что такое катапульта в самолете
Выстрел в воздух
Слово «катапульта» ассоциируется у большинства либо с древним метательным орудием, либо с системой экстренного спасения военных летчиков. При этом в тени остается другое гениальное изобретение – взлетная катапульта, устройство, которое разгоняет самолет, когда он сам взлететь не в силах.
В конце ХХ века самолеты потеснили корабельную артиллерию и стали универсальным инструментом ВМС. Современная паровая катапульта разгоняет 35-тонный самолет до 250 км/ч за 2,5 с на участке в 100 м. С помощью четырех катапульт, радиоэлектронного оборудования и хорошо обученных специалистов авианосец в светлое время суток может запускать два и принимать один самолет каждые 37 секунд. Но если катапульты перестанут работать, этот стотысячетонный корабль становится полным военным импотентом.
С необходимостью разогнать самолет, чтобы он мог взлететь, столкнулись уже создатели первых аппаратов тяжелее воздуха. В 1894 году, за 10 лет до полета братьев Райт, Александр Белл (изобретатель телефона) и Сэмюэль Лэнгли (в то время ученый секретарь Смитсоновского института в Вашингтоне) наблюдали на берегу реки Потомак запуск модели самолета с паровым двигателем. Лэнгли дал команду, самолет «Аэродром номер 4» разогнался и… плюхнулся в реку.
После этого Лэнгли так сформулировал задачу, которая и по сей день стоит перед авиационными инженерами: «Самолету, как и птице, нужна определенная скорость для того, чтобы он начал использовать свой летательный механизм. Трудности с набором начальной скорости оказались значительными, а в обычных полевых условиях вообще превзошли все ожидания». Устройство, которое придумал Лэнгли, можно назвать прадедушкой всех авиационных катапульт: самолет был зафиксирован на тележке, которая катилась по двум деревянным рельсам длиной около 25 м. Разгонялась тележка с помощью троса, прикрепленного к спиральной пружине, снятой с трамвая, и пропущенного через систему полиспастов. Когда тележка доезжала до края взлетной полосы, замок открывался, и те-лежка двигалась дальше по инерции.
Катапульта действовала настолько успешно, что братья Райт были убеждены: все будущие летательные аппараты тяжелее воздуха будут взлетать с помощью катапульты. Но со временем авиационные двигатели становились все совершеннее и мощнее, и европейские пилоты освоили бескатапультный взлет на пневматических шинах. Вскоре и братья Райт перешли на надувные колеса. Однако катапульты не только не исчезли, а расцвели буйным цветом там, где самолетам не хватало места для разгона. Основной сферой их деятельности стала палубная авиация.
В 1912 году Орвилл Райт написал письмо командованию только что созданной американской морской авиации. Новоиспеченные морские летчики плохо представляли, что нужно делать с полученными самолетами. В качестве временной меры Райт предлагал построить на боевых кораблях настил, который будет выполнять роль взлетно-посадочной полосы. Однако все понимали, что этот «потолок» в боевых условиях станет помехой пушкам. Идеальным решением был бы специальный большой корабль с полноразмерной взлетной полосой (который тогда называли «плавучий аэродром»), но было очевидно, что количество таких кораблей будет ограничено. Для небольших кораблей Райт предложил «систему запуска с использованием катапульты».
Моряки создали катапульту, основанную на пневматическом устройстве запуска торпед. Чего-чего, а уж сжатого воздуха на больших военных кораблях было предостаточно. В том же 1912 году была предпринята первая попытка катапультного взлета с военного корабля «Санти». К сожалению, военные плохо изучили опыт Лэнгли. Летающая лодка Curtiss A-1 располагалась на тележке так, что носовая часть оставалась свободной. При разгоне нос поднялся, самолет резко встал на дыбы и… рухнул в воду. После этого случая нос самолета стали фиксировать, а подачу воздуха регулировать специальным клапаном. Всего через четыре месяца военные осуществили первый катапультный старт со стационарной баржи, а в ноябре 1915 года самолет взлетел с помощью катапульты уже с двигающегося корабля.
