где F — сила, действующая на тело;
т — масса тела.
Рассмотрим силы инерции. Неподвижное тело всегда
сопротивляется переходу в состояние движения, а
движущееся тело сопротивляется изменению направления и
величины своей скорости.
Сила, с которой летчик прижимается к спинке кресла,
когда самолет начинает набирать скорость, или сила,
с которой пассажир трамвая наваливается на своих
соседей, когда трамвай резко тормозится или
заворачивает— все эти силы являются силами инерции.
Направление силы инерции всегда противоположно
направлению ускорения.
Величину силы инерции можно выразить через
произведение массы на ускорение.
Мы рассмотрели действие силы инерции для случая
прямолинейного движения. При криволинейном
движении постоянно действует сила инерции, называемая
центробежной силой.
Что же такое центробежная сила? Как было
показано выше, криволинейное движение по окружности
сопровождается центростремительным ускорением, но
всякое ускорение получается в результате действия силы.
Следовательно, при движении по окружности имеется
сила, искривляющая траекторию и не позволяющая
телу двигаться прямолинейно. Сила, искривляющая
траекторию, называется центростремительной силой.
Центростремительная сила Л^цс определяется по
формуле
N =^-
где V — скорость движения по окружности;
г — радиус окружности;
т — масса тела.
Согласно третьему закону Ньютона действие
центростремительной силы должно вызвать равное и
противоположно направленное действие тела на его связи.
Привязанный за нить камень при вращении натягивает
нить и действует на нашу руку. Эта реакция со стороны
вращающегося камня носит название центробежной силы.
Центробежная сила является., таким образом, силой
инерции.
10

Для обеспечения подачи воздуха в камеры костюма
и регулирования давления в них в зависимости от
действующей перегрузки в комплекте противоперегрузочного
костюма имеются автомат давления, фильтр и
разъемная муфта.
Противоперегрузочный костюм (ППК) является
индивидуальным средством защитного снаряжения и
надевается перед полетом. Все остальные агрегаты этого
костюма устанавливаются на борту самолета.
В нормальном полете без перегрузки надетый на
летчика противоперегрузочный костюм не мешает
пилотированию и не стесняет движения. При возникновении
перегрузки включается подача воздуха в камеры
костюма, в камерах создается избыточное давление, они
надуваются и обжимают тело. При прекращении
перегрузки подача воздуха выключается, а имеющийся в
камерах воздух выпускается.
Физиологическое действие противоперегрузочного
костюма в основном заключается в том, что давление,
создаваемое в камерах, фиксирует внутренние органы от
перемещения и до некоторой степени препятствует
инерционному смещению крови в сосудах брюшной полости
и нижних конечностей. Это, в свою очередь, приводит
к улучшению кровоснабжения головного мозга, в
результате чего работоспособность летчика и
устойчивость к перегрузкам «голова—таз» сохраняются на
более высоком уровне, чем без костюма.
Противоперегрузочный костюм позволяет летному
составу в большей степени использовать высокие летно-
тактические свойства современных маневренных
самолетов. Летчик, одетый в противоперегрузочный костюм,
выполняет пилотажные фигуры с меньшим радиусом
кривизны и на больших скоростях полета.
Противоперегрузочный костюм снижает утомляемость и улучшает
общее самочувствие летчика при пилотировании с
частым воздействием перегрузок.
Опыт, накопленный при многочисленных испытаниях
ППК на центрифуге и самолете, позволяет сделать
вывод, что его применение повышает устойчивость
организма к перегрузкам в направлении «голова—>таз» в
среднем на 2 единицы. Противоперегрузочный костюм
способствует также перенесению длительно действующих пе-
100

регрузок, Возникающих при выполнении таких
пилотажных фигур, как вираж, спираль и пр.
Исследования показали, что эффективность костюма
в значительной степени зависит от того, на какую
поверхность тела распределяется давление, а также от
величины этого давления. Естественно, что величина
давления не может увеличиваться беспредельно и
ограничивается физиологическими возможностями
человека, его способностью переносить давление. В какой-то
степени способность переносить давление зависит и от
конструктивных особенностей костюма и длительности
действия давления. Установлено, что различные люди
по-разному реагируют на действующее на них давление.
Поэтому многие противоперегрузочные устройства
имеют две ступени давления.
На самолетах с турбореактивными двигателями забор
воздуха для наполнения камер костюма производится
непосредственно из компрессора двигателя. Забираемый
воздух подается к фильтру, где очищается от
механических примесей и частиц масла. Очищенный воздух
поступает в автомат давления. Автомат давления
регулирует величину избыточного давления в камерах
костюма в зависимости от действующих на самолет
перегрузок. Расположение агрегатов наполнения ППК
воздухом показано на фиг. 4. 3.
По способу передачи давления на тело пневматически
действующие ППК можно подразделить на:
— противоперегрузочные костюмы с секционными
камерами;
— противоперегрузочные костюмы с натяжным
устройством.
Физиологическое действие этих костюмов одно и то же
и основано на создании обжимающего давления на
тело при наполнении воздухом надувных камер.
Различным является способ передачи давления на тело и
конструктивное выполнение.
Устройство противоперегрузочного костюма
Противоперегрузочный костюм с секционными
камерами. Этот костюм состоит из тканевой оболочки и
вмонтированных в нее резиновых камер. Обычно в оболочке
устанавливается не более пяти камер: две в области
голеней, две на бедрах и одна на животе.
101

Фиг. 4. 3. Монтажная схема агрегатов противоперегрузоч-
ного устройства.
/—автомат давления, 2—воздушный фильтр, 3—запорный вентиль,
4—штуцер забора воздуха.
а) 5)
Фиг. 4.4. Схематическое изображение
обжимающего действия противоперегрузочного
костюма с секционными камерами (сечение по
бедру).
а—в камере нет избыточного давления, оболочка
костюма без натяжения облегает бедро, б—в камере
создано избыточное давление, камера раздулась
и обжала ногу, /—оболочка костюма, 2—камера,
3—мышцы бедра.

При наполнении воздухом камеры расширяются и
оказывают давление на тело (фиг. 4.4).
Проверка эффективности камер, расположенных
на различных участках тела, показала, что самой
эффективной частью костюма является брюшная камера.
Фиг. 4 5. Противоперегрузочный
костюм с секционными камерами.
Костюм состоит из двух штанин,
соединенных широким поясом. На снимке
виден шланг для наполнения камер
костюма.
Оболочка костюма шьется в виде двух штанин,
соединенных широким поясом (фиг. 4.5).
Ткань, применяемая для изготовления оболочки
костюма, должна быть прочной, хорошо сопротивляться
истиранию, обладать малым удлинением, достаточной
воздухопроницаемостью и быть стойкой к атмосферным
воздействиям.
Оболочка, сшитая из двух штанин с широким
поясом, удобна в эксплуатации. Разъемные застежки «мол-
103

имя» позволяют быстро надеть и снять костюм.
Подгонка костюма по ширине производится шнуровкой. Такая
подгонка делается только один раз при первом
одевании, при последующих одеваниях летчик действует
только замками застежки «молния».
Фиг. 4. 6. Камера противоперегрузоч-
ного костюма.
/—тканевый чехол, 2—резиновая камера,
3—пружинный вкладыш, 4—кнопки,
5—разъемная муфта.
Для обеспечения противоперегрузочными костюмами
всего контингента летного состава изготавливается
несколько «ростов» костюма. Необходимое количество
«ростов» зависит от типа костюма и не превышает 8—12.
Камеры изготавливаются из мягкой резины толщиной
около одного миллиметра. На фиг. 4. 6 показана пяти-
секционная камера противоперегрузочного костюма.
Емкость всех камер составляет пять литров. Для
предохранения камер от чрезмерного растяжения и разрыва
104

Автомат должен работать без запаздывания, т. е. по-
дача давления автоматом должна следовать сразу за
перегрузкой. Практикой установлено, что запаздывание
не должно превышать 0,5 сек.
Воздушный фильтр предназначен для очистки
поступающего в костюм воздуха от примесей, вредно
влияющих на работу автомата давления или разрушающих
ч) 6)
Фиг. 4.7. Устройство и схема работы автомата давления
противоперегрузочного костюма.
а—перегрузки нет, б—перегрузка действует, /—корпус,
2—золотник, 3— груз, 4—пружина, 5—входной штуцер, 6— резиновый
колпачок, 7—предохранительный клапан, 8—пружина, 9—штуцер впуска
воздуха в ППК.
материал камер костюма, и твердых частиц грунта,
засасываемых двигателем при взлете.
Разъемная муфта (5 на фиг. 4.6) служит для
подключения штуцера противоперегрузочного костюма к
автомату давления. Разъединение муфты производится
рывком. Усилие размыкания находится в пределах 7—10 кГ.
Уменьшение этого усилия может привести к
самопроизвольному размыканию муфты в полете.
Противоперегрузочный костюм с натяжным
устройством. Такой костюм в авиации самостоятельного
применения не получил. Однако им широко пользуются
летчики истребительной авиации, применяя комбинированное
защитное снаряжение — высотный компенсирующий
106

при наполнении воздухом на них надевается
специальный тканевый чехол.
Воздух в камеры подается по гибкому резиновому
шлангу. Для предотвращения пережима шланга при
перегибах он сделан каркасированным, т. е. внутри
резиновой трубки пропущен каркас из стальной проволоки,
навитой в виде пружины.
К чехлу пришиваются петельки с кнопками. Эти
кнопки фиксируют положение чехла с камерами и
препятствуют его перемещениям внутри костюма.
Эффективность работы ППК в значительной степени
зависит от правильной его подгонки. Костюм должен
плотно облегать тело, но вместе с тем при отсутствии
давления в камерах не должен вызывать болевых
ощущений и затруднять дыхание и движения.
Костюм надевается на обычное летное
обмундирование, т. е. поверх брюк. Поясная часть костюма
надевается под китель или тужурку. Зимнее обмундирование,
в том числе унты и меховые сапоги надеваются поверх
ППК. Если надеть костюм на утепленную одежду, то
его эффективность снизится, так как характеристики
давлений на тело в этом случае резко меняются.
Вес противоперегрузочного костюма не превышает 2—
2,5 кг.
Автомат давления предназначен для подачи воздуха
в камеры противоперегрузочного костюма и создания
в них избыточного давления.
Автомат является дросселирующим устройством,
изменяющим величину подаваемого давления в
зависимости от действующих на самолет перегрузок. Автомат
давления реагирует только на перегрузки, действующие
в направлении «голова—таз» (фиг. 4.7).
Практикой установлено, что избыточное давление
в камерах ППК до 370 мм рт. ст. безболезненно
переносится в течение 1—2 мин подавляющим
большинством летного состава. Избыточное давление до
470 мм рт. ст. переносится уже не всеми, поэтому
целесообразно иметь две ступени давления: первую
«низкую», при которой избыточное давление, подаваемое
через автомат, изменяется от нуля до 370 мм рт. ст.,
и вторую «высокую», при которой избыточное давление
меняется от нуля до 470 мм рт. ст.
105

костюм (ВКК), в который вмонтировано натяжное )ct-
ройство с камерами противоперегрузочного костюма.
Высотный компенсирующий костюм с натяжным
устройством изготавливается из прочной ткани в виде
комбинезона. Для эффективной работы компенсирующего
костюма необходимо, чтобы он плотно облегал тело че-
Фиг. 4.8. Высотный
компенсирующий костюм (ВКК) с
вмонтированными камерами ППК.
Па фотографии видны шланги
наполнения камер ППК (/) и
ВКК (2).
ловека. Подгоняют его шнуровкой. Костюм снабжен
застежками «молния», что позволяет легко надеть и снять
зашнурованный костюм (фиг. 4.8).
Натяжное устройство расположено сбоку, вдоль всего
комбинезона. Основная его часть — это резиновые
камеры, которые при создании в них давления
расширяются, камеры окружены тесемками, оба конца которых
107

