После крушения британского истребителя F35 в многие воспринимают катапультирование как норму. Но мало кто знает, что они тоже могут оказаться смертельно опасными.
18 ноября 2021, четверг 13:41
amv212 [ ] для раздела Блоги
4090 в Ситилинке по норм ценам
i7 13700K 16 ядер — быстрее и дешевле i9 12900K
Цена RTX 3070 идет к 40 тр
i5 13600K 14 ядер — дешевле и быстрее i7 12700K
RTX 3070 Ti за 50 тр в Ситилинке
Ryzen 7700X 4.5GHz = цена рухнула!
3060 Ti MSI дешевле 40 тр
Порой спасение жизни означает риск преждевременной смерти.
Ранее в среду британский истребитель F35 упал в Средиземное море во время выполнения рутинных операций, в результате чего островное государство понесло убытки на сумму не менее 134 миллионов долларов (100 миллионов фунтов стерлингов). К счастью, никто не пострадал, поскольку пилот катапультировался до столкновения и был впоследствии подобран из воды. Но все могло пойти совсем по-другому. Пилотов учат относиться к катапультированию как к крайней мере, не только потому, что боевые самолеты дороги, но и потому, что нет никакой гарантии, что это не окажется фатальным.
Катапульты
Самолет с катапультируемым креслом. fotoVoyager / iStock
реклама
Катапультирование из истребителя состоит из двух этапов
Каждый раз, когда вы тяните за рычаг активации системы катапультирования, вероятность сломать позвоночник может составлять один к трем, говорится в публикации газеты Sydney Morning Herald. Но это гораздо лучше, чем разбиться о поверхность или взорваться в воздухе, говорит Дэвид Ньюман, исследователь в области авиационной медицины в Университете Суинберна, Австралия.
Ньюман — бывший врач Королевских ВВС Австралии, он летал на гражданских самолетах, поэтому для него катапультирование — это «последнее средство спасения». Современные катапультируемые кресла представляет собой двухэтапную систему. Сначала срабатывает катапультный механизм, который пилоты запускают, потянув за рукоятку, что приводит к началу движения кресла вверх. Но как только оно достигает высоты от 3 до 6 футов (от 1 до 2 метров), начинается вторая фаза и это мощный рывок.
После начальной фазы катапультирования прямо под сиденьем срабатывает стреляющий механизм. Как правило, это ряд небольших стволов, каждый из которых имеет небольшие сопла, служащие выхлопными отверстиями. В каждом из них находится твердое ракетное топливо, способное гореть примерно 0,2 секунды.
Это может показаться очень коротким промежутком времени, но этого достаточно, чтобы поднять пилота на высоту 30 метров над летательным аппаратом, в зависимости от положения самолета и типа кресла. После завершения второй фазы из верхней части кресла вылетает парашют. Этот первый стабилизирующий парашют не замедлит движение кресла настолько, чтобы безопасно приземлиться, но стабилизирует положение пилота в нужном направлении и предотвратит опасное вращение.
Катапультирование на большой высоте может привести к смерти через удушье
Источник: overclockers.ru
Как работает катапульта в самолете
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КАТАПУЛЬТИРОВАНИЯ
Все современные военные самолеты оборудуются средствами спасения экипажа. И на всех этих самолетах предусмотрено только ручное катапультирование по команде летчика. Справедливо считалось, что только летчик способен оценить ситуацию в полете и принять ответственное решение катапультироваться. Это положение считалось незыблемым в течение десятилетий. До появления СВВП.
К сожалению, короткий этап полета СВВП от момента взлета до конца переходного режима (т.е. когда СВВП становится обычным самолетом) представляет большую угрозу безопасности летчика в случае отказа двигателя или струйного управления. Единственным способом спасти летчика в этих ситуациях является автоматическое катапультирование.
Система катапультирования самолета Як-38У (справа) и ее испытания на земле (внизу)
Когда в 1959 г. ОКБ А.С.Яковлева приступило к разработке экспериментального реактивного СВВП Як-36 с двумя рядом расположенными ТРД с поворотными соплами, с самого начала было ясно, что такая схема очень опасна в случае отказа одного из двигателей. Математическое моделирование показало, что самолет может перевернуться по крену за 1,5-2 с. За такое короткое время летчик просто не способен оценить ситуацию и катапультироваться в области безопасного применения катапультного кресла. Это должна была сделать какая-то бортовая система. Так, неблагоприятная, с точки зрения отказа двигателя, схема СВВП породила САК и долгосрочную программу ее разработки.
