Scaun de evacuare

Acest articol este un proiect referitor la aeronautică .

Vă puteți împărtăși cunoștințele îmbunătățindu-le ( cum? ) Conform recomandărilor proiectelor corespunzătoare .

Un scaun de evacuare este un sistem de siguranță, conceput pentru a permite pilotului și echipajului unei aeronave să scape de ea atunci când scapă de sub control sau este pe cale să se prăbușească. Este utilizat în principal în aeronavele militare .

Mii de piloți își datorează viața lui, singurele locuri Martin-Baker salvând 7.607 de piloți, 5 iunie 2019, 7.641 la 23 martie 2021.

Operațiune

Mecanismul de ejectare de declanșare se face cu ajutorul unui mâner situat între picioare sau deasupra capului pilotului, acesta din urmă locație fiind utilizate mai puțin și mai puțin , deoarece este dificil de a ridica arme, în special , într - un avion merge într - un spin, din cauza semnificative factorul de încărcare pe care trebuie să îl supună pilotul. Unele modele aveau și mânere într-o locație similară cu cotiera. Ejectarea poate fi declanșată și cu un buton de pe tabloul de bord. Ejectarea este cauzată doar de elemente pirotehnice și mecanice, pentru a o face aproape infailibilă, deoarece este insensibilă la problemele care afectează avionul (în general, avionul fiind în stare proastă sau fără controlul pilotului).

Exemplu de succesiune de operare

De exemplu, descrierea secvenței de ejectare a unui scaun Martin Baker MkF16F, montat pe toate versiunile luptătorului francez Dassault Mirage 2000 . Această operațiune este aproape identică pe Mk10L ( Alpha Jet ) și Mk10M ( Mirage F1-CR și CT , retrase din serviciu):

Analiza diferitelor subsisteme care participă la secvența de ejecție

Mecanismul de eliberare întârziată

Acest mecanism determină cu precizie momentul de deschidere al parașutei scaunului principal. Funcționează în mai multe moduri, care depind de altitudine și de accelerația experimentată în momentul precis al ejecției:

> 19.400  ft Mecanismul este blocat
16,400  ft până la 8,000  ft

> 2,5  G

Mecanismul este blocat
16,400  ft până la 8,000  ft

< 2,5  G

Mecanismul funcționează
<7.500  ft Mecanismul funcționează

Atâta timp cât pilotul este conectat la scaunul său, el beneficiază de asistență respiratorie de oxigen pur , datorită unui cilindru presurizat care conține suficiente rezerve pentru o perioadă de 5 minute, care este mai mult decât suficient. De asemenea, poate forța sfârșitul secvenței dacă dorește, datorită unui al doilea mâner.

Slăbirea sticlei

Bolta constituie un obstacol pentru trecerea scaunului, și trebuie să fie expulzat sau trecut prin ea , fie.

Dacă este expulzat, este împins deoparte cu ajutorul unor mici încărcături de propulsor și cricuri, care îl deschid parțial. Restul secvenței se desfășoară datorită vântului relativ, care se repede mai jos și rupe scaunul din avion. Cu toate acestea, această operațiune este încă puțin prea lentă și, în special, problematică dacă explozivii de separare nu funcționează, caz în care este posibil ca scaunul să nu poată ieși din cabină. Așa a apărut al doilea sistem, care este adesea preferat și care constă în trecerea baldachinului prin scaun și ocupantul acestuia. Un cablu exploziv încorporat în sticlă explodează și gazele produse slăbesc sticla, la fel ca o piatră care creează o stea mare într-un parbriz. Atunci când scaunul este propulsat prin sticlă, acesta întâmpină o rezistență redusă la trecerea sa. Acest sistem este considerat a fi mult mai fiabil și, mai presus de toate, mai rapid, deoarece nu este nevoie să așteptați ca baldachinul să fie „departe” de avion, astfel încât scaunul să poată fi în cele din urmă evacuat din cabină.