Пришиты к оболочке. При расширении камер тесемки
натягивают оболочку, которая обтягивает тело человека
(фиг. 4.9).
Компенсирующий костюм надевается на белье под
обычное летное обмундирование.
При полете в загерметизированной кабине ВКК,
с вмонтированными в него камерами противоперегрузоч-
ного устройства, служит летчику средством защиты от
продольных перегрузок «голова—► таз», а в случае
разгерметизации кабины на большой высоте он в
комплекте с герметическим шлемом и кислородным прибором
защищает летчика от кислородного голодания и
вредного воздействия низкого барометрического давления.
Камеры высотно-компенсирующего костюма
расположены вдоль туловища и вдоль верхних и нижних
конечностей. Камеры ППК расположены вдоль нижних
конечностей и заканчиваются в области таза. В костюме
имеется также брюшная камера, выполненная в виде
надувной подушки, для создания давления на органы
брюшной полости.
Наполнение камер противоперегрузочного устройства
при перегрузках «голова—таз» производится шлангом,
который выведен из оболочки костюма и соединен с
автоматом давления.
§ 2. ЗАЩИТНЫЕ ШЛЕМЫ
Общие сведения
С самого начала развития авиации защитный шлем
был неотъемлемой частью снаряжения летчика.
Полеты в открытой кабине требовали защиты головы
от встречного потока воздуха и ударов при авариях,
которые были частым явлением в то время. С появлением
закрытых кабин защитный шлем постепенно
реконструируется, уступая место мягкому шлемофону (фиг. 4. 10).
Однако можно смело сказать, что много жизней было
бы сохранено, если бы летчики не отказались от
защитных шлемов и продолжали в них летать.
Первоначально применяемые шлемы были
малоудобны, недостаточно прочны, тяжелы и представляли
собой точную копию аналогичных шлемов для
автомобильных гонок.
108

Фиг. 4.9. Схематическое
изображение обжимающего
действия высотного
компенсирующего костюма с натяжным уст.
ройством (сечение по бедру).
/—оболочка костюма, 2—камера,
3—чехол камеры, 4—тесемки
натяжного устройства, 5—шнуровка,
б—бедро, 7—камера противоперегру-
зочного устройства.
Фиг. 4. 10. Шлемофоны.
а—'кожаный, б—летний —облегченный.
109

Спустя много лет, вторая мировая война дала толчок
дальнейшему развитию защитных шлемов уже как
средства, предохраняющего голову летчика от поражений
осколками зенитных снарядов. Случаи ранения головы
были настолько часты, что защита головы стала
необходимой. На вооружении появляются стальные шлемы,
способные выдержать удар осколка зенитного снаряда.
Значительный рост скорости полета в послевоенный
период показал еще большую необходимость в защите
головы. Удары о выступающие части кабины вызывали
серьезные повреждения. Особенно часто ранения
случались при появлении вибрации (тряски) самолета на
скоростях полета, близких к скорости звука.
Специальные исследования пределов выносливости
к перегрузкам различных частей тела показали, что
голова человека, защищенная прочным шлемом, может
вынести:
— при ударах спереди — перегрузку 38;
— при ударах сбоку — перегрузку 25;
— при ударах сзади — перегрузку 35.
Эти испытания были проведены в Америке с
испытателями-добровольцами, которые перенесли их без
каких-либо повреждений черепа или появления
признаков сотрясения головного мозга.
Защита головы при ударах — не единственное
требование, предъявляемое к шлемам. Защита от перегревания
или охлаждения, защита от ослепления, шумоглушение,
обеспечение связи и надежное крепление кислородной
маски являются не менее важными требованиями,
которым должны удовлетворять шлемы.
Вместе с тем, защитный шлем должен быть легким,
не мешать поворотам головы, не ограничивать обзора,
и не вызывать болевых ощущений при длительном
ношении (фиг. 4. 11).
Здесь уместно напомнить, что тяжелый шлем имеет
больше недостатков, чем преимуществ, поэтому всегда
следует находить границу между желаемым и
возможным. Вес шлема не должен превышать 2—2,5 кг.
Допустимая высота полета в защитном шлеме
зависит от конструкции кислородно-дыхательной
аппаратуры. При наличии специальной кислородной маски в
шлеме можно летать на высотах до 18 км.
110

Для обеспечения полетов на высотах больше 18 км
необходимо применять специальные герметические
шлемы.
Фиг. 4. 11. Авиационный
защитный шлем (светофильтр опущен)
Устройство защитных шлемов
Авиационный защитный шлем состоит из следующих
основных деталей (фиг. 4.12):
—■ каски;
— подвески;
— противошумов с телефонами;
—- светофильтра;
— компенсатора натяга кислородной маски;
— ремешка крепления шлема.
Каска шлема предохраняет голову от ударов,
возможных при перегрузках.
Защитные свойства каски в значительной степени
зависят от прочностных свойств применяемых
материалов.
Способность материалов противостоять ударам харак-
111

По закону равенства действия и противодействия
центробежная сила равна центростремительной, но
направлена в противоположную сторону (от центра
вращения).
§ 2. ВЕСОМОСТЬ, НЕВЕСОМОСТЬ, ПЕРЕГРУЗКИ
Весомость. В природе существует закон
всемирного тяготения (или гравитации), открытый Ньютоном, по
которому тела притягиваются друг к другу с силой,
пропорциональной произведению их масс и обратно
пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Сила, с которой Земля притягивает тело, называется
силой тяжести.
Каждое тело находится под действием силы тяжести.
Сила тяжести направлена к центру земного шара и
приложена в центре тяжести тела. Так как сила тяжести
непрерывно тянет падающее тело вниз, то скорость
падающего тела непрерывно и равномерно возрастает.
В конце первой секунды падения скорость всякого тела
достигает значения 9,81 м/сек, за каждую последующую
секунду скорость падающего тела увеличивается на
9,81 м/сек.
Ускорение силы тяжести меняется по мере удаления
от поверхности Земли:
где gH— ускорение силы тяжести на высоте #=гя—г,
£=9,81 ж! сек2 — ускорение силы тяжести
у поверхности Земли;
г — радиус Земли, г=б 371 110 м.
С увеличением расстояния тела от земной
поверхности сила тяжести будет уменьшаться. Так, на
расстоянии одного радиуса от поверхности Земли сила тяжести
уменьшится в 4 раза, а на расстоянии трех радиусов —
в 16 раз.
Луна меньше Земли, поэтому сила притяжения там
меньше и составляет 7б земного притяжения. Тело,
весящее на Земле 72 кг, будет весить на Луне только 12 кг
(взвешивание должно производиться, конечно, на
пружинных весах, а не на весах с гирями-разновесами).
На самой большой планете Солнечной системы —
Юпитере— сила притяжения больше чем на Земле в 2,5 раза.
11

теризуется удельной ударной вязкостью. * Чем выше
удельная ударная вязкость материала, тем лучше он
сопротивляется ударам.
Для оценки удельной ударной вязкости материала
с учетом его удельного веса вводится понятие ударного
Щл
л
т
Щ ^$>
ЩЁ1|
:■• > ■ - - - :
0щ
|
жгЩ
^v
Sggafe
Яр
Ирш
Щр|Г
1гу^
/ :
К'
pif ;
щ
1
Фиг. 4.12. Устройство
защитного шлема.
/—светофильтр, 2—подвеска, 5—
противошум с телефоном. 4~
компенсатор натяга
кислородной маски, 5—ремешок
крепления шлема, 6—разъем связи,
7—штуцер подключения
компенсатора натяга маски. 8—каска.
качества, представляющего собой отношение удельной
ударной вязкости к удельному весу материала.
Удельная ударная вязкость
Ударное качество=
Удельный вес
* Ударная вязкость представляет собой количество работы,
затраченной на разрушение образца, отнесенное к единице площади
сечения образца в месте разрушения. Выражается в кГ • см/см2.
Работа представляет собой произведение веса тела (в
килограммах) на путь, пройденный этим телом по направлению действия
силы. Измеряется работа в килограммометрах.
112

В табл. 4. 1 приведены прочностные характеристики
некоторых материалов.
Таблица 4Л
Прочностные характеристики некоторых материалов
Наименование
материала
Текстолит

Стеклотекстолит

Алюминиевый сплав
Плексиглас
Марка
ПТ
ВПС-1
Д16
СТ-1

Удельный вес
г/смз
1,3-1,4
1,82
2,7
1,18
Предел

прочности при

растяжении
кГ/см2
1000
4870
4100
750
Удельная
ударная
вязкость
КГ'СМ/СМ^
25-30
380
300
13,8
Ударное
качество
20
208
111
11,7
Из таблицы видно, что ударное качество
стеклотекстолита примерно в десять раз больше, чем у текстолита, и
в два раза больше, чем у алюминиевого сплава Д16. Это
значит, что каска, изготовленная из стеклотекстолита,
будет обладать максимальной ударной прочностью.
Расчет прочности каски громоздок и сложен.
На практике прочность каски определяется
динамическими испытаниями. Эти испытания не требуют
сложного оборудования. Металлический шар весом 5—6 кг
(соответственно весу головы) сбрасывается на каску
с различной высоты. При испытаниях определяется
работа, которую может воспринять каска до появления
значительных деформаций или до разрушения.
Подвеска выполняет роль амортизатора, упругая
деформация которого поглощает кинетическую энергию,
возникающую при ударе.
На фиг. 4. 13 показана конструкция подвески
защитного шлема. Устройство этой подвески и принцип
действия ясны из рисунка.
Противошумное устройство («противошум») состоит
из резиновой заглушки и мягкого валика. Валик
предназначен для обеспечения плотного прилегания
заглушки к голове и изоляции уха от проникновения шума ме-
8—939
113

жду заглушкой и головой. Делается валик из замши
с наполнителем из губчатой резины. Телефоны
монтируются внутри резиновой заглушки.
При применении заглушек с жидкостным
наполнителем шумоглушение увеличивается. В качестве
заполнителя применяется глицерин или другие вязкие жидкости.
В условиях значительного шума заглушки с жидкост-
Фиг. 4. 13. Подвеска защитного шлема.
1— шнур, регулирующий положение шлема по высоте,
2—подушка подвесной системы, 3—регулятор подвесной
системы (определяет положение шлема в
горизонтальной плоскости), 4— шнур, фиксирующий регулятор,
5—компенсатор натяга маски, 6—каска, 7—ремни
затылочного ограничителя, 8—шнур, регулирующий размер
шлема по обхвату головы, 9—шнур крепления подушки
подвески, /0—штуцер компенсатора натяга маски
ным наполнителем улучшают качество восприятия
речевых сигналов. Существенным недостатком заглушек
с жидкостным наполнителем является их сравнительно
большие габариты и вес.
Для обеспечения двусторонней связи необходим
микрофон или ларингофоны. Малогабаритный микрофон
устанавливается в кислородной маске. Ларингофоны
(обычно два) прикрепляются к ремешку и надеваются на шею,
114

