Asiento eyectable - Ejection seat
En una aeronave , un asiento eyectable o asiento eyector es un sistema diseñado para rescatar al piloto u otra tripulación de una aeronave (generalmente militar) en una emergencia. En la mayoría de los diseños, el asiento es impulsado fuera de la aeronave por una carga explosiva o un motor de cohete , llevando al piloto con él. También se ha probado el concepto de una cápsula de tripulación de escape eyectable . Una vez fuera de la aeronave, el asiento eyectable despliega un paracaídas . Los asientos eyectables son comunes en ciertos tipos de aviones militares.
Historia
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En 1910 tuvo lugar un escape asistido por bungee desde un avión. En 1916, Everard Calthrop , uno de los primeros inventores de los paracaídas , patentó un asiento eyector con aire comprimido .
El diseño moderno de un asiento eyectable fue introducido por primera vez por el inventor rumano Anastase Dragomir a fines de la década de 1920. El diseño presentaba una celda en paracaídas (una silla descargable desde un avión u otro vehículo). Fue probado con éxito el 25 de agosto de 1929 en el aeropuerto de París-Orly cerca de París y en octubre de 1929 en Băneasa , cerca de Bucarest . Dragomir patentó su "cabina catapultable" en la Oficina de Patentes de Francia.
El diseño se perfeccionó durante la Segunda Guerra Mundial . Antes de esto, la única forma de escapar de una aeronave incapacitada era saltar ("rescatar"), y en muchos casos esto era difícil debido a las lesiones, la dificultad para salir de un espacio confinado, las fuerzas g , el flujo de aire más allá la aeronave y otros factores.
Los primeros asientos eyectables fueron desarrollados de forma independiente durante la Segunda Guerra Mundial por Heinkel y SAAB . Los primeros modelos fueron propulsados por aire comprimido y el primer avión en ser equipado con tal sistema fue el prototipo de caza con motor a reacción Heinkel He 280 en 1940. Uno de los pilotos de prueba del He 280, Helmut Schenk, se convirtió en la primera persona en escapar de un avión de combate. avión afectado con un asiento eyectable el 13 de enero de 1942 después de que sus superficies de control se congelaron y dejaron de funcionar. El caza había sido utilizado en pruebas de los jets de impulso Argus As 014 para el desarrollo de misiles Fieseler Fi 103 . Se le quitaron sus turborreactores HeS 8A habituales y fue remolcado desde la instalación de pruebas central Erprobungsstelle Rechlin de la Luftwaffe en Alemania por un par de remolcadores Bf 110 C en una fuerte lluvia de nieve. A 2.400 m (7.875 pies), Schenk descubrió que no tenía control, arrojó su cable de remolque y se expulsó. El He 280 nunca se puso en estado de producción. El primer tipo operativo construido en cualquier lugar para proporcionar asientos eyectables para la tripulación fue el caza nocturno Heinkel He 219 Uhu en 1942.
En Suecia, en 1941 se probó una versión que utilizaba aire comprimido. Bofors desarrolló un asiento eyectable de pólvora y lo probó en 1943 para el Saab 21 . La primera prueba en el aire fue en un Saab 17 el 27 de febrero de 1944, y el primer uso real ocurrió por el teniente Bengt Johansson el 29 de julio de 1946 después de una colisión en el aire entre un J 21 y un J 22.
Como el primer avión militar operativo a finales de 1944 en contar con uno, el ganador del concurso de diseño de aviones de combate de defensa doméstica "caza del pueblo" alemán Volksjäger ; el ligero Heinkel He 162 A Spatz , presentaba un nuevo tipo de asiento eyectable, esta vez disparado por un cartucho explosivo. En este sistema, el asiento se movía sobre ruedas colocadas entre dos tubos que subían por la parte trasera de la cabina . Cuando se baja a su posición, las tapas en la parte superior del asiento se colocan sobre los tubos para cerrarlos. Los cartuchos, básicamente idénticos a los cartuchos de escopeta , se colocaron en la parte inferior de los tubos, mirando hacia arriba. Cuando se dispara, los gases llenarían las tuberías, "haciendo estallar" las tapas del extremo y, por lo tanto, obligarían al asiento a subir por las tuberías sobre sus ruedas y salir del avión. Al final de la guerra, el Dornier Do 335 Pfeil , principalmente porque tiene un motor montado en la parte trasera (de los motores gemelos que impulsan el diseño) que impulsa una hélice de empuje ubicada en el extremo de popa del fuselaje que presenta un peligro para una persona normal " rescate ", y algunos prototipos de aviones de finales de la guerra también fueron equipados con asientos eyectables.
