Catapultes de chasseurs de la génération V: rapport

Il y a quelques décennies, on pensait que les sièges éjectables, qui constituaient le principal moyen d'économiser un pilote, devraient être mis au point par les mêmes bureaux de conception qui participent à la conception de l'aéronef. Toutefois, l'expérience a montré que la création de systèmes de survie et de sauvetage devait être confiée à des entreprises spécialisées. Dans les pays de l'OTAN, un tel «monopole» est la société britannique Martin-Baker et, dans notre pays, depuis la seconde moitié des années 1970, la centrale nucléaire de l'OAO Zvezda. Cette société de Tomilino près de Moscou développe non seulement des sièges éjectables, mais également des systèmes à oxygène, des combinaisons de protection contre les surcharges en altitude pour les pilotes, des systèmes d’extinction d’incendie et de ravitaillement en vol. Un sujet distinct de fierté est l'espace. «Star» a commencé à s’occuper de ce sujet depuis le début des années 50. Dans le musée de l'entreprise, les combinaisons originelles de Gagarine, Tereshkova, Leonov sont portées sur des mannequins: tous les équipages du vaisseau spatial national portaient et portaient toujours les combinaisons créées à Tomilino.

Aspirateur, froid, vent OZ Zvezda OJSC est une entreprise russe avec de grandes traditions. Fondé en 1952, il a créé dès les premiers vols habités des équipements pour nos astronautes. Ce ne sont pas seulement des combinaisons spatiales, mais aussi, par exemple, des prototypes de manœuvres individuelles dans l'espace ou des dispositifs d'évacuation des eaux usées destinés à être installés sur des navires orbitaux. Un autre sujet important concerne les moyens de survie et les pilotes de sauvetage de la Force aérienne. L'entreprise dispose d'une base de tests sérieuse, comprenant une centrifugeuse pour étudier les effets des surcharges sur le corps, un ensemble de chambres de pression thermique pour des tests sous vide et à des températures anormales, ainsi qu'un support aérodynamique.

Ne vous penchez pas!

Dans le même musée, vous pouvez retracer l’histoire de la création d’équipements de survie et de sauvetage pour les pilotes d’avions militaires. À chaque étape, les concepteurs ont pu rendre ces outils plus légers, efficaces et sûrs. Aujourd'hui, l'apogée de la conception domestique dans ce domaine est devenue un kit pour les pilotes de la société de chasseurs multifonctionnelle prometteuse Sukhoi - PAK FA, alias T-50. Le kit comprend un siège éjectable K-36D-5, une combinaison anti-surcharge PPK-7, une combinaison de compensation VKK-17 pour haute altitude et un casque de protection ZSh-10.

L'éjection à une vitesse de 1 300 km / h et plus est une tâche technique très difficile. À cette vitesse, le flux d'air entrant a des propriétés tout simplement mortelles: il suffit au pilote d'éloigner un peu son bras ou sa jambe du corps, car il va simplement l'arracher. Un pilote est affecté par un certain nombre de facteurs traumatiques - surcharge, vitesse angulaire, surpression, etc. Pour y résister, il est nécessaire que le pilote et le siège au moment de quitter l'avion forment un tout unique et bien rationalisé.

Une soufflerie à grande vitesse a fidèlement servi la société pendant de nombreuses années. En apparence, le tuyau ne fait pas impression avec ses dimensions, cependant, pour créer la pression nécessaire et atteindre une vitesse d'écoulement de 1800 km / h, l'air est stocké dans une cascade de réservoirs de gaz reliés au tuyau, dont le volume est comparable à celui des citernes de chemin de fer. Un puissant déchiqueteur bloque le flux d'air sortant du tuyau: toute pièce détachée peut se transformer en obus de canon. À l'heure actuelle, la conduite est en train d'être rééquipée avec des équipements de contrôle plus modernes.

Par conséquent, immédiatement après que le pilote ait étendu la poignée de sauvetage, une automatisation complexe est déclenchée. La ceinture et les épaules sont serrés contre la chaise, les hanches sont soulevées pour protéger le corps, les jambes sont fixées et les bras éparpillés sont abaissés. Un déflecteur spécial monte également, sur lequel, lorsqu’il se déplace dans l’écoulement venant en sens inverse, le choc aérodynamique du joint «repose» (ses effets sur le corps et la tête du pilote seraient dangereux).