Следует сказать, что, несмотря на значительные
успехи шумоглушения в авиации, уровни шумов в кабинах
некоторых самолетов достигают больших величин.
Уровень шума здесь так велик, что возникает болевое
ощущение. Даже применение специальной аппаратуры
связи, рассчитанной для работы при шуме, не может
обеспечить разборчивость
речи.
Светофильтр
изготавливается из окрашенного
органического стекла.
Толщина стекла 3—5 мм.
Крепится светофильтр к
каске и фиксируется в
поднятом и опущенном
положениях. Опущенный
светофильтр защищает
лицо от ослепления и
встречного потока
воздуха при
катапультировании.
Компенсатор натяга
кислородной маски (5 на
фиг. 4. 13) состоит из
резиновой камеры,
вложенной в тканевый чехол.
При создании
избыточного давления кислорода
под маской одновременно
увеличивается его
давление в камере
компенсатора. Камера
расширяется, натягивает ремешки
крепления маски и тем самым обеспечивает плотное
прилегание маски к лицу. Ремешок крепления шлема
должен допускать регулировку по длине и прочно
фиксировать шлем на голове. Хорошо подогнанный шлем
не сползает при перегрузках.
В настоящее время наша промышленность выпускает
защитный шлем со съемной каской, надеваемой на
кожаный шлемофон (фиг. 4. 14). Шлемофон
изготавливается в двух вариантах — зимний с меховой
подкладкой и летний.
Фиг.
4. 14. Защитный
со съемной каской.
шлем
/—каска шлема, 2—светофильтр. 3—
кожаный шлемофон, 4—шланг подвода
кислорода к компенсатору натяга
маски, 5—разъем связи, 6— шланг
вдоха, 7—клапан выдоха.
8*
115

Каска шлема изготовлена из алюминиевого сплава.
Внутренняя поверхность каски оклеена
амортизирующим слоем, выполняющим роль подвески. На каске
монтируется подвижной козырек — светофильтр из
дымчатого органического стекла. Защитный шлем со съемной
каской не ограничивает подвижности головы и не
уменьшает поля зрения и обзора летчика. Съемная каска
облегчает пользование шлемом.
Герметические шлемы
Герметические шлемы (гермошлемы) применяются
в комплекте с высотным компенсирующим костюмом
(ВКК) или скафандром.
Высотный компенсирующий костюм и скафандр
являются универсальными средствами защитного
снаряжения и используются летным составом для защиты от
кислородного голодания, от вредного воздействия
низкого барометрического давления, для защиты от
перегрузок и прочих факторов, с которыми может встретиться
летчик в полете на современных летательных аппаратах.
Скафандры нашли применение при полетах в
космос. Все космонавты как у нас, так и в Америке,
летали в скафандрах.
Гермошлем, применяемый в комплекте с высотным
компенсирующим костюмом, состоит из каски, смотрового
щитка с электрообогреваемым стеклом, лицевой рамки
с подшлемником, резинового подшлемника,
облегченного шлемофона и натяжного устройства — системы под-
тяга (фиг. 4. 15).
Каска изготовлена из алюминиевого сплава. Внутри
каски установлена подвеска для защиты головы при
ударах.
Смотровой щиток с электрообогреваемым стеклом
окантован штампованой панелью из алюминиевого
сплава. В нижней части шитка размещен клапан
выдоха и клапан вдоха с гофрированной резиновой трубкой,
по которой подается кислород для дыхания.
Лицевая рамка состоит из металлического ободка,
резинового и матерчатого подшлемника. Сбоку, на правой
стороне рамки закреплен держатель для
малогабаритного микрофона.
116

Герметизация шлема осуществлена с помощью
лепесткового резинового клапана, установленного на
резиновом подшлемнике, охватывающем шею.
Фиг. 4. 15. Конструкция современного
герметического шлема, принятого на снабжение ВВС
многих зарубежных стран.
/—лицевая рамка с подшлемниками, 2—каска.
3—смотровой щиток, 4—герметичный резиновый
подшлемник, 5—силовой тканевый подшлемник, 6—жгут
проводов связи, 7—микрофон, 8—кислородный шланг,
9—жгут обогрева стекла, 10—фолик натяжного
устройства шлема, //—замок каски, /2—замок смотрового
щитка.
Облегченный шлемофон изготавливается нескольких
размеров из прочной капроновой ткани. В шлемофон
вмонтированы телефоны с противошумовыми
заглушками.
Натяжное устройство служит для удержания шлема
на голове при создании в нем избыточного давления.
117

Во время полета в загерметизированной кабине
кислородно-воздушная смесь (или чистый кислород)
подаются только в шлем; костюм не обжимает тела
летчика и не стесняет движения.
При разгерметизации кабины на высотах выше 12 км
специальный регулятор давления подает кислород
в шлем и камеры натяжного
устройства. Чем больше высота
полета, тем под большим
давлением подается кислород в шлем
и камеры натяжного устройства,
тем больше обжимающее
действие костюма.
На высотах до 12 км
абсолютное давление кислорода в
гермошлеме равно наружному
давлению. Выше 12 км в гермошлеме
автоматически поддерживается
постоянное абсолютное давление,
равное 145 мм рт. ст.
Высотный компенсирующий
костюм с гермошлемом
применяется летчиками боевых самолетов
при полетах на высотах более
18 км. В печати опубликованы
сообщения о том, что в таком
снаряжении можно летать на
высотах до 60 км и даже более,
только время полета на больших
высотах в разгерметизированной
кабине ограничено 10—15 мин.
Скафандр (фиг. 4. 16) состоит
из следующих основных частей:
герметической оболочки,
герметического шлема и кислородного
оборудования.
Оболочка скафандра изготавливается в виде
комбинезона из герметичной ткани. Герметизация достигается
путем нанесения на ткань тонкого слоя резины.
Обычно полость шлема отделена от оболочки
шторкой. Для дыхания в шлем подается воздух или
кислород. Для вентиляции туловища и конечностей под
оболочку скафандра непрерывно подается воздух.
118
Фиг. 4. 16. Скафандр.
На скафандр надет
плавательный жилет и
объединенная привязная система.
Сзади показан скафандр,
который был изгоювлен
в 1934 г. для летчика Вилли
Поста.

При полете в загерметизированной кабине
поступающие в скафандр газы беспрепятственно выходят
наружу через регулятор давления, установленный на
оболочке. При разгерметизации кабины и падении в ней
избыточного давления (на высотах выше 10—11 км)
регулятор давления мгновенно перекрывает свободный
выход газов в атмосферу и автоматически поддерживает
под оболочкой скафандра абсолютное давление,
соответствующее высоте 10—11 км (198—169 мм рт. ст.).
Принципиальное различие между скафандром и
компенсирующим костюмом состоит в том, что в
скафандре для создания противодавления на тело применяется
воздух, а в компенсирующем костюме — механическое
давление, создаваемое натяжным устройством.
Шлем скафандра состоит из жесткой каски,
откидывающегося вверх смотрового стекла и- светофильтра.
Применяются шлемы, у которых .при
возникновении аварийной ситуации (разгерметизация кабины на
большой высоте, изменение газового состава и пр.)
стекло автоматически опускается.
В некоторых конструкциях шлем соединен с
оболочкой специальным подшипником и при поворотах головы
вращается.
Подача кислорода в шлем производится специальным
шлангом, соединенным с кислородным прибором. При
выдохе продукты дыхания выбрасываются из шлема
через клапан, установленный на шейной шторке.
Предельная скорость полета, при которой можно
катапультироваться с незащищенной головой, не
превышает 700 км/час. При применении защитного шлема с
кислородной маской эта скорость может быть увеличена до
900—1000 км/час. *
При полете в скафандре или высотном
компенсирующем костюме, снабженном герметическим шлемом,
допустимая скорость катапультирования может быть
увеличена до 1100—1200 км/час.
* Имеется в виду индикаторная скорость (Vi), которая связана
с истинной или воздушной скоростью соотношением
V Ро
где Qn — плотность воздуха на высоте И,
Qo — плотность воздуха у Земли.
119

Инженеры, работающие в области создания защитных
шлемов, стремятся максимально уменьшить их вес и
габариты. В этом отношении сделано уже много, но с по-
явлением новых синтетических материалов
открываются все новые возможности дальнейшего
усовершенствования конструкции шлемов и уменьшения их веса.
Известно очень много случаев, когда летчик
оставался жив только благодаря тому, что на нем был шлем
с жесткой каской. Особо памятны первые случаи, когда
летчики только начинали применять их.
...Испытывался опытный самолет. Полет проходил на
большой высоте, летчик был снабжен высотным
компенсирующим костюмом и герметическим шлемом.
В полете встречный поток сорвал крышку фонаря
герметической кабины, которая одним концом с такой
силой ударила по шлему, что вмяла каску миллиметров
на 20. На мгновение летчик был оглушен, но быстро
оправился, снизился и благополучно посадил машину.
Теперь эта каска как ценная реликвия хранится в
заводском музее.
\s\s\s\s\s\*

г л;а в a v
ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ АВАРИЙНОМ ПОКИДАНИИ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
§ 1. ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ ПРЫЖКАХ С ПАРАШЮТОМ
Краткие сведения о парашютах
Россия является родиной парашюта. Русские
инженеры создали ранцевый авиационный парашют и
парашютную автоматику, намного опередив в этом зарубежных
инженеров.
В 1911 г. Глеб Евгеньевич Котельников первым в мире
разработал конструкцию ранцевого парашюта РК-1 и
обосновал принцип его действия. Схема этого парашюта
положена в основу современных спасательных
парашютов летчика.
Существующие в настоящее время парашюты
подразделяются по назначению на людские парашюты, десант-
но-грузовые парашюты, тормозные и посадочные
парашюты и парашюты специального назначения. Людские
парашюты подразделяются на спасательные,
тренировочные, десантные и запасные.
По конструкции парашюты различаются в
зависимости от формы купола в плане, конструкции подвесной
системы и т. д.
По принципу раскрытия парашюты подразделяются
на парашюты свободного раскрытия, принудительного
раскрытия и комбинированные.
Спасательные парашюты обычно имеют купол
площадью в 55—60 м2 и скорость снижения не более 6 м/сек.
Спортивно-тренировочные парашюты имеют купол боль-
121

Невесомость. Когда тело находится в поле
тяжести Земли на горизонтальной плоскости, то на него
действуют сила тяжести и направленная в
противоположную сторону реакция плоскости, в результате чего
возникают взаимные давления частиц тела друг на друга.
При движении в лифте по вертикали вниз, если
ускорение лифта равно ускорению силы тяжести, т. е. лифт
совершает свободное падение, тело не испытывает
реакции опоры; в этом случае наступает явление
невесомости. При этом на все частицы тела, находящегося в
состоянии невесомости, силы тяжести действуют, но нет
реакции опоры, которая вместе с силами тяжести могла
бы вызвать взаимное давление частиц друг на друга.
Если бы человеку представилась возможность
опуститься до самого центра Земли, то по мере опускания
в глубь Земли он обнаружил бы постепенное
уменьшение силы тяжести.
Наконец, в самом центре Земли сила тяжести
отсутствует. Это случай так называемой статической
невесомости.
Явление невесомости наступает также тогда, когда
тело движется вокруг Земли со скоростью, при которой
сила тяжести уравновешивается центробежной силой.
Как известно, такая скорость движения тела
называется круговой. Тело, движущееся с круговой
скоростью, уже не упадет на землю. Оно превратится в
искусственный спутник Земли.
При свободном движении тела в космическом
пространстве оно находится также в состоянии
невесомости. Это происходит потому, что силу тяжести,
обусловленную притяжением планет, и центробежную силу при
движении по криволинейной траектории тело потерять
не может, но нет внешней силы (реакции опоры),
вызывающей ощущение весомости — тело будет находиться
в состоянии динамической невесомости.
Перегрузки. Из второго закона Ньютона следует,
что ускорение тела а под действием некоторой силы jF
во столько раз будет больше или меньше ускорения
силы тяжести g, во сколько раз действующая сила
больше или меньше веса тела G:
а __ F
8 Г О '
12