Toate aceste noțiuni de viteză par uneori dificil de măsurat, dar pe un avion care zboară la 800  km / h la doar câteva zeci de metri deasupra solului, ca un Mirage 2000D , cea mai mică zecime de secundă pierdută poate face rapid diferența dintre viață și moartea. Acest sistem este, de asemenea, cel utilizat de toate avioanele franceze. Un alt tip de aeronavă în care sunt inevitabile baldachinele slăbite este categoria ADAV , pentru care nu există suficient vânt relativ pentru a îndepărta baldachinul dacă ejecția se efectuează în faza de manevră verticală.

Aripa principală

Scaunele de evacuare sunt echipate cu o parașută de coborâre cu aripi rotunde cu coș de fum, echipată cu fusuri de diferite culori:

Viteza de cădere este de aproximativ 6,7  m / s , dar depinde și puțin de greutatea pilotului.

Pachet de supraviețuire

Un pachet de supraviețuire, atașat la scaun, este scăpat în același timp în care pilotul este eliberat de pe scaun. Compoziția acestui pachet de supraviețuire depinde de misiunea inițială a pilotului: pătură pentru un mediu rece, barcă de salvare pentru misiuni peste mare etc.

Efecte asupra corpului uman

Se spune și se aude adesea că un pilot nu se poate scoate decât de trei ori în viața sa. Această afirmație nu este de fapt corectă și doar medicii determină dacă un pilot poate zbura sau nu pe baza leziunilor provocate. Trebuie remarcat faptul că un pilot suferă, în timpul ejectării, o accelerație între 14 și 20  g în funcție de modelul scaunului, de condițiile de ejectare (factorul de încărcare al aeronavei în momentul ejectării) și de greutatea pilotului, și pentru o perioadă de 0,5  s .

Este cu siguranță foarte violent pentru corpul uman, dar timpul de expunere la această creștere enormă este prea scurt pentru a provoca moartea. Cu toate acestea, va exista un risc foarte probabil de comprimare a vertebrelor sau de leziuni la nivelul gâtului (entorse, whiplash ). Apoi, este posibil să aveți răni pe partea superioară a spatelui atunci când amintiți hamul. Dacă pilotul scoate la viteză mare și dă drumul mânerului de tragere, el poate suferi răni grave la brațe datorită despărțirii (foarte rar), dar problema a fost rezolvată, de exemplu, pe Martin-Baker Mk.16F din Dassault Rafale , care are un sistem de rechemare a brațelor. Există apoi riscuri de răniri cauzate de impactul cu solul, volanul având o viteză mare de coborâre din cauza diametrului redus, din cauza lipsei de spațiu disponibil pentru acesta în scaun. Acest caz este destul de frecvent, cu entorse de gleznă sau fracturi la picioare. Alte leziuni pot fi cauzate Dar sunt mai rare.

Sisteme neconvenționale

Pe unele avioane, scaunele de ejectare sunt înlocuite de capsule sau cabine de ejecție  : în acest caz, cabina de pilotaj completă este separată de fuselaj și apoi încetinită de parașute, echipajul rămânând sub acoperire. sol. Această tehnică face posibilă evacuarea aeronavei la viteză mare, fără ca echipajul să fie supus șocului din cauza deplasării aerului. Acest sistem este utilizat în special pe F-111 Aardvark și XB-70 Valkyrie .

Scaunele de ejectare neconvenționale includ și sisteme de ejectare în jos. Primele modele de Lockheed F-104 Starfighter au fost echipate cu acest tip de scaun cu ejectie în jos, din cauza pericolului cozii în T care monta partea din spate a aeronavei. Pentru a face acest lucru, pilotul a fost echipat cu „pinteni”, atașați la cabluri care trageau picioarele de scaun, astfel încât pilotul să poată fi expulzat. Ca urmare a acestei dezvoltări, alte sisteme de ejecție au început să folosească retractoare pentru picioare, ca o modalitate de a preveni rănirile neacceptate ale picioarelor și de a asigura o stabilitate mai mare a centrului de greutate. Problemele inerente acestui tip de scaune (utilizare imposibilă la altitudine mică) au cerut ca F104-urile să fie în cele din urmă echipate cu scaune de evacuare superioare.

