Автор: 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.
Содержание
Катапульта на авианосце
Первый взлет самолета с палубы корабля состоялся еще в 1910 года. Однако это не более чем условное название как самолета, так и самого взлета самого взлета. Самолет представлял собой небольшой примитивный планер, который взлетал со специально сконструированного помоста размером 25*7 метров. Летательный аппарат «Кёртисс» которым управлял Юджин Эли, смог преодолеть расстояние 4,5 км и успешно приводнился, удержаться на плаву ему позволяли деревянные поплавки.
Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год
Летательный аппарат «Кёртисс» 1910 год
Такой самолет не мог выполнять какие-либо боевые задачи, разве что разведка и связь с отдаленными частями и формациями флота. Когда технология повторного пуска самолетов была освоена наступила эра гидроавианосцев.
Появился рад существенных технических проблем, которые необходимо было решить. В процессе модернизации летательных аппаратов и оснащении их дополнительными баками с горючим и станковыми пулеметами увеличивало их вес. Разгон на палубе уже не давал необходимого ускорения для получения взлетной тяги. Была разработана стартовая катапульта. Это были направляющие, вдоль которых осуществлялся разгон при помощи системы тросов.
Тип стартовых катапульт на авианосце
Сегодня применение авиации в военно-морских силах уже привычная практика. Во время проведения боевых действий при атаках наиболее удобно использовать воздушное вооружение. Однако первое время существовала проблема запуска самолета с палубы авианосца.
Катапульта позволяет в несколько раз увеличить скорость взлета с авианосца. Ее первые образцы действовали по принципу рогатки – однако такой способ не получил развития. И в настоящий момент существует два варианта данного устройства. Рассмотрим каждый из них в отдельности:
- Паровая катапульта – для ускорения используется пар, размещенный в специальных цилиндрах под взлетной полосой. На корме корабля монтируются направляющие, через которые проходит трос, тянущий истребитель по заданной линии. Этот трос прикреплен к поршню, находящемуся внутри цилиндра. После запуска пар выталкивает поршень, который в свою очередь тянет за собой самолет. В результате достигается скорость, равная 250 км/ч – достаточная для поднятия воздушного судна в небо. В настоящее время паровая катапульта используется на американских авианосцах типа «Нимиц» и на авианесущих крейсерах некоторых других стран.
- Электромагнитная катапульта – новая система запуска самолетов, применяемая на недавно вышедшем авианосце США – «Джеральд Р. Форд». Устройство электромагнитной катапульты состоит из: троса, направляющего колеса, магнитной трубы с железным сердечником, а также индуктивных катушек и резисторов. Принцип действия схож с предыдущим устройством, при этом самолет набирает скорость под действием магнитного поля. Движение и последующий взлет самолета с авианосца возможен строго по направляющей.
При столь быстром разгоне воздушное судно вырабатывает огромное количество раскаленного газа. Поэтому перед стартом позади самолета поднимается специальное устройство – газоотражатель. Он защищает персонал и необходимые технические установки от горячих выбросов. Принцип работы паровой катапульты значительно уступает электромагнитному устройству. Во втором случае при запуске самолета отсутствует дополнительное паровое задымление, которое препятствует нормальному обзору как со стороны пилота, так и со стороны остального персонала. При этом существует значительно меньше шансов аварийных нештатных ситуаций. Также современные методы катапультирования позволяют увеличить скорость взлета с авианосца.
Схема устройства паровой катапульты: 1 — полётная палуба; 2 — паровой цилиндр; 3 — тормозной цилиндр; 4 — труба парового коллектора; 5 — стартовый клапан; 6 — челнок; 7 — буксирный трос; 8 — задерживающее устройство.
Шло время и самолеты набирали в массе, не отставали от них и мощности катапульт. Так, например, в 20-е годы прошлого столетия катапульта на корабле «Мэриленд» имея всего 24 метра для разгона, могла передать ускорение телу 1,6 тонны до 75 км/ч. В 50 годы катапульты могли разгонять палубную авиацию до 200 км/ч массой 6 тонн и до 115 км/ч массой 28 тонн. Сегодня эти цифры практически остались неизменными, поскольку это очень сильное давление, которое оказывается на пилотов. При старте они испытывают перегрузки 6 g которые потом резко снижаются до 3 g.