/((/ПОЛ
Стропы
щей площади и обеспечивают скорость снижения до
5 м/сек.
Спасательный парашют состоит из следующих
основных частей (фиг. 5. 1):
— купола со стропами;
— чехла купола;
— подвесной системы;
— ранца парашюта;
— вытяжного парашюта;
— раскрывающего
приспособления.
Исключение составляют
запасные парашюты, у которых
нет чехлов купола и
вытяжного парашюта.
Купол спасательного
парашюта изготавливается из
шелковой или капроновой ткани.
Поверхность купола усилена
каркасом из полушелковой или
капроновой тесьмы. На кромке
купола для крепления строп
пришиты петли.
Чехол купола предназначен
для упорядочения процесса
раскрытия парашюта и
уменьшения возможности
перехлестывания купола стропами. Он
имеет форму рукава, нижнее
основание которого шире, чем
верхнее.
Подвесная система изготавливается из полульняной
или капроновой ленты и обеспечивает крепление
парашюта к телу парашютиста и равномерное распределение
динамической нагрузки в момент раскрытия купола
в воздухе (фиг. 5.2).
Ранец парашюта конвертообразной формы служит
для укладки в него купола со стропами, чехла купола,
вытяжного парашюта и размещения кислородного
прибора.
Вытяжной парашют предназначен для извлечения из
ранца чехла купола с уложенным в него куполом
основного парашюта (площадь купола вытяжного парашюта
Лодвесная
система
Фиг.
5. 1. Устройство
парашюта.
122

равна 0,45—0,8 м1). Для приведения в действие
вытяжного парашюта, а за ним и основного парашюта служит
раскрывающее приспособление. Оно состоит из
вытяжного кольца с тросом и шпильками, конусов и люверсов.
При закрытии клапанов ранца парашюта после его
укладки люверсы накладываются на конусы и
замыкаются шпильками вытяжного троса, которые
вставляются в отверстия конусов.
Фиг. 5.2. Подвесная система парашюта.
Для введения в действие парашюта достаточно
потянуть за вытяжное кольцо с тросом, шпильки выйдут из
отверстия конусов, ранцевые резинки раскинут клапаны
ранца, после чего пружинный механизм выбросит из
ранца вытяжной парашют, который, попав в поток, потянет
за собой купол парашюта с чехлом, стянет чехол, после
чего парашют раскроется (фиг. 5.3).
Если раскрытие ранца парашюта производится
парашютным прибором, то в этом случае выдергивание шпи-
123

лек троса производит автоматически прибор на
заданной высоте или через определенное время после
отделения парашютиста от самолета.
При обычных прыжках парашют вводится в действие
через 1—5 сек, а при затяжных прыжках или прыжках
с задержкой раскрывается через десятки или сотни
секунд. Так, например, при рекордном прыжке Н. К.
Никитина в 1957 г. свысоты 15650 м парашют был введен
в действие через 240 сек после отделения от самолета.
Майор Евгений Андреев, совершивший 1 ноября
1963 г. рекордный прыжок с высоты 25 458 м, открыл
парашют через 270 сек свободного падения.
Купол парашюта наполняется при вполне
определенных условиях, зависящих от скорости, при которой
парашют вводится в действие, конструкции купола и
воздухопроницаемости ткани, из которой изготовлен купол.
Действующие перегрузки
При прыжках с парашютом на летчика действуют
различные факторы, в том числе:
—• торможение тела воздушным потоком;
— вращение тела в воздушом потоке;
— динамический удар при раскрытии парашюта;
— удар при приземлении.
Торможение воздушным потоком.
Рассмотрим свободное падение тела парашютиста в
воздухе при условии, что начальная скорость равна нулю
(например, при прыжке с привязного аэростата или
«висящего» вертолета).
Тело, падающее в пустоте, имеет постоянное
ускорение, равное ускорению силы тяжести g, а скорость
падения тела растет пропорционально времени t.
V=gt
В воздухе тело будет .падать с переменным
ускорением. В начале падения, когда скорость тела невелика,
сопротивление воздуха незначительно и ускорение
практически равно ускорению силы тяжести. По мере
увеличения скорости падения возрастает и сопротивление. В
результате интенсивность нарастания скорости снижается,
но скорость тела все еще продолжает увеличиваться.
Наконец, наступает такой момент, когда сила
сопротивления воздуха становится равной весу тела. С этого
124

'//////////. '&//////////££
9
у
ч_-д:
чФ?
>с^
^^Ш^к>^^с^^^У^^У^\ :&*^^W®$*f
Фиг 5 3 Эти и работы парашюта
125

момента ускорение будет равно нулю и тело будет
падать с постоянной для данной высоты установившейся
скоростью падения.
Установившаяся скорость падения (иногда ее
называют равновесной) определяется по формуле
qcxS '
где G — вес парашютиста в кг;
q — массовая плотность воздуха в кГ-сек2/мАу
сх — безразмерный коэффициент лобового
сопротивления;
S — площадь тела в м2.
Чтобы оценить величину установившейся скорости, вычислим ее
значение у земли при следующих условиях: G= 100 кг; сх=\\ 5 =
=0,4 ж2; q=0,125 кГ • секУм*:
2-100
0,125-1.0,4 =63'25^-
Так как плотность воздуха на различных высотах
неодинакова, то, естественно, что сопротивление воздуха
по мере приближения к земле будет возрастать. В
результате установившаяся скорость у падающего
парашютиста на больших высотах намного больше, чем
скорость падения парашютиста на малых высотах.
Если известна установившаяся скорость падения тела
у земли Уусто, то для определения установившейся
скорости на высоте Я служит следующая простая формула:
уст Я уст 0
У ^я
где Qo—массовая плотность воздуха у земли;
qh — массовая плотность воздуха на высоте Я.
При увеличении веса парашютиста величина
установившейся скорости падения возрастает, при уменьшении
веса парашютиста — уменьшается.
Если прыжок с парашютом совершается с
горизонтально летящего самолета, то парашютист в течение
некоторого времени сохраняет по инерции
горизонтальную скорость, а под действием силы тяжести начнет дви-
126

гаться вниз. Поэтому суммарная скорость движения
парашютиста складывается из вертикальной (скорость
снижения) и горизонтальной скоростей, и падение
совершается по направлению результирующей этих двух
скоростей.
С течением времени горизонтальная скорость быстро
уменьшается, а вертикальная скорость увеличивается до
достижения установившейся скорости падения. Для
уменьшения перегрузок при раскрытии парашюта
целесообразно раскрывать парашют при минимальной
суммарной скорости. Чем больше высота, на которой
произошло покидание самолета, тем медленнее происходит
гашение скорости.
В табл. 4.2 приведены значения наивыгоднейшей
величины задержки раскрытия парашюта при полете на
малых высотах.
Таблица 4.2
Значение наивыгоднейшей величины задержки
раскрытия парашюта на малых высотах
Скорость полета самолета (км/час)
Задержка раскрытия парашюта (сек)
120
0
200
3
300
5
400
5,5
500
б
Время, в течение которого парашютист, покинувший
самолет на высоте 30 км, достигнет земли при
раскрытии им парашюта на различных высотах показано на
фиг. 5.4.
При попадании в воздушный поток на скорости свыше
500 км/час возникают значительные перегрузки и не
исключена возможность травмирования парашютиста.
Действующая в этом случае перегрузка определяется
отношением
где Q — сила лобового сопротивления;
G — вес парашютиста.
В зависимости от положения тела парашютиста
перегрузка может действовать на него в различных
направлениях. В том случае, когда парашютист падает лицом
127

вниз, перегрузка действует в направлении
«грудь—►спина».
В качестве примера определим перегрузку, испытываемую
парашютистом при покидании самолета, летящего со скоростью V=
= 500 км/час (138 м/сек) при G = 100 кг; сх = 1; 5 = 0,4 м2\ q=^
= 0,125 кГ-секЧм*.
1.0,4.0,125-1382
п= — = 5, о.
100-2
Большое значение имеет исследование возможности
спасения летчика, покинувшего самолет на высоте 100—
200 км.
С парашютом
4
■ ■---> * ***■-
4-/ '' ''' '
- ^ I
П
Время 8 мин
15
20
2Ь
Фиг. 5 4. Время достижения земли парашютистом при свободном
падении с высоты 30 км и при раскрытии парашюта на различных
высотах.
При падении с большой высоты сильно растет
установившаяся скорость падения. Если при падении с
высоты 25 км ее максимальное значение не превышает
200 м/сек, то при падении с высоты 100 км, она достигнет
уже 1000 м/сек. Это объясняется резким уменьшением
плотности воздуха с увеличением высоты (фиг. 5.5).
В соответствии с изменением скорости падения (т. е.
с изменением величины ускорения) меняются действую-
128

щие на летчика перегрузки. Сами по себе эти перегрузки
невелики, но действуют они в течение 5—10 сек, что уже
представляет опасность для летчика (фиг. 5.6).
Из рассмотрения графика (фиг. 5.6) видно, что
примерно в течение 70 сек падения летчик не испытывает
перегрузку. Это объясняется тем, что падение происхо-
И км
0 250 500 750 Ум/сен
Фиг. 5.5. Изменение установившейся скорости
падения летчика по высотам.
дит в очень разреженном воздухе. По мере вхождения
в плотные слои атмосферы возникает резкое торможение
и, следовательно, появляется перегрузка. При
дальнейшем падении в плотных слоях атмосферы вес тела
уравновешивается сопротивлением воздуха и перегрузка
становится равной единице.
При падении тела с очень большой высоты
торможение потока вызывает также сильный нагрев одежды и
необходимо применять специальную термостойкую
одежду, способную оградить человека от действия высоких
температур (при падении с высоты 100 км температура
нагрева достигает 300—500°С).
Вращение тела в воздушном потоке. При
прыжке из самолета, летящего на скорости больше
9—939
129

Если ускорение тела равно 3g, то это значит, что
создающая его сила в 3 раза больше веса тела.
В технике и авиационной медицине употребляется
термин «перегрузка». Под перегрузкой понимается
отношение действующей силы к весу тела:
Действующая сила
Вес тела
Перегрузка размерности не имеет.
Если тело подвержено действию нескольких сил, то
для вычисления перегрузки необходимо найти их
геометрическую сумму; расчет перегрузки в этом случае
ведется то формуле
где 2>F — геометрическая сумма действующих на тело
сил.
Когда равнодействующая сила направлена
горизонтально, перегрузку в направлении этой силы можно
найти просто из отношения ускорения, испытываемого
телом, к ускорению свободного падения.
Например, если ускорение тела направлено
горизонтально и равно 30 м/сек2, то перегрузка
а 30 о 1
п =—= =3,1.
g 9,81
Эта перегрузка будет направлена горизонтально.
Если тело находится в состоянии покоя или
равномерного прямолинейного движения у поверхности Земли, оно
испытывает перегрузку, равную единице.
Действие перегрузки обусловлено инерцией тел,
поэтому она, подобно силе инерции, направлена против
ускорения, т. е. при разгоне — против движения, а при
торможении — в сторону движения (фиг. 1.2).
По отношению к человеку перегрузки называют
продольными, когда они действуют в направлении
«голова—таз» или «таз —голова», поперечными, когда они
действуют в направлении «грудь -> спина» или
«спина -> грудь» и боковыми, когда они действуют справа
налево или слева направо «бок^бок»).
Перегрузки в направлении «голова—таз» и «грудь —
спина» считаются положительными ( + ), а перегрузки
в направлении «таз—► голова» и «спина—► грудь» счи-
13

