Аварийное покидание перспективных истребителей F-35 Lightning II оказалось опасным для здоровья и жизни летчиков с небольшой массой тела. Недавно об этом рассказали американские военные, проводившие в августе испытания катапультного кресла самолета. Всему виной оказались шлем пилота и кресло, повреждающие шейный отдел позвоночника при выталкивании из самолета. Пентагон уже запретил летчикам, весящим меньше 61 килограмма, летать на F-35. И пока военные и разработчики решают, как исправить обнаруженные недоработки, мы решили вспомнить историю создания систем катапультирования и рассказать о тех из них, что используются в авиации сегодня.
История систем аварийного покидания падающего самолета началась вскоре после первого полета братьев Райт на оснащенном двигателем планере. В 1910 году, например, была успешно испытана система катапультирования, которая выбросила летчика из самолета при помощи заранее натянутых жгутов. В 1926 году британский железнодорожный инженер, изобретатель нескольких типов парашютов, Эверард Калтроп запатентовал проект кресла, которое должно было вылетать с летчиком из самолета при помощи сжатого воздуха. Модель такого кресла впервые была продемонстрирована на выставке в Кельне в 1928 году. Годом позже румынский изобретатель Анастас Драгомир успешно испытал комбинированную систему спасения: объединенные кресло и парашют (кресло выбрасывалось сжатым воздухом).
Впрочем, до середины Второй мировой войны никакие средства катапультирования широкого распространения не имели, а их разработка и совершенствование велись по совсем не очевидной причине. Дело в том, что подавляющее большинство самолетов того времени летчики в случае аварии должны были покидать самостоятельно: выбраться из кабины, пройти по консоли крыла к хвосту и спрыгнуть в промежуток между крылом и хвостовым горизонтальным оперением. Разработка систем катапультирования велась для того, чтобы облегчить страх летчиков перед необходимостью прыгать в пустоту. Считалось, что человеку психологически проще вылететь из самолета вместе с креслом, чем пройти половину самолета по внешней обшивке и прыгнуть.
Создаваемые в первой половине 1940-х годов катапультируемые кресла, по большому счету, креслами считать не следует. По своей форме они скорее напоминали стул и, зачастую, не имели всех необходимых атрибутов настоящего катапультируемого кресла: встроенной системы выброса, парашюта, ремней, простой системы активации катапультного механизма. Перед полетом летчик надевал рюкзак с парашютом и садился в «стул». Перед катапультированием ему необходимо было дернуть рычаг активации системы выброса. После этого кресло выстреливалось из самолета. Затем летчику уже нужно было самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть от себя кресло, а затем задействовать парашют.
Словом, вылезти из кабины и прыгнуть самому — оставалось самым простым решением, но не самым безопасным.
По мере роста скоростей полетов новых самолетов необходимость разработать полноценную систему катапультирования становилась все более и более очевидной. По данным ВВС США, в 1942 году в результате 12,5% всех выпрыгиваний летчиков из самолетов закончились их гибелью, а 45,5% — травмами. В 1943 году эти показатели увеличились до 15 и 47 процентов соответственно. Из-за скоростей полета более 400 километров в час сильные воздушные потоки срывали летчиков с крыла, ударяя их о киль, либо пилоты не успевали пролететь в промежуток между крылом и хвостовым оперением и налетали на «хвост» самолета. С появлением закрытых плексигласом кабин летчиков покидание самолетов на больших скоростях стало совсем затруднительным.
Считается, что с задачей безопасного катапультирования летчиков первыми справились немецкие инженеры в 1939 году. Они оснастили экспериментальный самолет He.176 с ракетным двигателем сбрасываемой носовой частью. В полете при катапультировании из носовой части выбрасывался парашют, после раскрытия которого кабина пилотов отделялась от остального самолета при помощи пиропатронов. Однако серийно такая система катапультирования на самолеты не устанавливалась. В 1940 году немецкая компания Heinkel оснастила прототип реактивного истребителя He.280 катапультируемым креслом с парашютной системой, которое выбрасывалось из самолета при помощи сжатого воздуха.
Первое катапультирование при помощи кресла выполнил 13 января 1942 года летчик Гельмут Шенк: в полете у него замерзли элероны и рули высоты, самолет стал неуправляемым. Шенк открыл фонарь кабины, который тут же сдуло набегающими потоками воздуха, и покинул самолет на высоте 2400 метров. He.280 серийно не выпускался, однако катапультируемые кресла его типа устанавливались на поршневые ночные истребители He.219 в 1942 году. Несмотря на появление таких кресел, процесс покидания самолета все равно оставался опасным: пневматическая система не всегда могла выбросить летчика достаточно далеко от самолета.
В 1943 году шведская компания Saab испытала первое в мире катапультируемое кресло, которое выстреливалось из самолета при помощи специальных пиропатронов, по своей конструкции напоминающих оружейные. Оно было установлено на истребитель Saab 21. В 1944 году кресло с пиротехническим стартом испытали в воздухе на бомбардировщике Saab 17, а в деле его удалось опробовать в 1946 году, когда шведский летчик Бенгт Йоханссен катапультировался из своего истребителя Saab 21 после столкновения в воздухе с Saab 22. Аналогичные кресла серийно устанавливались на немецкие реактивные истребители He.162A и поршневые Do.335 с конца 1944 года.
