Чтобы кровь не закипела
Первые летчики отправлялись в полет в самых обычных костюмах. Впрочем, тут же выяснилось, что по крайней мере без очков-консервов, защищавших глаза от пыли и гари, не обойтись.
Когда самолеты стали подниматься повыше, пилоты стали одеваться потеплее: на высоте в несколько километров даже летом царит мороз.
Еще одна напасть: с подъемом вверх падает атмосферное давление, становится труднее дышать. На высоте 6—7 км пилот рискует вскоре потерять сознание от кислородного голодания. Пришлось конструировать специальные дыхательные приборы и маски, способные обеспечить летчикам более-менее сносные условия для жизни и работы.
Однако вскоре и этого оказалось недостаточно. При подъеме выше 15 км пилотам пришлось поменять обычные комбинезоны на высотные компенсирующие костюмы.
Помните чеховский рассказ о человеке в футляре? Вот примерно так же приходится упаковывать себя и летчику. Только тут уж его заставляет так поступать не прихоть характера, а практическая необходимость. С дальнейшим падением атмосферного давления человека начинает раздувать, словно футбольный мяч: ведь воздух в его легкие поступает при нормальном давлении. Кроме того, происходит смещение органов брюшной полости и застаивание крови в конечностях.
Чтобы избежать этих и многих других неприятностей, перед полетом летчика «упаковывают» в высотный компенсирующий костюм, он представляет собой специальный комбинезон со шнуровкой, благодаря которой создается такое же давление на тело, какое в обычных условиях обеспечивает нам атмосфера.
В таком костюме можно подниматься на высоту порядка 30 км. Если же пилот собирается подняться еще выше, то ему приходится надевать уже скафандр — герметичную одежду, внутри которой обеспечивается нормальное атмосферное давление по всему объему. Единственный недостаток скафандра — он весьма громоздкий; в нем трудно бывает разместиться в довольно-таки тесной кабине перехватчика.
Кондиционирование — это комфорт
Представьте себе картину: всех пассажиров перед посадкой в самолет заставляют надеть высотно-компенсирующие костюмы, а то и скафандры. Много нашлось бы охотников летать в таких условиях?..
Поэтому конструкторы авиалайнеров пошли по другому пути. Они делают в самолете один общий скафандр для всех — герметическую кабину. В ней с помощью систем кондиционирования устанавливаются привычные для нас давление и состав воздуха, его температура и влажность. Словом, делается все для того, чтобы человек не ощущал влияния высоты.
Первые такие системы появились на летательных аппаратах примерно полвека назад, и все эти годы они непрерывно совершенствуются. Как оказалось, создать комфортные условия полета для десятков, а потом и сотен пассажиров — не такая уж простая задача. Вот конструкторы и стараются усовершенствовать компрессоры, кондиционеры, системы вентиляции и т.д. таким образом, чтобы в полете нам было не жарко и не холодно, чтобы никто не задыхался и не жаловался на излишнюю влажность.
Ну а кислородные маски остались на всякий пожарный случай. Вдруг произойдет по каким-либо причинам разгерметизация салона?..
Шум против шума
Помните, как старику Хоттабычу в самолете надоел шум двигателей и он попросту выключил их? Ничего хорошего из этого не вышло. Хорошо, что Волька уговорил мага сделать все, как было, до того, как самолет упал на землю...
Ну а если серьезно, как укротить шум? Первое, что делают конструкторы, — это ставят на пути его распространения всевозможные заслонки-глушители. С такими глушителями вы, например, можете познакомиться, рассмотрев хорошенько автомобильный или мотоциклетный мотор.
Кроме того, стенки кабины обязательно делают многослойными. С одной стороны, такая конструкция обеспечивает хорошую герметичность, термоизоляцию, с другой — через такие стенки и шум проникает значительно ослабевшим.
И все-таки полной тишины такими пассивными мерами шумоглушения добиться не удается. Поэтому в настоящее время конструкторы подумывают о переходе от защиты К нападению на шум. Его будут подавлять специальными активными фильтрами. Суть этой системы заключается в следующем. Из школьного курса физики известно, что шум представляет собой сложный набор акустических колебаний. Если разложить его на спектр, то можно выделить множество синусоидальных кривых разной амплитуды и частоты. И если наложить на каждую еще одну кривую, но в противофазе, должно произойти маленькое чудо — две кривые превратятся в одну прямую.
