Udkastningssæde - Ejection seat

Forskellige udkastssæder

I fly er et udstødningssæde eller ejektorsæde et system, der er designet til at redde piloten eller anden besætning på et fly (normalt militært) i en nødsituation. I de fleste designs drives sædet ud af flyet af en eksplosiv ladning eller raketmotor , der bærer piloten med sig. Konceptet med en udskydelig flugtmandskabskapsel er også blevet prøvet. Når det er fri af flyet, udsender udstødningssædet en faldskærm . Udkastningssæder er almindelige på visse typer militærfly.

Historie

Martin-Baker WY6AM udkastningssæde.
United States Air Force F-15 Eagle udstødningssædetest ved hjælp af en mannequin .

En bungee -assisteret flugt fra et fly fandt sted i 1910. I 1916 patenterede Everard Calthrop , en tidlig opfinder af faldskærme , et ejektorsæde ved hjælp af trykluft .

Det moderne layout til et udstødningssæde blev først introduceret af den rumænske opfinder Anastase Dragomir i slutningen af ​​1920'erne. Designet fremhævede en faldskærmscelle (en afladelig stol fra et fly eller et andet køretøj). Det blev testet med succes den 25. august 1929 i Paris-Orly-lufthavnen nær Paris og i oktober 1929 i Băneasa , nær Bukarest . Dragomir patenterede sit "katapult-kompatible cockpit" på det franske patentkontor.

Designet blev perfektioneret under Anden Verdenskrig . Forud for dette var det eneste middel til flugt fra et uarbejdsdygtigt fly at springe klart ("bail out"), og i mange tilfælde var dette svært på grund af skade, vanskeligheden ved at komme ud af et begrænset rum, g kræfter , luftstrømmen forbi flyet og andre faktorer.

De første udstødningssæder blev udviklet uafhængigt under anden verdenskrig af Heinkel og SAAB . Tidlige modeller blev drevet af trykluft og det første fly skal være udstyret med et sådant system var Heinkel He 280 prototype jet-motor jagerfly i 1940. En af de Han 280 testpiloter, Helmut Schenk, blev den første person til at flygte fra et ramte fly med et udkastningssæde den 13. januar 1942, efter at hans kontrolflader isede og blev ude af drift. Jagerflyet havde været brugt i test af Argus As 014 -impulsstråler til Fieseler Fi 103 missiludvikling. Det havde sine sædvanlige hes 8A turboreaktorer fjernet, og blev slæbt vejrs fra den Erprobungsstelle Rechlin centrale testfacilitet af Luftwaffe i Tyskland af et par Bf 110 C slæbebåde i en tung sne-bruser. På 2.400 m fandt Schenk, at han ikke havde nogen kontrol, trak sin slæbebånd ud og skubbede ud. He 280 blev aldrig sat i produktionsstatus. Den første operationelle type, der blev bygget hvor som helst for at levere besætningssæder til besætningen, var Heinkel He 219 Uhu natkæmper i 1942.

I Sverige blev en version med trykluft testet i 1941. Et krudtudkastssæde blev udviklet af Bofors og testet i 1943 for Saab 21 . Den første test i luften var på en Saab 17 den 27. februar 1944, og den første virkelige brug fandt sted hos løjtnant Bengt Johansson den 29. juli 1946 efter en mellemluftskollision mellem en J 21 og en J 22.

Som det første operationelle militærfly i slutningen af ​​1944, der nogensinde havde et, vinderen af ​​den tyske Volksjäger " folkekæmper " hjemmeforsvar jet jetjager designkonkurrence; letvægts Heinkel He 162 A Spatz , havde en ny type udkastningssæde, denne gang affyret af en eksplosiv patron. I dette system kørte sædet på hjul mellem to rør, der løb op ad bagsiden af cockpittet . Når den sænkes på plads, sættes hætter øverst på sædet over rørene for at lukke dem. Patroner, stort set identiske med haglgevær , blev placeret i bunden af ​​rørene, opad. Når de blev affyret, ville gasserne fylde rørene og "sprede" hætterne fra enden og derved tvinge sædet til at køre op ad rørene på hjulene og ud af flyet. Ved krigens afslutning drev Dornier Do 335 Pfeil -primært fra at den havde en bagmonteret motor (af de to motorer, der driver designet), der driver en skubpropel placeret i den bageste ende af flykroppen, der udgør en fare for en normal " bailout "flugt-og et par senkrigsprototypefly blev også udstyret med udslyngningssæder.