Разработчики английского СВВП Р. 1127 не встали на этот путь, так как схема будущего «Харриера» не вела к столь резким эволюциям при отказе двигателя. Они сохранили традиционный подход и предусмотрели только ручное катапультирование на всех режимах.
Анализ динамики Як-36 в аварийных ситуациях показал, что САК должна отслеживать положение СВВП от момента взлета и до конца переходного режима и, в случае резкого нарушения устойчивости самолета, автоматически катапультировать летчика в пределах области безопасного применения катапультного кресла. Естественно, катапультное кресло должно было иметь, по возможности, более широкую область безопасного применения в смысле допустимых значений скорости падения, углов крена и тангажа в момент катапультирования.
В качестве параметров, составляющих алгоритм работы САК, после обширного экспериментирования с логическими схемами было решено использовать углы и угловые скорости крена и тангажа. Все другие параметры самолета и двигателей были отвергнуты из-за недостаточной надежности, точности, взаимовлияния или другим причинам.
Первый экспериментальный Як-36 начал летные испытания, будучи оборудованным спасательным «комплексом», состоящим из катапультного кресла и САК. Впервые в истории авиации жизнь летчика была доверена «черному ящику». Не всем летчикам это было по душе, и их можно понять.
«Черный ящик», который получал от самолетных гировертикалей значения углов и угловых скоростей и «решал», катапультировать летчика или нет, казался опытным летчикам-испытателям несерьезным решением. Они потребовали установить выключатель для ручного включения или выключения САК по их желанию и с этим компромиссным решением система впервые была выпущена в опытную эксплуатацию. Но окончательно психология взаимоотношений летчиков с САК не была выяснена в процессе недлительной безынцидентной программы летных испытаний двух СВВП Як-36.
Настоящая проверка этих отношений состоялась только в процессе эксплуатации СВВП Як-38.
Комбинированная силовая установка Як-38, состоящая из двух подъемных и одного подъемно-маршевого двигателя с двумя поворотными соплами, создавала те же проблемы для безопасного катапультирования в случае отказа одного из двигателей, что и на Як-36. Поэтому,Як-38 унаследовал от Як-36 САК с ее принципом работы и прочими атрибутами. САК была испытана и сертифицирована к началу серийного производства Як-38.
«Комплекс» средств спасения на первых 14 СВВП Як-38 состоял из катапультного кресла К-21 конструкции ОКБ им. А.С.Яковлева и САК. Начиная с 15, серийные самолеты Як-38 оборудовались более эффективными катапультными креслами К-36ВМ конструкции завода «Звезда» с той же самой САК.
За исключением несущественных деталей на серийных самолетах сохранились все принципы схемы работы комплекса средств спасения: САК включалась и выключалась летчиком и соплом ПМД на определенном угле его поворота, источниками информации для нее являлись две независимые самолетные гировертикали и датчики угловых скоростей, а катапультирование на вертикальных режимах полета
Катапультное кресло КЯ-1
Блоки системы автоматического катапультирования производилось через остекление фонаря.
САК проиграла первый раунд психологической оппозиции летчиков самолетов Як-38 против «черного ящика». По иронии судьбы первое автоматическое катапультирование на Як-38 было ложным.
4 марта 1976г. военный летчик- испытатель, Герой Советского Союза, полковник В.Хомяков должен был выполнить приемочный полет на серийном Як-38 с заводского аэродрома. На переходном режиме при повороте сопла ПМД летчик был неожиданно катапультирован в горизонтальном положении самолета на высоте около 70 м. Он приземлился на парашюте недалеко от места взлета и стал, если можно так выразиться, интересоваться, а где, собственно, его самолет.
Самолет между тем продолжал полет с автопилотом, набирая высоту на переходном режиме. Местная служба ПВО подняла шум по поводу появления в воздушном пространстве неопознанного объекта, который не отвечал на запросы с земли. Руководство было проинформировано, и принято решение сбить неизвестного.