В 1916 году 30-метровые катапульты были установлены на трех американских крейсерах («Северная Каролина», «Хантингтон» и «Сиэтл»). Катапульты занимали 20% площади верхней палубы и перекрывали половину пушек. В 1917 году, когда Америка вступила в Первую мировую войну, их убрали. Тогда преимущество катапульт и палубной авиации все еще не было очевидно.
От пневматики к гидравлике
В начале 1920-х стало очевидно, что без защиты с воздуха военные корабли становятся очень уязвимыми. Корабельные катапульты попали в большую политику. ВМС США получили усовершенствованную катапульту, которую обещали быстро поставить на все боевые корабли. Экспериментальная катапульта длиной 24 м, установленная на корабле «Мэриленд», могла разгонять самолет массой 1,6 т до 75 км/ч. Уже через несколько лет самолет массой 3,4 т стали разгонять до 100 км/ч на расстоянии в 17 м. К середине 1920-х ВМС США регулярно использовали катапульты на кораблях разного типа. Пусковую установку располагали на поворотном столе, который не мешал пушкам и позволял запускать самолеты против ветра. Сначала пневматические, а позднее пороховые газогенераторные стартовые установки обслуживали самолеты массой до 3,5 т. Этого было достаточно для ограниченной дальности и незначительного вооружения самолетов-разведчиков. Концепция катапультных стартов истребителей ушла в тень, основным приоритетом стало создание больших авианосцев, обеспечивающих взлет самолетов без катапульты.
На первом (экспериментальном) авианосце «Лэнгли», вступившем в строй в 1922 году, были установлены пневмокатапульты, но в 1928-м, после трех лет бездействия, их демонтировали. В 1925 году на воду спустили два уже серийных авианосца – «Лексингтон» и «Саратога». Благодаря тому, что скорость их достигала 30 узлов, самолетам для взлета было достаточно всего 120 м. Оставшаяся часть 270-метровой палубы использовалась для парковки и предполетной подготовки самолетов. Оба авианосца были оборудованы катапультами с маховиками. Электродвигатели раскручивали шеститонный маховик, который с помощью конического фрикционного механизма передавал запасенную энергию на разгонную тележку. Установка могла разогнать 4,5-тонный самолет до 90 км/ч, но ее основной проблемой оставалось заклинивание быстро вращающегося колеса. Катапульты на «Лексингтоне» и «Саратоге» редко использовались, и вскоре их тоже демонтировали. Запуск с большого плавучего аэродрома для самолетов того времени не представлял особых проблем, а вопрос, что будет, когда самолеты станут тяжелее и быстрее, мало кого волновал.
В сентябре 1931 года ВМС США стали разрабатывать пусковое устройство нового поколения, полностью расположенное под палубой, чтобы не мешать взлету и посадке. Сначала устройство работало на сжатом воздухе, потом были опробованы пороховые патроны-газогенераторы, а в 1934 году решили использовать гидравлику. Через пять лет после этого первые старты самолетов с новеньких кораблей «Йорктаун» и «Энтерпрайз» доказали успех этой концепции. Впервые в истории палубной авиации самолеты могли выруливать на стартовую позицию и стартовать на своих собственных колесах.
К сожалению, эти достижения мало кого интересовали, потому что моряки продолжали мусолить старую мысль о создании еще более скоростных и еще более крупных авианосцев, которые обойдутся без катапульт.
В 1950 году англичанин Колин Митчелл разработал новую конструкцию пускового устройства, которое использовало старый добрый пар. Первые американские корабли, на которых были установлены паровые катапульты, – это авианосцы класса «Авраам Линкольн» (по четыре на каждом, общей массой 2000 т, столько весил эсминец времен Второй мировой). Паровые катапульты применяются и сейчас – именно такие стоят на самых современных авианосцах.
Писатель Шерман Болдуин в книге о военно-морских летчиках, участвовавших в операции «Буря в пустыне», так описывал ночной старт: «Голову мою прижало к подголовнику кресла. Приборы стали нерезкими, глаза ушли в глазные впадины, самолет жестоко трясло, пока он наконец не вырвался в смоляную черноту ночи».