Efter Anden Verdenskrig blev behovet for sådanne systemer presserende, da flyets hastigheder blev stadigt højere, og det varede ikke længe, ​​før lydbarrieren blev brudt. Manuel flugt ved sådanne hastigheder ville være umulig. De Forenede States Army Air Forces eksperimenterede med nedad-udskubning systemer drives af en fjeder , men det var arbejdet i James Martin og hans firma Martin-Baker , der viste sig at være afgørende.

Plads udstillet på RAF Museum Cosford

Den første live-flyvetest af Martin-Baker-systemet fandt sted den 24. juli 1946, da montør Bernard Lynch skubbede ud fra et Gloster Meteor Mk III- jetfly. Kort tid efter, den 17. august 1946, blev 1. Sgt. Larry Lambert var den første levende amerikanske ejektee. Lynch demonstrerede udstødningssædet ved Daily Express Air Pageant i 1948, skubbet ud fra en meteor. Martin-Baker ejektorsæder blev monteret på prototype og produktionsfly fra slutningen af ​​1940'erne, og den første nødsituation brug af et sådant sæde fandt sted i 1949 under test af den jetdrevne Armstrong Whitworth AW52 eksperimentelle flyvende fløj .

Tidlige sæder brugte en solid drivladning til at skubbe piloten og sædet ud ved at antænde ladningen inde i et teleskoprør fastgjort til sædet. Da flyhastighederne steg yderligere, viste denne metode sig at være utilstrækkelig til at få piloten tilstrækkeligt fri af flyrammen. Forøgelse af mængden af ​​drivmiddel risikerede at skade beboerens rygsøjle, så eksperimenter med raketfremdrivning begyndte. I 1958 var Convair F-102 Delta Dagger det første fly, der blev udstyret med et raketdrevet sæde. Martin-Baker udviklede et lignende design ved hjælp af flere rakettenheder, der fodrede en enkelt dyse. Større tryk fra denne konfiguration havde fordelen ved at kunne skubbe piloten ud til en sikker højde, selvom flyet var på eller meget nær jorden.

En luftfartsstrukturmekaniker arbejder på et udstødningssæde fjernet fra cockpittet på en EA-6B Prowler ombord på USS John C. Stennis .

I begyndelsen af ​​1960'erne begyndte installationen af ​​raketdrevne udkastssæder designet til brug ved supersoniske hastigheder i fly som Convair F-106 Delta Dart . Seks piloter har skubbet ud med hastigheder over 700 knob (1.300 km/t; 810 mph). Den højeste højde, hvor et Martin-Baker-sæde blev indsat, var 17.400 m (fra et Canberra- bombefly i 1958). Efter en ulykke den 30. juli 1966 i forsøget på at starte en D-21-drone skubbede to Lockheed M-21- besætningsmedlemmer ud ved Mach 3,25 i en højde af 80.000 fod (24.000 m). Piloten blev genoprettet med succes, men opsendelsesstyrelsen druknede efter en vandlanding. På trods af disse optegnelser sker de fleste udkastninger ved temmelig lave hastigheder og højder, når piloten kan se, at der ikke er noget håb om at genvinde flykontrollen, før den påvirker jorden.