К этому времени самолет выработал топливо, и «беспилотный» Як-38 почти вертикально приземлился на заснеженное поле. Его кабина была проинспектирована двумя колхозниками, а в остальном самолет находился в целом состоянии. Потребовался почти месяц, чтобы определить причину ложного срабатывания САК. Дефект в электронной схеме был найден, устранен, группа разработчиков САК была подвергнута суровой критике, а самолеты Як-38 возобновили полеты.
После этого инцидента психологический климат для САК был не очень благоприятным. И только после драматического, по условиям аварии, автоматического катапультирования 15 января 1977 г. гражданского летчика-испытателя Исаева на том же аэродроме облака стали рассеиваться. В этот раз САК спасла жизнь летчику после отказа ПМД на переходном режиме на посадке. Автоматическое катапультирование произошло за 0,2 секунды до удара самолета о землю с последующим пожаром.
После этого события произошел случай другого рода. Опытный летчик-инструктор А.Белокопытов погиб, выполняя простой перегоночный полет на Як-38 в Крыму. Летчик не включил САК и на переходном к посадке режиме не заметил незапуск одного ПД. Когда самолет потерял скорость, он перешел в резкое пикирование, перевернулся за 2 с, ударился о землю и сгорел. Попыток ручного катапультирования летчик не предпринимал.
После этого случая командование выпустило инструкцию об обязательном включении САК в соответствии с Руководством по эксплуатации. Операция включения САК регистрировалась на самописце аварийных параметров.
Более 200 Як-38 поступило на вооружение ВМС России. За время их эксплуатации зарегистрировано 19 автоматических катапультирований на вертикальных режимах, включая два парных катапультирования на двухместном Як-38У, и все эти катапультирования были успешными. САК оказалась надежным спасателем летчиков на вертикальных режимах. Более дюжины успешных ручных катапультирований на самолетных режимах за это время произошло также над сушей и морем.
Таким образом, спасательный «комплекс» самолета Як-38, включающий САК, катапультное кресло К-36ВМ и другие компоненты, обеспечил спасение летчиков в 100% случаев его применения.
Психологический барьер был преодолен, и мнение летчиков изменилось. Вот почему, когда была начата программа разработки Як-141, колебаний в выборе системы спасения не было: САК второго поколения с улучшенными параметрами, но с тем же принципом функционирования была разработана, испытана и внедрена вместе с облегченным катапультным креслом К-36ЛВ.
Спасательный комплекс самолета Як-141 был наиболее совершенным средством спасения летчика на тот период. Его эффективность была продемонстрирована в хорошо известном катапультировании летчика- испытателя В.Якимова при вертикальной посадке на палубу авианесущего крейсера.
Эта короткая история разработки САК заняла в реальности почти два десятилетия. Кто-то из специалистов сказал на одной из конференций, что тот, кто поможет летчику выбрать момент катапультирования в резко развивающейся аварийной ситуации на малой высоте полета, окажет ему большую услугу. Этот специалист был прав. Первая попытка не только помочь летчику, но и выполнить катапультирование оказалась очень эффективной. САК спасла жизнь 19 летчиков в ситуации, когда ручное катапультирование в области безопасного применения катапультного кресла было крайне проблематичным.
Программа разработки и совершенствования САК в настоящее время прекращена по финансовым причинам. Но должно ли это случиться с точки зрения общечеловеческой гуманности?
Источник: www.libma.ru
4 Катапультирования на разных режимах полёта самолёта
Катапультное кресло КД36 — 3,5 обеспечивает спасения члена экипажа в широком диапазоне скоростей и высот полета самолета, включая взлет, послепосадочный пробег, режим H=0, V=0, и применятся в сочетании с защитным оборудованием.
1-откидная часть фонаря; 2-заголовник; 3-ограничители разброса рук; 4-фиксаторы ног; 5-энергодатчик;
6-дефлектор; 7-телескопические штанги; 8-стабилизирующие парашюты, 9-чехол; 10-спасательный парашют;
11-крышка-сиденье; 12-ранец; 13-фал; 14-радиомаяк; 15-спасательный плот.