Длина взлетной полосы
Большинству боевых летательных аппаратов в естественных условиях требуется около 1,5 км разгона. Если на земле проблем с этим не возникает, то в море истребитель или бомбардировщик должен осуществить подъем в условиях ограниченного пространства. Длина взлетной полосы на корабле обычно не превышает 200 метров. Например, авианосцы типа «Нимиц», находящиеся на вооружении США в количестве 10 единиц, имеют общую длину судна почти 333 метра, при этом взлетная полоса занимает не более одной трети.
В связи с этим военные инженеры стали разрабатывать варианты решения данной задачи. Так, были сконструированы катапульты, позволяющие осуществлять взлет с авианосца. Стоит отметить, что не все авианесущие корабли оснащены катапультами. Существует еще один способ запуска авиации – трамплин. Расскажем о нем на примере Российского авианосца «Адмирал Кузнецов».
Легкое кресло для рослых пилотов
На ОАО «НПП «Звезда»» под руководством генеральных конструкторов С.М. Алексеева и Г. И. Северина разрабатывали линейку катапультных кресел К-36. Флагманом семейства стало К-36ДМ, которое, по сравнению с существовавшими на тот момент аналогами, имело более высокую надежность и травмобезопасность, уменьшенное значение минимально безопасных высот покидания.
Однако появилась перспективная авиатехника — и возникли новые требования к средствам аварийного покидания. Во‑первых, они касаются увеличения скорости, на которой наиболее вероятно применение катапультного кресла. Во‑вторых, расширены требования по травмобезопасности. В-третьих, поставлена задача снижения минимально безопасной высоты катапультирования — это особенно важно, когда катапультирование происходит не из горизонтально летящего самолета, а во время пикирования или полета в перевернутом состоянии. В-четвертых, назрела необходимость расширения антропометрии операторов кресел: раньше конструкторы ориентировались на ограниченный диапазон весов и ростов летчиков-мужчин. В наши дни, с одной стороны, к летному делу все больше привлекаются женщины, а с другой — авиаторы, представляющие сильный пол, стали выше и массивнее. И наконец, в-пятых, конструкторам предстояло добиться серьезного снижения массы и габаритов катапультного кресла.
На картинке вверху — тепловая карта, построенная на основе математического моделирования процессов, протекающих при катапультировании на большой скорости. В этом случае пилот подвергается высоким перегрузкам, а кроме того, испытывает аэродинамический нагрев из-за скачка уплотнения, возникающего перед креслом. Для того чтобы в полете перегрузки шли по линии «спина-грудь», в кресле применяются стабилизирующие парашюты на длинных выдвижных телескопических штангах. С целью уменьшения воздействия на пилота скачка уплотнения используется специальный дефлектор. Сегодня главная задача конструкторов кресел — повысить скорость, на которой возможно катапультирование, и уменьшить минимальную высоту эффективного срабатывания системы спасения.
На основе всех перечисленных и ряда других требований было создано катапультное кресло К-36Д-5, предназначенное в первую очередь для установки на российский истребитель пятого поколения.
Главная отличительная особенность этого кресла — применение усовершенствованной системы автоматики, использующей информацию о параметрах полета как с борта самолета, так и на основании собственных датчиков. Информация о высотно-скоростных параметрах полета используется для определения минимально возможной задержки на ввод парашюта. Данные об относительном положении самолета — для выбора оптимального алгоритма работы системы стабилизации и управления, сведения о массе летчика — для минимизации воздействия перегрузок во время работы двигательной установки. Важно отметить, что применение новых материалов позволило снизить массу кресел нового поколения на 20% по сравнению с К-36ДМ.
Манекен в летном снаряжении в катапультном кресле истребителя 5-го поколения. Хорошо видны выдвинутый дефлектор, выполняющий функцию аэродинамической защиты летчика, опущенные ограничители разброса рук и раздвинутые стабилизирующие штанги.
Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова
Отличительной особенностью российского авианосца является возможность использования на его борту тяжелых самолетов, которые не смогут взлететь с американских более модернизированных атомных аналогов. Корабль не имеет громоздких паровых и других катапульт, вместо этого палуба имеет трамплин с углом наклона 14,3°, благодаря ему и становится возможен взлет с авианосца.
Адмирал кузнецов
На самом деле установка трамплина была вынужденной мерой. Катапульта требовала больших энергетических затрат, которые можно получить с помощью ядерных установок. В СССР же не планировалось строительство атомных авианосцев. Однако у такого судна имеются и достоинства:
- Взлет самолетов с Адмирала Кузнецова может осуществляться в любой климатической зоне, в отличие от паровых катапульт, которые не смогут работать в Северно-Ледовитом океане;
- Отсутствие любого вида катапульты существенно освобождало место на корабле, в результате свободное пространство можно использовать для дополнительного вооружения. Так, катапульта на авианосце типа «Нимиц» занимает значительное пространство, в результате чего в качестве мощного вооружения корабль имеет только боевую авиацию. В то же время, «Адмирал Кузнецов» оснащен большим количеством другого ракетного оружия. Именно поэтому российское судно именуют тяжелым авианесущим крейсером.
В России производство современного атомного судна с боевыми самолетами на борту находится пока на этапе планирования. В случае начала строительства, электромагнитная катапульта на российском авианосце станет оптимальным устройством для подъема воздушных судов.
Сжать, чтобы спасти
Следует помнить, что катапультное кресло — это не только средство спасения, но и рабочее место пилота. Очень важно, чтобы оно обеспечивало максимально возможный комфорт, в том числе и во время маневренного боя. Благодаря уменьшенным габаритам и наличию систем, снижающих перегрузки при катапультировании, К-36Д-5 можно устанавливать в кабине под большими углами наклона, что позволяет повысить переносимость пилотажных перегрузок.
Второй элемент комплекта средств жизнеобеспечения и спасения — противоперегрузочный костюм. Если при высокоманевренном полете, когда перегрузки достигают 8−9 g, противоперегрузочная защита отсутствует, это приведет к потере зрения, а затем к потере сознания летчика. Защита включает в себя обжатие нижней части тела за счет наполнения воздухом встроенных пневматических магистралей, а также создание избыточного давления в кислородной маске.
Термобарокамера, в которой проходят испытания новейшие скафандры для МКС. На испытательной площадке «НПП «Звезда»» находится целый комплекс термобарокамер, в том числе и та, что использовалась для моделирования первого в истории выхода в открытый космос.
В противоперегрузочном костюме нового поколения ППК-7 при пилотажной перегрузке происходит обжатие не только нижней части тела, но и рук. Кроме того, избыточное давление в кислородной маске создается исключительно на фазе вдоха. Введено упреждающее срабатывание противоперегрузочной защиты по сигналу от бортовой ЭВМ, прогнозирующей предстоящую перегрузку не позднее, чем за секунду до ее начала. На ОАО «НПП «Звезда»» также разработан костюм для полетов на больших высотах — высотно-компенсирующий. В комплекте с кислородной маской и бортовым оборудованием, благодаря повышенному быстродействию и улучшенным компенсирующим свойствам, он обеспечивает спасение летчика в случае разгерметизации кабины самолета на высотах, превышающих 20 км.
Характерная особенность защитного шлема нового поколения ЗШ-10 — уменьшенная на четверть, по сравнению с предыдущей версией, масса при сохранении максимально допустимой индикаторной скорости полета 1300 км/ч. Каска изготовлена из арамидных волокон, а светофильтр из поликарбоната — эти материалы обладают бронезащитными свойствами от воздействия вторичных осколков. В сочетании с новой версией кислородной маски КМ-36М максимальная высота применения шлема достигает 23 км.
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.
TBM Avenger готовится к взлету с авианосца «Эссекс», февраль 1945 года
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.