Sent i Vietnamkrigen blev det amerikanske luftvåben og den amerikanske flåde bekymret over dets piloter, der skubbede ud over fjendtligt territorium, og disse piloter blev enten fanget eller dræbt og tabene i mænd og fly i forsøg på at redde dem. Begge tjenester startede et program med titlen Air Crew Escape/Rescue Capability eller Aerial Escape and Rescue Capability (AERCAB) udstødningssæder (begge udtryk er blevet brugt af den amerikanske militær- og forsvarsindustri), hvor udstødningssædet efter at piloten blev skubbet ud ville flyve ham til et sted langt nok væk fra det sted, hvor han skød ud, hvor han sikkert kunne blive hentet. En anmodning om forslag til koncepter til AERCAB slyngesæder blev udsendt i slutningen af ​​1960'erne. Tre virksomheder indsendte papirer til videreudvikling: Et Rogallo -vingedesign af Bell Systems; et gyrocopter -design af Kaman Aircraft ; og et mini-konventionelt fly med fast vinge, der anvender en Princeton Wing (dvs. en vinge lavet af fleksibelt materiale, der ruller ud og derefter bliver stift ved hjælp af interne struts eller understøtninger osv.) af Fairchild Hiller . Alle tre, efter udkastning, ville blive drevet af en lille turbojetmotor udviklet til måldroner. Med undtagelse af Kaman-designet ville piloten stadig skulle falde i faldskærm til jorden efter at have nået et sikkerhedspunkt for redning. AERCAB -projektet blev afsluttet i 1970'erne med afslutningen af ​​Vietnamkrigen. Kaman -designet i begyndelsen af ​​1972 var det eneste, der skulle nå hardware -stadiet. Det var tæt på at blive testet med en speciel landingsudstyrsplatform fastgjort til AERCAB udkastningssædet til første etages start og landinger med en testpilot.

Pilotsikkerhed

Løjtnant (jg) William Belden skubber ud fra en A-4E Skyhawk, da den ruller ind i transportørens catwalk efter en bremsesvigt på dækket af USS Shangri-La den 2. juli 1970. Piloten blev genoprettet med helikopter.
Pilot skubber ud fra A-6-ubuden gæst efter mislykket landing af hangarskib

Formålet med et udstødningssæde er pilotoverlevelse. Piloten oplever typisk en acceleration på cirka 12–14 g . Vestlige sæder pålægger normalt piloterne lettere belastning; 1960-70’ernes æra sovjetisk teknologi går ofte op til 20–22  g (med udstødningssæder af typen SM-1 og KM-1). Kompressionsbrud i ryghvirvler er en tilbagevendende bivirkning ved udstødning.

Det blev tidligt teoretiseret, at udstødning ved supersoniske hastigheder ville være uoverkommelig; omfattende tests, herunder Project Whoosh med chimpanser testpersoner, blev foretaget for at fastslå, at det var muligt.

NPP Zvezda K-36 's evner blev utilsigtet demonstreret på Fairford Air Show den 24. juli 1993, da piloterne på to MiG-29- krigere skubbede ud efter et luft-kollision.

Den minimale udslyngningshøjde for ACES II-sæde i omvendt flyvning er cirka 43 fod over jorden ved 150 KIAS, mens den russiske pendant-K-36DM har den minimale udslyngningshøjde fra omvendt flyvning på 30 fod (30 fod) AGL . Når et fly er udstyret med NPP Zvezda K-36DM udstødningssædet, og piloten bærer beskyttelsesudstyret КО-15, kan han skubbe ud ved luftfart fra 0 til 1.400 kilometer i timen (870 mph) og højder på 0 til 25 km (16 mi eller ca. 82.000 fod). K-36DM udstødningssædet har trækrender og et lille skjold, der stiger mellem pilotens ben for at aflede luft omkring piloten.

Piloter har med succes skubbet sig ud af vandet i en håndfuld tilfælde, efter at de blev tvunget til at grøfte i vand. Der findes dokumenteret bevis for, at piloter fra den amerikanske og indiske flåde har udført denne bedrift.

Den 20. juni 2011-da to spanske luftvåbnets piloter skubbede ud over San Javier lufthavn-var antallet af liv reddet af Martin-Baker-produkter 7.402 fra 93 luftvåben. Virksomheden driver en klub kaldet "Ejection Tie Club" og giver overlevende et unikt slips og omslag. Det samlede tal for alle typer udstødningssæder er ukendt, men kan være betydeligt højere.