В данном конкретном случае это будет означать, что шум может погасить шум. Так говорит теория. А что на практике? На практике же инженеры наткнулись на одну сложность. Активные системы шумоглушения будут работать лишь в том случае, если производимый авиадвигателями шум будет точно и очень быстро анализироваться. Тогда специальные генераторы смогут парировать данные акустические колебания противофазными. Но если анализ вдруг окажется неточен, то вместо тишины мы получим лишь удвоенный рев.
Тем не менее первые успехи на этом пути уже есть. Пилоты ФРГ и США в настоящее время испытывают новые наушники с активным подавлением шума.
Последний шанс — выстрелить собой
Факт из истории: летчик-испытатель Г. Бахчиванджи разбился во время испытаний первого нашего самолета-ракеты БИ-1 27 марта 1943 года. Куда менее известно другое: летчик предвидел свою гибель, о чем прямо и сказал после одного из полетов. Причем никакой мистикой тут не пахло: будучи грамотным специалистом, Бахчиванджи отлично понимал, что его ждет, если техника вдруг закапризничает... Правда, у него, как водится, имелся парашют, но шансы выбраться из мчащейся со скоростью порядка 800 км/ч машины практически равнялись нулю.
Ведь еще в 1937 году летчик-испытатель М.М. Громов, попытавшийся покинуть самолет, попавший в штопор, смог сделать это только потому, что был рекордсменом ВВС по поднятию тяжестей. «Меня так прижало к сиденью, что казалось, на мне сидит человек», — вспоминал Громов. А скорость его самолета не превышала и 500 км/ч...
Между тем в январе того же 1943 года, когда проводились испытания БИ-1, летчик германских люфтваффе впервые покинул гибнущий самолет с помощью катапульты. Спасшее его устройство, наряду с прочими военными трофеями, попало в руки нашим специалистам и было подвергнуто самому тщательному изучению.
Однако по мнению главного конструктора фирмы «Заря» Г.И. Северина, занимающейся в нашей стране проблемами катапультирования, после того как на самолетах появились «стреляющие кресла», могущие с помощью порохового заряда выбросить из кабины пилота вместе с его креслом и парашютом, далеко не все проблемы летчиков были решены. Катапультирование шло с переменным успехом.
Летчик Г. Мосолов при катапультировании из опытного самолета Е-8 в сентябре 1962 года поломал обе ноги и получил другие повреждения, помешавшие ему в дальнейшем заниматься летно-испытательской работой.
Анализ показал: отчасти это произошло из-за того, что летчику пришлось катапультироваться при скорости более 1 тыс. км/ч, в то время как инструкции предписывали снизить скорость хотя бы до 800 км/ч. Но поскольку во главу угла ставится все же спасение человеческой жизни, а не выполнение инструкций, то их пришлось пересматривать одновременно с усовершенствованием самого катапультируемого кресла.
Модернизация пошла на пользу, и когда в 1982 году летчику-испытателю Горьковского авиазавода А. Коновалову пришлось катапультироваться из МиГ-25, мчавшегося на высоте около 20 км со скоростью выше 3 тыс. км/ч, все обошлось более-менее благополучно.
«Удар ощутил приличный и снизу, и спереди, и сзади, но вытерпел, — вспоминал потом сам Коновалов. — Помню, как отлетел фонарь, как окатило скоростным напором... Спускался долго, начал мерзнуть и волноваться — отойдет ли кресло, откроется ли парашют. На высоте 3 тыс. м сработала автоматика, еще раз тряхнуло — наполнился парашют. Я открыл щиток гермошлема и жадно глотнул чистый воздух...»
Что же касается самолета, то он взорвался через 3—4 секунды, после того как пилот оставил его с помощью катапультного кресла КМ-1.
Человек или автомат?
Как по-вашему, кто должен принимать решение о катапультировании? «Конечно, сам пилот»,— скажете вы. И... ошибетесь. Как показала практика, к сожалению, летчики далеко не всегда правильно оценивают обстоятельства, не спешат покинуть гибнущую машину, все стараются «вытянуть» ее... Анализ же летных происшествий как в нашей стране, так и за рубежом свидетельствует, что чаще всего пилоты гибнут именно из-за таких задержек. И тогда конструкторы «Звезды» осуществили революционный шаг — поставили на свое кресло устройство, срабатывающее автоматически, независимо от пилота, как только параметры полета превышают некоторые критические величины.
