Asiento eyectable

Este artículo es un borrador relativo a la aeronáutica .

Puedes compartir tus conocimientos mejorándolos ( ¿cómo? ) Según las recomendaciones de los proyectos correspondientes .

Un asiento eyectable es un sistema de seguridad, diseñado para permitir que el piloto y la tripulación de una aeronave escapen de él cuando se sale de control o está a punto de estrellarse. Se utiliza principalmente en aviones militares .

Miles de pilotos le deben la vida, los únicos asientos Martin-Baker han salvado a 7.607 pilotos, 5 de junio de 2019, 7.641 el 23 de marzo de 2021.

Operación

El mecanismo del gatillo de expulsión se realiza mediante una manija ubicada entre las piernas o por encima de la cabeza del piloto, siendo esta última ubicación cada vez menos utilizada debido a que es difícil levantar los brazos, en particular en un avión que va a dar vueltas, debido a la significativa factor de carga al que debe someterse el piloto. Algunos modelos también tenían manijas en una ubicación similar a un apoyabrazos. La expulsión también se puede activar con un botón en el tablero. La eyección solo es provocada por elementos pirotécnicos y mecánicos, con el fin de hacerlo casi infalible, ya que es insensible a los problemas que afectan al avión (generalmente, el avión en mal estado o sin control por parte del piloto).

Ejemplo de secuencia de funcionamiento

Por ejemplo, descripción de la secuencia de expulsión de un asiento Martin Baker MkF16F, instalado en todas las versiones del caza francés Dassault Mirage 2000 . Esta operación es casi idéntica en el Mk10L ( Alpha Jet ) y el Mk10M ( Mirage F1-CR y CT , retirados del servicio):

• t0 (t = 0 s): Tracción, por parte del piloto, del mango situado entre sus piernas;
• de t0 a t + 0,25  s  :
  • Recordatorio de los arneses que rodean al piloto. La espalda del piloto está presionada contra el asiento;
  • Un dispositivo cilíndrico parecido a un cilindro telescópico , que lleva la denominación de "  cañón  ", se despliega gracias a una primera carga explosiva, cuyos gases provocan el despliegue. El asiento se levanta y comienza a moverse fuera de la cabina  ;
  • Recordatorio de las piernas del piloto contra el asiento, gracias a correas fijadas en la parte trasera de la cabina y un sistema antirretorno;
  • Debilitamiento del techo acristalado , gracias a un cordón explosivo integrado en el vidrio que lo constituye;
  • Impacto del asiento contra la capota, que comienza a romperse y luego se extrae de la cabina. Ciertos modelos de asientos pueden funcionar incluso si el debilitamiento de la capota ha fallado (caso afortunadamente extremadamente raro);
• de t + 0.25  sa t + 0.5  s  : Una vez que el asiento ha sido empujado fuera de la cabina por la pistola de expulsión, el motor del cohete ubicado debajo del asiento se enciende . Esta combustión es muy breve pero suficiente para alejar el asiento del avión ya una altura suficiente si la expulsión se ha producido a baja altura;
• t + 0.5  s  : Expulsión de un peso mosca por la pistola extractora, que también contiene una pequeña carga explosiva, cuyo impulso permitirá extraer un pequeño paracaídas extractor, debiendo luego extraer un paracaídas estabilizador, de mayores dimensiones;
• t + 1,5  s (caso de expulsión a baja altura): Desbloqueo del paracaídas principal, por el mecanismo de desbloqueo retardado, y desbloqueo de los puntos de sujeción del arnés / asiento;
• t + 2.65  s (caso de eyección a gran altitud): El paracaídas principal está completamente abierto, el piloto desciende con su mochila de supervivencia.

Análisis de los diferentes subsistemas que participan en la secuencia de eyección

El mecanismo de liberación retardada

Este mecanismo determina con precisión el momento de apertura del paracaídas del asiento principal. Funciona en varios modos, que dependen de la altitud y la aceleración experimentada en el momento preciso de la expulsión:

> 19,400  pies	El mecanismo está bloqueado
16,400  pies a 8,000  pies > 2,5  G	El mecanismo está bloqueado
16,400  pies a 8,000  pies < 2,5  G	El mecanismo funciona
<7500  pies	El mecanismo funciona

Mientras el piloto esté conectado a su asiento, estará con asistencia respiratoria de oxígeno puro , gracias a un cilindro presurizado que contiene suficientes reservas para un período de 5 minutos, que es más que suficiente. También puede forzar el final de la secuencia si lo desea, gracias a una segunda manija.

Debilitamiento del vidrio

El dosel constituye un obstáculo para el paso del asiento y debe ser expulsado o atravesado.

