высотах, на динамических режимах, при неблагоприятных положениях самолета в пространстве, существенно снизить массу кресла, обеспечить низкую стоимость кресла и его эксплуатации. Большое внимание было уделено проблемам эргономики кресла как для мужского, так и женского летного персонала.

Статистика катапультирований на креслах типа К36 показывает, что 80 % катапультирований выполнены на скоростях полета до 650 км/ч, 3 % — более 1000 км/ч, по два случая — на 1300-1350 км/ч и при числе М=2,6 (Н=17км). Особо следует отметить значительное число катапультирований на динамических режимах, в частности, на больших углах крена (60о).

Анализ статистики и опыта эксплуатации кресел К36 на различных самолетах, в том числе на самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП), позволяет сформулировать основные требования к средствам аварийного покидания, которым должны удовлетворять катапультируемые кресла следующего поколения:

  1. Комплексный подход к проектированию и созданию системы спасения (совместимость и равнопрочность
    элементов комплекса системы жизнеобеспечения и катапультируемого кресла).
  2. Размещение пилотов всего антропометрического ряда (в том числе и женщин). Комфорт. Обзор.
  3. Безопасное катапультирование на режимах:
    • горизонтальный полет Vi=0…1400 км/ч; Н=0…20 км; число М<3; (Vi=0…1300 км/ч; Н=0…20 км;
      число М<2,5 — при применении облегченного снаряжения);
    • маневр ni= -2…+4; Vi=0,8Vi max;
    • вращение wx=3…6 с-1 ;
    • неблагоприятное пространственное положение самолета a=±30о, b=±20о,
      g=±180о.
  4. Предельное уменьшение высоты безопасного катапультирования (автоматическая адаптация кресла к режимам полета и пространственному положению самолета).
  5. Возможность автоматического катапультирования (для обычных режимов взлета и посадки и вертикального взлета).
  6. Модульная конструкция базового кресла.
  7. Простота конструкции, надежность, технологичность, низкая стоимость кресла и его обслуживания.
  8. Минимальная масса и габариты кресла.

При этом учитывалась тенденция постоянного роста маневренных характеристик самолетов, в том числе освоение режимов полетов на больших углах атаки и скольжения. Современные технологии «Звезды» позволили уже сегодня создать семейство катапультируемых кресел, удовлетворяющих поставленным требованиям.

В креслах К36Д-3,5 (К36Д-3,5А) сохранены все конструктивные элементы, обеспечивающие высокую степень безопасности пилота (исключение травматизма) в процессе катапультирования, реализованные в кресле К36Д.

Кроме того, на креслах расширен диапазон регулировки по росту (±85 мм в К36Д-3,5 и ±95 мм в К36Д-3,5А), введена двухпозиционная спинка кресла, улучшающая его эргономическое качество (удобство работы в кабине, обзор верхней и задней полусферы и т.д.); разработана новая система управления движением кресла в поперечной плоскости (двигатели бокового разворота), применена многопрограммная электронная система управления креслом (связанная с информационной системой самолета), позволяющая оптимизировать работу всех систем кресла в зависимости от режима полета самолета (V, H, Vy и др.) и его пространственное положение в момент катапультирования. На креслах впервые применена автоматизированная система управления энергодатчиков в зависимости от массы летчика. Для снижения потребного резерва высоты безопасного катапультирования предусмотрены режимы ускоренного (сразу после отделения кресла от самолета) ввода парашюта и отключение ракетного двигателя при больших кренах самолета (случай катапультирования в сторону земли на малых высотах).

Следует заметить, что проблема обеспечения безопасного катапультирования на малых высотах не может быть полностью решена только за счет совершенствования кресла. При покидании планирующего или пикирующего самолета потеря высоты складывается из трех составляющих: потери времени на принятие летчиком решения; на открытие аварийного выхода; на катапультирование и раскрытие парашюта. Многочисленные тесты с летчиками, в том числе и с испытателями, показывают, что основная потеря времени определяется «человеческим фактором».