Patriarche de la Petite Aviation: An-2 "Corn"

Une fois le pilote solidement fixé au siège, le mécanisme de mise à feu est activé: la charge pyrotechnique est déclenchée et le siège quitte le poste de pilotage le long des rails de guidage. Ensuite, un moteur à réaction démarre, entraînant la chaise vers le haut (pour éviter de heurter la quille). Le système de stabilisation aérodynamique joue un rôle important: il comprend deux parachutes stabilisateurs sur des flèches télescopiques. Le système veille à ce que le siège se trouve dans une position telle que la surcharge subie par le pilote se situe le long de la ligne du dos de la poitrine (ils sont plus faciles à transporter), plutôt que de la tête et du bassin. C'est seulement après cette étape cruciale du sauvetage que le parachute de secours entre dans le flux, le pilote est libéré et se sépare du cadre du siège. Avec le pilote, seule la housse de siège se rendra au sol en parachute, sous lequel se trouve la zone de travail autonome - une réserve d’urgence portable et une réserve d’urgence en oxygène.

Chaise légère pour les grands pilotes

À la centrale nucléaire de l’OAO, Zvezda sous la direction du designer général S.M. Alekseeva et G.I. Severin ont développé une gamme de fauteuils d'éjection K-36. Le produit phare de la famille était le K-36DM, qui, comparé à ses homologues de l’époque, avait une fiabilité et une sécurité accrues, une valeur réduite des hauteurs de sortie minimalement sûres.

Cependant, des avions prometteurs sont apparus - et de nouvelles exigences sont apparues pour les véhicules d'évacuation d'urgence. Premièrement, elles ont trait à l’augmentation de la vitesse à laquelle l’utilisation d’un siège éjectable est la plus probable. Deuxièmement, les exigences de sécurité élargies. Troisièmement, la tâche consiste à réduire la hauteur de sécurité minimale de l'éjection - ceci est particulièrement important lorsque l'éjection ne se produit pas à partir d'un avion volant horizontalement, mais lors d'une plongée ou d'un vol à l'état inversé. Quatrièmement, il est nécessaire d’élargir l’anthropométrie des opérateurs de chaires: auparavant, les concepteurs se concentraient sur une gamme limitée de poids et de tailles de pilotes masculins. De nos jours, d'une part, les femmes sont de plus en plus impliquées dans les vols, et d'autre part, les aviateurs représentant le sexe le plus fort sont devenus plus grands et plus massifs. Enfin, cinquièmement, les concepteurs ont dû réduire considérablement la masse et les dimensions du siège éjectable.

Dans l'image ci-dessus, une carte thermique est construite sur la base d'une modélisation mathématique des processus se produisant lors de l'éjection à grande vitesse. Dans ce cas, le pilote est soumis à de fortes surcharges et subit en outre un échauffement aérodynamique dû à une onde de choc se produisant devant le siège. Afin que les surcharges puissent se propager le long de la ligne dorsale en vol, des stabilisateurs stabilisants sur de longues flèches télescopiques télescopiques sont utilisés dans le fauteuil. Afin de réduire l'impact de l'onde de choc sur le pilote, un déflecteur spécial est utilisé. Aujourd'hui, la principale tâche des concepteurs de chaises consiste à accélérer les opérations de sauvetage et à réduire la hauteur minimale nécessaire au bon fonctionnement du système de sauvetage.

Sur la base de toutes ces exigences et de nombreuses autres, un siège éjectable K-36D-5 a été créé, destiné principalement à être installé sur un chasseur russe de cinquième génération.

La principale caractéristique de ce siège est l’utilisation d’un système d’automatisation avancé qui utilise des informations sur les paramètres de vol de l’avion et de ses propres capteurs. Les informations sur les paramètres de vol altitude-vitesse sont utilisées pour déterminer le délai minimum possible pour l'entrée en parachute. Données sur la position relative de l'aéronef - afin de sélectionner l'algorithme optimal pour le système de stabilisation et de contrôle, informations sur la masse du pilote - afin de minimiser les effets des surcharges lors du fonctionnement du système de propulsion. Il est important de noter que l'utilisation de nouveaux matériaux a permis de réduire le poids des sièges de la nouvelle génération de 20% par rapport au K-36DM.

Mannequin en équipement volant dans le siège éjectable d'un chasseur de 5ème génération. Le déflecteur déployé, qui assure la fonction de protection aérodynamique du pilote, les bras diffuseurs abaissés et les barres stabilisatrices déployées sont clairement visibles.

