Вопрос 3. Система высотного снаряжения экипажей летательных аппаратов.

1. Кислородные маски.

В современных СКП в зависимости от допустимой высоты применения используются КМ следующих типов:

- открытого и полузакрытого типа (КМ-15 и КМ-19);

- закрытого типа (КМ-16);

- закрытого типа с компенсированным клапаном выдоха и компенсатором

натяга (КМ-32, КМ-34, КМ-34Д, КМ-35).

КМ представляют собой резиновый колпачок фигурной формы, плотно прилегающий к лицу человека и изолирующий органы дыхания от окружающей атмосферы.

В КМ открытого (рис.1) типа кислород или обогащенный кислородом воздух подводится по шлангу, а выдыхаемый воздух идет в атмосферу. Такие маски безотказны в работе, просты по устройству и в эксплуатации, но неэкономичны по расходам кислорода, так как значительная часть кислорода сбрасывается в атмосферу ГК. КМ открытого типа могут применяться на высотах до 8 км.

Рис.1. Схема устройства КМ открытого типа:

1 - жесткий каркас (обтюратор); 2 - шланг подачи; 3 - клапан выдоха.

Снизить расход кислорода можно применением КМ полузакрытого типа (рис.2), в которых кислород подается через специальную эластичную камеру - приемник, а свободному истечению газа из полости КМ препятствует наличие в выходном отверстии губчатой резины. Высота применения КМ полузакрытого типа - до 10 км.

Рис.2. Схема устройстваКМ полузакрытого типа:

1 - приемник кислорода; 2 - губчатый клапан выдоха.

КМ открытого и полузакрытого типа применяются совместно с системами кислородного питания (СКП) непрерывной подачи кислорода.

КМ закрытого типа без создания в ней избыточного давления (ИД) (рис.3) применяют совместно с СКП прерывной подачи. Данные маски имеют клапаны вдоха и выдоха и обеспечивают подачу кислорода без примеси воздуха с небольшим избыточным давлением (примерно 30…40 мм вод.ст.), равным установочному усилию клапана выдоха.

Рис.3. Схема устройства КМ закрытого типа без ИД:

1 - обтюратор маски; 2 - клапан вдоха; 3 - шланг; 4 - клапан выдоха

При вдохе вследствие разрежения, возникающего в полости маски, клапан вдоха 2 открывается, и кислород по шлангу от СКП поступает в дыхательные пути человека. При этом клапан выдоха 4 прижат к седлу за счет его установочного усилия и перепадом давлений в полости маски и в ГК.

При выдохе под действием давления выдыхаемой газовой смеси клапан вдоха закрывается, а клапан выдоха открывается, пропуская газовую смесь из полости маски в ГК.

КМ без ИД могут применяться в условиях штатного полета - на высотах до 12 км, а в аварийных условиях (кратковременно) - до 13,5 км.

На высотах свыше 12 км необходимо обеспечить подачу кислорода для дыхания летчика под давлением

DРизб. = РН=12 - РН.

С этой целью применяют КМ с подачей кислорода под избыточным давлением (КМ с ИД) (рис.4).

Рис.4. Схема устройства КМ с ИД:

1 - жесткий каркас КМ; 2 - каска ЗШ; 3 - пневмокамера, обеспечивающая притягивание маски к лицу при создании в ней избыточного давления (компенсатор натяга); 4 - замок крепления маски к ЗШ; 5 - трубка для подвода кислорода из-под маски в камеру 3; 6 - компенсированный клапан выдоха; 7 - трубка к источнику компенсирующего противодавления

В таких масках, в отличие от КМ без ИД, клапан выдоха прижимается к седлу не только постоянным установочным усилием самого клапана, но давлением под клапаном, передаваемым по трубке 7 от специальных устройств, входящих в состав СКП. Для того, чтобы при увеличении избыточного давления в полости маски ее обтюратор оставался плотно прижатым к лицу летчика, предусмотрен так называемый компенсатор натяга. Компенсатор натяга представляет собой пневмокамеру, давление в которой равно давлению в полости маски.

Применение КМ с ИД без ВКК ограничено высотой 15 км, а в комплекте с ВКК - 20 км.

2. Защитные и герметические шлемы.

Рис.5. Схема ЗШ:

1 - КМ; 2 - светофильтр; 3 - каска; 4 - амортизирующий вкладыш;

5 - противошум с телефоном; 6 - ларингофон: 7 - шлемофон.

Ударные нагрузки воспринимаются каской и амортизирующими вкладышами ЗШ.

Вкладыши и противошумы с телефонами ЗШ обеспечивают изоляцию от шумов.