Después de la Segunda Guerra Mundial, la necesidad de tales sistemas se hizo urgente, ya que las velocidades de los aviones aumentaban cada vez más y no pasó mucho tiempo antes de que se rompiera la barrera del sonido . El escape manual a tales velocidades sería imposible. Las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos experimentaron con sistemas de expulsión hacia abajo operados por un resorte , pero fue el trabajo de James Martin y su compañía Martin-Baker lo que resultó crucial.
La primera prueba de vuelo en vivo del sistema Martin-Baker tuvo lugar el 24 de julio de 1946, cuando el instalador Bernard Lynch se eyectó de un jet Gloster Meteor Mk III . Poco después, el 17 de agosto de 1946, el sargento primero. Larry Lambert fue el primer expulsado estadounidense en vivo. Lynch demostró el asiento eyectable en el Daily Express Air Pageant en 1948, expulsado de un Meteor. Los asientos eyectores Martin-Baker se instalaron en aviones prototipo y de producción de finales de la década de 1940, y el primer uso de emergencia de dicho asiento ocurrió en 1949 durante las pruebas del ala voladora experimental Armstrong Whitworth AW52 con propulsión a chorro .
Los primeros asientos usaban una carga de propulsor sólido para expulsar el piloto y el asiento encendiendo la carga dentro de un tubo telescópico unido al asiento. A medida que la velocidad de la aeronave aumentaba aún más, este método resultó inadecuado para que el piloto se alejara lo suficiente de la estructura del avión. Aumentar la cantidad de propulsor corría el riesgo de dañar la columna vertebral del ocupante, por lo que comenzaron los experimentos con propulsión de cohetes . En 1958, el Convair F-102 Delta Dagger fue el primer avión equipado con un asiento propulsado por cohete. Martin-Baker desarrolló un diseño similar, utilizando múltiples unidades de cohetes alimentando una sola boquilla. El mayor empuje de esta configuración tenía la ventaja de poder expulsar al piloto a una altura segura incluso si la aeronave estaba en el suelo o muy cerca del mismo.
A principios de la década de 1960, comenzó el despliegue de asientos eyectables propulsados por cohetes diseñados para su uso a velocidades supersónicas en aviones como el Convair F-106 Delta Dart . Seis pilotos se han expulsado a velocidades superiores a 700 nudos (1.300 km / h; 810 mph). La altitud más alta a la que se desplegó un asiento Martin-Baker fue de 57.000 pies (17.400 m) (desde un bombardero Canberra en 1958). Después de un accidente el 30 de julio de 1966 en el intento de lanzamiento de un avión no tripulado D-21 , dos miembros de la tripulación del Lockheed M-21 se expulsaron a Mach 3,25 a una altitud de 80.000 pies (24.000 m). El piloto se recuperó con éxito, pero el oficial de control de lanzamiento se ahogó después de un aterrizaje en el agua. A pesar de estos registros, la mayoría de las eyecciones ocurren a velocidades y altitudes bastante bajas, cuando el piloto puede ver que no hay esperanza de recuperar el control de la aeronave antes del impacto con el suelo.