Si se expulsa, se aparta con la ayuda de pequeñas cargas propulsoras y gatos, que lo abren parcialmente. El resto de la secuencia se lleva a cabo gracias al viento relativo, que se precipita hacia abajo y arranca el asiento del avión. Sin embargo, esta operación sigue siendo demasiado lenta y especialmente problemática si los explosivos separadores no funcionan, en cuyo caso es posible que el asiento no pueda salir de la cabina. Así apareció el segundo sistema, que suele ser el preferido, y que consiste en pasar la capota por el asiento y su ocupante. Un cordón explosivo incrustado en el vidrio explota y los gases producidos debilitan el vidrio, al igual que una piedra crea una gran estrella en el parabrisas de un automóvil. Cuando el asiento se impulsa a través del vidrio, encuentra poca resistencia a su paso. Este sistema se considera mucho más fiable, y sobre todo más rápido, porque no es necesario esperar a que la capota esté "lejos" de la aeronave para que el asiento finalmente pueda ser expulsado de la cabina.

Toutes ces notions de rapidité semblent parfois difficiles à jauger, mais sur un avion volant à 800  km/h à seulement quelques dizaines de mètres du sol, comme un Mirage 2000D , le moindre dixième de seconde perdu peut vite faire la différence entre la vie et la muerte. Este sistema también es el que utilizan todos los aviones franceses. Otro tipo de aeronave donde el debilitamiento de los toldos es inevitable es la categoría ADAV , para la cual no hay suficiente viento relativo para alejar el toldo si la eyección se realiza en la fase de maniobra vertical.

Ala principal

Los asientos eyectables están equipados con un paracaídas de descenso de ala redonda con chimenea, equipados con husillos de diferentes colores:

• Blanco: camuflaje de nieve;
• Verde: camuflaje forestal;
• Arena: camuflaje del desierto;
• Naranja: Para destacar y ser claramente visible.

La velocidad de caída es de unos 6,7  m / s , pero también depende un poco del peso del piloto.

Paquete de supervivencia

Un paquete de supervivencia, sujeto al asiento, se deja caer al mismo tiempo que el piloto es liberado de su asiento. La composición de este paquete de supervivencia depende de la misión original del piloto: manta para un ambiente frío, bote salvavidas para misiones sobre el mar, etc.

Efectos sobre el cuerpo humano

A menudo se dice y se escucha que un piloto solo puede eyectarse tres veces en su vida. Esta afirmación no es realmente correcta, y solo los médicos determinan si un piloto puede volar o no en función de las lesiones causadas. Cabe señalar que un piloto sufre, durante la expulsión, una aceleración de entre 14 y 20  g según el modelo de asiento, las condiciones de expulsión (factor de carga de la aeronave en el momento de la expulsión) y el peso del piloto, y por un período de 0,5  s .

Ciertamente es muy violento para el cuerpo humano, pero el tiempo de exposición a esta enorme oleada es demasiado corto para causar la muerte. Sin embargo, existirá un riesgo muy probable de compresión de las vértebras o lesiones en el cuello (esguinces, latigazo ). Entonces es posible tener lesiones en la parte superior de la espalda al retirar el arnés. Si el piloto sale disparado a alta velocidad y suelta el mango de disparo, puede sufrir lesiones graves en los brazos al ser arrancado (muy raro), pero el problema se ha resuelto, por ejemplo, en el Martin-Baker Mk.16F del modelo. Dassault Rafale , que tiene un sistema de recuperación de brazos. Existen entonces riesgos de lesiones por impacto con el suelo, teniendo el perfil aerodinámico una alta velocidad de descenso debido a su reducido diámetro, debido a la falta de espacio disponible para él en el asiento. Este caso es bastante común, con esguinces de tobillo o fracturas de piernas. Se pueden causar otras lesiones Pero son más raras.

Sistemas no convencionales

En algunos aviones, los asientos de eyección son reemplazados por cápsulas o cabinas de eyección  : en este caso, es la cabina completa la que se separa del fuselaje y luego se frena con paracaídas, quedando la tripulación a cubierto. suelo. Esta técnica permite evacuar la aeronave a gran velocidad, sin que la tripulación se vea sometida al choque por desplazamiento de aire. Este sistema se utiliza en particular en el F-111 Aardvark y el XB-70 Valkyrie .

Los asientos de eyección no convencionales también incluyen sistemas de eyección hacia abajo. Los primeros modelos del Lockheed F-104 Starfighter fueron equipados con este tipo de asiento de expulsión hacia abajo, debido al peligro de la cola en T que se ajustaba a la parte trasera del avión. Para hacer esto, el piloto fue equipado con "espuelas", unidas a cables que tiraban de las piernas contra el asiento, para que el piloto pudiera ser expulsado. Como resultado de este desarrollo, otros sistemas de expulsión comenzaron a utilizar retractores de piernas, como una forma de prevenir lesiones en las piernas sin apoyo y para proporcionar una mayor estabilidad del centro de gravedad. Los problemas inherentes a este tipo de asiento (uso imposible a baja altitud) requirieron que los F104 fueran finalmente equipados con asientos eyectables superiores.