Рисунок 3 — Схема катапультирования на разных режимах полёта самолёта
Статистика катапультирования на креслах типа К36Д показывает, что 80% катапультирований выполнены на скоростях полета до 650км/ч, 3% — более 1000 км/ч, по два случая – на 1300-1350 км/ч и при числе М=2,6 (Н=17 км). Особо следует отметить значительное число катапультирований на динамических режимах.
5 Хронология катапультирования кресла к36д-3,5
Рассмотрим основные этапы, которые происходят в момент катапультирования летчика в кресле К36Д-3,5:
1) 0 секунд. Летчик дергает поручни. Подается команда на сброс фонаря, начинается работа автоматики. Происходит инициация системы фиксации: начинается притягивание ремней, фиксация и подъем ног, опускаются и сводятся боковые ограничители рук.
2) 0,2 секунды. Фиксация заканчивается. Если сброшен фонарь — подается команда на катапультирование. На высоких скоростях вводится защитный дефлектор.
3) 0,35 — 0,4 секунды. Стреляющий механизм двигает кресло по направляющим. Начинается ввод стабилизирующих штанг.
4) 0,45 секунды. Кресло выходит из кабины. Включаются реактивные двигатели. При необходимости включаются двигатели коррекции.
5) 0,8 секунды. На малых скоростях происходит разделение заголовника от кресла и ввод парашюта. На больших скоростях это происходит после торможения. Летчик спускается на специальном сидении, под которым расположена кислородная система и ящик с носимым аварийным запасом (НАЗ, около 10 кг). Через 4 секунды после разделения с креслом НАЗ отделяется и повисает снизу на тросе.
Все этапы процесса катапультирования представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 — Хронология катапультирования К36Д-3,5
На рисунке 5 показана наиболее детальная схема работы кресла при катапультировании.
Рисунок 5 — Схема работы кресла при катапультировании
6 Уникальность конструкции и Технические особенности КРЕСЛА КД36-3,5
Катапультное кресло:
а) универсальное, возможно применение с моделями любых производителей. В случае поставок на экспорт кресло может быть доработано в соответствии с требованиями заказчика. В частности, возможна установка кислородного оборудования иностранного производства, адаптация кресла к защитному снаряжению летчиков;
б) отличительной особенностью К36Д-3,5 является использование многопрограммной электронной системой управления движением кресла, связанной с информационной системой самолета;
в) автоматическое катапультирование для палубных истребителей Як-36 и Як-38 на режимах взлета и посадки, т.к. на этих режимах аварийная ситуация может возникнуть так быстро, что пилот не успеет среагировать. Эта система оказывает психологическое давление на летчика, поэтому ее сделали отключаемой.
г) креслу не нужно придавать вертикальное положение, после того как его покинул пилот. Это делается автоматически. Вертикальное положение кресла обеспечивает возможность максимально использовать импульс ракетного двигателя и набрать высоту, а также обеспечить защиту от воздушного потока с помощью уже упомянутого дефлектора. Кроме того, именно такое положение летчика дает ему возможность выдержать большие перегрузки торможения.
Отличительной особенностью К36Д-3,5 является использование многопрограммной электронной системой управления движением кресла, связанной с информационной системой самолета. Анализируя параметры движения самолета в момент катапультирования, цифровая ЭВМ системы позволяет наилучшим образом адаптировать программу работы кресла к конкретным начальным условиям в целях обеспечения максимально безопасного катапультирования летчика. Анализируются скорость, высота, углы тангажа, крена, угловые скорости и другие параметры.
Применение электронной автоматики, сопряженной с информационной системой самолета, позволило решить задачу кардинального снижения минимально безопасной высоты потребной для безопасного катапультирования летчика на динамических режимах при неблагоприятном пространственном положении самолета. Вычислительная машина — имеет более сотни жестких программ, реализующих оптимальные алгоритмы работы кресла в различных ситуациях. Выбор конкретной программы производится вычислителем в зависимости от параметров движения самолета в момент катапультирования.
При катапультировании из кабины самолета, летящего с большим креном, отрабатывается программа управления траекторией кресла в поперечной плоскости. После отстрела кресла из кабины включается двигатель бокового разворота, корректирующий угол крена, затем подается импульс на гашение угловой скорости вращения и вводится в действие подъемный двигатель для набора высоты, достаточной для раскрытия парашюта. В случае перевернутого полета двигатели не задействуются, а парашют вводится в действие непосредственно после отделения кресла от самолета, что позволяет существенно снизить минимально безопасную высоту катапультирования.