Al final de la Guerra de Vietnam, la Fuerza Aérea y la Armada de los EE. UU. Se preocuparon por la expulsión de sus pilotos sobre territorio hostil y que esos pilotos fueran capturados o asesinados y las pérdidas de hombres y aviones en los intentos de rescatarlos. Ambos servicios comenzaron un programa titulado Air Crew Escape / Rescue Capability o Aerial Escape and Rescue Capability (AERCAB) asientos eyectables (ambos términos han sido utilizados por la industria militar y de defensa de EE. UU.), Donde después de que el piloto fuera expulsado, el asiento eyectable lo volaría. a un lugar lo suficientemente lejos de donde fue expulsado a donde podría ser recogido con seguridad. A fines de la década de 1960, se emitió una Solicitud de propuestas de conceptos para asientos eyectables AERCAB. Tres empresas presentaron documentos para un mayor desarrollo: un diseño de ala Rogallo de Bell Systems; un diseño de girocóptero de Kaman Aircraft ; y un avión de ala fija mini-convencional que emplea un ala Princeton (es decir, un ala hecha de material flexible que se despliega y luego se vuelve rígida por medio de puntales internos o soportes, etc. desplegados) por Fairchild Hiller . Los tres, después de la expulsión, serían propulsados por un pequeño motor turborreactor desarrollado para drones objetivo. Con la excepción del diseño de Kaman, el piloto aún tendría que lanzarse en paracaídas al suelo después de llegar a un punto de seguridad para el rescate. El proyecto AERCAB se terminó en la década de 1970 con el fin de la Guerra de Vietnam. El diseño de Kaman, a principios de 1972, fue el único que llegaría a la etapa de hardware. Estuvo a punto de ser probado con una plataforma de tren de aterrizaje especial unida al asiento eyectable de AERCAB para despegues y aterrizajes en tierra de la primera etapa con un piloto de pruebas.
Seguridad del piloto
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El propósito de un asiento eyectable es la supervivencia del piloto. El piloto suele experimentar una aceleración de unos 12 a 14 g . Los asientos occidentales suelen imponer cargas más ligeras a los pilotos; La tecnología soviética de las décadas de 1960 y 1970 a menudo llega hasta los 20-22 g (con asientos eyectables tipo cañón de pistola SM-1 y KM-1). Las fracturas por compresión de las vértebras son un efecto secundario recurrente de la eyección.
Se teorizó desde el principio que la eyección a velocidades supersónicas sería insuperable; Se llevaron a cabo pruebas exhaustivas, incluido el Proyecto Whoosh con sujetos de prueba de chimpancés , para determinar que era factible.
Las capacidades del NPP Zvezda K-36 se demostraron involuntariamente en el Fairford Air Show el 24 de julio de 1993 cuando los pilotos de dos cazas MiG-29 se expulsaron después de una colisión en el aire.
La altitud mínima de eyección para el asiento ACES II en vuelo invertido es de aproximadamente 140 pies (43 m) sobre el nivel del suelo a 150 KIAS, mientras que la contraparte rusa - K-36DM tiene la altitud mínima de eyección del vuelo invertido de 100 pies (30 m) AGL . Cuando una aeronave está equipada con el asiento eyectable NPP Zvezda K-36DM y el piloto usa el equipo de protección КО-15, puede expulsar a velocidades de 0 a 1400 kilómetros por hora (870 mph) y altitudes de 0 a 25 km (16 mi o unos 82.000 pies). El asiento eyectable K-36DM cuenta con rampas de arrastre y un pequeño escudo que se eleva entre las piernas del piloto para desviar el aire alrededor del piloto.
Los pilotos se han expulsado con éxito del agua en un puñado de casos, después de haber sido obligados a zambullirse en el agua. Existe evidencia documentada de que los pilotos de las marinas de Estados Unidos e India han realizado esta hazaña.
A 20 de junio de 2011, cuando dos pilotos de la Fuerza Aérea española fueron expulsados sobre el aeropuerto de San Javier, el número de vidas salvadas por los productos Martin-Baker fue de 7.402 de 93 fuerzas aéreas. La compañía tiene un club llamado "Ejection Tie Club" y les da a los sobrevivientes un prendedor único para corbata y solapa. Se desconoce la cifra total para todos los tipos de asientos eyectables, pero puede ser considerablemente mayor.
Los primeros modelos del asiento de eyección estaban equipados solo con una manija de eyección superior que duplicaba su función al obligar al piloto a asumir la postura correcta y al hacer que bajara una pantalla para proteger tanto su cara como la máscara de oxígeno de la ráfaga de aire posterior. Martin Baker agregó una manija secundaria en la parte delantera del asiento para permitir la expulsión incluso cuando los pilotos no podían alcanzar hacia arriba debido a la alta fuerza de gravedad. Más tarde (por ejemplo, en el MK9 de Martin Baker) se descartó el mango superior porque el mango inferior había demostrado ser más fácil de operar y la tecnología de los cascos había avanzado para proteger también de la ráfaga de aire.