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.
F-14B готовится к взлету с палубы авианосца «Гарри Трумэн»
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.
F/A-18E Super Hornet готовится к взлету с электромагнитной катапульты на испытательном стенде
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.
Последний шанс для пилота: зачем Пентагону понадобились российские катапультные кресла
8 июня 1989 года, аэродром в местечке Ле Бурже, всего 12 километров от Парижа. Советский летчик-испытатель Анатолий Квочур поднял в воздух МиГ-29 для выполнения демонстрационной программы. Сразу после отрыва от полосы самолет закрутил «мертвую петлю», затем «колокол» с разворотом, двойную горизонтальную бочку, «квадратную петлю», вираж и начал пролет на минимально допустимой скорости. Этот режим, когда мощная реактивная машина буквально «ползет» по воздуху на запредельных углах атаки, очень эффектен, но одновременно и опасен.
И вот, в тот момент, когда многотонной машине важен каждый килограмм тяги, происходит хлопок с видимым выбросом пламени из двигателя. Самолет на мгновение замирает в воздухе и начинает валиться вправо-вниз. Из-за попадания птицы в воздухозаборник произошел помпаж правого двигателя. Отказ движка случился на критически малой скорости и высоте. До земли 92 метра, машина неуправляемо падает. В этот момент летчик-испытатель катапультируется, причем нос самолета практически «смотрит» на землю, а крен достиг 90 градусов.
Обыкновенное чудо
Судя по видеозаписи и расчетам специалистов, на высоте 16–17 м летчик был еще в кресле и падал со скоростью 25–30 м/с. Купол парашюта наполнился перед самой землей и успел снизить скорость падения до 11 м/с. Помогла взрывная волна от упавшего самолета: она отбросила летчика по касательной и «поддернула» купол парашюта. Скорость снижения все равно была в два раза больше положенной, но это дало возможность сохранить жизнь пилоту.
Конечно, Анатолий Квочур получил травмы, но, как сказали в репортаже с авиасалона: «Советский летчик отделался синяками и легким ушибом спины». Более того, на следующий день наш летчик-испытатель снова поднялся в небо, но уже на другом МиГ-29. Что это было — чудо?
Это было не чудо, а советское катапультируемое кресло К-36, которое спасло летчика в безнадежной для зарубежных машин ситуации. Тогда для них высота покидания 90 метров при практически нулевой скорости была смертельна. Даже если «убрать» показатели крена и тангажа, в которых в момент катапультирования находился самолет, зарубежные системы спасения не сохранили бы жизнь своему пилоту.
Неудивительно, что после этого публичного инцидента к нашим системам катапультирования был проявлен очень пристальный интерес. Развал СССР и последовавшие за этим «лихие» девяностые позволили американцам практически за бесценок получить наши уникальные технологии спасения, но об этом чуть позже.
Везунчик Смит
Разгонитесь на машине до 100 км/ч и высуньте руку в окно. Чувствуете? А теперь представьте не руку, а всего себя и на скорости 1300 км/ч. В 1955 году себя и свое везение испытал американский летчик-испытатель Джон Смит, он первым в мире катапультировался на сверхзвуке. При испытаниях истребителя F-100A на высоте 11 300 метров неожиданно заклинило управление. Самолет пошел в крутое пике, скорость постоянно возрастала, достигнув 1300 км/час. Когда высота снизилась до критической, Смит решил катапультироваться. Он знал, что два случая покидания самолета на сверхзвуковой скорости закончились очень плачевно, но выбора не было.
Страшный динамический удар превратил его лицо в кровавое месиво, кресло, не имевшее стабилизации, бешено кувыркалось в воздухе. Когда парашют раскрылся, кресло отцепилось, и Смит упал в воду, состояние его было ужасно. У него был отрезан кончик носа.
Отсутствовали ботинки и носки. Вся одежда была изодрана в клочья.
Желудок настолько надулся воздухом, что находящийся без сознания пилот покачивался в воде, как поплавок. Его тут же подобрали и направили в госпиталь, где он пришел в себя лишь через 5 дней. Смиту очень повезло.