La fel, două dintre cele șase scaune de ejectare de pe Boeing B-52 Stratofortress se evacuează în jos, prin trapele din partea inferioară a aeronavei. Aceste trape descendente sunt expulzate din aeronavă de un sistem piroforic care forțează trapa, apoi gravitația și vântul o trag și înarmează scaunul. Cele patru locuri de pe puntea superioară din față (pilotul și copilotul orientate înainte, ofițerul de război electronic și mitraliera orientate spre spatele aeronavei) sunt expulzate în sus, ca de obicei. Orice sistem de ejectare în jos nu are niciun folos la sol sau în apropierea solului dacă avionul se află în zbor la nivel în momentul ejectării.

Scaunele de evacuare sunt disponibile și pentru elicoptere . Elicopterul rus de luptă Kamov Ka-50 este primul elicopter echipat cu un sistem de ejectare a pilotului. Pentru a permite această evacuare, șuruburile explozive eliberează lamele înainte de extragerea pilotului. Pe de altă parte, Tiger , spre deosebire de ceea ce sugerează filmul Goldeneye din saga James Bond , nu are acest sistem.

În cele din urmă, avionul de decolare și aterizare verticală sovietic Yak-38 a fost echipat cu un scaun de ejectare automată K-36DM . Foarte receptiv, a funcționat datorită unei serii de senzori, monitorizând în special funcționarea motoarelor în timpul fazelor de tranziție între zborul orizontal și zborul vertical. Au fost înregistrate peste 19 ejectări automate în faza de zbor verticală, inclusiv o dublă ejectare de la un Yak-38U de antrenament și toate aceste salvări au avut succes. Acest sistem a fost unul dintre cele mai fiabile în domeniul său, de fiecare dată dovedindu-se a fi un ajutor neprețuit pentru piloții aflați în dificultate. Au existat, de asemenea, o duzină de ejecții reușite în modul clasic de zbor orizontal, pe uscat sau pe mare. Astfel, Yak-38, echipat cu sistemul de salvare, inclusiv computerul pentru situații de urgență și ejecția scaunului K-36DM, ar putea afișa în timpul carierei sale un succes rata de 100%. Bariera psihologică timpurie dintre piloți și scaunul lor a fost în cele din urmă depășită în mare măsură, atât de mult încât, atunci când dezvoltarea Yak-141 a prins contur , nu a existat nicio ezitare în alegerea sistemului de salvare care să-l echipeze: aeronava urma să fie echipată cu un sistem de a doua generație, cu caracteristici îmbunătățite, dar folosind exact același principiu de funcționare, adaptat unui scaun K-36LV mai ușor.

Scaune zero-zero

Primele modele de scaune erau utilizabile numai în anumite condiții de altitudine și viteză. De atunci, evacuările sunt posibile chiar de la o aeronavă staționată la sol (de exemplu într-o parcare, în cazul unui incendiu grav la pornirea motoarelor). Astfel de locuri sunt numite „  zero-zero  ” (pentru altitudine zero / viteză zero). Scaunele moderne permit chiar și piloților navali să se scoată sub apă, în cazul unei catapulte eșuate.

Istorie

Primele avioane nu zburau foarte repede sau foarte sus și aveau o cabină de pilotaj deschisă, ceea ce făcea posibilă evacuarea aeronavei pur și simplu sărind peste bord. Dar riscul ca pilotul să lovească coada aeronavei sale era deja real și mortal, chiar dacă șocul l-a determinat să dispară. Pe parcursul îmbunătățirilor tehnice, creșterea vitezei și altitudinilor, precum și prezența unui baldachin închis, a făcut evacuările mai dificile și apoi imposibile manual.