В самом начале старта пилот испытывает перегрузку в 6 g, а затем она быстро снижается до 3–4 g. Поскольку палубный самолет должен выдерживать большие нагрузки на старте, он обязан иметь дополнительный запас прочности, что увеличивает массу конструкции и ухудшает летные характеристики. Человеческий организм чувствителен к ускорениям, поэтому пилотов приходится отбирать и готовить по специальной программе. Плавное, без скачков, ускорение положительно сказывается не только на здоровье летчика, но и на продолжительности жизни самолета.
Чтобы решить этот вопрос, ВМС США разрабатывают электромагнитную авиационную пусковую установку, в которой самолет вместо паровых поршней будет разгоняться линейным индукционным двигателем (ЛИД). Этот принцип применяют на монорельсовых дорогах, а также в некоторых скоростных магнитно-левитирующих поездах, развивающих скорость до 400 км/ч. Основная трудность заключается в том, как получить достаточное количество энергии. Новому американскому авианосцу, который должен сойти со стапеля в 2014–2015 годах, потребуется 100 млн. джоулей только для одного пуска. Этой энергии достаточно, например, для того, чтобы метнуть легковой автомобиль на расстояние в 15 км. Новый «чисто электрический» авианосец CVN-21, мощность которого втрое больше, чем у любого авианосца класса «Нимиц», просто не может вырабатывать такое количество энергии. Однако ее можно накопить: электрогенераторы будут поставлять энергию в специальные накопители для каждой из катапульт. По команде электроэнергия поступит к ЛИД, в процессе разгона сегменты обмотки позади самолета будут отключаться, а впереди самолета – подключаться. Это поможет сэкономить энергию, а главное – точнее управлять разгоном. В конце разгона тележку будет останавливать не гидротормоз, как в паровой системе, а электрические силы.
Электромагнитная установка имеет производительность на 29% больше, чем паровая, и она в состоянии разогнать 45-тонный самолет до скорости 250 км/ч. Предполагается, что более мягкий режим запуска позволит увеличить ресурс самолета на 30%. Новинка позволит сделать больше вылетов при меньшем количестве технического персонала. Все это звучит привлекательно, однако еще неизвестно, как эта система будет работать в реальных условиях в море. Смогут ли экраны надежно защитить людей, работающих рядом с катапультой? Как электронное оборудование корабля и самолетов будет реагировать на такие мощные электрические установки? ЛИД изучены гораздо меньше, чем паровые машины, поэтому на военно-морской базе в городе Лейкхерс, штат Нью-Джерси (мировой столице катапультного дела) сейчас строится полноразмерная наземная электромагнитная катапульта.
Но несмотря на большой опыт в строительстве авианосцев, США не являются «монополистом» в области катапульт.
Последний шанс пилота: спасительный выстрел в воздух
В день открытия 43-го Парижского авиационно-космического салона, 12 июня 1999 года, новейший российский истребитель Су-30МК поднялся в воздух, чтобы продемонстрировать десяткам тысяч зрителей возможности сверхманевренного самолета с управляемым вектором тяги. Показ не удалось выполнить до конца: пилот Вячеслав Аверьянов неправильно оценил высоту при выходе из плоского штопора и слишком поздно вывел самолет из пикирования. Не хватило буквально 1 метра — Су-30МК хвостовой частью задел землю, повредив левый двигатель. На правом двигателе горящий самолет медленно набрал высоту 50 м, а затем пилот и штурман (Владимир Шендрик) катапультировались.
Катапультирование с малых высот — случай достаточно тяжелый, и считается удачным, если летчики просто останутся живы. Поэтому специалисты с величайшим изумлением смотрели на приземлившихся летчиков, самостоятельно идущих по полю аэродрома. Это настолько впечатлило генерального директора авиасалона Эдмона Маршеге, что он в своем выступлении на пресс-конференции по случаю катастрофы так и сказал: «Я не знаю других средств, которые могли бы спасти экипаж в этих условиях». Для катапультных кресел К-36ДМ, разработанных российским НПП «Звезда», трудно было придумать лучшую рекламу.