Presser pour sauver

Il convient de rappeler que le siège éjectable n'est pas seulement un moyen de salut, mais également le lieu de travail du pilote. Il est très important que cela procure le plus grand confort possible, y compris lors de combats manoeuvrables. En raison des dimensions réduites et de la présence de systèmes réduisant la surcharge lors de l'éjection, le K-36D-5 peut être installé dans le cockpit avec de grands angles d'inclinaison, ce qui améliore la portabilité des surcharges acrobatiques.

Le deuxième élément de la trousse de secours et de sauvetage est une combinaison anti-chargement. Si pendant un vol extrêmement maniable, lorsque les surcharges atteignent 8 à 9 g, il n'y a pas de protection contre les surcharges, cela conduira à une perte de vision, puis à une perte de conscience du pilote. La protection inclut la compression de la partie inférieure du corps en remplissant d'air les conduites pneumatiques intégrées et en créant une surpression dans le masque à oxygène.

Chambre à pression thermique, dans laquelle les dernières combinaisons spatiales de l’ISS sont testées. Sur le site d'essai de la centrale nucléaire de Zvezda, il existe tout un ensemble de chambres à pression thermique, y compris celle utilisée pour simuler la première sortie dans l'espace de l'histoire.

Dans la nouvelle génération de combinaison anti-chargement PPK-7 en cas de surcharge acrobatique, non seulement le bas du corps, mais également les mains sont comprimées. De plus, la surpression dans le masque à oxygène est créée exclusivement pendant la phase d’inspiration. Introduction du fonctionnement préventif de la protection anti-surcharge par un signal de l'ordinateur de bord, qui prédit la surcharge imminente au plus tard une seconde avant son démarrage. La centrale nucléaire de JSC, Zvezda, a également mis au point une combinaison pour les vols à haute altitude - pour compenser l'altitude. Complété d'un masque à oxygène et d'un équipement embarqué, en raison de la vitesse accrue et des propriétés de compensation améliorées, il offre au pilote le secours en cas de dépressurisation de la cabine de l'aéronef à une altitude supérieure à 20 km.

Le casque de protection ZH-10 de nouvelle génération se caractérise par une masse réduite d'un quart par rapport à la version précédente, tout en maintenant la vitesse de vol maximale autorisée de l'indicateur de 1300 km / h. Le casque est composé de fibres d'aramide et du filtre en polycarbonate - ces matériaux ont des propriétés de résistance au blindage dues aux effets de fragments secondaires. En combinaison avec la nouvelle version du masque à oxygène KM-36M, la hauteur maximale du casque atteint 23 km.

Les bouteilles ne voleront pas

L'oxygène est un autre problème critique de maintien de la vie à bord. Traditionnellement, le problème était résolu par l’installation de bouteilles d’oxygène à bord. Un tel système nécessite une infrastructure d'aérodrome spéciale pour sa recharge et sa maintenance, des spécialistes formés et des coûts supplémentaires. Il n'y a qu'un moyen d'éviter ces coûts: produire de l'oxygène directement à bord de l'avion.

Le développement d’une unité de production d’oxygène à bord (BKDU) a commencé dans les murs de l’entreprise de recherche et de production Zvezda OJSC en 2000. L'installation augmente la concentration en oxygène de l'air comprimé fourni au compresseur du moteur de l'aéronef. Le système de survie du nouveau pilote ne comporte pas de bouteilles d’oxygène en suspension dans l’air, et la durée du vol dans ce cas n’est pas limitée par l’alimentation en air: BKDU produit en permanence un mélange de gaz respiratoire. Les risques d'incendie et d'explosion sont également réduits, une source potentielle étant inévitablement de l'oxygène pur, en particulier à haute pression. Les BKDU produits par la centrale nucléaire de JSC, Zvezda, sont déjà installés sur les avions Yak-130, MiG-29K / KUB et Su-35S destinés à l’armée de l’air russe, ainsi que sur un certain nombre de véhicules exportés. L’appareil T-50 de cinquième génération sera équipé d’un système d’oxygénation améliorée avec BKDU.

L'article «Fifth Generation Flight Armor» a été publié dans la revue Popular Mechanics (n ° 7, juillet 2015). Je me demande comment fonctionne un réacteur nucléaire et les robots peuvent-ils construire une maison?

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