Ca urmare, studiile pentru un sistem de ejecție au început la începutul celui de-al doilea război mondial . Se pare că primul pilot salvat de scaunul său de evacuare a fost Helmut Schenk, pilot de testare german al Heinkel He 280 ,13 ianuarie 1942, după ce a pierdut controlul avionului său într-o situație de îngheț. Cu He 280 rămânând ca prototip, Heinkel He 219 a fost primul avion de producție echipat cu un scaun de ejecție. Alte țări care explorează soluții similare, cum ar fi Marea Britanie , nu au reușit să le pună în aplicare până la sfârșitul războiului.

17 august 1946este primul test de succes al unui scaun de ejecție din Statele Unite . Prima ejecție în zbor din Franța se efectuează de la centrul de test de zbor Brétigny-sur-Orge ,9 iunie 1948, de către francezul Robert Cartier folosind un scaun de ejectare Martin-Baker de la un Gloster Meteor condus de un pilot britanic.

Prima ființă vie care a expulzat cu viteză supersonică a fost pilotul american de testare Georges F. Smith the 26 iunie 1955dintr-un Super Sabre nord-american F-100 , în timpul unei avarii. A petrecut cinci zile în comă în urma acestui eveniment. În 1958, Convair F-102 Delta Dagger a fost primul avion echipat cu un scaun de ejecție alimentat de un motor de rachetă .

În urma unor procese fatale pentru piloții scaunelor de ejecție, maimuțele și urșii au fost folosiți pentru aceștia și apoi uciși pentru a le putea examina organele. Astfel, un urs negru de doi ani pe nume Yogi a servit drept cobai21 martie 1962pentru a testa podul de evacuare al unui Convair B-58 Hustler și a fost expulzat la 1.400  km / h și 10.600  m altitudine. A aterizat nevătămată 7 minute și 49 de secunde mai târziu.

Cei doi principali producători de scaune de evacuare sunt compania britanică Martin-Baker ( avioane americane sau vest-europene ) și NPP Zvezda (avioane din blocul estic ). La un moment dat, piloții care trebuiau să se scoată singuri aveau adesea cicatrici caracteristice pe față. Această problemă a fost rezolvată odată cu generalizarea căștilor moderne.

Galerie foto


Utilizare în astronautică

Scaunele de evacuare au fost folosite și pentru zborurile cu echipaj suborbital și orbital, în cazul unui accident de vehicul de lansare. Sunt ineficiente în spațiu. Prima utilizare a unui scaun cu ejecție datează din capsula spațială rusă Vostok , prima capsulă care poate transporta un om. O gaură în capac a trebuit să fie făcută pentru a face loc scaunului atunci când a fost activat. La rândul lor, americanii au folosit aceste locuri pe capsulele Gemeni . În prezent, nicio capsulă spațială nu are un scaun de ejecție: acum au turnuri de salvare , ca pe Soyuz , sau motoare rachete auxiliare, cum ar fi Dragonul echipajului .

Note și referințe

  1. (en-SUA) „  Martin-Baker  ” , pe Martin-Baker (accesat la 23 martie 2021 )
  2. Sylvain Champonnois, „  Adaptarea forței aeriene franceze la aviația cu jet (1945-1950)  ” , CAIRN (accesat la 2 februarie 2015 ) .
  3. (în) J. Terry White, „  Coșmarul supersonic  ” ,21 februarie 2011(accesat la 16 iunie 2019 ) .
  4. (în) Bryan R. Swopes, „  21 martie 1962  ” pe https://www.thisdayinaviation.com ,21 martie 2017(accesat la 22 august 2017 ) .
  5. (în) J. Terry White, „  Yogi Goes Ballistic  ' pe http://www.whiteeagleaerospace.com/ ,19 martie 2012(accesat la 22 august 2017 ) .
  6. (în) David Cenciotti, „  Un urs numit„ Yogi ”a fost expulzat dintr-un SUF B-58 Hustler pentru a testa astăzi scăparea capsulei acum 54 de ani  „ pe https://theaviationist.com/ ,21 martie 2016(accesat la 22 august 2017 ) .
  7. „  Zboruri Vostok  ” (accesat la 2 decembrie 2020 )

linkuri externe