Выпрыгнуть из кабины
До 1930-х годов невысокие скорости летательных аппаратов не создавали проблем: пилот просто откидывал фонарь, отстегивал привязную систему, переваливался через борт и прыгал. К началу Второй мировой военная авиация перешагнула невидимый порог: при скорости 360 км/ч человека воздушным потоком прижимает к самолету с силой почти в 300 кгс. А ведь нужно еще как следует оттолкнуться, чтобы не удариться о киль или крыло, да и пилот может быть ранен, а самолет — поврежден. Простейшее решение — отстегнуться, а затем подать ручку вперед, чтобы самолет «клюнул» и под действием перегрузки пилота выбросило из кабины, — работало только на не слишком высоких скоростях.
Первые катапульты появились в Германии. В 1939 году экспериментальный летательный аппарат Heinkel He 176 с ракетным двигателем был оснащен сбрасываемой носовой частью. Вскоре катапульты стали серийными: их устанавливали на турбореактивный Heinkel He 280 и винтовой Heinkel He 219. 13 января 1942 года пилот He 280 Гельмут Шенк выполнил первое в мире реальное катапультирование — аэродинамические поверхности его самолета обледенели, и истребитель стал неуправляемым. К концу войны на счету немецких пилотов насчитывалось уже более 60 катапультирований.
Катапультные кресла тех времен (их принято относить к первому поколению, хотя эта классификация весьма условна) выполняли единственную задачу — выбросить человека из кабины. Это достигалось в основном с помощью пневматики, хотя встречались и механические (подпружиненные рычаги), и пиротехнические решения. Отлетев от самолета, пилот должен был по-прежнему самостоятельно отстегнуть ремни, оттолкнуть кресло и раскрыть парашют.
Немного автоматики
Второе поколение катапультных кресел появилось в 1950-х годах. Процесс покидания был уже частично автоматизирован: достаточно было дернуть рычаг, пиротехнический стреляющий механизм выбрасывал кресло из самолета, вводился парашютный каскад (стабилизирующий, затем тормозной и основной). Простейшая баровременная автоматика обеспечивала только задержку по времени и блокировку по высоте (на большой высоте парашют открывался не сразу). При этом задержка была постоянной и обеспечивала оптимальный результат только на максимальной скорости.
Поскольку один только стреляющий механизм (ограниченный габаритами кабины и физиологическими возможностями пилота по переносимым перегрузкам) не мог выбросить летчика на нужную высоту, например, на стоянке, в 1960-х годах кресла начали оснащать второй ступенью — твердотопливным ракетным двигателем, начинающим работать после выхода кресла из кабины.
Кресла с таким двигателем принято относить к третьему поколению. Они снабжены более совершенной автоматикой, причем совсем не обязательно электрической. Например, на первых креслах этого поколения, разработанных НПП «Звезда», парашютный автомат КПА соединялся с самолетом двумя пневмотрубками и таким образом настраивался на скорость и высоту. С тех пор техника шагнула далеко вперед, но все современные серийные катапультные кресла относятся к третьему поколению — британское Martin Baker Mk 14, американские McDonnell Douglas ACES II и Stencil S4S, а также знаменитое российское К-36ДМ.
Кстати, на Западе авиастроительные компании начинали разрабатывать средства спасения пилотов самостоятельно (у нас то же самое было в 1940—1950-х), и лишь с 1960-х началась унификация, и на рынке остались британская компания Martin Baker и американские McDonnell Douglas и Stencil. У нас в стране катапультные кресла, как и другое полетное снаряжение, с 1960-х годов делает только НПП «Звезда». Это весьма благотворно сказывается на бюджете тех, кто эксплуатирует технику (особенно если в частях стоит на вооружении не один тип самолетов, а несколько).