При проектировании нового кресла КД36-3,5 конструкторы одновременно с переходом на электронную систему управления произвели революционный пересмотр конструктивных и прочностных решений, использованных в кресле предыдущего поколения К36Д. В результате инженерной работы, вес кресла удалось снизить на 25 кг и одновременно уменьшить его габариты на 15-20 мм. При этом сохранены хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации элементы кресла К36Д, в том числе системы стабилизации, защиты рук, подъема и притяга ног, дефлектор и другие.
Таблица 1 — Основные технические данные кресла К36Д-3,5.
Масса снаряженного кресла, кг
1240х880х570
Максимальная перегрузка в направлении «голова – таз»
Время действия максимальной перегрузки, с
Усилие принудительного втягивания ремней механизма притяга плеч, Н
Усилие принудительного притягивания ремней механизма притяга пояса, Н
Максимальная скорость ввода парашюта, км/ч
Максимальная высота ввода парашюта, м
Площадь купола спасательного парашюта, м
Вертикальная скорость снижения, м/с
Предельная приборная скорость безопасного катапультирования, км/ч
Диапазон высот безопасного катапультирования, км
0 – 25
Пилота необходимо спасти в любой аварийной ситуации, на любом режиме полета. Причем не просто спасти и передать на руки жене инвалида, а вернуть летчика без травм в строй. Катапультное кресло должно любой ценой сохранить летчика-бойца, ведь, кроме всего прочего, его подготовка стоит очень больших денег. Следовательно, решается не только нравственная и психологическая задача, но и экономическая.
Катапультное кресло обеспечивает спасения члена экипажа в широком диапазоне скоростей и высот полета самолета, включая взлет, послепосадочный пробег, режим H=0, V=0, и применятся в сочетании с защитным оборудованием.
Главный конструктор кресла К36Д-3,5 академик Гай Северин говорил: «У нас до 97 процентов летчиков после катапультирования продолжают летать, а у американцев и европейцев — только 60 процентов. Разрыв огромный. У них случаются травмы головы, рук, ног при катапультировании на скорости 800 километров в час, а мы даже на скорости 1400 километров в час обходимся без травм».
Перспектива: анализ статистики и опыта эксплуатации кресел КДЗ6-3,5 на различных самолетах, в том числе на самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП), позволяет сформулировать основные требования к средствам аварийного покидания, которым должны удовлетворять катапультные кресла следующего поколения:
1. Комплексный подход к проектированию и созданию системы спасения (совместимость и равнопрочность элементов комплекса системы жизнеобеспечения и катапультного кресла).
2. Размещение пилотов всего антропометрического ряда (в том числе и женщин), комфорт и хороший обзор.
3. Безопасное катапультирование на режиме горизонтального полета V=0. 1400 км/ч; Н=0. 20 км; при числе М (V=0. 1300 км/ч; Н=0. 20 км; при числе М снаряжения);
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.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Мамонтов Д.- Катапультное кресло К36Д-3,5 [Текст] //Популярная механика. -2005. -№11
2. Катапультное кресло серии К36Д: руководство по технической эксплуатации [Текст].- 2009. — 44с.
В полете член экипажа удерживается в кресле индивидуальной подвесной системой и может фиксироваться с помощью механизмов системы фиксации, а бесступенчатое регулирование сиденья по росту обеспечивает члену экипажа удобное для работы и обзора размещение в кабине самолета. Для катапультирования летчик подает команду исполнительному механизму в результате по команде системы управления катапультированием срабатывает принудительная фиксация.
Системой фиксации поднимает колени, притягивает ноги к креслу и фиксирует их, прижимает локти к туловищу, выбирает зазоры в ремнях, удерживающих пилота в кресле, фиксирует голову и сбрасывает фонарь, а через 1-2 секунды приводит в действие катапульту. С помощью дополнительного ракетного двигателя установленного под сиденьем летчика, который удлиняет активный участок траектории полета катапультируемого кресла при перегрузках, допустимых для организма человека. Катапультирование в таком кресле можно разделить на два этапа. На первом происходит обычный процесс катапультирования, а на втором включается ракетный двигатель тягой 20-30 кН, который, действуя уже вне кабины самолета, за несколько десятых долей секунды поднимает кресло на 60-120 метров. Такое кресло с ракетным двигателем позволяет покинуть самолет, находящийся на взлетной полосе, и поэтому относится к классу 0-0 (скорость и высота равны нулю).