Tidlige modeller af udkastningssædet var kun udstyret med et udkast til håndtag, der fordoblet i funktion ved at tvinge piloten til at indtage den rigtige kropsholdning og ved at få ham til at trække en skærm ned for at beskytte både hans ansigt og iltmaske mod den efterfølgende luftblæsning. Martin Baker tilføjede et sekundært håndtag foran på sædet for at tillade udslyngning, selvom piloter ikke var i stand til at nå opad på grund af høj g-kraft. Senere (f.eks. I Martin Baker's MK9) blev det øverste håndtag kasseret, fordi det nederste håndtag havde vist sig lettere at betjene, og hjelmenes teknologi havde avanceret til også at beskytte mod luftblæsning.

Udgangssystemer

En advarsel blev anvendt på cockpittesiden af ​​nogle fly ved hjælp af et udstødningssæde system beregnet specielt til vedligeholdelse og nødpersonale

"Standard" udstødningssystem fungerer i to trin. Først åbnes, lukkes eller sænkes hele baldakinen eller lugen over luftfartøjet, og sædet og passageren skydes ud gennem åbningen. I de fleste tidligere fly krævede dette to separate handlinger fra flyveren, mens senere udgange systemdesign, såsom Advanced Concept Ejection Seat model 2 (ACES II), udfører begge funktioner som en enkelt handling.

Kaptajn Christopher Stricklin skubber ud fra sit F-16- fly med et ACES II- udstødningssæde den 14. september 2003 på Mountain Home AFB , Idaho. Stricklin kom ikke til skade.

ACES II-udkastssædet bruges i de fleste amerikanskbyggede krigere. A-10 bruger tilsluttede affyringshåndtag, der aktiverer begge baldakin-jettison-systemer efterfulgt af sædeudkast. F-15 har det samme tilsluttede system som A-10 sædet. Begge håndtag udfører den samme opgave, så det er tilstrækkeligt at trække i en af ​​dem. F-16 har kun et håndtag placeret mellem pilotens knæ, da cockpittet er for smalt til sidemonterede håndtag.

Ikke-standardiserede udgangssystemer inkluderer Downward Track (bruges til nogle besætningspositioner i bombefly, herunder B-52 Stratofortress ), Canopy Destruct (CD) og Through-Canopy Penetration (TCP), Drag Extraction, Encapsulated Seat og endda Crew Capsule .

Tidlige modeller af F-104 Starfighter var udstyret med et nedadgående udkastssæde på grund af faren for T-halen . For at få dette til at fungere var piloten udstyret med "sporer", der var fastgjort til kabler, der ville trække benene indad, så piloten kunne blive skubbet ud. Efter denne udvikling begyndte nogle andre udgangssystemer at bruge benoptrækkere som en måde at forhindre skader på svingende ben og for at give et mere stabilt tyngdepunkt . Nogle modeller af F-104 var udstyret med opadkastende sæder.

Tilsvarende ildes to af de seks udkastningssæder på B-52 Stratofortress nedad gennem lugeåbninger på bunden af ​​flyet; nedadgående luger frigøres fra flyet af en thruster, der låser lugen op, mens tyngdekraften og vinden fjerner lugen og tilslutter sædet. De fire sæder på det forreste øverste dæk (to af dem, EWO og Gunner, der vender bag på flyet), skyder opad som normalt. Et sådant nedadgående affyringssystem kan ikke bruges på eller i nærheden af ​​jorden, hvis flyet er i flyvning på tidspunktet for udkastningen.