Этот случай наглядно показал, что США испытывают большие проблемы с системами спасения пилотов, и хотя со временем они значительно продвинулись в этой сфере, многие из них по-прежнему остались.
Летающее кресло
Главная задача катапультируемого кресла — отвести пилота на безопасное расстояние от терпящей бедствие машины, обеспечить достаточную высоту для открытия парашюта и гашения вертикальной скорости. При этом хрупкое человеческое тело должно быть защищено от встречного воздушного потока — вспоминаем «руку в окне» и опыт Джона Смита. Для этого специальная система за доли секунды «собирает в кучу» тело пилота. Подтягиваются ремни, ноги «подбиваются» вверх, ограничители прижимают руки к телу. Тело фиксируется в оптимальном, сгруппированном положении.
Мощный воздушный удар снимается специальным дефлектором. Перегрузка — а кресло должно за доли секунды успеть «перекинуть» пилота через киль самолета — должна нарастать равномерно, так, чтобы не травмировать человека. Этим занимается специальные реактивные двигатели.
Кресло не должно «крутиться» в воздушном потоке. Здесь важную роль играет система аэродинамической стабилизации. Она включает в себя два стабилизирующих парашюта на раздвигающихся телескопических штангах. Система обеспечивает такое положение кресла, чтобы перегрузки, которым подвергается пилот, шли по линии «спина-грудь», они переносятся легче, а не «голова-таз», что чревато потерей сознания. Лишь после этого самого ответственного этапа катапультирования происходит ввод в поток спасательного парашюта, расфиксация летчика и отделение его от каркаса кресла.
Все это происходит за одну секунду. Вместе с пилотом на парашюте к земле отправится только крышка сиденья, под которым расположен носимый аварийный запас (НАЗ) и аварийный запас кислорода. Сложнейшая техническая задача, ведь после катапультирования летчик должен вернуться в строй. Это важно не только с человеческой точки зрения, но и с экономической. Подготовка обычного пилота стоит до трети стоимости истребителя, а «стоимость» аса ее превышает. Как вы понимаете, создать подобную систему — сложнейшая задача.
История обмана
В начале статьи я рассказал про аварию МиГ-29 на международном авиасалоне в Ле Бурже. Спустя всего четыре года ведущая американская научно-исследовательская лаборатория ВВС США «ArmstrongLaboratory» опубликовала большой доклад о русском катапультном кресле К-36Д. «Опыт использования принятых в ВВС США катапультных кресел неудовлетворителен», — заявил директор лаборатории Томас Мур. По его мнению, исправить эту ситуацию можно было за счет советских технологий. Спасти американцев должно было катапультируемое кресло К-36Д, которое было спроектировано и изготовлено на заводе № 918 МАП. Сейчас это предприятие называется НПП «Звезда им. Г. И. Северина».
Тогда же осуществлялась межправительственная программа оценки зарубежных сравнительных технологий Foreign Comparative Testing (FCT) «Россия — США», что-то вроде одностороннего «обмена опытом». Программа существует и сейчас. Ее цель – проверка высоких военных технологий союзников США для их последующего применения Пентагоном. Главные задачи: «…снижение собственных затрат на разработку, производство и эксплуатацию военной техники. Совершенствование военно-промышленной базы США…» Обратите внимание: написано именно США, не общей, союзнической армии и промышленности, а только американской.
Гешефт на двадцать миллионов
В рамках этой программы штатовские специалисты привезли в Россию самую совершенную контрольно-записывающую аппаратуру с использованием портативной компьютерной техники и по полной программе испытали наше катапультируемое кресло К-36Д с записью всех параметров. Все заявленные характеристики были подтверждены, после чего наша оборонка вместе с американскими инженерами модернизировала свое детище до уровня К-36Д-3,5А. Бюджет совместных работ составил всего 21 миллион долларов.