Sistemas de salida
El sistema de expulsión "estándar" funciona en dos etapas. Primero, todo el dosel o la escotilla sobre el aviador se abre, se hace añicos o se desecha, y el asiento y el ocupante se lanzan a través de la abertura. En la mayoría de las aeronaves anteriores, esto requería dos acciones separadas por parte del aviador, mientras que los diseños posteriores del sistema de salida, como el modelo 2 de asiento eyectable de concepto avanzado (ACES II), realizan ambas funciones como una sola acción.
El asiento eyectable ACES II se usa en la mayoría de los aviones de combate construidos en Estados Unidos. El A-10 utiliza mangos de disparo conectados que activan los dos sistemas de expulsión del dosel, seguidos de la expulsión del asiento. El F-15 tiene el mismo sistema conectado que el asiento A-10. Ambos mangos realizan la misma tarea, por lo que basta con tirar de cualquiera de ellos. El F-16 tiene solo una manija ubicada entre las rodillas del piloto, ya que la cabina es demasiado estrecha para manijas laterales.
Los sistemas de salida no estándar incluyen Downward Track (utilizado para algunas posiciones de la tripulación en aviones bombarderos, incluido el B-52 Stratofortress ), Canopy Destruct (CD) y Through-Canopy Penetration (TCP), Extracción de arrastre, Asiento encapsulado e incluso Crew Capsule .
Los primeros modelos de la F-104 Starfighter estaban equipados con un asiento hacia abajo eyección pista debido al peligro de la T-cola . Para hacer este trabajo, el piloto estaba equipado con "espuelas" que estaban unidas a cables que tirarían de las piernas hacia adentro para que el piloto pudiera ser expulsado. Después de este desarrollo, algunos otros sistemas de salida comenzaron a usar retractores de piernas como una forma de prevenir lesiones en las piernas agitadas y para proporcionar un centro de gravedad más estable . Algunos modelos del F-104 estaban equipados con asientos de expulsión hacia arriba.
De manera similar, dos de los seis asientos eyectables del B-52 Stratofortress disparan hacia abajo, a través de las aberturas de escotilla en la parte inferior de la aeronave; las escotillas hacia abajo se liberan de la aeronave mediante un propulsor que desbloquea la escotilla, mientras que la gravedad y el viento quitan la escotilla y arman el asiento. Los cuatro asientos en la cubierta superior delantera (dos de ellos, EWO y Gunner, mirando hacia la parte trasera del avión) disparan hacia arriba como de costumbre. Cualquier sistema de disparo hacia abajo de este tipo no sirve de nada en el suelo o cerca del mismo si la aeronave está en vuelo nivelado en el momento de la eyección.
Las aeronaves diseñadas para uso de bajo nivel a veces tienen asientos eyectables que disparan a través del dosel, ya que esperar a que se expulse el dosel es demasiado lento. Muchos tipos de aeronaves (por ejemplo, BAE Hawk y la línea Harrier de aeronaves) utilizan sistemas Canopy Destruct, que tienen un cordón explosivo (MDC - Miniature Detonation Cord o FLSC - Flexible Linear Shaped Charge) incrustado dentro del plástico acrílico del dosel. El MDC se inicia cuando se tira de la manija de expulsión y hace añicos la capota sobre el asiento unos milisegundos antes de que se lance el asiento. Este sistema fue desarrollado para la familia Hawker Siddeley Harrier de aeronaves VTOL ya que la expulsión puede ser necesaria mientras la aeronave está en vuelo estacionario, y deshacerse de la capota podría resultar en que el piloto y el asiento lo golpeen. Este sistema también se utiliza en el T-6 Texan II y el F-35 Lightning II .
La penetración a través del dosel es similar a la destrucción del dosel, pero una punta afilada en la parte superior del asiento, conocida como " diente de concha ", golpea la parte inferior del dosel y lo rompe. El A-10 Thunderbolt II está equipado con interruptores de capota a cada lado de su reposacabezas en caso de que la capota no se suelte. El T-6 también está equipado con estos interruptores si el MDC no detona. En emergencias terrestres, un piloto o tripulante de tierra puede usar un cuchillo rompedor adherido al interior del dosel para romper la transparencia. Los asientos A-6 Intruder y EA-6B Prowler eran capaces de salir disparados a través del dosel, y el descarte del dosel es una opción separada si hay tiempo suficiente.