Светофильтр предназначен для защиты глаз от ослепляющего действия лучей, изготовляется из окрашенного органического стекла, имеет светопрозрачность по дневному свету около 5 % и выполняется обычно сдвижным, чтобы не затруднять обзор в условиях низкой освещенности. Светофильтр опускается также перед катапультированием для защиты лица от скоростного потока. Современные ЗШ имеют массу около 2 кг, что создает существенный дискомфорт при длительных полетах. Поэтому ЗШ в некоторых случаях целесообразно выполнять в виде комплекта из двух составных частей: каски и шлемофона. В относительно "спокойной" фазе полета летчик может снять каску, оставшаяся на голове часть (шлемофон и КМ) имеет массу около 1 кг.Одним из назначений ЗШ является защита головы летчика от травмирования при катапультировании на больших скоростях полета. При хорошо подтянутой КМ и опущенном светофильтре допускается индикаторная скорость катапультирования 900 ... 950 км/ч. К сожалению, летчики нередко забывают или не успевают опустить светофильтр, что приводит к необходимости использования, помимо светофильтра, постоянно опущенного прозрачного смотрового щитка или автоматического опускания светофильтра с помощью микро-пиропатрона одновременно со сбросом фонаря кабины.

Герметический шлем (ГШ).

ГШ безмасочного типа (рис.6) состоит из каски 1, шейный герметизирующего клапана 2, оболочки 3 комбинезона ВКК, трубки 4 к источнику компенсирующего противодавления, компенсированного клапана 5 выдоха, шланга 6 подачи кислорода на дыхание, клапана 7 вдоха, смотрового остекления 8.

Остекление смотрового щитка склеено из двух слоев органического стекло стекла, между которыми помещены нагревательные элементы из проволоки.

Электрообогрев предохраняет стекло от запотевания и обмерзания. Температура внутренней поверхности стекла регулируется автоматически и вручную в пределах от 30 до 37 °С.

При создании в ГШ избыточного давления газа на шлем действует сила, направленная вверх. Для удержания на голове шлема служит система подтяга, которая состоит из стального троса, перекинутого через ролики-шарниры каски, и капроновой тесьмы, пришитой к костюму.

Для уменьшения нагрева головы, вызванного солнечной радиацией и лучеиспусканием стенок кабины, ГШ покрывают светлой краской; с внутренней его стороны устанавливают теплоизоляцию.

Рис.6. Схема устройства ГШ безмасочного типа:

1 - каска; 2 - шейный герметизирующий клапан; 3 - оболочка комбинезона ВКК; 4 - трубка к источнику компенсирующего противодавления; на дыхание; 7 - клапан вдоха; 8 - смотровое остекление 5 - компенсированный клапан выдоха; 6 - шланг подачи кислорода

Высотно-компенсирующие, вентилирующие и противоперегрузочные костюмы.

Компенсирующий жилет (КЖ).

КЖ изготавливается из малорастяжимой ткани и плотно подгоняется по фигуре летчика (рис.7). В области грудной клетки под жилет помещается соединенная с маской пневмокамера, давление в которой компенсирует давление внутри легких, помогая производить выдох.

Рис.7. Схема компенсирующего жилета:

1 - КМ; 2 - дыхательно-компенсирующая камера; 3 - оболочка жилета.

КЖ не обеспечивает равномерной компенсации давления по всему туловищу. Более того, при его использовании увеличивается отток крови в голову и конечности.

Высотно-компенсирующий костюм

Этот костюм изготавливается в виде плотно подгоняемого по фигуре летчика комбинезона (с перчатками и носками) из малорастяжимой ткани. Механическое давление на поверхности тела создается либо с помощью трубок натяжного устройства (рис.8 а), либо с помощью пневмокамер (рис.8 б).

Рис.8. Схема высотно-компенсирующего устройства:

а - с пневмотрубками; б - с пневмокамерами; 1 - оболочка комбинезона из малорастяжимой ткани; 2 - тесьма натяжного устройства; 3 - трубка (дутик) натяжного устройства; 4 - пневмокамера

Конструктивная схема натяжных устройств ВКК трубчатого типа показана на рис.9.НУ представляют собой петлю в форме восьмерки, в малый круг которой вставлена трубчатая пневмокамера. При наполнении газом камера увеличивается в диаметре и через натяжные тесемки стягивает большой круг, т. е. обжимает тело.

Конструктивная схема натяжных устройств ВКК трубчатого типа показана на рис.9.