Fly designet til brug på lavt niveau har nogle gange slyngesæder, der skyder gennem baldakinen, da ventetiden på at baldakinen skal skubbes ud er for langsom. Mange flytyper (f.eks. BAE Hawk og Harrier -luftfartøjslinjen) bruger Canopy Destruct -systemer, der har en eksplosiv ledning (MDC - Miniature Detonation Cord eller FLSC - Flexible Linear Shaped Charge) indlejret i baldakinets akrylplast. MDC startes, når udstødningshåndtaget trækkes og ødelægger baldakinen over sædet et par millisekunder, før sædet startes. Dette system blev udviklet til Hawker Siddeley Harrier -familien af VTOL -fly, da udstødning kan være nødvendig, mens flyet var i svæveren, og afbrydelse af baldakinen kan resultere i, at piloten og sædet rammer den. Dette system bruges også i T-6 Texan II og F-35 Lightning II .

ACES II -udstødningssædet, der almindeligvis bruges på United States Air Force -jetfly

Through-Canopy Penetration ligner Canopy Destruct, men en skarp pig på toppen af ​​sædet, kendt som " skaltanden ", rammer undersiden af ​​baldakinen og ødelægger den. A-10 Thunderbolt II er udstyret med baldakiner på begge sider af nakkestøtten, hvis baldakinen ikke kører. T-6 er også udstyret med sådanne afbrydere, hvis MDC ikke detonerer. I nødsituationer på jorden kan en besætningsmedlem eller pilot bruge en kniv, der er fastgjort til indersiden af ​​baldakinen, for at ødelægge gennemsigtigheden. A-6 Intruder- og EA-6B Prowler-sæderne var i stand til at skubbe ud gennem baldakinen, med baldakin jettison en separat mulighed, hvis der er nok tid.

CD- og TCP-systemer kan ikke bruges med baldakiner lavet af fleksible materialer, f.eks. Lexan- polycarbonatbaldakinen, der bruges på F-16.

Sovjetiske VTOL- jagerfly som f.eks. Yakovlev Yak-38 var udstyret med udslyngningssæder, der automatisk blev aktiveret under mindst en del af flyvekonvolutten.

Drag Extraction er det letteste og enkleste udgangssystem til rådighed og er blevet brugt på mange forsøgsfly. Halvvejs mellem simpelthen at "redde ud" og bruge eksplosive udstødningssystemer, bruger Drag Extraction luftstrømmen forbi flyet (eller rumfartøjet) til at flytte flyveren ud af cockpittet og væk fra det ramte fartøj på en styreskinne. Nogle fungerer som et standard ejektorsæde ved at sprænge baldakinen og derefter implementere en trækskakt i luftstrømmen. Denne rute trækker passageren ud af flyet, enten med sædet eller efter frigivelse af sæderemme, som derefter kører ud af enden af ​​en skinne, der strækker sig langt nok ud til at hjælpe med at rydde strukturen. I tilfælde af rumfærgen ville astronauterne have kørt på en lang, buet skinne, blæst af vinden mod deres kroppe og derefter indsat deres renner efter frit fald til en sikker højde.

Besætningsmedlem flugtkapsel fra en B-58 Hustler

Indkapslede sædeudgangssystemer blev udviklet til brug i B-58 Hustler og B-70 Valkyrie supersoniske bombefly. Disse sæder var lukket i en luftbetjent muslingeskal, som gjorde det muligt for flybesætningen at flygte ved lufthastigheder og højder, der var høje nok til ellers at forårsage legemsbeskadigelse. Disse sæder var designet til at give piloten mulighed for at styre flyet selv med muslingeskallen lukket, og kapslen ville flyde i tilfælde af vandlandinger.

Nogle flydesign, såsom General Dynamics F-111 , har ikke individuelle udkastssæder, men i stedet kan hele sektionen af ​​flyrammen, der indeholder besætningen, skubbes ud som en enkelt kapsel . I dette system bruges meget kraftige raketter, og flere store faldskærme bruges til at bringe kapslen ned på en måde, der ligner Launch Escape System i Apollo -rumfartøjet . Ved landing bruges et airbagsystem til at dæmpe landingen, og dette fungerer også som en flotation, hvis besætningskapslen lander i vand.