Вы только подумайте – двадцать один миллион. Да, мы получили деньги на модернизацию своего изделия, а американцы получили то, что реально стоит в десятки раз дороже. Одновременно с работами в рамках программы FCT вела масштабные и дорогие НиОКР по созданию новых ракетных двигателей для катапульт, систем их управления и пространственного ориентирования. Интересно, но эти очень затратные и многомиллионные работы завершились в 1995 году, именно тогда и закончилась программа FCT.
В 1997 году в США провели испытания модифицированного кресла ACES-2, оборудованного инерционными стабилизаторами. Но тогда американцам так и не удалось полностью решить проблему ограничения разброса рук и ног летчика. Испытания этих катапульт на самолете F-15 выявили большой риск телесных повреждений, и стали основанием для более жестких требований к массе и росту летчика.
Фиксаторы рук и ног для американцев в итоге сделали японцы. Был определен предел относительно безопасного катапультирования — 1100 км/ч. Кстати, российское кресло К-36Д-3,5А обеспечивает спасение на скорости до 1390 км/ч. Пентагон признал уникальность разработок НПП «Звезда», а с другой — американцы назвали программу FCT очень полезной для них.
Продолжение истории
Затем был инцидент 12 июня 1999 года на Международном авиасалоне в Ле Бурже, когда во время тренировочного полета истребитель Су-30МКИ на выходе из петли задел хвостовой частью землю и загорелся. Тогда командир экипажа Вячеслав Аверьянов и штурман Владимир Шендрик, отведя самолет от зрителей, успешно катапультировались на высоте 50 метров.
Гай Ильич Северин, комментируя это происшествие, заявил, что с помощью катапультных кресел производства «Звезды» было спасено более пятисот летчиков, среди которых только 3% не смогли вернуться в строй. «Это является наивысшим показателем в мире, поскольку кресла западных разработок обеспечивают возврат в строй около 55−60% катапультировавшихся пилотов», — подчеркнул он.
При создании катапульт между русскими и американцами имеется принципиальная разница в подходе. Наши более глубоко прорабатывают вопросы спасения, поскольку советская, а теперь и российская военная доктрина ориентирована на максимальную безопасность летчика, с тем, чтобы он мог на следующий день вступить в бой. А для американских разработчиков важен только факт безопасного покидания самолета, а всё остальное не является зоной их ответственности. Иными словами, это ровно тот случай, когда запросы бизнеса вступают в противоречие с военными интересами.
Сейчас американцы имеют уже небольшие, но все-таки проблемы с системами жизнеобеспечения на F-22 Raptor — не работала кислорододобывающая установка. Есть проблемы с катапультным креслом на жутко дорогом F-35 Lighing II. Не знаю как, но катапульта, установленная на этом «произведении искусства» производства «Lokhid Martin», работает не очень хорошо, ведь неспроста на вес летчика снова наложены ограничения. Заложены ограничения и по высоте полета.
Надежность и доверие
Согласитесь, надежность и доверие к разработчику — наверное, самые важные качества продукции, предназначенной для спасения летчика. Если честно, то на моей памяти это единственный случай, когда сын жизнью отвечал за изделия отца. Герой России, инженер и космонавт-испытатель Владимир Гайевич Северин «летал» на отцовских катапультах, испытывал скафандры, рискуя при этом своей жизнью. Это как отец должен был верить в свои изделия, а сын доверять отцу и своим коллегам!
Может поэтому упрямая статистика говорит, что у нас после катапультирования возвращается в строй 97% летчиков, а в ВВС США этот показатель составляет только 50%? Может поэтому они очень старались получить наши технологии спасения, но получив их, все же не смогли существенно продвинуться дальше? Может поэтому на их системы жизнеобеспечения и спасения постоянно накладываются технические ограничения, из-за чего супердорогие самолеты-невидимки не могут полноценно летать?
У нас катапульты стоят не только на боевых самолетах, но и на спортивных машинах и даже на вертолетах. По системам спасения мы лучшие в мире. Но это не повод расслабляться и кричать об этом не весь мир на весь мир. Надо спокойно и уверенно продолжать делать свое дело.