Механизм ввода парашюта обеспечивает отстрел заголовника для ввода спасательного парашюта. Применение телескопических и многозарядных выталкивающих механизмов, удлиняющих время действия ускорения и соответствующий путь катапультируемого кресла ограничивается величиной 20-24 м/с, а высота его подъема увеличивается до 25- 28 метров при перегрузке 18-20.
Катапультируемое сидение по сравнению с обычным, неподвижно закрепленным в самолете снабжено направляющими и приводом, позволяющим выбрасывать сидящего человека (вместе с креслом) на определенную высоту над траекторией полета самолета.
После катапультирования сидение с летчиком движется по траектории, форма которой зависит от скорости полета самолета в момент катапультирования, скорости катапультирования сидения, а также от катапультируемой массы (сидение с летчиком) и от ее аэродинамических характеристик. Параметры конструкции кресла и его привода должны обеспечивать после катапультирования скорость движения, достаточную для того чтобы миновать заднюю часть самолета на безопасном расстоянии. Высота катапультирования уменьшается с увеличением скорости полета и возрастет с увеличением начальной скорости катапультирования. Скорость катапультирования зависит от величины хода поршня в цилиндре, характеристик катапульты и допустимого значения перегрузки, действующей на человека.
В первом случае воздушный поток сорвал с пилота перчатки, шлемофон и кислородную маску, а первый удар потока в лицо вызвал появление синяков под глазами. Во втором случае, произошедшем на самолете F-100A, на пилота действовала тормозящая сила воздуха, создавая отрицательную перегрузку около 40 и динамическое давление порядка 600 кПа. Воздушный поток сорвал с пилота ботинки, носки, шлем, кислородную маску и перчатки, а также кольцо и наручные часы, разорвал нос, губы и веки. Все тело имело сильные ушибы, а внутренние органы, особенно сердце и печень, повреждены.
Кроме средств, позволяющих вынужденно покидать самолет, летящий со сверхзвуковой скоростью, большое внимание уделяется проблеме защиты пилота от динамического давления.
выдвигаемый щиток, выполняющий роль генератора косых скачков уплотнения, образующих конус Маха, внутри которого скорость потока и динамическое давление на 30% меньше, чем снаружи;
быстрый поворот кресла после катапультирования в горизонтальное положение, с тем, чтобы сидение кресла воспринимало действие динамического давления.
Источник: studfile.net
Взлет с ускорением Как американские самолеты взлетают с авианосцев
Намерение президента США Дональда Трампа на фоне не самого удачного хода испытаний новейших электромагнитных катапульт, предназначенных для использования на новейших же авианосцах, вернуться к проверенным паровым катапультам вызвало оживленные споры. «Лента.ру» вспоминает историю развития этих устройств.
Первые «выстрелы»
Авианосцы начали строить в разных странах еще в конце Первой мировой войны, а после Вашингтонского соглашения 1922 года, жестко ограничившего развитие линкоров, число авианосцев начало быстро увеличиваться. Первое поколение кораблей этого типа редко оснащалось катапультами — самолеты 1920-х — начала 1930-х годов были достаточно легкими, чтобы разогнаться и взлететь самостоятельно, используя собственный двигатель и скорость воздушного потока над палубой авианосца, при взлетных операциях обычно идущего полным ходом против ветра.
Тем не менее уже к концу 1930-х годов появление палубных торпедоносцев и пикирующих бомбардировщиков потребовало создания катапульт — иначе эти самолеты не могли подняться с полным взлетным весом.