Поэтому ключевым моментом в решении проблемы спасения пилотов на малых высотах является оснащение самолетов как с вертикальным, так и с обычным взлетом и посадкой системой автоматического катапультирования. В свое время эффективность внедрения системы автоматического катапультирования на СВВП Як-36 и Як-38 превзошла все ожидания (были спасены все 100 % летчиков при авариях самолетов на взлете и посадке).

Рост маневренных качеств самолетов, внедрение управления вектором тяги, и, как следствие, освоение полетов на больших углах атаки и скольжения усложняет проблему обеспечения безопасности пилотов при катапультировании на динамических режимах и при неблагоприятном пространственном положении самолета.

При катапультировании из вращающегося самолета (wx=3…6 с-1) на кресло и пилота действуют дополнительные нагрузки от инерционных сил, в том числе связанных с вращением и эффектом Кориолиса. Для кресел типа К36, снабженных жесткими стабилизирующими устройствами, эффективной системой притяга пояса и плеч, ограничителями разброса рук, которые хорошо удерживают торс пилота от «выпадания» из кресла, средствами подъема голеней ног и их фиксации, — катапультирования на режиме wx=3 совершенно безопасны. По нашей оценке, допустимая скорость wx может быть увеличена до 4,5 с-1. Дальнейшее увеличение, возможно, будет связано с необходимостью существенного упрочения кресла и увеличения его массы.

Катапультирование на больших углах атаки самолета не вносит каких-либо проблем для кресел типа К36. Жесткая система стабилизации кресла быстро «переведет» его на балансировочный угол атаки, при этом произойдет резкое снижение перегрузки, действующей на летчика в направлении оси OY.

К наиболее неприятному фактору, снижающему безопасность катапультирования, следует отнести угол скольжения самолета. При больших углах (b= ±20°) и значительной скорости полета (700 км/ч) при катапультировании могут возникнуть проблемы с фиксацией ног, рук, удержания торса в кресле, с нагрузками на шею, а также проблемы стабилизации кресла. Эти проблемы на креслах К36Д-3,5 (К36Д-3,5А) минимизированы по сравнению с креслами, использующими тормозной парашют. Проведенные летные испытания и анализ показывают, что кресла нового поколения К36Д-3,5, в том числе его американская версия (К36Д-3,5А) с жесткой системой стабилизации, средствами безопасности и адаптации к массе летчика в целом наиболее приспособлены для обеспечения безопасного катапультирования мужского и женского летного персонала как на «динамических», так и на обычных режимах полета. Они полностью соответствуют сформированным выше требованиям. Безопасность катапультирования на этих креслах выше, чем на других, подтвержается значением «радикала», принятого в методиках США при оценке кресел.

Эти кресла имеют также самое высокое значение весовой отдачи и, что особенно важно, являются базовыми для целого семейства кресел. Благодаря модульной конструкции, на их базе могут быть построены (как в исполнении для ВВС России, так и в версии, адаптированной к требованиям США), по крайней мере, еще три дочерних кресла: К36Л-3,5 — для штурмовиков и бомбардировщиков (Vi=0…1100км/ч, Н=0…20 км, m=71кг (масса без кислородного оборудования, аварийного запаса и привязной системы, как это принято за рубежом); К36В-3,5 — для СВВП (Vi=0…1100 км/ч, Н=0…20 км, m=75 кг); К36ЛТ-3,5 — для реактивных УТС (Vi=0…950 км/ч, Н=0…15 км, m=50 кг).

Первая упрощенная версия кресла К36ЛТ-3,5 (заводской шифр К-93) прошла полный цикл заводских и государственных испытаний, эксплуатируется на самолетах МиГ-АТ и предусмотрена к установке на Як-130. Базовое кресло К36Д-3,5 успешно проходит испытания и в конце 1998 г. может поступить на вооружение ВВС России.