200—250 км/час управлять телом тяжело, так как
сопротивление воздуха в несколько раз превышает вес
парашютиста. В течение первых 2—3 сек рекомендуется
сжаться, стараясь занять меньшую площадь в потоке
воздуха («сгруппироваться», как говорят парашютисты),
в таком положении сила сопротивления уменьшается,
уменьшается и вращение.
п
/г
•I
и
.7
I
^ ?
/
О 5(1 100 I5C 200
вррмр П гек
Фиг. 5.6. Перегрузка, действующая
на летчика при падении с высоты
Н =100 км.
При прыжках с длительной задержкой раскрытия
парашюта необходимо уметь управлять своим телом в
воздухе. Устойчиво падать можно при различных
положениях тела: вниз головой, боком, плашмя — спиной или
лицом вниз.
Наиболее надежным положением при падении
является положение плашмя лицом вниз. Это положение
обеспечивает меньшую скорость падения и наилучшие
условия наблюдения за землей *.
* При наличии шлема с остеклением для предотвращения его
запотевания целесообразно совершать падение лицом вверх.
J
Н = 100км
130

Начавшееся вращение может привести к
возникновению штопора. Обычно различают два вида штопора:
крутой и плоский. При крутом штопоре тело
парашютиста наклонено под большим углом к горизонту головой
вниз и вращается в таком положении со скоростью
около одного оборота в секунду. При плоском штопоре тело
парашютиста вращается почти в горизонтальной
плоскости, голова описывает малый круг, а ноги — большой.
Плоский штопор характеризуется большой скоростью
вращения — около двух оборотов в секунду.
Штопор начинается не ранее чем через 5—10 сек
свободного падения. Для выхода из штопора бывает
достаточно переменить положение ног. Вращающееся тело
парашютиста имеет большую инерцию, поэтому для
погашения вращения необходимо несколько секунд.
Американские парашютисты считают, что управлять
своим телом при прыжках с большой высоты
невозможно и потому применяют стабилизирующий парашют,
который раскрывается непосредственно после
прыжка.
Майор Евгений Андреев, совершивший прыжок с
высоты 25 458 м, доказал, что управлять своим телом
сложно, но можно. Вот как описывает прыжок Е.
Андреева заслуженный мастер парашютного спорта В. Г. Ро-
манюк: «Отделившись от гондолы Андреев 30 сек летел
спиной вниз, чтобы не замерзло остекление гермошлема.
Скорость падения была около 900 км/час, потом
парашютист повернулся лицом вниз и начал осуществлять
управляемый полет. Чтобы не дать остыть рукам, он
периодически сжимал ладони в кулак. Но тогда площадь
«рулей» уменьшалась и парашютист срывался в штопор.
Андрееву приходилось прикладывать много сил и
уменья, чтобы сохранить стабильный полет, а сорвавшись
в штопор, своевременно выйти из него. На 252-й секунде
свободного полета парашютист почувствовал рывок. Это
специальный прибор подал сигнал, что до земли
осталось 1500 м. Пролетев еще некоторое время, Евгений
перешел «на одну руку», т. е. стал управлять своим
телом одной рукой, и дернул кольцо парашюта. Итак, за
270 секунд Е. Андреев пролетел с нераскрытым
парашютом 24 500 м. Раскрытие купола произошло на высоте
900 м».
Динамический удар при раскрытии па-
9*
131

рашюта. Динамические нагрузки в момент раскрытия
парашюта зависят от условий полета (скорости и
высоты), конструкции парашюта и веса человека.
Сущность динамического удара при раскрытии
парашюта заключается в том, что в момент раскрытия купол
начинает действовать как тормоз. Возникающая при
этом перегрузка при нормальном положении
парашютиста вниз ногами действует в направлении «голова—* таз»
(фиг. 5.7).
77
Ю
N5 О
г
О 0.2 0.6 > lis
времядсек
Фиг. 5.7. Перегрузки при раскрытии
парашюта на скорости около 450 км/час.
Если парашют открывается летчиком после погашения
первоначальной скорости, равной скорости полета
самолета, то величина перегрузки будет зависеть только от
вертикальней скорости снижения.
На большой высоте из-за меньшего торможения тела
воздушным потоком, при одинаковой задержке
раскрытия, парашют оказывается раскрытым на большой
скорости. В результате удар при раскрытии парашюта
будет в несколько раз больше, чем у земли.
Если, например, раскрыть парашют на высоте 1000 м
после падения в течение 15 сек, перегрузка будет около
6; если раскрыть парашют после такой же задержки на
высоте 7000 м перегрузка увеличится до 12.
132
1
/
1
W
¥ М
1
\ i
1
,
1
1
"^~~

Многие исследователи, занимавшиеся изучением
влияния на организм парашютиста парашютных прыжков,
установили, что несмотря на то, что парашютный
прыжок сопровождается значительным по величине
динамическим ударом, он не вызывает существенных изменений
в организме парашютиста. Перегрузка оказывает
только временный, скоропроходящий эффект, не выводящий
организм из состояния равновесия.
В связи с малым временем действия, измеряемым
долями секунды, при динамическом ударе не отмечается
явления расстройства кровообращения. Однако при
превышении определенных предельных значений могут
возникнуть механические повреждения.
Американцы считают, что перегрузка «голова—^таз»
при открытии парашюта не должна превышать 20
единиц при продолжительности действия 0,1 сек.
Предполагается, что перегрузка от 20 до 30 единиц вряд ли
опасна, однако перегрузки свыше 30 безусловно опасны.
Субъективные ощущения, возникающие при прыжке
со скоростного самолета, описывает В. Г. Романюк.
В своей книге «Заметки парашютиста-испытателя»
(1953) он пишет: «Представьте себе, что вы мчитесь со
скоростью четыреста километров в час и сразу
останавливаетесь. Каждая клеточка тела по инерции еще
продолжает рваться вперед. Кровь отливает от головы,
внутренности испытывают сильнейшее давление, на
мгновение перестаю видеть. Во всем теле ощущается
сильная боль, но через несколько секунд зрение
возвращается и боль проходит. Поднимаю голову. Купол
парашюта в порядке».
Для уменьшения удара при раскрытии парашюта и
повышения его устойчивости во время снижения для
изготовления купола применяются ткани с повышенной
воздухопроницаемостью, кроме того, во многих типах
парашютов устраивается в центре купола отверстие для
выхода части воздуха из-под купола, так называемое
полюсное отверстие.
Значительное уменьшение удара достигается при
применении ленточных парашютов. Купол этих парашютов
не сплошной, а сшивается из перекрестных лент с
просветами между ними. Недостатками ленточного
парашюта является несколько повышенный вес,
сравнительно большая скорость приземления и вращение купола
133

при снижении (скорость вращения достигает 15-^
20 об/мин).
Величина переносимой перегрузки при раскрытии
парашюта в значительной степени зависит от конструкции
привязной системы. Чем равномернее распределяется
нагрузка по телу, чем меньше величина удельного
давления на тело, тем большую перегрузку может перенести
парашютист. Чрезвычайно важным фактором для
предупреждения возможных повреждений при парашютном
прыжке является умение парашютиста
«сгруппироваться» в момент удара, потому что в таких случаях удар
переносится легче.
Удар при приземлении. Напомним некоторые
правила, которые должны соблюдаться парашютистом
при приземлении.
Скорость снижения человека с парашютом
составляет около 6 м/сек, что соответствует прыжку на землю
с высоты 1,5 м. Небольшим наклоном ног можно хорошо
демпфировать удар при приземлении, неумелое же и
неправильное приземление может привести к травмам.
В случае сильного ветра парашютист может получить,
помимо удара при приземлении, и другие повреждения,
если ему не удастся во время освободиться от парашюта
и тот на значительном участке протащит его по земле.
Если в момент приземления парашютист держ,ит ноги
так, что обе стопы находятся на одном уровне, то в
таком положении голеностопные суставы могут выдержать
возникающие нагрузки. Неумение парашютиста
распределять нагрузку равномерно на обе ступни, приведет
к тому, что вся нагрузка придется на одну ногу и в
результате возможны травматические повреждения в виде
растяжения или разрыва связок голеностопного сустава.
Определим перегрузку п, возникающую при приземлении
парашютиста при следующих условиях:
— скорость снижения Vo=6 м/сек\
— путь, проходимый центром тяжести тела при приземлении,
в результате упругого сгибания ног в суставах и некоторого
проседания почвы (т. е. путь, на котором должна поглотиться вся
кинетическая энергия удара) /=0,5 м;
— конечная скорость Vt — 0}
^V]-Vl __ -.36
72 2lg 2*0,5-9,81
При касании земли в штиль ноги не выносят вперед,
и держат слегка согнутыми. По мере увеличения силы
134

ветра ноги надо выносить вперед. Ь противном случае
после касания земли парашютист с большой силой
упадет лицом вперед.
Если парашютист во время не отсоединится от
привязной системы, то при сильном ветре парашют
опрокинет его и потащит по земле.
Для быстрого отсоединения парашюта разработаны
специальные замки, которые приводятся в действие
вручную или автоматически после того, как парашютист
коснется земли (или водной поверхности).
§ 2. ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ КАТАПУЛЬТИРОВАНИИ
Катапультные установки
С увеличением скорости полета все труднее
становится покидание самолета в воздухе при аварии.
Предельная скорость, на которой еще возможно
самостоятельно отделиться от самолета, не превышает
Фиг. 5.8. Относительные траектории движения летчика
при покидании самолета на различных скоростях полета.
400 км/час. При большей скорости сопротивление
воздушного потока становится настолько большим, что
возникает опасность, что летчик не сможет покинуть
кабину или получит тяжелые повреждения от удара о
хвостовое оперение или другие детали самолета (фиг. 5.8).
Помимо этого, как показывают летчики, совершившие
вынужденное покидание беспорядочно падающего и вра-
135

щающегося самолета, это возможно сделать лишь при
крайнем напряжении всех сил.
Немецкая статистика за время второй мировой войны
показывает, что из 1178 парашютных прыжков из
скоростных самолетов в 158 случаях летчики получили
чрезвычайно тяжелые повреждения от удара
стабилизатором. При покидании самолетов, летящих со скоростью
400 км/час, только 26% летчиков не получили никаких
повреждений, 26% получили легкие повреждения,
22% —тяжелые и 26% были убиты ударом о
стабилизатор.
Необходимо было разработать средство,
обеспечивающее экипажу возможность покинуть самолет без
напряжения физических сил и исключающее столкновение
с самолетом. Таким средством явилось
катапультируемое кресло, которое в настоящее время нашло широкое
применение.
Катапультирование как средство принудительного
покидания самолета может спасти жизнь летчика в самых
неожиданных ситуациях. Известен, например, случай
подводного катапультирования летчика при следующих
обстоятельствах. У самолета при взлете с авианосца
заглох двигатель и после посадки на воду самолет
затонул. Так как гидростатическое давление воды не
позволило сбросить фонарь, то летчик катапультировался,
пробил фонарь и был спасен.
Кресло является важнейшим элементом кабины. Оно
конструируется с учетом характера работы и физиоло-
го-гигиенических требований. Кресло должно по
возможности максимально разгружать мышечную систему
и не вызывать излишнего утомления при длительном
сидении. /
По данным Н. М. Добротворского наименьшее
мышечное напряжение и удобное для работы положение
может быть достигнуто, когда туловище по отношению
к бедрам и сиденью несколько отклонено назад под
тупым углом (фиг. 5.9).
Положение летчика в кабине современного самолета
представляет собой компромиссное решение,
учитывающее требования физиологии и ограниченные размеры
кабины. Угол наклона спинки на
самолетах-истребителях составляет 16—18° (фиг. 5. 10), на самолетах
с большой длительностью полета он увеличен до 20—25°.
136