Защитный кокон
«Мы с самого начала решили, что характеристики наших средств аварийного покидания должны полностью соответствовать возможностям самолетов. Если кресло может спасти пилота на скорости 1400 км/ч, то на скорости 800 км/ч это будет сделать гораздо проще», — говорит начальник расчетно-теоретического отдела НПП «Звезда» Александр Лившиц. Поэтому К-36ДМ — чрезвычайно сложная система, аналогов которой нет нигде в мире.
От чего же кресло должно защищать пилота? В первую очередь (еще до катапультирования) — от усталости. Кресло — это рабочее место летчика, где он проводит многие часы, и ему должно быть максимально удобным. Поэтому сиденье и спинка кресла особым образом профилированы, есть подгонка по росту и по наклону спинки (в последних моделях).
Но, предположим, самолет терпит аварию и летчик вынужден катапультироваться. Ослабленные ремни могут привести к повреждению позвоночника. Чтобы минимизировать риск такой травмы, нужно заставить пилота принять правильное положение. Поэтому механизм кресла в первую очередь притягивает плечи пилота к спинке. Пиропритяг плеч есть на всех современных катапультных креслах (и даже в современных автомобилях), но К-36 притягивает еще и поясной ремень. Еще одна степень фиксации — боковые ограничители рук (только у К-36). Они обеспечивают дополнительную защиту и боковую поддержку пилота (при вращении самолета по крену сила Кориолиса стремится выбросить летчика из кресла).
Следующий опасный фактор — это воздушный поток после выхода из кабины. На любые выступающие части тела пилота действуют гигантские нагрузки — например, ноги воздушным потоком может просто сломать. Поэтому на всех современных креслах голени фиксируются специальными петлями, но только К-36 оснащено еще и системой подъема ног — кресло как бы «группирует» летчика (при этом риск сломать голень снижается). Кроме того, К-36 оснащено выдвижным дефлектором, защищающим грудь и голову летчика от воздушного потока при катапультировании на высоких скоростях (до 3 Махов!). Все эти защитные факторы действуют без участия пилота и занимают всего 0,2 секунды.
Мягкая посадка
Положение самолета в момент катапультирования может быть произвольным. Но покинувшему кабину креслу нужно придать вертикальное положение. Это делается с помощью двигателей коррекции по крену, расположенных за заголовником, и двух выдвижных штанг со стабилизирующими парашютами. Вертикальное положение кресла обеспечивает возможность максимально использовать импульс ракетного двигателя и набрать высоту, а также обеспечить защиту от воздушного потока с помощью уже упомянутого дефлектора. Кроме того, именно такое положение летчика дает ему возможность выдержать большие перегрузки торможения (в направлении «грудь-спина»).
Западные катапультные кресла позволяют раскрывать парашют при 400 км/ч. Парашют К-36 может вводиться на скорости до 650 км/ч, время торможения, а следовательно, высота безопасного катапультирования получается меньше. По статистике 90% катапультирований происходит на малых высотах и скоростях менее 700 км/ч.
Парашют расположен в заголовнике, при его отстреливании кресло получает противоположный импульс и отделяется. А целый и невредимый летчик на парашюте плавно опускается на землю. Сторонним наблюдателям это кажется чудом, но лучше всего об этом сказал Гай Северин: «Автор этого чуда — уникальное кресло К-36ДМ, разработанное в НПП ‘Звезда’».
Катапульты истребителей V поколения: репортаж
Еще несколько десятилетий назад считалось, что катапультные кресла как основное средство спасения летчика должны разрабатывать те же КБ, что занимаются проектированием и самих самолетов. Однако опыт привел к пониманию того, что создание систем жизнеобеспечения и спасения необходимо отдать специализированным предприятиям. В странах НАТО таким «монополистом» является британская компания Martin-Baker, а у нас со второй половины 1970-х — ОАО «НПП «Звезда»». Эта фирма из подмосковного Томилино разрабатывает не только катапультные кресла, но также кислородные системы, высотные и противоперегрузочные костюмы для пилотов, системы аварийного пожаротушения и дозаправки в воздухе. Отдельный предмет гордости — космос. Этой темой «Звезда» начала заниматься еще с начала 1950-х. В музее предприятия на манекены надеты подлинные скафандры Гагарина, Терешковой, Леонова: все экипажи отечественных космических кораблей носили и носят скафандры, созданные в Томилино.