Los sistemas CD y TCP no se pueden usar con toldos hechos de materiales flexibles, como el toldo de policarbonato Lexan utilizado en el F-16.
Los aviones de combate navales VTOL soviéticos , como el Yakovlev Yak-38, estaban equipados con asientos eyectables que se activaban automáticamente durante al menos una parte de la envolvente de vuelo.
Drag Extraction es el sistema de salida más ligero y sencillo disponible y se ha utilizado en muchos aviones experimentales. A medio camino entre simplemente "rescatar" y usar sistemas de expulsión de explosivos, Drag Extraction usa el flujo de aire que pasa por la aeronave (o nave espacial) para sacar al aviador de la cabina y alejarlo de la nave afectada en un riel guía. Algunos funcionan como un asiento eyector estándar, desechando el dosel y luego desplegando un conducto de arrastre en el flujo de aire. Ese conducto saca al ocupante de la aeronave, ya sea con el asiento o después de soltar las correas del asiento, quien luego se sale del extremo de un riel que se extiende lo suficiente para ayudar a despejar la estructura. En el caso del Transbordador Espacial, los astronautas habrían viajado por un carril largo y curvo, arrastrado por el viento contra sus cuerpos, y luego desplegado sus toboganes después de caer libremente a una altitud segura.
Los sistemas de salida de asientos encapsulados se desarrollaron para su uso en los bombarderos supersónicos B-58 Hustler y B-70 Valkyrie . Estos asientos estaban encerrados en una almeja operada por aire, que permitía a la tripulación escapar a velocidades y altitudes lo suficientemente altas como para causar daños corporales. Estos asientos fueron diseñados para permitir al piloto controlar el avión incluso con la cubierta cerrada, y la cápsula flotaría en caso de aterrizajes en el agua.
Algunos diseños de aviones, como el General Dynamics F-111 , no tienen asientos de expulsión individuales, sino que toda la sección del fuselaje que contiene a la tripulación puede ser expulsada como una sola cápsula . En este sistema, se utilizan cohetes muy poderosos y se utilizan múltiples paracaídas grandes para derribar la cápsula, de una manera similar al sistema de escape de lanzamiento de la nave espacial Apolo . Al aterrizar, se utiliza un sistema de airbag para amortiguar el aterrizaje, que también actúa como un dispositivo de flotación si la Crew Capsule aterriza en el agua.
Asiento eyectable cero-cero
Un asiento de eyección cero-cero está diseñado para extraer de manera segura hacia arriba y aterrizar a su ocupante desde una posición estacionaria con conexión a tierra (es decir, altitud cero y velocidad aérea cero ), específicamente desde las cabinas de los aviones. La capacidad cero-cero se desarrolló para ayudar a las tripulaciones aéreas a escapar de emergencias irrecuperables durante vuelos a baja altitud y / o baja velocidad, así como accidentes en tierra. Los paracaídas requieren una altitud mínima para abrirse, para dar tiempo para desacelerar hasta una velocidad de aterrizaje segura. Por lo tanto, antes de la introducción de la capacidad cero-cero, las eyecciones solo podían realizarse por encima de altitudes y velocidades aéreas mínimas. Si el asiento iba a funcionar desde la altitud cero (de la aeronave), el asiento tendría que levantarse a una altitud suficiente.
Estos primeros asientos se dispararon desde el avión con un cañón, proporcionando el alto impulso necesario en la muy corta longitud del cañón del cañón dentro del asiento. Esto limitó la energía total y, por lo tanto, la altura adicional posible, ya que de lo contrario las altas fuerzas necesarias aplastarían al piloto.