Поначалу такое решение вызвало бурю протестов у авиаторов: «Как это безмозглый автомат будет принимать решение вместо умудренного опытом пилота?!» Однако практика показала, что правы все-таки конструкторы: в стрессовых ситуациях время для пилотов словно бы растягивается, а сами события словно бы замедляются. По мнению американских специалистов, именно такая «дисторсия времени» и приводит в 20% случаев к гибели пилотов при катапультировании. Введение автомата, в особенности на самолетах с вертикальным взлетом и посадкой, позволило снизить цифры потерь практически до нуля.
Максимум своих возможностей катапультная система К-36 продемонстрировала в июне 1989 года, когда во время демонстрационного полета в Лe Бурже, под Парижем, при выходе из пике на минимальной высоте в двигатель самолета, который пилотировал А. Квочур, попала птица. До земли оставалось менее 100 метров; тем не менее катапульта сработала.
На экране видеомонитора, при замедленной съемке, отчетливо видно, как с истребителя, падающего почти вверх «животом», срывается фонарь кабины и тотчас выстреливается кресло с пилотом. По касательной оно устремляется к земле. Через мгновение возникает бесформенный купол парашюта, и тут же МиГ-29 тыкается острым носом в траву и взрывается.
«Помню, что отчетливо увидел, как почему-то медленно стала сминаться, пошла гофром носовая часть фюзеляжа, как ударил огонь, но взрыва не слышал, — вспоминал сам пилот. — Наверное, потому, что в этот миг старался сгруппироваться, чтобы как-то смягчить неизбежный удар о землю. Успел понять: высоты не хватит, чтобы наполнился купол парашюта, а скорость падения слишком велика...»
И тут Квочуру здорово повезло: взрывная волна расправила купол парашюта, он притормозил падение. И хотя летчик здорово приложился спиной о нашу твердую планету, потерял на какое-то время сознание, он остался не только жив, но и, отделавшись лишь легкой царапиной, через два дня снова поднял самолет в воздух.
К слову, на сегодняшний день известны случаи катапультирования и вообще с нулевой высоты, чуть не из-под воды, когда самолет свалился с полетной палубы в воду, поскольку не сработал аэрофинишер и не затормозил вовремя его пробег. И все же оба члена экипажа аварийного самолета остались живы — их спасла катапультная система, разработанная на «Звезде».
«Разведчик не дотянул до катамарана каких-нибудь 500 метров. Еще мгновение назад он летел, ковыляя на небольшой высоте, оставляя за собой неровную дымную полосу, затем блеснула — как померещилась! — синяя на синем вспышка, брызнули, закувыркались черные обломки, и невидимая сила медленно разорвала ракетоплан надвое.
Взорвался спиртобак — больше там взрываться было нечему.
Раз, и... Запоздалый звук тупо толкнул в перепонки, что-то прошелестело над головами, с легким треском ударило в корму; Сехеи не выдержал и отвернулся. «Все, Хромой», — бессильно подумал он. И в этот момент темные татуированные лица воинов исказились злобной радостью. Яростный вопль в сорок глоток!
Оказывается, не все еще было кончено. Из разваливающейся машины выпала черная человеческая фигурка. Летит, сгруппировавшись, — значит, жив. А впрочем... Жив! Фигурка, раскинула руки, и над ней с неслышным отсюда хлопком раскрылось треугольное крыло...»
Так описывается в фантастической повести Любови и Евгения Лукиных «Миссионеры» действие еще одной системы, предотвращающей падение, — крыла Рогалло, или, как его называют гораздо чаще, дельтаплана.
В повести многое перевернуто, поставлено как бы с ног на голову. В итоге по ходу сюжета, например, оказывается, что не белые колонизаторы попадают первыми на Американский материк, а, наоборот, темные татуированные с ног до головы воины приходят по следам каравелл в страну бледнолицых.
Это, конечно, право авторов (да еще фантастов) представлять мир, в котором живут их герои, по-своему. Но вот что касается технических подробностей, надо отдать им должное: Лукины постарались быть достоверными — мягкое треугольное крыло, на которое в 1951 году получил патент американец итальянского происхождения Френсис Рогалло, действительно можно использовать вместо парашюта. Такие попытки, в частности, предпринимались при создании космических систем США «Меркурий» и «Джеме-ни». В качестве альтернативного варианта для мягкого приводнения конструкторы предлагали использовать именно крыло Рогалло. Правда, тогда парашют победил — он оказался надежнее и компактнее.
Однако и дельтаплан не сдан окончательно в архив. В марте этого года состоялись первые испытания экспериментального космического аппарата Х-33, предназначенного для аварийного спасения экипажа космической станции. Так вот на заключительном этапе спуска этого аппарата он будет использовать надувное крыло Рогалло.