Не высовываться!
В том же музее можно проследить историю создания средств жизнеобеспечения и спасения для пилотов военных самолетов. На каждом этапе конструкторам удавалось сделать эти средства все более легкими, эффективными и безопасными. Сегодня вершиной отечественной конструкторской мысли в этой области стал комплект для пилотов перспективного многофункционального истребителя фирмы «Сухой» — ПАК ФА, он же Т-50. Комплект состоит из катапультного кресла К-36Д-5, противоперегрузочного костюма ППК-7, высотно-компенсирующего костюма ВКК-17 и защитного шлема ЗШ-10.
Катапультирование на скоростях 1300 км/ч и выше представляет собой сложнейшую техническую задачу. На такой скорости набегающий поток воздуха обладает просто убийственными свойствами: достаточно пилоту немного отвести от тела руку или ногу, как ее просто оторвет. На летчика воздействует целый ряд травмоопасных факторов — перегрузки, угловые скорости, избыточное давление набегающего потока Чтобы им противостоять, необходимо, чтобы пилот и кресло в момент покидания самолета представляли собой единое и хорошо обтекаемое целое.
Поэтому сразу после того, как летчик вытягивает рукоять катапультирования, срабатывает сложная автоматика. Пояс и плечи принудительно прижимаются к креслу, бедра приподнимаются для защиты корпуса, фиксируются голени и опускаются ограничители разброса рук. Также поднимается специальный дефлектор, на который при движении в набегающем потоке «садится» аэродинамический скачок уплотнения (его воздействие на тело и голову пилота было бы опасным).
После надежной фиксации пилота в кресле включается стреляющий механизм: срабатывает пиротехнический заряд, и кресло по направляющим рельсам покидает кабину. Далее запускается реактивный двигатель, уводящий кресло вверх (чтобы избежать удара о киль). Важную роль играет система аэродинамической стабилизации — она включает в себя два стабилизирующих парашюта на раздвигающихся телескопических штангах. Система обеспечивает такое положение кресла, чтобы перегрузки, которым подвергается пилот, шли по линии «спина-грудь» (они переносятся легче), а не «голова-таз». Лишь после этого самого ответственного этапа катапультирования происходит ввод в поток спасательного парашюта, расфиксация летчика и отделение его от каркаса кресла. Вместе с пилотом на парашюте к земле отправится только крышка сиденья, под которым расположен НАЗ — носимый аварийный запас и аварийный запас кислорода.
Легкое кресло для рослых пилотов
На ОАО «НПП «Звезда»» под руководством генеральных конструкторов С.М. Алексеева и Г. И. Северина разрабатывали линейку катапультных кресел К-36. Флагманом семейства стало К-36ДМ, которое, по сравнению с существовавшими на тот момент аналогами, имело более высокую надежность и травмобезопасность, уменьшенное значение минимально безопасных высот покидания.
Однако появилась перспективная авиатехника — и возникли новые требования к средствам аварийного покидания. Во-первых, они касаются увеличения скорости, на которой наиболее вероятно применение катапультного кресла. Во-вторых, расширены требования по травмобезопасности. В-третьих, поставлена задача снижения минимально безопасной высоты катапультирования — это особенно важно, когда катапультирование происходит не из горизонтально летящего самолета, а во время пикирования или полета в перевернутом состоянии. В-четвертых, назрела необходимость расширения антропометрии операторов кресел: раньше конструкторы ориентировались на ограниченный диапазон весов и ростов летчиков-мужчин. В наши дни, с одной стороны, к летному делу все больше привлекаются женщины, а с другой — авиаторы, представляющие сильный пол, стали выше и массивнее. И наконец, в-пятых, конструкторам предстояло добиться серьезного снижения массы и габаритов катапультного кресла.
На основе всех перечисленных и ряда других требований было создано катапультное кресло К-36Д-5, предназначенное в первую очередь для установки на российский истребитель пятого поколения.