В ходе Второй мировой катапульты применялись постоянно, особенно на эскортных авианосцах — относительно небольших кораблях, не отличавшихся длинными взлетными палубами и высокой скоростью. На ударных авианосцах роли разделились: истребители, как правило, продолжали взлетать без катапульт на полном ходу корабля, ударным машинам требовался дополнительный разгон. В ВМС США катапульты на сжатом воздухе либо пороховых газах назывались Turkey shooter — по прозвищу самого тяжелого на тот момент американского палубника «Эвенджер». Turkey («индюшка») с полной нагрузкой и запасом топлива запускался с авианосца только с помощью катапульты.
Из двадцати четырех переданных ВМС США авианосцев типа «Эссекс» только головной корабль не был оснащен катапультами при постройке, получив их позже. Восемь авианосцев располагали одной катапультой на полетной палубе, остальные — двумя. Четыре корабля были также оборудованы катапультами в ангарной палубе. Это установленное поперек корпуса авианосца устройство позволяло с помощью пороховых зарядов «выстреливать» истребители в открытый проем ангара, не тратя времени на их подъем на верхнюю палубу, например в случае внезапной атаки противника. Затем, с развитием радиолокаторов и палубных самолетов дальнего радиолокационного обнаружения, эта практика ушла в прошлое, и катапульты в ангарах «Эссексов» были демонтированы.
Первые палубные реактивные истребители 1945-46 годов уже безусловно требовали катапультного старта: особенности реактивных двигателей не позволяли им набирать скорость так же быстро, как и поршневым предшественникам (хотя их максимальная скорость была меньше, чем у новомодных «свистков»). Новейшие в то время гидравлические катапульты типа H Mk.8 позволяли поднимать в воздух реактивные машины, однако довольно быстро достигли предела мощности, ограничившего увеличение массы взлетающих самолетов.
Помощь от бывшей метрополии
В 1950 году на корабле Его Величества «Персеус» приступили к испытаниям паровой катапульты. В отличие от прежних устройств, механизм получал энергию непосредственно от главной энергетической установки корабля, используя вырабатываемый котлами пар. Новая концепция обещала резкий рост мощности катапульт, необходимый для подъема в воздух все более тяжелых самолетов (в том числе с ядерным оружием на борту). Сконструировал это устройство коммандер (капитан 2 ранга) резерва Королевского флота Колин Митчелл, главным испытателем был один из самых знаменитых британских морских пилотов, кэптен (капитан 1 ранга) Эрик Браун, занесенный в Книгу рекордов Гиннесса как человек с самым разнообразным опытом пилотирования — 487 типов (включая варианты) самолетов и вертолетов практически всех стран мира, от обеих Америк до СССР и Японии.
Материалы по теме:
Семь поколений США впервые за сорок лет начали испытания авианосца нового типа
13 апреля 2017
Это не могло не заинтересовать американских адмиралов, нуждавшихся в идеях, способных повысить возможности флота на фоне стремительного прогресса стратегической бомбардировочной авиации. США в итоге и стали лидером отрасли, помимо катапульт позаимствовав у англичан, остававшихся в то время еще законодателями мод, угловую палубу авианосцев, а также оптическую систему привода на посадку.
Испытания прошли успешно. С тех пор паровые катапульты — неотъемлемая часть комплекса авиационно-технических средств авианосцев ВМС США. Паровые катапульты устанавливались как на ранее построенные корабли типа «Эссекс» и «Мидуэй» в рамках модернизационных пакетов, так и на новые суперавианосцы типа «Форрестол». За последующие три десятка лет американский флот применял семь вариантов катапульт трех базовых типов — С-7, С-11 и С-13. Последние модификации эксплуатируются и сейчас.
Противолодочный самолет S-2E Tracker взлетает «через волну». Авианосец «Тикондерога», 1971 год.
Максимальный взлетный вес самолетов, которые могли быть подняты в воздух с помощью катапульт этих типов, колеблется в районе 32-36 тонн, чего достаточно для подавляющего большинства палубных самолетов. Однако возможен и подъем более тяжелых машин (например максимальный взлетный вес испытывавшегося в 1960-х F-111B приближался к сорока тоннам) с использованием традиционных для авианосцев методов облегчения взлета — полный ход против ветра. Катапульты зарекомендовали себя как достаточно простые и надежные системы — по собранной за почти шестьдесят лет американской статистике эксплуатации суперавианосцев, начиная с типа «Форрестол» и заканчивая «Нимитцами», в течение 99,5 процентов времени как минимум одна из четырех катапульт на каждом корабле готова к немедленному применению.
