Катапульти́руемое кре́сло — система, предназначенная для спасения лётчика или других членов экипажа из летательного аппарата в аварийных ситуациях. В отечественной авиационно-космической технической документации применяется термин — катапультное кресло.
Катапультные кресла используются в основном на военных и спортивных самолётах (например, Су-26), есть случаи их установки на вертолётах (Ка-50). Современные модели кресел обеспечивают спасение пилота во всём диапазоне высот и скоростей полёта, включая катапультирование с земли.
Катапультные кресла также устанавливались на первых космических кораблях серии «Восток»; их применение предусматривалось как в случае аварии, так и для приземления в нормальных условиях после завершения полёта.
Как правило, катапультное кресло вместе с пилотом выстреливается из аварийного летательного аппарата при помощи реактивного двигателя (как, например, К-36ДМ), порохового заряда (как КМ-1М) или сжатого воздуха (как у спортивного Су-26), после чего кресло автоматически отбрасывается, а пилот опускается на парашюте. Иногда применяются катапультируемые аварийно-спасательные капсулы (В-58) и кабины (F-111 и B-1), опускающиеся на парашютах вместе с находящимися внутри членами экипажа.
История Предыстория До середины Второй мировой войны для покидания повреждённого самолёта пилот вставал с сиденья, переступал через борт кабины, вставал на крыло и спрыгивал в промежуток между ним и хвостовым оперением. Этот способ обеспечивал вполне надёжное спасение на скоростях до 400—500 км/ч. Однако к концу войны скорости самолётов значительно выросли, и у многих лётчиков уже просто не хватало физических сил противостоять набегающему воздушному потоку.
Исследования ВВС США в 1943 году показали, что 12,5 % покиданий самолётов, совершённых в 1942 году, закончились гибелью летчиков (45,5 % — травмами), значительная часть смертельных исходов была вызвана столкновениями с хвостовым оперением и другими частями самолёта; в повторных исследования 1944 года эти значения выросли до 15 % и 47 % соответственно. Назрела очевидная необходимость в новом способе покидания самолёта, в частности — принудительном выбросе кресла с лётчиком из кабины.
Экспериментальные работы по принудительному выбросу лётчика из самолёта проводились ещё в конце 1920-х — начале 1930-х годов, однако их целью было призвано решить чисто психологическую проблему страха пилотов перед «прыжком в пустоту». В 1928 году на выставке в Кёльне была представлена система, осуществляющая выбрасывание пилота в кресле с прикреплённой к нему парашютной системой при помощи сжатого воздуха на высоту 6—9 м.
Изобретателем кабины с возможностью катапультирования стал Анастас Драгомир (Anastase Dragomir; 1896—1966) — румынский изобретатель в области авиации. На неё Драгомир совместно с Танасе Добреску (Tănase Dobrescu) 3 ноября 1928 года получил французский патент № 678566 «Nouveau système de montage des parachutes dans les appareils de locomotion aérienne» («Новая система крепления парашютов в летательных аппаратах»). Работа Драгомира и Добреску представляла собой раннюю версию катапультируемых кресел. Это действительно была новая система парашютирования на летательных аппаратах: у каждого пассажира имелся собственный парашют, который позволял в критический момент отделить от аэроплана кресло вместе с сидящим в нём пассажиром, выводя его наружу через специальное отверстие. Драгомиру удалось получить финансирование своего проекта после нескольких неудачных попыток, и он приступил к постройке своей «катапультируемой кабины». Изобретение прошло испытания 28 августа 1929 года на аэроплане компании «Avions Farman», пилотируемом летчиком Люсьеном Боссутро (Lucien Bossoutrot) в аэропорту Париж-Орли. Французские газеты писали о том, что испытания завершились успешно. Вернувшись в Румынию, 26 октября 1929 года Драгомир вместе с румынским авиационным инженером, капитаном Константином Николау (Constantin Nicolau), успешно повторил эксперимент на аэроплане «Avia» в аэропорту Бэняса (Băneasa Airport) в Бухаресте. Он продолжал совершенствовать своё изобретение и в 1950 году получил румынский патент № 40658 на свой «парашютный отсек». В 1960 году он получил патент № 41424 для транспортных самолётов, оснащённых катапультируемыми кабинами.
