Teljes cikk - 2015. augusztus

Végszükség esetén

Katapultülések

Zsig Zoltán

Amodern katonai repülőgépek egyik nélkülözhetetlen tartozéka a katapultülés. A pilótáknak a nagy repülési sebesség miatt sok esetben nélküle nem lenne esélyük a biztonságos vészelhagyásra.

A katapultülésnek nagyon sok kritériumnak kell megfelelniük. Normál helyzetben lehetővé teszik a használóiknak a biztonságos és kényelmes elhelyezést. Megfelelő mozgási szabadságot biztosítanak, hogy elérhetők legyenek a kezelőszervek, a botkormány, a lábpedálok. Ugyanakkor az életfenntartó, kommunikációs és egyéb rendszerek is az ülésen keresztül kapcsolódnak a repülőgéphez. A pilóta oxigénmaszkjának, a sisak vezetékének, valamint a túlterhelésgátló és esetleg a szellőztető ruha csatlakozását is mind a közbeiktatásával oldják meg.

Vészhelyzet esetén viszont a hajózót a lehető leggyorsabban kirepíti a repülőgépből, biztonságos távolságba és magasságra juttatja, hogy kinyíljon az ejtőernyő, amellyel ereszkedve épségben visszatérhet a földre.

Azonban előtte a fent említett csatlakozásokat szétválasztják, és a pilóta biztonságos testhelyzetét is beállítják, valamint rögzítik, hogy a rá ható erők ne okozzanak sérülést. A katapultálás közben ugyanis a felfelé gyorsuló emberre nagy túlterhelés hat függőlegesen. A gép sebességéből adódó torlónyomás szemből brutálisan csaphatja meg a testet és az arcot, a végtagokat pedig kicsavarhatja, ha nincs az ideális helyzetben.

Mindezek miatt nehéz feladatot kell megoldani a konstruktőröknek, bonyolult szerkezettel lehetséges csak megfelelni a követelményeknek. Emellett persze a lehető legmegbízhatóbb módon kell garantálni az üzembiztonságot, hogy minden az előírtak szerint működjön, és megmentsék a pilóta életét.

A következőkben egy konkrét típust mutatunk be, amely habár nem tartozik a legkorszerűbbek közé, mégis szinte minden főbb részletre rávilágít. Később majd kiegészítésekben térünk ki azokra a különbségekre, amelyek a modernebb üléseket jellemzik. Azt is meg kell jegyezni, hogy a nagy gyártók típusainak felépítése és így a működése is kisebb-nagyobb részletekben eltérhetnek egymástól.

Az L-39-es Albatros kétüléses kiképzőgépbe az Aero-gyár egy saját tervezésű katapultülést épített be. A VSz-1BRI megfelelt a kor és az adott gép követelményeinek, de még nem volt dupla nullás, vagyis a földön csak akkor menthetett életet, ha legalább 150 km/h sebességre felgyorsult.

A tervezőknek azért is volt könnyebb dolguk, mivel nem kellett a szuperszonikus tartományú mentési követelményeknek megfelelni, csak 910 km/h maximális érték volt a mérvadó. Kevésbé kiemelkedő tulajdonságai ellenére nagyon sokan köszönhetik nekik a megmenekülésüket, közöttük néhány magyar pilóta is.

A katapultülés bemutatásánál ki kell térni még az elején arra, hogy létezik minimum és maximum a pilóták testmagasságára és tömegére. Ezen értékeken belül is szabályozni lehet két rendszert, ami tovább bonyolítja az ülés szerkezetét. Mivel a fülkéből a kilátás nagyjából egy adott pontról ideális, ezért az üléscsésze magasságát elektromotorral állítani lehet. A fejtámlánál lévő jelzéshez kell leengedni vagy felemelni, a pilóta szemmagasságát figyelembe véve. Szintén eltérő a testtömegük, amit figyelembe vesznek. A kg-ok számát ennek megfelelően lehet beállítani, hogy mindenkire nagyjából ugyanakkora erő hasson akkor, ha a bedurrantják a hajtóművet.