Asimismo, dos de los seis asientos eyectables del Boeing B-52 Stratofortress se proyectan hacia abajo, a través de las escotillas en la parte inferior del avión. Estas escotillas hacia abajo son expulsadas del avión por un sistema pirofórico que fuerza la escotilla, luego la gravedad y el viento la sacan y arman el asiento. Los cuatro asientos en la cubierta superior en la parte delantera (piloto y copiloto mirando hacia adelante, oficial de guerra electrónica y ametralladora mirando hacia la parte trasera de la aeronave) son expulsados ​​hacia arriba, como de costumbre. Cualquier sistema de expulsión hacia abajo es inútil en el suelo o cerca del suelo si el avión está en vuelo nivelado en el momento de la expulsión.

Los asientos eyectables también están disponibles para helicópteros . El helicóptero de combate ruso Kamov Ka-50 es el primer helicóptero equipado con un sistema de eyección de piloto. Para permitir esta expulsión, los pernos explosivos sueltan las palas antes de la extracción del piloto. Por otro lado, el Tigre , al contrario de lo que sugería la película Goldeneye de la saga de James Bond , no cuenta con este sistema.

Finalmente, el avión soviético de despegue y aterrizaje vertical Yak-38 estaba equipado con un asiento eyectable automático K-36DM . Muy sensible, operaba gracias a una serie de sensores, monitoreando en particular el funcionamiento de los motores durante las fases de transición entre vuelo horizontal y vuelo vertical. Se registraron más de 19 eyecciones automáticas en fase de vuelo vertical, incluida una doble eyección de un Yak-38U de entrenamiento, y todos estos rescates fueron exitosos. Este sistema fue uno de los más confiables en su campo, y cada vez resultó ser una ayuda invaluable para los pilotos en dificultades. También hubo una decena de eyecciones exitosas en modo de vuelo horizontal clásico, sobre tierra o mar. Así, el Yak-38, equipado con el sistema de rescate que incluye la computadora de situaciones de emergencia y la eyección del asiento K-36DM, pudo mostrar durante su carrera un éxito tasa del 100%. La barrera psicológica inicial entre los pilotos y su asiento finalmente se superó en gran medida, tanto que cuando tomó forma el desarrollo del Yak-141 , no hubo dudas en elegir el sistema de rescate que lo equiparía: L la aeronave debía estar equipada con un sistema de segunda generación, con características mejoradas, pero utilizando exactamente el mismo principio de funcionamiento, adaptado a un asiento K-36LV más ligero.

Asientos cero cero

Los primeros modelos de asientos solo se podían utilizar en determinadas condiciones de altitud y velocidad. Desde entonces, las eyecciones son posibles incluso desde un avión parado en el suelo (por ejemplo, en un estacionamiento, en caso de un incendio grave al arrancar los motores). Dichos asientos se denominan "  cero-cero  " (para altitud cero / velocidad cero). Los asientos modernos incluso permiten que los pilotos navales se expulsen bajo el agua, en caso de una catapulta fallida.

• Prueba en tierra del asiento eyectable de un McDonnell Douglas F / A-18 Hornet

Historia

Los primeros aviones no volaban muy rápido ni muy alto, y tenían una cabina abierta, lo que permitía evacuar la aeronave simplemente saltando por la borda. Pero el riesgo para el piloto de golpear la cola de su avión ya era real y mortal si el impacto incluso lo hacía desmayarse. A lo largo de las mejoras técnicas, el aumento de velocidades y altitudes, así como la presencia de un toldo cerrado, dificultaron las evacuaciones y luego las imposibilitaron manualmente.

Como resultado, los estudios para un sistema de eyección comenzaron al comienzo de la Segunda Guerra Mundial . Parece que el primer piloto salvado por su asiento eyectable fue Helmut Schenk, piloto de pruebas alemán del Heinkel He 280 , el13 de enero de 1942, habiendo perdido el control de su aeronave en una situación de engelamiento. Con el He 280 como prototipo, el Heinkel He 219 fue el primer avión de producción equipado con un asiento eyectable. Otros países que estaban explorando soluciones similares, como el Reino Unido , no las implementaron hasta el final de la guerra.