Первые германские катапульты появились в 1939 году. Экспериментальный летательный аппарат Heinkel He-176 с ракетным двигателем был оснащён сбрасываемой носовой частью. Вскоре катапульты стали серийными: их устанавливали на турбореактивный Heinkel He 280 и поршневой Heinkel He-219. 13 января 1942 года лётчик-испытатель Гельмут Шенк на He-280 совершил первое в истории успешное катапультирование. Катапультные кресла устанавливались также на некоторых других немецких самолётах; всего за период Второй мировой войны немецкие лётчики совершили около 60 катапультирований.
Развитие конструкции систем спасения
Первые катапультные кресла (первого поколения) выполняли единственную задачу — принудительно выбросить человека из кабины. Отдалившись от самолёта, пилот должен был самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть кресло и раскрыть парашют. Кресло подбрасывал пиротехнический вышибной заряд, инициатором срабатывания которого был пиропатрон. Кресла такого типа, например, применялись на советских реактивных истребителях первого поколения (Су-9, МиГ-15 и целом ряде других типов самолётов).
С ростом скоростей полёта потребовалось увеличить мощность вышибного заряда для гарантированного подбрасывания кресла выше элементов конструкции самолёта (вертикального оперения). Это привело к повышенному риску травмирования пилота (вплоть до перелома позвоночника) из-за более высокой перегрузки при выстреле. Проблему требовалось решать.
Так на самолётах появились катапультные кресла, стреляющие вниз. Это уменьшало нагрузку на организм человека и снижало риск травмы, но при этом ограничивало высоту покидания аварийной машины (например, на самолёте Ту-22 минимальная высота покидания в горизонтальном полёте составляет не менее 230—245 метров над поверхностью рельефа местности). Такие кресла долгое время штатно применялись на нескольких типах самолётов (например, кресла КТ-1 на Ту-16, с 50-х и вплоть до списания самолёта в начале 90-х годов 20-го века).
Для снижения нагрузки при катапультировании вверх было решено применять двухступенчатые комбинированные стреляющие механизмы: первая ступень — это относительно небольшой вышибной заряд, подбрасывающий кресло вверх, после чего сразу запускался твердотопливный ракетный двигатель в виде пороховой шашки, который с допустимым для человеческого организма ускорением гарантированно выбрасывал кресло на безопасную высоту покидания. Так появилась возможность безопасно катапультировать пилота при развитии аварии на земле, в процессе пробега или разбега самолёта по взлётно-посадочной полосе. По советским нормам минимальная скорость движения самолёта при этом должна была составлять не менее 130 км/час, для гарантированного наполнения купола спасательного парашюта.
Однако, в это время произошёл очередной резкий рост скоростей и высот полёта самолётов. При выходе кресла из кабины в таких условиях человек уже травмировался набегающим потоком воздуха — вплоть до переломов рук и ног, разрывов тканей лица и других, не менее малоприятных эффектов.
Решение этой проблемы потребовало комплексного подхода. Так было разработано защитное снаряжение лётчика — первоначально это были жёсткие стеклопластиковые защитные шлемы ЗШ, надеваемые сверху на шлемофон, затем они стали единым изделием; также применялись комбинезоны специального пошива и полётные ботинки. В катапультных креслах стали применять специальные механизмы и устройства — автоматически срабатывающие ограничители разброса рук и ног. Для исключения травм позвоночника стали устанавливать механизм принудительного подтяга привязных ремней, который в момент катапультирования плотно прижимал корпус тела лётчика к спинке сидения.