A katapultálást a hajózó egyetlen tevékenységgel indítja el, ideális esetben mást nem kell tennie, vagyis elég meghúzni a kettős fogantyút. Előtte persze melegen ajánlott felvenni az előírt testhelyzetet, hogy elkerülje a sérülést. A hátát az üléshez, a fejét a támlához szorítja, a gerincet ezzel lényegében kiegyenesíti, hogy a függőlegesen ható erő egyenletesen érje a csigolyákat. A lábakat behúzza, és két kézzel megfogja a kettős fogantyút.

A helyes testhelyzet gyakorlására különféle szimulátorok vannak, idehaza sokáig az NKTL-39-es volt használatban. A kilövés csak akkor indult meg, ha a háttámlában és a fejtámaszban épített mikrokapcsolók benyomódtak, vagyis a pilóta jól nekik nyomta a testét s a sisakját.

Az VSz-1BRI esetében a katapultálás első lépéseként blokkolja a másik ülés indítását, hogy a kettő a levegőben ne ütközhessen össze, mert előfordulhat, hogy egyszerre húzzák meg a kart. Az L-39-es egyik sajátossága ugyanis az, hogy mindkét pilóta magának indítja be a rendszert. A kétüléses gépeken ez általában nem így van, vagyis ha bármelyik pilóta megkezdi a folyamatot, akkor kilövi mindkettőt. Ilyenkor azonban meghatározott sorrendben kerül sor kilövésre, külön mennek el a tetők és külön az ülések. Egytetős gépek esetében szerencsésebb a kialakítás, mert kevesebb idő telik el, míg kimehet mindkét pilóta.

Csehszlovákiában talán azért tartották a külön-külön meghúzós módszert célravezetőnek, hogy ha a növendék valamitől pánikba esik, akkor az oktatót nem dobja ki fölöslegesen. A gépet ezzel meg lehet menteni egy kezdő rossz helyzetértékelése esetén.

A katapultálás tényleges folyamata a kabinban kezdődik el. Működésbe lép az vállhevedert behúzó piromechanizmus, ami a pilótát hátradőlésre kényszeríti, ha ezt előtte nem tette volna meg. A vállhevederhez kapcsolódó előfeszített szalagokat felcsévélik, ez idézi elő az „ülésbe simulást”.

A következő nagyon lényeges lépcsőfok a kabintető ledobása, ehhez először egy piropatron berobban, amely zárt csőrendszerben fejt ki erőt a zárnyitó mechanizmusra. A keretet tartó négy kampó elmozdul, ez azonban nem elég. Még egy pirotöltet lép működésbe, és csöveken keresztül küldi a 220 bart a keret két oldala alatt lévő, felfele kilőhető acélrudakhoz. Nagy sebességgel 26 cm magasra kimozdulnak, így a mozgási energiájukat átadják a kabintető keretének. Ezzel biztosítják, hogy eltávolodjon a géptől, amihez persze a torlónyomás is besegít.

Azért fontos, hogy a tető messzire szálljon, mivel egy 2,5 m-es, spirálozott drótkötéllel kapcsolódik az ülés teleszkopikus kilövő mechanizmusához. A drót megfeszülésével egy biztosítót húz ki, amely beindítja a következő folyamatot. Azért találták ezt így ki, hogy a tető biztonságos távolságra jusson a fülkétől, ne veszélyeztesse pilótát. Emiatt butaság az a filmben látható jelenet, amikor a pilóta nekiütközik, hiszen akkor már messzire száll.

Visszatérve a golyós biztosítékhoz, annak kihúzása után működésbe lép a teleszkopikus kilövő mechanizmus. Három egymáson szétcsúszó csőből áll, természetesen belül robbanótöltettel. Ennek elműködésekor a csövek dugattyúszerűen felfelé mozognak, az üléssel együtt.

Ezzel egy időben elkezdődik a lábak behúzása, mégpedig elég egyszerű módon. Az üléshez van rögzítve egy-egy heveder, amely a műszerfal alatt a kabinban egy nagy hurkot alkot, és a padlóhoz kapcsolódik. Az emelkedő ülés elkezdi megfeszíteni ezeket, és behúzza az alsó végtagokat, ha a pilóta addig nem tette meg. Rögzíti is a lábakat, de ha az ülés 0,6 m-nél magasabbra emelkedik, akkor a padlón lévő bekötési pontjai elnyíródnak, ezzel a géphez történő kapcsolódása megszűnik.