Nul-nul udstødningssæde

K-36 DM Udstødningssæde brugt på MiG-29 , Su-30

Et nul-nul udstødningssæde er designet til sikkert at trække opad og lande dets beboer fra en jordet stationær position (dvs. nul højde og nul lufthastighed ), specifikt fra flyets cockpits. Nul-nul-kapaciteten blev udviklet til at hjælpe flybesætninger med at flygte opad fra uoprettelige nødsituationer under lavhøjde og/eller lavhastighedsflyvning samt uheld på jorden. Faldskærme kræver en minimumshøjde for at åbne, for at give tid til deceleration til en sikker landingshastighed. Før introduktionen af ​​nul-nul-kapacitet kunne udstødninger således kun udføres over minimumshøjder og lufthastigheder. Hvis sædet skulle fungere fra nul (fly) højde, skulle sædet løfte sig selv til en tilstrækkelig højde.

Disse tidlige sæder blev affyret fra flyet med en kanon, hvilket gav den høje impuls, der var nødvendig i løbet af den meget korte længde på kanonløbet i sædet. Dette begrænsede den samlede energi og dermed den ekstra mulige højde, da de krævede høje kræfter ellers ville knuse piloten.

Zero-zero-teknologien bruger små raketter til at drive sædet opad til en tilstrækkelig højde og en lille eksplosiv ladning til hurtigt at åbne faldskærmens baldakin for en vellykket faldskærm, så korrekt installation af faldskærmen ikke længere er afhængig af lufthastighed og højde. Sædekanonen fjerner sædet fra flyet, derefter skyder raketpakken under sædet for at løfte sædet til højde. Da raketterne skyder længere end kanonen, kræver de ikke de samme høje kræfter. Nul-nul raketsæder reducerede også kræfter på piloten under enhver udkastning, hvilket reducerede skader og rygmarvskompression.

Andre køretøjer

Den Kamov Ka-50 , der trådte begrænset service med russiske styrker i 1995, var den første produktion helikopter med en katapultsæde. Systemet ligner det for et konventionelt fastvinget fly, men hovedrotorerne er udstyret med eksplosive bolte til at sprede knivene øjeblikke før sædet affyres.

Den eneste kommercielle jetfly, der nogensinde var udstyret med udslyngningssæder, var sovjetiske Tupolev Tu-144 . Sæderne var imidlertid kun til stede i prototypen og var kun tilgængelige for besætningen og ikke for passagererne. Den Tu-144, der styrtede ned på Paris Air Show i 1973 var en produktionsmodel, og havde ikke katapultsæder.

The Lunar Landing Research Vehicle , (LLRV) og dens efterfølger Lunar Landing Training Vehicle (LLTV), brugte udkastningssæder. Neil Armstrong udstødte den 6. maj 1968; efter Joe Algranti og Stuart M. Present.

Det eneste rumfartøj, der nogensinde er fløjet med installerede udslyngningssæder, var Vostok , Gemini og rumfærgen .

Tidlige flyvninger med rumfærgen, der brugte Columbia , var med en besætning på to, begge forsynet med ejektorsæder ( STS-1 til STS-4 ), men sæderne blev deaktiveret og derefter fjernet, efterhånden som besætningsstørrelsen blev forøget. Columbia og Enterprise var de eneste to rumfærger, der var udstyret med udslyngningssæder. De Buran klasse orbiters var planlagt til at være udstyret med K-36RB (K-36M-11F35) sæder, men da programmet blev aflyst, blev pladserne aldrig brugt.

Intet landkøretøj i det virkelige liv har nogensinde været udstyret med et udstødningssæde, selvom det er en almindelig trope inden for fiktion. Et bemærkelsesværdigt eksempel er Aston Martin DB5 fra James Bond -filmene , der havde et udkastende passagersæde.

Se også

Referencer

Noter

Citater

Bibliografi

eksterne links

Eksternt billede
Martin Baker Mk 1 udkastningssæde tegning
billedikon Martin Baker Mk 1 udstødningssæde tegning af Flight Global