La tecnología Zero-Zero utiliza pequeños cohetes para impulsar el asiento hacia arriba a una altitud adecuada y una pequeña carga explosiva para abrir el dosel del paracaídas rápidamente para un descenso exitoso del paracaídas, de modo que el despliegue adecuado del paracaídas ya no dependa de la velocidad y la altitud. El cañón del asiento despeja el asiento del avión, luego el paquete de cohetes debajo del asiento dispara para levantar el asiento a la altura. Como los cohetes disparan durante más tiempo que los cañones, no requieren las mismas fuerzas elevadas. Los asientos de cohete cero-cero también redujeron las fuerzas sobre el piloto durante cualquier expulsión, reduciendo las lesiones y la compresión espinal.
Otros vehículos
El Kamov Ka-50 , que entró en servicio limitado con las fuerzas rusas en 1995, fue el primer helicóptero de producción con un asiento eyectable. El sistema es similar al de un avión de ala fija convencional, sin embargo, los rotores principales están equipados con pernos explosivos para arrojar las palas momentos antes de que se dispare el asiento.
El único avión comercial equipado con asientos eyectables fue el Tupolev Tu-144 soviético . Sin embargo, los asientos solo estaban presentes en el prototipo y solo estaban disponibles para la tripulación y no para los pasajeros. El Tu-144 que se estrelló en el Salón Aeronáutico de París en 1973 era un modelo de producción y no tenía asientos eyectables.
El Lunar Landing Research Vehicle (LLRV) y su sucesor Lunar Landing Training Vehicle (LLTV) usaban asientos eyectables. Neil Armstrong expulsado el 6 de mayo de 1968; siguiendo a Joe Algranti y Stuart M. Present.
Las únicas naves espaciales jamás voladas con asientos eyectables instalados fueron Vostok , Gemini y el transbordador espacial .
Los primeros vuelos del transbordador espacial, que usaba Columbia , fueron con una tripulación de dos, ambos provistos de asientos eyectores ( STS-1 a STS-4 ), pero los asientos se desactivaron y luego se retiraron a medida que aumentaba el tamaño de la tripulación. Columbia y Enterprise fueron los únicos dos orbitadores del transbordador espacial equipados con asientos eyectables. Se planeó que los orbitadores de la clase Buran estuvieran equipados con asientos K-36RB (K-36M-11F35), pero como se canceló el programa, los asientos nunca se usaron.
Ningún vehículo terrestre de la vida real ha sido equipado con un asiento eyectable, aunque es un tropo común en la ficción. Un ejemplo notable es el Aston Martin DB5 de las películas de James Bond , que tenía un asiento de pasajero que se expulsaba.
Ver también
- Ataques a paracaidistas : analiza los Convenios de Ginebra de 1949 sobre la guerra y declara que es ilegal atacar a la tripulación que expulsa hasta que aterrizan.
- Club de oruga
- Índice de respuesta dinámica
- Vaina de escape
- Bote salvavidas
- Traje de presión
- Club de corbata de expulsión
Referencias
Notas
Citas
Bibliografía
- Terry, Gerard (1984). "Replicar". Entusiasta del aire . No. 25. p. 79. ISSN 0143-5450 .
enlaces externos
| Imagen externa | |
|---|---|
| Dibujo del asiento eyectable Martin Baker Mk 1 | |
 Dibujo del asiento eyectable Martin Baker Mk 1 de Flight Global
|
- "Arriba, Fuera y Abajo" . Vuelo internacional . 14 de noviembre de 1952.
- "Seguridad para la tripulación de servicio" . Vuelo internacional . 16 de diciembre de 1965.
- Kevin Coyne (1996-2003). "El sitio de eyección" .
- Kalikiano Kalei (27 de febrero de 2008). "Una historia de los sistemas de salida de aviones militares (parte uno de tres)" .
- "EN FOTOS: Accidente de jet de combate Lethbridge CF-18" . El globo y el correo . 23 de julio de 2010.
- Michael Bennett (1980-2014). "Historial de eyecciones" .
- "Asiento Mk10" . Martin-Baker . Archivado desde el original el 7 de octubre de 2007.
- "En imágenes: una historia en maceta de asientos eyectables" . Semana de la aviación . 28 de octubre de 2016.
- Bull, John O .; Serocki, Edward L .; McDowell, Howard L. (septiembre de 1966). "Recopilación de datos sobre los sistemas de escape de emergencia de la tripulación" (PDF) . Laboratorio de Dinámica de Vuelo de la Fuerza Aérea . Consultado el 19 de octubre de 2021 .