Рис.9. Схема элемента натяжного устройства (НУ) ВКК:

1 - шнуровка для плотной подгонки ВКК по фигуре летчика;

2 - оболочка комбинезона

из малорастяжимой ткани;

3 - тесьма натяжного устройства; 4 - пневмокамера.

Из силовой схемы видно, что (если пренебречь трением ткани о тело и эллипсностью поперечного сечения тела) давление Рк в трубчатой камере должно во столько раз превосходить создаваемое тканью костюма давление обжатия q, во сколько раз диаметр обжимаемого участка тела превосходит диаметр камеры.

ВКК с НУ (рис.10а) имеют минимальную поверхность, покрытую пневмокамерами, что повышает гигиеничность и улучшает естественную вентиляцию этого костюма, но снижает эффективность компенсации давления, особенно в области подмышечных впадин и паха. Кроме того, натяжение комбинезона в области грудной клетки существенно затрудняет дыхание, так как препятствует подвижности ребер.

От этих недостатков свободны пневмокамеры низкого давления, однако их применение требует эффективной вентиляции пододежного пространства, что обеспечивают лишь специальные системы.

Для устранения указанных недостатков применяют ВКК комбинированного типа (см. рис.10б), в которых натяжное устройство сочетается с дыхательно-компенсирующей камерой, выполненной по всему периметру тела. Необходимость вентиляции тела на этих участках ограничивает область ВКК комбинированного типа.

Наибольшее распространение получили ВКК с НУ, в которых для улучшения компенсации давления в области живота применяется плоская камера, обычно соединенная с системой дыхания и помещенная в капроновый чехол, так называемый брюшной компенсатор, установленный под оболочкой костюма.

Рис.10. Типовые конструктивные схемы ВКК:

а - ВКК с механической компенсацией; б - ВКК с пневмомеханической компенсацией: 1 — комбинезон; 2 — шнуровка; 3 - натяжные камеры; 4 - дыхательно-компенсирующая камера

Вентилирующий костюм

Вентилирующий костюм изготовлен из прочной ткани типа «капрон-хлопок» в виде комбинезона 1, надеваемого на применяемую полетную одежду или костюм.

Для равномерного распределения вентилирующего воздуха по телу летчика внутри комбинезона смонтированы воздухопроводные трубки 2, идущие от спаренного коллектора 3. Трубки представляют собой проволочные спирали, помещенные внутри капроновых чехлов с отверстиями диаметром 1,5…2 мм. Коллектор предназначен для распределения вентилирующего воздуха по системе трубопроводов и установлен на внутренней стороне комбинезона в районе талии. Вентилирующий воздух подается в коллектор через гибкий шланг с быстроразъемной муфтой для подсоединения к объединенному разъему коммуникаций (ОРК).

Противоперегрузочный костюм

ППК (рис.11)представляет собой плотно подгоняемые по фигуре летчика штаны из малорастяжимой ткани, создающие механическое обжатие тела с помощью пневматических устройств, аналогичных устройствам ВКК (трубчатые НУ или пневмокамеры).

Рис.11 Устройство ППК:

1 - внешняя оболочка костюма; 2 - шланг подачи газа для наддува костюма; 3 - шнуровка для подгонки ППК

Рис.12 Схема золотникового автомата давления противоперегрузочного устройства: а - во время действия перегрузки; б - после окончания действия перегрузки; 1 - газ от источника давления; 2 - корпус; 3 - груз: 4 - золотник; 5 - газ на наддув ППК; 6 - пружина; 7 - сброс давления в атмосферу; 8 - сброс давления из ППК.

Схема устройства простейшего АД представлена на рис.12 Под воздействием перегрузки груз 3 давит на золотник 4, преодолевает усилие пружины 6 и открывает доступ газа в ППК (рис.12 а). По мере нарастания давления в ППК это давление все сильнее воздействует на золотник 4 и, преодолевая усилие груза 3, вновь перекрывает подачу газа. По окончании действия перегрузки давление в ППК создает большее усилие на поршень, чем груз 3, и происходит сброс газа в атмосферу (рис.12 б).

Типичный режим работы АД для ППК камерного типа показан на рис.13.

Рис.13 Типичный режим работы АД для ППК камерного типа (зависимость давления от перегрузки):

- - - - - номинальные требования;

----- допускаемые отклонения.

Высотный скафандр

Длительное пребывание на высотах более 12 км возможно в высотном скафандре. Высотный скафандр (ВС) представляет собой газонепроницаемый комбинезон, соединенный с ГШ, гермоперчатками и обувью. Загерметизированный ВС изолирует находящегося в нем человека от окружающей атмосферы и удерживает под своей оболочкой искусственную "микроатмосферу" с необходимым давлением.