Спасение — в ракете
Для тех же космических или сверхзвуковых полетов конструкторы предлагают системы аварийного спасения, которые выбрасывают пилота из кабины уже не силой порохового заряда, как при катапультировании, а с помощью мини-ракет. Например, в конце 60-х годов в США была предложена капсула-кабина, предназначенная для спасения экипажа из двух человек сверхзвукового истребителя-перехватчика. Такая установка, понятно, является более надежным средством, чем катапультное сиденье открытого типа, и позволяет покидать гибнущую машину на скоростях в 2—3 тыс. км/ч и на высотах, начиная с нуля (то есть когда самолет еще находится на взлетной полосе) и кончая «потомком» в несколько десятков километров.
Капсула снабжается небольшим стабилизирующим парашютом и аэродинамической плоскостью-тримером, которые замедляют и выравнивают ее падение. В капсуле некоторое время сохраняется нормальная температура и давление, что обеспечивает безопасным спуск даже с больших высот. А когда скорость падения снижается до 300 км/ч за счет торможения в плотных слоях атмосферы, срабатывает основной парашют, и пилот благополучно опускается на землю.
Очень скоро, говорят конструкторы, таким же образом можно будет опускать кабины и больших пассажирских самолетов. Купола из титановой пряжи для них уже разрабатываются.
Причем перед самой землей, чтобы уменьшить сотрясение при соприкосновении с нашей довольно твердой планетой, инженеры предлагают включать ракетные двигатели мягкой посадки. Они работают всего несколько секунд, но этого оказывается вполне достаточно, чтобы смягчить удар.
А в некоторых случаях подобные ракеты, помещенные в ранец за спиной пилота, позволят и вообще обойтись без парашюта. Запаса топлива в таком ранце хватает на несколько десятков секунд. Этого вполне достаточно, чтобы снизиться и выбрать наиболее подходящую точку для приземления.
Вас поддержит ротор
Еще одна возможность затормозить падение в воздухе — использовать свободно вращающийся ротор.
Помните «носик» клена? Его лопасти-вертушки и натолкнули конструкторов на эту идею.
Американские инженеры попытались воплотить ее в конструкции оригинального спасательного средства — кресла-вертолета. В случае аварии пилот катапультируется вместе со своим креслом. Через некоторое время над ним раскрывается ротор. Он начинает крутиться в потоке воздуха, замедляя тем самым падение кресла. А если запустить еще небольшой реактивный двигатель, то падение вообще прекратится, превратится в полет.
Таким образом пилот может улететь от места аварии километров на 80, развивая в случае необходимости скорость до 200 км/ч. Если же топливо кончится раньше, чем пилот найдет подходящую площадку для приземления, ничего страшного: ротор, вращаясь в режиме авторотации, все равно плавно опустит его на землю.
Вариант этой идеи — кресло-самолет, способный планировать и с выключенным двигателем. Опять-таки после катапультирования вместе с креслом пилот нажимает рычаг, и из спинки вытягивается телескопическая балка, на которой разворачиваются киль и стабилизатор, затем раскрываются и надувные плоскости крыла. Переднюю его кромку образуют алюминиевые лонжероны (балки, идущие вдоль крыла и в настоящем самолете), заднюю—туго натянутые тросы. Реактивный двигатель расположен под сиденьем. Аппарат даже снабжен посадочным шасси.
Зацепившись за «облако»
Ныне конструкторы парашютных систем рассматривают и еще один патент природы. Паучок-серебрянка, который живет не только на суше, но и в воде, частенько пользуется помощью воздушного шара, такой же шар, наполненный легким газом, может быть использован и вместо традиционного парашюта.
Еще одна «паучья» идея, над которой размышляют конструкторы, заключается в следующем. Вспомните, как совершают свои путешествия по осени маленькие паучки. Влезают куда-нибудь повыше и начинают выпускать из своих желез тягучую жидкость.
На воздухе она застывает, превращаясь в тонкую, но прочную и легкую нить. Ветер подхватывает ее, а вместе с нею и паучка...
Нечто подобное специалисты хотят использовать и в технике. Вместо парашютной сумки летчик будет получать небольшой аэрозольный баллончик. В нужный момент пилот нажмет кнопку, и в воздухе появится и тотчас начнет застывать некое паутинное облако. Размеры его вполне достаточны, чтобы оказать парашютирующее воздействие. Остановка лишь за подходящим составом жидкости, которая должна быстро полимеризоваться в воздухе, образуя нечто достаточно пушистое и в то же время прочное.