В общей сложности за все время Второй мировой войны немецкие летчики совершили около 60 катапультирований с использованием пневматических и пиротехнических кресел. Во всех случаях перед покиданием самолета им необходимо было открыть остекление кабины. Часть кресел имела собственную парашютную систему и летчики оставались пристегнутыми к ним на всем протяжении спуска. В другие кресла летчики садились с рюкзаком с парашютом за спиной. Во время падения им нужно было отстегнуться от кресла, оттолкнуть его от себя и раскрыть парашют. Катапультирование из Do.335 представляло опасность даже с использованием кресла: самолет имел воздушные винты в носовой и хвостовой части; катапультировавшегося летчика могло засосать в задний винт, хотя такие случаи не были зафиксированы.
После Второй мировой войны развитие систем катапультирования значительно ускорилось.
Причиной этому стало развитие реактивной авиации, первое преодоление самолетом звукового барьера и увеличение высоты полетов. Для обеспечения безопасности летчиков требовался уже принципиально новый подход. В конце 1940-х годов британская компания Martin-Baker показала американским военным катапультируемое кресло, которое специальными пружинами выбрасывалось из самолета вниз. Это была первая система такого типа. Считалось, что на большой скорости полета такой подход снижает вероятность удара летчика о хвостовое оперение. Впрочем, проект военным не понравился. В частности, его сочли опасным для катапультирования на малой высоте полета.
Между тем, в 1946 году Martin-Baker представила первое катапультируемое кресло с ракетным двигателем на твердом топливе. 24 июля 1946 года летчик-испытатель Бернард Линч покинул истребитель Gloster Meteor Mk.III с использованием такого кресла. Серийно самолеты с новыми креслами Martin-Baker стали выпускаться с 1947 года, а в 1949 году таким креслом вынужденно воспользовался американский летчик, испытывавший реактивный самолет A.W. 52, построенный по схеме «летающего крыла». Позднее разработчики переключились на создание кресел с двигателями на жидком топливе — при больших скоростях полета твердотопливные двигатели не всегда могли отбросить кресло достаточно далеко от самолета, а увеличение топливного заряда приводило к компрессионным повреждениям позвоночника.
Первое кресло с новым типом ракетного двигателя с единым соплом было испытано в 1958 году на истребителе F-102 Delta Dagger. Двигатель такого кресла работал дольше и эффективнее твердотопливного и позволял летчику после катапультирования отдалиться на безопасное расстояние от самолета. С начала 1960-х годов ракетные катапультируемые кресла стали своего рода стандартом боевой техники. Они устанавливались на истребители F-106 Delta Dart, EA-6B Prowler и многие другие. С 1960-х годов кресла с твердотопливными двигателями стали использоваться на советских боевых самолетах — МиГ-21, Су-17 и более поздних. Катапультируемые кресла с ракетными двигателями очень часто используются и в современной авиации, хотя и отличаются от первых образцов более сложной конструкцией.
Ракетные катапультируемые кресла, разработанные в 1960-х годах, позволяли летчикам покидать самолеты на скорости полета до 1,3 тысячи километров в час. В 1966 году двое летчиков катапультировались из самолета — носителя беспилотника M-21 на скорости около 3,4 тысячи километров в час на высоте 24 тысячи метров. После катапультирования одного летчика подобрали спасатели, однако второй погиб — его кресло приземлилось на воду, пилот утонул. В 1970-х годах несколько американских компаний, включая Bell Systems, Kaman Aircraft и Faichild Hiller работали над созданием особых катапультируемых кресел, которые позволили бы летчикам пролетать буквально десятки километров, чтобы пилоты не приземлялись на вражеской территории.
Насколько такой подход мог бы стать эффективным, не ясно, так как уже через два года, в 1972-м, эти проекты были закрыты.
Параллельно с разработкой ракетных катапультируемых кресел инженеры занимались созданием и более сложных систем спасения летчиков. Дело в том, что кресла, предназначенные для катапультирования на большой высоте и большой скорости полета, требовали и сложной системы подачи дыхательной смеси в маску летчика и специального утепленного компрессионного костюма. В 1950-х годах начали появляться спасательные капсулы. Первые их варианты выполнялись в виде герметично закрываемых щитков. При задействовании системы катапультирования они закрывали летчика вместе с креслом, после чего оно уже выстреливалось из самолета. Такие капсулы защищали летчиков от перегрузок при торможении, аэродинамического нагрева и перепадов давления.
Первые спасательные капсулы были испытаны на палубном истребителе-перехватчике F4D Skyray в начале 1950-х годов, однако система не пошла в серию из-за технической сложности и большой массы. Позднее компания Stanley Aviation сконструировала спасательные капсулы для бомбардировщиков B-58 Hustler и XB-70 Valkyrie. Они позволяли летчикам покидать самолеты на скорости полета от 150 до 3500 километров в час на большой высоте полета. На B-58 такая капсула после включения автоматически фиксировала тело летчика, закрывала щитки, герметизировалась и создавала внутри атмосферное давление, соответствующее высоте в пять тысяч метров. Любопытно, что из капсулы летчик мог продолжить управлять самолетом. Для полного катапультирования необходимо было нажать рычаги под подлокотниками.