Положение сидя, когда туловище расположено
вертикально, наименее благоприятно, так как при этом
создаются самые худшие условия в снабжении мозга
кровью при перегрузках в направлении «голова—*таз» и,
наоборот, мозг переполнен кровью при перегрузках,
действующих в обратном направлении.
Интересно, что самолет, на котором летали братья
Райт (1909 г.), был устроен именно так, что летчик на-
Фиг. 5.9. Рациональное расположение летчика
(по Н. М. Добротворскому).
ходился в нем в положении лежа. Однако в дальнейшем
такое расположение летчика не получило
распространения. Прежде всего это объясняется тем, что такое
положение, особенно при взлете и посадке, неудобно для
управления самолетом, а также тем, что перегрузка при
этом действует в самом невыгодном направлении
«голова—> таз» и «таз—* голова».
Первое, известное нам, высказывание о
необходимости выбрасывания летчика при аварии из самолета
в зону где можно безопасно раскрыть парашют,
принадлежит, по-видимому, нашему соотечественнику,
мастеру парашютного спорта СССР Л. Г. Минову.
В 1929 г. на страницах авиационного журнала «Вестник
воздушного флота» (№ И) он указывал, что такой
способ покидания летчиком самолета дает возможность
избегнуть запутывания строп и обеспечит нормальное
раскрытие парашюта.
В 1938 г. немцы изготовили катапультируемое кресло
для самолета Ю-88. Проводимые в Германии исследова-
137

ния процесса катапультирования сопровождались
тяжелыми увечьями (чего, кстати, не было в СССР). В 1944 г.
немцы оборудовали самолеты Ме-163 и Ме-212
катапультными установками, и к концу войны немецкая авиация
уже насчитывала около 60 аварийных покиданий
самолета путем катапультирования. В Англии Королевский
Фиг. 5.10. Компоновка кабины самолета-истребителя.
экспериментальный центр авиации начал проводить
научно-исследовательскую работу с катапультируемыми
креслами с 1944 г. Первое катапультирование в США
было произведено в октябре 1946 г.
Исследование методов спасения летчика посредством
катапультирования проводилось у нас в течение 1945—
1949 гг. В основном эта проблема была решена летом
1947 г., когда мастер парашютного спорта СССР
С. А. Кондратов успешно выполнил первые
катапультирования из самолета.
Катапультируемые кресла различают по типу
самолетов, для которых они предназначены,— кресло истреби-
138

^еля, кресла бомбардировщика, которые в свою очередь
делятся на кресло летчика, кресло штурмана и т. д.
Кресло истребителя наиболее просто, так как оно
предназначено для сравнительно кратковременного
пребывания в нем. Кресла бомбардировщика, в которых
экипаж проводит много часов, должны иметь положение
для отдыха, т. е. следует предусмотреть возможность
изменения установочного угла кресла, а в некоторых
случаях, кроме того, кресло должно перемещаться вдоль
кабины.
Кресла различают по позе, принимаемой членом
экипажа перед катапультированием, т. е. держит ли он
«руки на поручнях» или «руки на шторке», теперь
встречается также поза «руки на центральной ручке»
(фиг. 5. И).
Кресла могут различаться также по применяемым
парашютным системам (многокупольная, двухкупольная
или однокупольная). Парашют укладывается в чашку
сиденья или в спинку кресла. В некоторых креслах
парашют укладывается в контейнер за .спинкой кресла.
Встречаются также комбинированные укладки, когда
часть системы находится в контейнере, а часть — в
чашке сиденья и т. д.
В катапультируемом кресле имеются следующие
основные агрегаты (фиг. 5.12):
— собственно кресло, состоящее из чашки, спинки,
заголовника и механизма регулировки их по росту
летчика;
— стреляющий механизм;
— шторка, защищающая лицо от скоростного потока,
и ограничители (фиксаторы) рук и ног;
— агрегаты стабилизации кресла;
— привязная система с быстродействующими
замками, связывающая человека с креслом и парашютной
системой;
— система принудительного подтяга, обеспечивающая
принятие правильной позы и фиксацию тела при
катапультировании;
— система управления, обеспечивающая нормальную
последовательность срабатывания всех агрегатов и
своевременный ввод в действие парашютной системы.
Стреляющий механизм работает от пиропатрона.
Механизм состоит из двух (трех) телескопически вставляе-
139

таются отрицательными и отмечаются знаком «—»
(фиг. 1.3).
Измерение перегрузок. Для измерения
перегрузок пользуются специальными приборами:
акселерометрами, акселерографами, динамометрами и жирогра-
фами.
Акселерометр служит для определения в полете Bej
личины перегрузки, действующей вдоль вертикальной
оси самолета.
Простейший акселерометр представляет собой
пружинные весы с грузом. Когда акселерометр находится
я
ншиппшшфг*-
Разгон Гърмомение
Фиг. 1. 2. Перегрузка направлена против ускорения, т. е.
при разгоне — против движения, а при торможении —
в сторону движения.
а—ускорение, V—скорость, л—перегрузка.
в покое, пружина уравновешивает вес груза и прибор
показывает перегрузку, равную единице. Если придать
акселерометру ускорение, например, толкнуть его, то
груз сместится со своего первоначального положения.
Величина смещения будет тем больше, чем больше
ускорение.
Впервые замер коэффициента перегрузки в полете
был произведен проф. В. П. Ветчинкиным в 1918 г. с
помощью обычных пружинных весов.
Устанавливаемый на самолете акселерометр состоит
из корпуса и инерционной массы (груза), упруго
укрепленной к корпусу (фиг. 1.4).
Под действием инерционной силы груз преодолевает
сопротивление пружин и поворачивает рычаг вокруг оси.
С рычагом / жестко связан сектор 9, поворачивающий
трибку 10 со стрелкой 11. Поворот стрелки
пропорционален величине перегрузки.
Акселерограф состоит из трех основных частей:
чувствительного элемента со стрелкой и демпфером,
лентопротяжного механизма и электромагнитного отметчика
14

#
ием
X
СО
CQ
О
Он
К
н
J3
«=;
>.
с
СО
н
СО
«
ред
о»
С
3
СО
О
UJ
3*
>»
о.
*
о
X
л
трал
X
си
я
«3
s
»
>»
а
1
со
.
X
к
X
оруч
с
сз
X
X
X
ю
К
е
о.
I
VO
а/
ж
р.
о
н
a
я
х
х
>>
о.
140

мых друг в друга труб. Наружная труба (цилиндр)
своим нижним концом укреплена на шпангоуте фюзеляжа.
В наружной трубе передвигается внутренняя труба
(поршень), несущая кресло с летчиком. Пиропатрон
помещается внутри трубы. При выстреле пороховые газы
выталкивают трубу вместе с креслом. Процесс ката-
Фиг. 5. 12. Основные агрегаты современного
катапультируемого кресла.
/—чашка сиденья, 2—спинка, 3—заголовник, 4—стреляющий механизм,
5—шторка, 6—ограничитель рук, 7—стабилизирующие щитки,
8—ремни привязной системы, 9—контейнер парашютной системы,
10—рукоятки управления креслом, И—объединенный разъем.
пультирования, следовательно, аналогичен обычному
выстрелу, только в данном случае снарядом является
кресло.
Агрегаты стабилизации кресла обеспечивают нужное
положение кресла после выхода в поток и ограничивают
угловую скорость его вращения. Современные
катапультируемые кресла отличаются относительно высоким по^
ложением центра тяжести, и поэтому без
стабилизирующих устройств стремятся повернуться головной частью
вперед.
На современных самолетах необходимо, чтобы летчик
был прикреплен к креслу. Крепление летчика осущест-
141

вляется привязной системой, являющейся частью
конструкции кресла. Эта система состоит из плечевых и
поясных ремней, соединенных в области живота
быстродействующим замком. Плечевые ремни соединены с
механизмом подтяга. Эти ремни можно по желанию
оттягивать вперед на 250—300 мм, что позволяет летчику
относительно свободно перемещать верхнюю часть тела;
ремни могут стопориться в притянутом положении.
Системой подтяга пользуются при катапультировании,
фигурных полетах и посадке.
В настоящее время осваивается объединенная
привязная система, связывающая тело летчика со
спасательным парашютом и катапультируемым креслом. Она
с успехом заменяет две системы — привязную и
подвесную системы парашюта (фиг. 5. 13).
Предлагается также одежда с вшитой в нее
объединенной привязной системой. Подобное устройство
позволяет легче переносить перегрузки и дает определенный
выигрыш в весе (фиг. 5. 14).
Вес катапультируемого кресла колеблется в довольно
значительных пределах (в зависимости от назначения и
места установки) и составляет 50—90 кг.
Общий вес катапультной установки примерно равен
150—220 кг; он складывается из следующего:
— катапультируемое кресло 50—90 кг;
— спасательный парашют 14—20 кг,
— НАЗ* 10—34 кг, N
— кислородный прибор 6 кг,
— летчик 70 кг.
При катапультировании кресло движется в
направляющих с большим ускорением. К моменту выхода из
самолета кресло достигает большой скорости движения.
С этой скоростью VK, называемой скоростью
катапультирования, кресло начинает свободный полет
относительно самолета.
Для обеспечения безопасности необходимо, чтобы
траектория кресла имела некоторое превышение над
хвостовым оперением. Величина фактического превышения
зависит от скорости полета, скорости
катапультирования VK, веса кресла и его аэродинамических
характеристик.
* НАЗ — носимый аварийный запас.
142

При увеличении скорости полета возрастает
тормозящее действие воздушного потока на кресло, и
траектория становится более пологой. Это видно из фиг. 5. 15,
на которой показаны примерные траектории движения
кресла при различных скоростях полета.
Фиг. 5. 13. Катапультируемое кресло (английской
фирмы Martin—Beyker, модель МК-4).
/—наспинный парашют, 2— плечевые ремни объединенной
привязной системы, 3—аварийный запас, 4—ремни подтяга ног,
5—защитная шторка, 6—механизм регулирования подъема
чашки, 7—кислородный баллон.
Чем больше скорость катапультирования 1/к, тем
больше превышение траектории над хвостовым оперением
(фиг. 5. 16). Необходимая скорость катапультирования
обычно подбирается так, чтобы обеспечить нужное
превышение траектории над хвостовым оперением на всех
143

Фиг. 5. 14.
Объединенная подвесная
система, вшитая в
полетную одежду.
Фиг. 5. 15. Зависимость
траектории кресла от скорости
полета самолета. Чем больше
скорость полета самолета, тем
ближе от оперения проходит
траектория кресла.
Фиг. 5. 16. Зависимость
траектории кресла от
скорости катапультирования
VK. Чем больше скорость
катапультирования кресла,
тем больше его
превышение над хвостовым
оперением.
144

режимах полета. Таким образом, с увеличением
скорости полета требуется увеличение VK.
При увеличении веса кресла (и соответствующего
усиления порохового заряда) и улучшении его
аэродинамической характеристики траектория движения кресла
поднимается.
Приняв решение покинуть самолет, летчик принимает
изготовочную позу: прижимает голову к заголовнику и
нажимает на ручку спуска. При этом происходит
принудительное включение подтяга плечевых ремней, сбрасы-
150* 1 ' 1 '
о юо 200 зоо шм
Фиг. 5.17. Относительная траектория кресла и тела
человека при катапультировании.
вание фонаря, включение стреляющего механизма и
включение ограничителей рук и ног, предохраняющих
конечности от «разброса» и травмирования.
При движении кресла по направляющим рельсам до
момента выхода из кабины раскрываются
стабилизирующие щитки. Затем летчик с помощью ручки открывает
замок привязной системы кресла и отделяется от него
под действием аэродинамических и инерционных сил,
действующих на летчика и кресло.
Чем больше скорость движения, тем быстрее кресло
отделяется от человека после расстегивания замка
привязных ремней. Время отделения, т. е. промежуток ме
жду открытием замка ремней и полным отделением
кресла от человека, составляет 0,5—1,5 сек. Отделившись,
кресло быстро отстает, и через 2—3 сек после
отстегивания ремней уже можно раскрывать парашют
(фиг. 5. 17).
Процесс катапультирования на современных креслах
полностью автоматизирован. Если по какой-либо причи-
10—939
145