В СССР разработка средств спасения и индивидуальной защиты летчика была возложена на специально организованное для этих целей Научно-производственное объединение «Звезда» (первоначальное название предприятия — ГС Завод № 918 Министерства авиационной промышленности СССР).
На больших сверхзвуковых скоростях при выходе кресла из кабины возникает сильный динамический удар, и существовавшее в те годы снаряжение не могло гарантировать лётчику безопасное покидание самолёта. Из-за этого действовали ограничения на высотно-скоростные параметры покидания — для безопасного катапультирования лётчик должен был сбросить скорость и высоту полёта аварийного самолёта до рекомендованных в Руководстве по лётной эксплуатации значений.
Одним из выходов в данной ситуации виделось покидание экипажем самолёта в отделяемой капсуле. Работы в этом направлении велись в нескольких странах мира. Спасательной капсулой оснащались некоторые типы самолётов, например американские бомбардировщики Convair B-58 Hustler и General Dynamics F-111 (см. отдельную статью).
На советском истребителе МиГ-21 была установлена система катапультирования «СК». Катапультируемое кресло было взято без существенных изменений с предыдущей модели самолёта МиГ-19, но в качестве устройства защиты лётчика от воздушного потока использовался подбрасываемый вперёд-вверх по заданной траектории фонарь кабины лётчика, который ложился на кресло и защищал пилота от ударного воздействия воздушного потока. Но увы — эта система не в полной мере выполняла возложенные на неё функции и в дальнейшем от неё отказались, установив новую систему катапультирования следующего поколения (полее подробно см. в описании конструкции самолёта МиГ-21).
Новым шагом в средствах покидания скоростных самолётов стали кресла с трёхкаскадной парашютной системой. При катапультировании сразу после подброса кресла в поток выпускался первый стабилизирующий парашют, который укладывал кресло с лётчиком по потоку на спину, что значительно снижало разрушающее действие набегающего воздушного потока на человека, после чего включался твердотопливный ракетный двигатель, поднимавший кресло на заданную высоту. После торможения кресла в поток выпускался второй стабилизирующий парашют, на котором кресло с сидящим в нём лётчиком падало до высоты безопасного разделения — это три-четыре тысячи метров. На этой высоте уже можно дышать атмосферным воздухом без последствий для здоровья. После разделения вводился в действие третий каскад — спасательный парашют лётчика. Вся парашютная система в таком кресле находится в заголовнике кресла.
В российской военной авиации наиболее широкое применение получили различные модификации кресла К-36, обеспечивающие спасение экипажа во всём диапазоне высот и скоростей полёта, в том числе спасение с неподвижного, находящегося на аэродромной стоянке самолёта. Подобные системы получили название «0-0», то есть H=0, V=0 (высота ноль, скорость ноль). Подобными креслами в XXI веке были оснащены почти все российские боевые самолёты (на Ту-22М3 продолжает действовать ограничение по минимальной скорости покидания 130 км/ч).
Кресло К-36 было разработано конкретно для самолёта вертикального взлёта и посадки Як-36 (1964 год). Этот самолёт мог взлетать и садиться вертикально, при этом вертикальные и переходные режимы полёта считаются наиболее опасными с точки зрения аварийности. Перед конструкторами НПО «Звезда» была поставлена задача — обеспечить нормальное катапультирование и наполнение купола спасательного парашюта при отсутствии поступательной скорости самолёта и скоростного напора воздуха. Поэтому на кресле К-36 была успешно применена однокупольная спасательная система ПСУ-36, с выпускаемыми из кресла в поток стабилизирующими штангами. Несмотря на то, что Як-36 не пошёл в серию, доработанное кресло К-36ВМ затем было установлено и успешно применялось на СВВП Як-38. Наиболее массовой модификацией кресла стало К-36ДМ, адаптированное для фронтового бомбардировщика Су-24, а затем и для остального парка почти всех отечественных военных самолётов.