Главная отличительная особенность этого кресла — применение усовершенствованной системы автоматики, использующей информацию о параметрах полета как с борта самолета, так и на основании собственных датчиков. Информация о высотно-скоростных параметрах полета используется для определения минимально возможной задержки на ввод парашюта. Данные об относительном положении самолета — для выбора оптимального алгоритма работы системы стабилизации и управления, сведения о массе летчика — для минимизации воздействия перегрузок во время работы двигательной установки. Важно отметить, что применение новых материалов позволило снизить массу кресел нового поколения на 20% по сравнению с К-36ДМ.
Сжать, чтобы спасти
Следует помнить, что катапультное кресло — это не только средство спасения, но и рабочее место пилота. Очень важно, чтобы оно обеспечивало максимально возможный комфорт, в том числе и во время маневренного боя. Благодаря уменьшенным габаритам и наличию систем, снижающих перегрузки при катапультировании, К-36Д-5 можно устанавливать в кабине под большими углами наклона, что позволяет повысить переносимость пилотажных перегрузок.
Второй элемент комплекта средств жизнеобеспечения и спасения — противоперегрузочный костюм. Если при высокоманевренном полете, когда перегрузки достигают 8−9 g, противоперегрузочная защита отсутствует, это приведет к потере зрения, а затем к потере сознания летчика. Защита включает в себя обжатие нижней части тела за счет наполнения воздухом встроенных пневматических магистралей, а также создание избыточного давления в кислородной маске.
В противоперегрузочном костюме нового поколения ППК-7 при пилотажной перегрузке происходит обжатие не только нижней части тела, но и рук. Кроме того, избыточное давление в кислородной маске создается исключительно на фазе вдоха. Введено упреждающее срабатывание противоперегрузочной защиты по сигналу от бортовой ЭВМ, прогнозирующей предстоящую перегрузку не позднее, чем за секунду до ее начала. На ОАО «НПП «Звезда»» также разработан костюм для полетов на больших высотах — высотно-компенсирующий. В комплекте с кислородной маской и бортовым оборудованием, благодаря повышенному быстродействию и улучшенным компенсирующим свойствам, он обеспечивает спасение летчика в случае разгерметизации кабины самолета на высотах, превышающих 20 км.
Характерная особенность защитного шлема нового поколения ЗШ-10 — уменьшенная на четверть, по сравнению с предыдущей версией, масса при сохранении максимально допустимой индикаторной скорости полета 1300 км/ч. Каска изготовлена из арамидных волокон, а светофильтр из поликарбоната — эти материалы обладают бронезащитными свойствами от воздействия вторичных осколков. В сочетании с новой версией кислородной маски КМ-36М максимальная высота применения шлема достигает 23 км.
Баллоны не полетят
Еще одна критически важная проблема жизнеобеспечения на борту — кислород. Традиционно она решалась с помощью установки на борт кислородных баллонов. Такая система требует специальной аэродромной инфраструктуры для ее зарядки и обслуживания, обученных специалистов и влечет за собой дополнительные затраты. Избежать этих затрат можно лишь одним путем — продуцировать кислород непосредственно на борту самолета.
Разработка бортовой кислорододобывающей установки (БКДУ) началось в стенах ОАО «НПП «Звезда»» еще в 2000 году. Установка повышает концентрацию кислорода в подаваемом в нее сжатом воздухе, отбираемом от компрессора двигателя самолета. В новой системе обеспечения жизнедеятельности летчика отсутствуют бортовые кислородные баллоны, и продолжительность полета в этом случае не ограничивается бортовым запасом: БКДУ непрерывно продуцирует дыхательную газовую смесь. Снижается также пожарная и взрывная опасность, потенциальным источником которой неизбежно является чистый кислород, в особенности находящийся под высоким давлением. БКДУ производства ОАО «НПП «Звезда»» уже устанавливаются на самолеты Як-130, МиГ-29К/КУБ и Су-35С, предназначенные для ВВС РФ, а также на ряд машин, поставляемых на экспорт. Усовершенствованной кислородной системой с БКДУ будут оснащаться и самолеты пятого поколения Т-50.