не летчик не сможет открыть замки привязных ремней
или парашют, например, при ранении или потере
сознания, то это сделает за него автомат.
Парашютный автоматический прибор КАП-3,
применяемый для открытия парашюта, представляет собой
агрегат из взаимосвязанных между собой часового
механизма и анероидного устройства. Часовой механизм
позволяет устанавливать определенное время
срабатывания прибора (от 2 до 5 сек) с момента его включения.
Анероид задерживает (блокирует) часовой механизм на
последней секунде и не дает ему возможности сработать
до тех пор, пока падающий летчик не достигнет высоты,
установленной на шкале анероида.
Статистика показывает, что подавляющее
большинство катапультирований из самолета происходит на
малых высотах. Чем меньше высота, на которой
произошла авария самолета, тем труднее обеспечить спасение
экипажа. По американским данным, за период с 1950
по 1959 гг. 62% случаев катапультирования на высотах
до 300 м закончились гибелью летчиков.
Основной задачей, от успешного решения которой
зависит возможность катапультирования с нулевой
высоты, является применение парашютной системы с малым
временем ввода в действие и полная автоматизация
всех процессов катапультирования.
При катапультировании на взлете и на пробеге весь
процесс катапультирования длится не более 4—6 сек,
считая с момента натягивания шторки до приземления.
Впервые катапультирование из самолета,
находящегося еще на взлетной дорожке, было произведено 8
сентября 1955 г. в Англии. При этом самолет «Метеор»
развил скорость 222 км/час. Скорость, сообщенная креслу
стреляющим механизмом, составляла 24,4 м/сек.
Катапультная установка состояла из кресла фирмы Мартин
Бейкер и трехкупольной парашютной системы.
Работа катапультной установки происходит в
следующей последовательности (фиг. 5. 18): летчик
вытягивает лицевую шторку (или ручку на стенке чашки), на
половине хода шторки включается механизм сброса
фонаря. Через 0,5 сек после катапультирования срабатывает
«парашютная пушка» и выбрасывает стабилизирующий
парашют, который опрокидывает кресло с летчиком на
спину и вытягивает тормозной парашют. Еще через
146

JO
<*3
20
10
3 наполнение купола
основного парашюта
Z Ввод в действие
тормозного парашюта
4 Система приняла
вертикальное
/положение
/ Ввод в действие ставили-
пирующего парашюта
5 Приземление
Время в сел
Фиг. 5. 18. Катапультирование на малых высотах.

3 пвтома/. 'ически вытягивается
тормозной парашют
4 Стабилизированный спуск
на тормозном парашюте
Z Сиденье выброшено. Открылся
стабилизирующий парашют
\
i Сброшен фонарь кабины
/
5 момент вытягивания
основного парашюта
на высоте 5-3 км
6 наполнился основной парашют.
Сброшено кресло
Фиг. 5. 19. Схема катапультирования и спуска на парашюте трехкупольной системы.
Высота, на которой произошло катапультирование, превышает 3000 м.

1,5 сек временной автомат открывает замки привязной
системы, кресло отделяется от летчика и вытягивается
основной парашют.
В случае катапультирования на большой скорости
механизм настраивает временной автомат открытия
замков привязной системы на 3—4 сек и только по
истечении этого времени кресло отделится от летчика и от-
Фиг. 5. 20. Катапультирование с ракетным ускорителем.
кроется основной парашют. В условиях небольшого
скоростного напора тот же механизм создает задержку
в 1,5 сек.
При катапультировании на большой высоте процесс
отделения кресла задерживается благодаря баростати-
ческому контролю и происходит при снижении до
высоты 5000—3000 м. Подобное устройство уменьшает время
пребывания летчика в зоне низких температур и
разреженной атмосферы (фиг. 5.19).
Интересным нововведением является использование
ракетного ускорителя с тягой, направленной
параллельно или под углом к оси стреляющего механизма.
Комбинация стреляющего механизма с ракетным ускорителем
позволяет подбросить кресло с летчиком на высоту
более 90 ж и обеспечивает спасение на малых высотах
(фиг. 5.20).
149

6о/гов,
Ф
£
Лх
«to
С;
+
Щ'*Гц
1
Фиг. 1.3. Классификация перегрузок.
15

Перегрузки при катапультировании вверх
Во время катапультирования на организм летчика
в течение короткого промежутка времени действуют
поочередно или одновременно следующие факторы
(фиг. 5.21):
— перегрузка при выстреле;
— удар воздушного потока;
@ Перегрузка Вследствие
торможения воздушным
потоком
Направление перегрузки
„спина-^ерудь"
D Удар

воздушного
потока
© Угловые ускорения
вследствие вращения
кресла
перегрузка в направлении
„таз-*голова"
I вследствие действия отри*
нательной подъемной силы
ф Перегрузка в направлении
ц голова ♦ таз"
при срабатывании пиропатрона
Время действия 0,15-0,2 сек
Фиг. 5. 21. Перегрузки при катапультировании вверх.
— перегрузка при торможении воздушным потоком;
— перегрузка при действии отрицательной подъемной
силы;
— угловые ускорения.
Перегрузка при выстреле. Путь разгона
кресла в кабине очень незначителен, так как он
ограничен размерами кабины (0,7—1,25 м), поэтому
катапультирование производится с большим ускорением (150—
200 м1 сек2), продолжающимся 0,15—0,2 сек.
150

При катапультировании вверх перегрузка действует
в направлении «голова—-► таз» и приводит к
значительному нагружению позвоночника.
В итоге многочисленных экспериментов установлено,
что перегрузка порядка 18—20, действующая в течение
0,15—0,2 сек, при правильной позе летчика и наличии
упора для головы, и рук не вызывает повреждений
позвоночника, но перегрузка выше 20 и особенно выше 25
является безусловно опасной.
Особое внимание необходимо уделять фиксации
туловища летчика к спинке кресла. Дело в том, что силы
передаются только через позвоночник. Это
обстоятельство крайне важно для разработки мер по повышению
переносимости ударных перегрузок, возникающих при
катапультировании.
Определи^ перегрузку, испытываемую летчиком при
катапультировании вверх при следующих условиях:
—■ начальная скорость кресла (с летчиком) Vo = 0;
— скорость катапультирования Уи = 20 м/сек;
— путь, проходимый креслом по направляющим, /=-1,25 м.
Считая движение кресла равномерноускоренным, по известной
формуле найдем среднее ускорение
Vl-V20 202
а = — = ^ ч ^ = 160 м1сек~.
2/ 2-1,25 '
Определим время, в течение которого произошло изменение
скорости от значения V0 до значения VK:
VK ~ VQ 20
t = — = — = 0,125 сек.
а 160
Перегрузка определяется но формуле
п = cos 'f -J — = 1 + — « 17,
g 9,81
Ф=0° — угол с вертикалью при катапультировании вверх.
Удар воздушного потока. При движении
кресла в направляющих лицо и тело летчика, выйдя за
пределы кабины, попадают в воздушный поток.
При скорости полета ниже 700 км/нас
непосредственное действие воздушного потока на лицо
переносится без вредных последствий. При скорости полета
больше 700 км/час возможны надрывы кожи в области глаз,
рта и шеи, поэтому лицо надо защищать.
151

Защитная шторка позволяет увеличить скорость, при
которой возможно катапультирование, до 900—-
1000 км/час. Однако шторкой неудобно пользоваться,
если летчик одет в высотный компенсирующий костюм
или скафандр с герметическим шлемом, поэтому штороч-
ное кресло на больших высотах не применяется.
Местное действие воздушного потока на
незащищенные конечности приводит к разбрасыванию их относи-
тельно корпуса или к вращению в суставах, что
является основной причиной возникновения травмы. Для
защиты конечностей от разбрасывания применяются
захваты и упоры, которые прочно фиксируют их в момент
катапультирования.
По мере выхода кресла в поток действие ударной
волны воздуха распространяется на все тело. Установлено,
что давление порядка 0,6 кГ/см2 вызывает контузии
(ушибы), а давление свыше 1 кГ/см2 обычно приводит
к гибели. При катапультировании у земли на звуковой
скорости (332 м/сек) оказываемое потоком давление
(0,72 кГ/см2), очевидно, близко к предельно
допустимому.
При катапультировании на сверхзвуковых скоростях
полета характер обтекания кресла изменяется.
Возникают так называемые скачки уплотнения, в которых резко
(скачком) повышается плотность и давление воздуха,
а позади которых напор воздуха уменьшается. В печати
опубликованы материалы, рекомендующие для
уменьшения давления на тело применять дефлекторы,
устанавливаемые впереди кресла. Дефлектор представляет
собой небольшую пластинку, выдвигаемую вперед на
телескопической штанге (фиг. 5.22). Скачок уплотнения
образуется на дефлекторе и кресло оказывается позади
скачка, т. е. там, где давление воздушного потока на
кресло уменьшается.
Перегрузки при торможении
воздушным потоком. После схода кресла с направляющих
встречный поток воздуха вызывает торможение кресла
с летчиком и, следовательно, перегрузку в направлении
«спина —грудь». Чем больше скорость полета, тем
больше действующая перегрузка.
Величина давления Q, оказываемого встречным
воздушным потоком на человека с креслом (сила лобового
152

сопротивления) при покидании самолета, может быть
определена по формуле
Q=cxQ— •
Здесь S — площадь поперечного сечения системы
«человек—кресло» в ж2.
Фиг. 5.22. Катапультируемое кресло с дефлектором.
Если принять, что 5 = 0,5 ж2, то при полете у земли со скоростью
V=300 м/сек (1080 км/час) получим
Определив величину давления, оказываемого встречным потоком,
можем найти перегрузку торможения
;z=_Q_=281225==
Скр +Сл 80+70
где (?Кр — вес кресла 80 кг;
да — вес летчика 70 кг.
Перегрузку торможения можно снизить двумя
способами: увеличением веса кресла и уменьшением площади
поперечного сечения системы «человек—кресло».
Увеличения веса кресла можно достигнуть путем
установки на него некоторых самолетных агрегатов. Однако
153

следует иметь в виду, что значительное увеличение веса
не желательно, так как оно потребует увеличения
мощности стреляющего механизма. Кроме того, вследствие
увеличения веса катапультируемого кресла
увеличивается его инерция, и, следовательно, падение скорости
движения кресла будет происходить более медленно.
Продолжительность действия перегрузок в этом случае
увеличится.
-60
I so
I
S-40
Ц-30
§!
Ъ-20
40
■ ' ■
, „
Зона,в которой бозмотнш s*0,7k
тяжелые травмы
1
WW///////////////////////. '//<f\ 1
Зона возможных ушибов А \
/У/У/У////////// / // //У//////// \ ГУ
У([\г
,f\ i \/
/it/
71! \/S--0.5m?
А 1 V
/\ I у
V "II/
у////////////.
УУУУУУУУ, 'УУУУУ
500 1000
Скорость полето в км/ш
/500
Фиг. 5.23. Зависимость перегрузки торможения от
скорости полета. Верхняя граница полосы
представляет кресла с лобовой площадью 0,7 м2. Нижняя
граница полосы соответствует креслу с лобовой
площадью 0,5 м2. Вес кресла с летчиком 145 кГ.
Зависимость величины перегрузки торможения от
скорости полета для различных кресел показана на
фиг. 5. 23. На графике видно, что при скорости полета
1200 км/час система «человек—кресло» площадью S =
= 0,7 м2 испытывает предельно допустимую перегрузку
45. Другое кресло с тем же весом, но с площадью S =
= 0,5 м2 испытывает значительно меньшую перегрузку,
а именно 35.
Перегрузка при действии
отрицательной подъемной силы. После вылета кресла из
154