A mozgás közben az egyesített kommunikációs blokk fedelei szétválnak, vagyis a rádióvezetékről, a szellőztető és túlterhelésgátló rendszerről, valamint az oxigéntáplálásról lecsatlakoznak. Az utóbbi átvált az ülésben lévő tartalék tartályra, ami több, kisméretű, egymással összeköttetésben lévő palackból áll, hogy kisebb legyen az átmérőjük. A tartállyal nagy magasságban is biztosítják az életfeltételeket a fülke elhagyása után. Az elektromos kapcsolók szintén szétkapcsolódnak, és megszűnik a másik ülés blokkolása, vagyis, ha meghúzták a kart, akkor annál is elindulhat a folyamat.

Amikor az ülés 1,59 m magasra jut, akkor indul be az URM-1-es rakétagyorsító. A tolóereje 24  000 N, működése során 17-19 g túlterhelés éri a pilótát 0,4 másodpercig. A rakéta két fúvócsöve ferdén van beállítva, de a vektorok eredője miatt felfelé történik a gyorsítás. A fúvókák szöge változtatható, ezeket állítják a pilóta testtömegének megfelelően, amit már korábban említettem.

A 1,68 méternyi út megtétele után az ülés elválik a teleszkopikus mechanizmustól, itt már 18 m/s sebességre gyorsul fel, ami biztosítja, hogy a földről 86 m magasba emelkedjen, persze a pilótával együtt. Továbbhaladva a kabinban rögzített kötél kihúz egy szeget, amelynek hatására a fejtámlában lévő pirotöltet lép működésbe, ennek az feladata, hogy egy stabilizáló ernyőt lőjön ki. A kisméretű kupola az ülést stabilizálja a kivetés után, hogy ne pörögjön be.

A barometrikus automaták működésbe lépnek, ezek elválasztják az üléstől a katapultfogantyút, nyitják a vállfeszítő és övhevedert, valamint a lábrögzítőket. A stabilizáló ernyő hatására a repülőgép-vezető a mentőernyőjével együtt elválik az üléstől.

Azonban ez csak akkor történik meg, ha a repülőgép 4000 méter alatt volt. Amennyiben magasabban került sor a kilövésre, akkor az automaták aneroid szelencéi „érzékelik” a levegő nyomása alapján, hogy még nem adott minden feltétel. Ebben az esetben a pilóta az ülésben marad, és a kisméretű ernyőnek köszönhetően együtt stabilan zuhannak. Így továbbra is kapja az oxigént a tartályból, nem veszélyezteti a ritkább közeg. Az is elkerülhető, hogy a magasban túl sokáig lógjon az ernyőjén, mert a szél messzire sodorhatja.

Amikor zuhanás során a hajózó eléri a 4 km-t, akkor történik meg az üléstől való leválás, és egy kötél két barometrikus automatából húz ki egy-egy hajlékony tűt, így végre sor kerülhet az ernyő nyitására. A kupola belobbanása után kb. 6 m/s sebességgel biztosítva van a pilóta biztonságos ereszkedése. Az ernyőt egyébként saját maga is nyithatja, ha esetleg a két műszer egyike sem működne. A duplikáció miatt viszont nagy az üzembiztonság.

A pilóta hevederére van rögzítve a vésztartalék-, más néven túlélőkészlet és esetleg a felfújható gumicsónak. Vízre ereszkedésnél vagy a kutató mentők érkezéséig ezek nagy szolgálatot tehetnek.

A vészelhagyásnál két rendkívüli lehetőséget is beterveztek. Az egyiknél azt vették figyelembe, hogy a pilóta esetleg nem akar katapultálni, csak a gyors kabintető-ledobást tartja szükségesnek, vagy a földön kézi erővel nem tudja kinyitni. Ilyenkor a kettős fogantyún lévő kapcsolókat kell erősen megszorítania, ekkor a nyitó és ledobó pirotöltetek lépnek csak működésbe. Egy karral gyorsan oldhatja magát az üléstől, és elhagyhatja a fülkét.

A másik esetben arra kínálnak alternatív megoldást, ha a fülketetőt valamilyen ok miatt nem sikerül ledobni. Amennyiben a keret deformálódása vagy bármilyen műszaki meghibásodás akadályozza ezt, akkor a spirálozott drótkötél sem húzza ki a biztosítékot, vagyis a további folyamatokra nem kerül sor.