La 17 de agosto de 1946es la primera prueba exitosa de un asiento eyectable en los Estados Unidos . La primera eyección en vuelo en Francia se lleva a cabo desde el centro de pruebas de vuelo de Brétigny-sur-Orge , el9 de junio de 1948, por el francés Robert Cartier usando un asiento eyectable Martin-Baker de un Gloster Meteor conducido por un piloto británico.

El primer ser vivo que expulsó a velocidad supersónica fue el piloto de pruebas estadounidense Georges F. Smith el 26 de junio de 1955de un F-100 Super Sabre norteamericano , durante una falla de avión. Pasó cinco días en coma luego de este evento. En 1958, el Convair F-102 Delta Dagger fue el primer avión equipado con un asiento eyectable impulsado por un motor de cohete .

Después de juicios fatales para los pilotos de asientos eyectables, se utilizaron monos y osos para ellos y luego se mataron para que sus órganos pudieran ser examinados. Así, un oso negro de dos años llamado Yogi sirvió como conejillo de indias21 de marzo de 1962para probar la cápsula de escape de un Convair B-58 Hustler y fue expulsado a 1.400  km / hy 10.600  m de altitud. Aterrizó ilesa 7 minutos y 49 segundos después.

Los dos principales fabricantes de asientos eyectables son la empresa británica Martin-Baker ( aviones estadounidenses o de Europa occidental ) y NPP Zvezda (aviones del bloque del Este ). Hubo un tiempo en que los pilotos que tenían que eyectarse solían tener cicatrices características en la cara. Este problema se ha resuelto con la generalización de los cascos modernos.

Galería de fotos

• Ejemplo de eyección hacia arriba: prueba desde un modelo en tierra de un Pilatus PC-9 Mk.2 .

• El Martin-Baker Mk.16F del caza francés Dassault Rafale .

• El Gloster Meteor WL419 Modelo T7 (modificado), avión de prueba de asiento eyectable de la empresa británica Martin Baker. Las modificaciones más notables se refieren a la parte trasera de la cabina, donde se instalan los asientos eyectables, que ya no tiene capota.

• Un técnico demuestra la maniobra que realiza un piloto de F-16 cuando se le pide que expulse, agarrando el mango entre sus piernas.

• Algunos aviones, como este F-4N, tienen asientos eyectables con asas sobre las cabezas de los pilotos.

• Ilustración, con un maniquí, de la acción de un piloto que quiere eyectarse tirando de las manijas de la parte superior de su asiento.

• Vista de una prueba del asiento NACES, a partir de un McDonnell YF-4J Phantom II en la estación de las armas navales Marina de Estados Unidos en China Lake , California., En 1987.

Uso en astronáutica

Los asientos eyectables también se utilizaron para vuelos tripulados suborbitales y orbitales, en caso de accidente de vehículo de lanzamiento. Son ineficientes en el espacio. El primer uso de un asiento eyectable se remonta a la cápsula espacial rusa Vostok , la primera cápsula que puede transportar a un humano. Se tuvo que hacer un agujero en la cubierta para dejar espacio para el asiento cuando se activaba. Los estadounidenses, a su vez, utilizaron estos asientos en las cápsulas Gemini . Actualmente, ninguna cápsula espacial tiene un asiento eyectable: ahora tienen torres de rescate , como en el Soyuz , o motores de cohetes auxiliares como el Crew Dragon .

Notas y referencias

1. (en-US) "  Martin-Baker  " , sobre Martin-Baker (consultado el 23 de marzo de 2021 )
2. Sylvain Champonnois, "  La adaptación de la fuerza aérea francesa a la aviación a reacción (1945-1950)  " , CAIRN (consultado el 2 de febrero de 2015 ) .
3. (en) J. Terry White, "  Pesadilla supersónica  " ,21 de febrero de 2011(consultado el 16 de junio de 2019 ) .
4. (en) Bryan R. Swopes, "  21 de marzo de 1962  " en https://www.thisdayinaviation.com ,21 de marzo de 2017(consultado el 22 de agosto de 2017 ) .
5. (en) J. Terry White, "  Yogi Goes Ballistic  " en http://www.whiteeagleaerospace.com/ ,19 de marzo de 2012(consultado el 22 de agosto de 2017 ) .
6. (en) David Cenciotti, "  Un oso llamado" Yogi "fue expulsado de un Hustler B-58 de la USAF para probar el escape de la cápsula hace 54 años hoy  " en https://theaviationist.com/ ,21 de marzo de 2016(consultado el 22 de agosto de 2017 ) .
7. "  Vostok vuelos  " (consultado el 2 de diciembre de 2020 )

enlaces externos

• "  Asientos eyectables  " , Aeropresse,2013(consultado el 23 de marzo de 2016 )
• SEMMB (Compañía de explotación de equipos Martin Baker)