Основными частями скафандра являются (рис.14)ГШ, герметизирующая оболочка 6, внешняя силовая оболочка 2, подкладка с системой вентиляции 7, верхняя защитная одежда, силовые тросы и тесьма 4, регулятор давления и предохранительный клапан (ПК). Подвижность шлема обеспечивается гермоподшипником. Мягкие (плечевой, локтевой, тазобедренный и кистевой) шарниры 3 изготовляются из той же ткани, что и комбинезон скафандра.

Кислородное питание в ВС обеспечивается подачей чистого кислорода или кислородно-воздушной смеси либо в ГШ, отделенный от остальной оболочки эластичным шейным клапаном (шторкой), либо в расположенную внутри ГШ кислородную маску, либо в лицевую зону, отделенную от остального объема ГШ эластичным обтюратором.

ВС защищает человека от перегрева и переохлаждения, предохраняет от удара встречного потока воздуха при катапультировании, обеспечивает плавучесть при попадании в воду.

Рис.14 Типовая конструктивная схема ВС:

1 - ГШ; 2 — внешняя силовая оболочка; 3 - шарниры (плечевой, локтевой, тазо-бедренный, кистевой, коленный); 4 - силовая тесьма и тросы, предотвращающие "вырастание" скафандра под действием избыточного давления; 5 - гермоперчатка; 6 - герметизирующая оболочка; 7 - подкладка с системой вентиляции подскафандрового пространства.

ВС имеет сравнительно большую массу, ограничивает подвижность головы летчика и достаточно сложен в эксплуатации, так как летчика в скафандре необходимо постоянно вентилировать воздухом, а оборудование в кабине самолета должно быть размещено с учетом ограниченной подвижности скафандра.

Встроенный в ВС регулятор давления предназначен для выпуска воздуха из скафандра и поддержания необходимого избыточного давления под его оболочкой во время полета в разгерметизированной кабине. Предохранительный клапан срабатывает в случае отказа регулятора давления.

Морской спасательный костюм

Эти требования предопределяют необходимость иметь в составе МСК гермооболочку, теплозащитный костюм, вентилируемый костюм и надувной воротник или жилет. Кроме того, МСК может использоваться в комплекте с другими видами защитного снаряжения: ППК, ВКК с КМ или ГШ.

Водонепроницаемая оболочка (герметичный комбинезон) изготовляется из прочной прорезиненной ткани. Кисти рук и шея герметизируются резиновыми манжетами, исключающими попадание воды под оболочку комбинезона.

Воздух подается в костюм по гибкому шлангу. Для выпуска воздуха на водонепроницаемой оболочке установлены клапаны.

Плавательный ворот, изготовленный из прорезиненной ткани, прикрепляется к оболочке костюма. В надутом состоянии он обеспечивает правильное положение летчика на плаву, когда голова и затылок приподняты над водой, а устойчивое положение создают дополнительные мешочки - "жабры".

Спасательный жилет и плавательный ворот наполняются углекислотой из специального баллончика, прикрепляемого к костюму. Включается баллончик вручную или автоматически.

Для подъема летчика на борт корабля или вертолета МСК снабжен силовыми петлями.

Вывод: элементы высотного спецснаряжения (ВКК, КМ, ГШ, ППК) являются личный снаряжением летчика, на которого возлагается ответственность за его состояние. Проведение первичной подгонки ВКК, а также повторной после длительного перерыва в пользовании им, после стирки возлагается на старшего врача части и в присутствии специалиста по высотному спецснаряжению.

Заключение.

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей ЛА предназначены для поддержания нормальной деятельности и работоспособности членов экипажа при выполнении полетов в загерметизированной и разгерметизированной кабине, для спасения экипажа в экстремальных ситуациях, а также для обеспечения нормального микроклимата в кабине или защитном снаряжении при боевом дежурстве на стоянке.

Вопросы для самоконтроля.

1. Назначение и состав кислородного оборудования.

2. Принцип действия и режимы работы ККО.

3. Структура и основные элементы ККО.

Литература

1. Павленко В.Ф., Дьяченко А.А., Жулев В.И. и др. Летательные аппараты и их эксплуатация. М., Воениздат, 1984г.

2. Самолет, его оборудование и вооружение. Под ред. Чинаева П.И., М., Воениздат, 1976г.

3. Федеральные авиационные правила инженерно-авиационного обеспечения авиации Российской Федерации 2004 г. (ФАП ИАО-2004) часть 1, Москва, Воениздат 2004 г.

Старший преподаватель отдела УВЦ при ГУАП

подполковник И. Ажипа