Erre az esetre találták ki, hogy az ülés oldalán lévő külön karral lehet szétblokkolni a teleszkopikus kilövő mechanizmust, így már elhárul az akadály, a katapultálás folyamata beindul. A kilövés a plexin keresztül történik, a fejtámla formája és szilárdsága biztosítja, hogy biztonságosan, a pilóta veszélyeztetése nélkül áttörje.

Már említésre került, hogy a VSz-1BRI nem alkalmas földön álló gépből történő életmentésre. Más korlátozások is vannak, bár ez elég extrémnek tűnik. A gyári adatok szerint 90 fokos manőver esetén 910 km/h sebességnél, vagyis függőlegesen zuhanva 1500 m a biztonságos magasság. Ez teljesen érthető, hiszen a gép így másodpercenként 250 métert tesz meg lefele, vagyis a kilövésre kerülő katapultülést is ehhez viszonyítva kell elképzelni. Ezért nyilvánvaló, hogy még a dupla nullások sem tudják garantálni a földközelben zuhanó gépből az életmentést. A nagy negatív varió miatt a pár másodperc nem elegendő az egész folyamat végbemenetelére.

A fenti leírásból kiderülhetett, hogy a katapultülés nagyon bonyolult rendszert alkot. A piropatronok és a rakéta miatt veszélyes a szerkezet, a földön a véletlenszerű működés megelőzésének érdekében a VSz-1BRI-be összesen 5 biztosítószeget kell behelyezni. Ezek egy zsinóron vannak, így egyből átlátható, ha valamelyiket nem helyezték be, vagy épp az, hogy nem húzták ki. Fontos megelőzni, hogy működésképtelen üléssel szálljon fel a repülőgép, vagyis ne maradjon bent egy sem.

A modernebb ülések ettől persze eltérnek. A dupla nullásak egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy az a mentőernyő nyitóernyőjét egy töltet lövi ki a légáramba, ezzel is meggyorsítva az egész folyamatot. Szintén különböző a stabilizálás megoldása, az orosz K-36-osnál két teleszkopikus rúd nyílik ki, ezek végén vannak kisebb ernyők.

A szuperszonikus gépeknél persze a pilóta felső végtagjaira is ügyelni kell, emiatt a kilövéskor lecsapódó karvédőt konstruáltak az ülésekhez. Szintén lényeges, hogy megoldják a torlónyomás elleni védelmet. A már említett K-36-oson például egy terelőlap nyílik fel, hogy ezzel leárnyékolja pilótát. A levegő nagy sebességnél komolyan veszélyezteti az arcot, ezért a színszűrővel lehetséges védekezni. Katapultáláskor le kell hajtani, de vannak olyan sisakok, ahol ezt piropatron elvégzi. Sokszor a pilóták folyamatosan az arcuk előtt tartják amúgy is.

Az újabb ülések további előnye, hogy képesek akkor is szavatolni az életmentést, ha a gép bedőlt vagy esetleg teljesen háton van. Természetesen ez csak bizonyos határokon belül igaz, meghatározott magasságra szükség van ilyen esetben is.

A legújabb gyártmányoknál egyébként több folyamatot már elektronika vezérel, és törekednek arra, hogy egyszerűsítsék a szerkezetet, csökkentsék a tömeget. A biztosítást is elvégezhetik egyetlen karral, nem szükséges a tüskéket egyenként behelyezni, majd kivenni.

Sok repülőgépen alkalmazzák egyébként azt a módszert, hogy a kabintetőt nem dobják le, hanem a plexibe ágyazott rugalmas csövekbe nagy nyomást juttatnak piropatron felrobbantásával. A tágulás ebben az esetben széttöri a szerves üveget, a túlnyomás pedig egyszerűen kifelé repíti a szilánkokat.

A bonyolult katapultülések rendszeres karbantartást igénylenek. Ez nemcsak átvizsgálást jelent, hanem a piropatronok időszakonként cseréjét. A barometrikus automatákat szintén tesztelik, ellenőrzik a működőképességüket. A mentőernyőt is kiveszik, és áthajtogatják, hogy vészhelyzet esetén az előírás szerint kinyíljon.