Достоинства паровой катапульты очевидны. Недостатки — тоже. Устройства этого типа отъедают заметную часть мощности энергетической установки корабля, потребляя большое количество пара с крайне низким коэффициентом полезного действия (4-6 процентов).
В холодную погоду операции на палубе сильно осложняются из-за интенсивного парения, на поверхности палубы может образовываться наледь. Кроме того, на морском воздухе паровая катапульта требует особо тщательного антикоррозийного ухода. Обслуживание паровых катапульт входит в число самых грязных корабельных работ из-за большого объема используемой в механизмах устройства смазки.
Наконец, как отмечают инженеры ВМС США, в устройстве отсутствует обратная связь, что осложняет контроль и предупреждение инцидентов, способных привести к аварии и снижающих ресурс самолетов. Невозможность гибкого регулирования мощности катапульты приводит к тому, что она малопригодна для работы с легкими беспилотниками, которые могут получить повреждения при катапультном старте. Большая масса и объем также не позволяют назвать паровые катапульты оптимальным вариантом для кораблей, пусть даже настолько больших, как авианосцы.
Электромагнитное чудо
Устранить эти недостатки была призвана электромагнитная катапульта. Идея подобного устройства предлагалась еще в 1940-х годах, но тогда было не до этого. Электромагнитная катапульта с гибкой цифровой системой управления, позволяющей поднимать все типы машин, от истребителя с максимальной взлетной массой до легкого БПЛА, всерьез заинтересовала ВМС США после того, как стало ясно, что ввод беспилотников в корабельные авиагруппы — насущная потребность флота, и это задача на ближайшую перспективу. Новым устройством, получившим обозначение EMALS, предполагалось оснастить авианосцы типа «Джеральд Форд».
По сравнению с паровой катапультой EMALS имеет меньший вес, занимает меньший объем, требует меньше времени и людей для обслуживания и управления, быстрее перезаряжается. Благодаря более высокому КПД электромагнитное устройство создает меньшую нагрузку на главную энергетическую установку корабля. Наибольшее упрощение конструкции произошло за счет устранения гидравлических и пневматических подсистем, и упрощения механической части по сравнению с паровой катапультой, которой для каждого запуска требовались сотни килограммов перегретого пара. В целом это устройство отлично ложится в концепцию «электрических кораблей», которые в перспективе должны определять облик ВМС США в целом.
Плохо работает?
«Звучит, по мне, как-то не очень — «цифровые». Это что такое? Это очень сложно, вы должны быть Альбертом Эйнштейном, чтобы сообразить. И они хотят еще авианосцев. Я говорю: вам какая система нужна? — «Сэр, мы хотим цифровую!» Я говорю, нет, не будет вам цифровой.
Будете использовать чертов пар, потому что эти ваши «цифровые» устройства стоят сотни миллионов долларов, и это плохо», — заявил президент США Трамп в интервью Time.
Это была реакция на разговор с одним из офицеров ВМС США, участвующих в испытаниях новой системы, который сообщил своему главнокомандующему, что новая система пока не дает достаточной мощности и в целом «работает нехорошо». Комментировать Трампа сложно. С одной стороны, паровые катапульты обеспечивают боеспособность американских палубных авиакрыльев уже более шести десятилетий и могут прослужить еще столько же. С другой — они не вписываются в перспективные концепции применения ВМС, требуя серьезного пересмотра планов использования БПЛА и внесения радикальных изменений в конструкцию авианосцев нового поколения, проектировавшихся как полностью электрические корабли, не нуждающиеся в массивных паропроводах от главной энергетической установки к авиационно-техническому комплексу.
Корректировать и демпфировать высказывания американского президента предстоит в первую очередь главе Пентагона Джеймсу Мэттису и министру ВМС США Шону Стекли. Учитывая прошлое Мэттиса как генерала Корпуса морской пехоты США, потребности флота он должен понимать больше, чем многие его коллеги, так что дискуссия обещает быть как минимум интересной. Впрочем, достаточно отвлеченной: последствия любого решения в данном случае начнут сказываться не раньше середины следующего десятилетия.
Источник: lenta.ru