кабины вертикальная скорость, приобретенная при
выстреле, быстро уменьшается и подъем кресла через 0,4—
0,7 сек (в зависимости от скорости полета, веса кресла
и особенностей его конструкции) прекращается.
Это объясняется тем обстоятельством, что при обдуве
кресла с человеком горизонтальным потоком возникает
отрицательная подъемная сила, направленная вниз. При
больших скоростях полета эта отрицательная подъемная
сила может в несколько раз превысить силу веса кресла
и создать значительные перегрузки в направлении
«таз—* голова».
Таким образом перегрузка, действовавшая при
выстреле в направлении «голова —таз», изменяет знак на
обратный и действует после вылета кресла в
направлении «таз —- голова».
Угловые ускорения. Кресло, выброшенное из
кабины на большой скорости полета, не сохраняет
устойчивого положения и начинает беспорядочно вращаться.
Практика показывает, что время вращения кресла
в потоке составляет всего несколько секунд. Однако на
больших высотах вследствие меньшего сопротивления
воздушной среды процесс вращения продолжается
значительное время. С вращением кресла борятся путем
устройства стабилизирующих щитков на уровне
заголовника кресла или применения стабилизирующего
парашюта, который открывается в момент выброса кресла.
При проектировании кресел стремятся к тому, чтобы
угловая скорость вращения кресла с летчиком в
свободном полете не превышала 2 об/сек, а вращение
продолжалось всего несколько секунд.
Перегрузки при катапультировании вниз
На первый взгляд катапультирование вниз является
весьма заманчивым, поскольку устраняется опасность
удара о киль, и, следовательно, нет необходимости в
создании значительных ускорений при выбросе кресла из
самолета. Однако широкого распространения этот
способ не получил по следующим причинам:
— при катапультировании вниз на человека,
сидящего в кресле, перегрузка действует в физиологически
невыгодном направлении «таз — голова». Допустимая пе-
155

регрузка обычно не превышает 9. Предельно допустимой
считается перегрузка 13;
— при катапультировании вниз исключается
возможность спасения экипажа при взлете и пробеге.
На фиг. 5. 24 показана траектория движения кресла
после выброса из самолета при различных скоростях
полета.
м
1
г
з
н
5
S
7
6
3
Ю
1
VI !
г
X. ' i _
1 IV ;
«I
1
I
!
J
4J
г - -■
I
7
Пои C4QD01
7П// ПО-
1
лета v=ouu"mi4qc~
* 1
3
■[ i
! 1
1 ■
i
При скорости по
лета v=it00hn,/4
11
—
г
1
/.
J
15
I
ас
'м
Фиг. 5.24. Траектория движения кресла при
катапультировании вниз.
Если при катапультировании вверх кресло
выталкивает летчика из кабины, то при катапультировании вниз
возникает обратное положение—кресло «тянет» за
собой летчика. Вся нагрузка воспринимается только
плечевыми ремнями и передается позвоночному столбу. При
катапультировании вниз рационально применить
специальную привязную систему, при которой бедра надежно
притянуты к креслу.
Катапультирование в капсуле
Установка на кресле ракетного ускорителя и
дефлектора, а также применение специального защитного
снаряжения (скафандра или высотного компенсирующего
костюма) позволило увеличить скорость полета, при кото-
156

рой еще возможно катапультирование, до индикаторной
скорости Vi= 1200-=-,1300 км/час.
Однако возможности катапультируемого кресла
ограничены и ограничивает их прежде всего человек,
который не в состоянии перенести:
— перегрузку торможения в направлении «спина—*
грудь» больше 40—45;
— давление воздушного потока больше 0,7—-
0,8 кГ/см2;
ьо
Сз
«^
с:
20
Спороть пи липа !
современных /
истребителей / '
\ 1
\
/
i
i / -
/ /
//
• /у >
\
\
\
\
/ч
^
|/ /
1 \
/
/ !
^
1 1 ■
2
.1
0 > 2 J 4 5 6
Скорость полета М
Фиг. 5. 25. Зоны применения различных средств
спасения.
1—катапультируемое кресло, 2—капсула.
— нагрев одежды, вызванный трением встречного
потока воздуха.
Эти обстоятельства привели к необходимости
применения на самолетах катапультируемых капсул. Такие
капсулы в настоящее время усиленно исследуются и ис-
пытываются за рубежом.
На фиг. 5. 25 схематически показаны зоны применения
катапультируемого кресла и капсулы. Здесь же
показана кривая скорости полета современных
самолетов-истребителей. Из рассмотрения кривых видно, что на вы*
сотах до 18 км катапультируемое кресло не
обеспечивает спасение на максимальной скорости полета. На
высотах выше 25 км область применения кресла
ограничивается тепловым нагревом, который возникает вслед-
11—939
167

ствие поверхностного трения встречным воздушным
потоком при скорости полета более ЗМ *.
Принципиальное отличие капсулы от кресла
заключается в наличии створок, которые сдвигаются перед
катапультированием и защищают летчика от удара
воздушного потока (фиг. 5.26).
Преимущество капсулы по сравнение с креслом в
основном заключается в том, что капсула:
Фйг. 5. 26. Катапультируемая капсула.
— обеспечивает защиту от ударного действия
воздушного потока и «разброса» конечностей;
— уменьшает перегрузку торможения в направлениях
«спина—* грудь» и «голова—* таз»;
— обеспечивает плавучесть при попадании на воду;
— при наличии герметизации исключает
необходимость в применении тяжелого и ограничивающего
Движения защитного снаряжения (скафандра или высотно-
компенсирующего костюма).
Уменьшение перегрузок при катапультировании в
капсуле объясняется ее сравнительно большим весом,
благодаря чему капсула обладает большим запасом
кинетической энергии и в меньшей степени тормозится
воздушным потоком.
* Число М — отношение скорости полета к скорости звука на
данной высоте.
168

При катапультировании в кресле воздушный поток
прижимает летчика к спинке. В капсуле перегрузки
торможения воспринимаются привязной системой и летчик
повисает на ремнях.
Капсула американского реактивного
бомбардировщика В-58 (фиг. 5. 27) имеет ширину 0,6 м, длину 1 м и
высоту 1,15 м. Вес капсулы (с летчиком) больше 300 кг.
Фиг. 5.27. Макет капсулы
самолета В-58.
При возникновении аварийной ситуации летчик
нажимает на кнопку, которая включает механизм
закрытия и герметизации створок, в следующий момент
воспламеняется заряд, выбрасывающий капсулу из
самолета. Капсула полностью закрывается в течение 1 сек.
Для амортизации удара при посадке капсула
снабжена надувной камерой. Удар поглощается упругой
деформацией камеры.
Если капсула спустилась на воду, то выдвигаются
4 штанги с пластмассовыми баллонами. Эти баллоны
11*
159

времени. Чувствительным элементом является груз,
подвешенный на системе пружин. Груз расположен так, что
он реагирует на перегрузки, действующие
перпендикулярно основанию (фиг. 1.5).
Лентопротяжный механизм приводится в действие
электромотором, питающимся от бортовой самолетной
сети. Отметчик времени, получая импульсы тока от
электроконтактных часов через 0,1 или 0,05 сек, пишет
акселерограмму на движущейся ленте. Для регистрации
W/A
Фиг. 1.4. Принципиальная
схема акселерометра.
/—рычаг, 2—ось сектора, 3—
груз, 4, 5—пружины, 6—муфта,
7, 8—стойки пружин,
9—сектор, 10—трибка, //—стрелка.
Фиг. 1.5. Схема акселерогпаба.
/—инерционная масса (груз) со
стрелкой и демпфером, 2—«лентопротяжный
механизм, <?-—электромагнитный
отметчик времени.
перегрузок, действующих в разных направлениях,
применяются двух- и трехкомпонентные акселерографы.
Акселерограмма (фиг. 1.6) дает возможность
установить не только величину перегрузки, но и такие
параметры, как время действия и скорость нарастания
перегрузки.
Скорость нарастания перегрузки определяется ее
изменением в единицу времени. Например, если в
течение 3 сек действующая перегрузка увеличилась с 5 до
20, то скорость нарастания будет равна 5 единиц/сек:
—Ш-=5 единиц\сек.
В авиационной практике применяются
электромеханические приборы, у которых ускорение преобра-
16

уменьшают качку капсулы и предохраняют ее от
переворачивания. Испытание плавучести капсулы
проводилось в течение 72 час. После истечения этого срока
капсула была подобрана вертолетом. Несмотря на тяжелые
условия эксперимента, испытатель был в хорошем
состоянии.
Фиг. 5.28. Установка противоперегрузочной капсулы в
летательном аппарате.
/—оболочка противоперегрузочной капсулы, 2—парашютная система,
3—катапультирующее устройство, 4—люк, 5—сбрасывающийся фонарь,
5—оборудование, 7—ось капсулы, 5—телевизионный экран, 9—радиолокационная
установка, 10—приборы, //—кресло, 12—«стабилизирующие щитки.
Внизу показаны положения капсулы в зависимости от направления
перегрузки,
Для защиты летчика от перегрузок, меняющих свое
направление, разработан проект специальной
противоперегрузочной катапультируемой капсулы (фиг. 5.28).
Подобная капсула состоит из герметичного шара,
свободно вращающегося на двух полуосях. Центр тяжести
капсулы со всем ее оборудованием выбран так, что при
изменении направления перегрузки капсула тотчас же
принимает новое положение, в котором на человека,
сидящего внутри капсулы, перегрузка будет действовать
в направлении «грудь—* спина».
Приборы и пульт управления размещены внутри
капсулы. Для наблюдения за окружающим пространством
160

часть капсулы сделана прозрачной. Капсула может быть
застопорена в определенном положении. Это
необходимо, например, при взлете и посадке.
В случае аварии капсула катапультируется. Она
обладает плавучестью и имеет средства спасения и
радиосвязи.
Интересно предложение делать для спасения
экипажа при аварии в воздухе отделяемой всю носовую часть
Алрывные болты
Фиг. 5. 29. Вид и схема отделяемой носовой части фюзеляжа
вместе с кабиной.
фюзеляжа вместе с кабиной. Одной из основных задач,
которые должны быть решены при этом, является
обеспечение стабилизированного спуска свободно падающей
носовой части фюзеляжа. Носовая часть фюзеляжа
неустойчива и после отделения будет падать
беспорядочно.
Для того чтобы обеспечить устойчивое и
упорядоченное снижение, применяют стабилизирующие
поверхности (щитки). При катапультировании щитки
раскрываются (фиг. 5.29).
В настоящее время нет еще достаточного опыта в
применении средств спасения на сверхзвуковых скоростях
16J

полета и оценка их эффективности пока делается
только на основании расчетных данных и результатов
испытаний,
Кресло летчика-космонавта
Из опубликованных данных известно, что на
орбитальном летательном аппарате — космическом корабле
«Восток» катапультирование применяется в качестве
дублирующего устройства.
На всем участке выведения кресло готово к
катапультированию. После выхода на орбиту космонавт может
расстегнуть привязные ремни. На участке спуска
космонавт подтягивает ремни привязной системы и
принимает все необходимые меры на случай вынужденного
катапультирования.
Фиг. 5.30. Катапультируемое кресло (ложе)
космического корабля «Восток».
Космонавт одет в скафандр с герметическим
1 шлемом.
При катапультировании (на высоте 7000 м)
производится сбрасывание крышки люка. После этого кресло
с космонавтом «выстреливается» из кабины.
После ввода в действие тормозного парашюта
скорость снижения кресла в потоке уменьшается до допу-?
162

стимой для открытия основного парашюта. При этом
происходит отделение космонавта от кресла. Кресло
падает на землю без парашюта.
Кресло (фиг. 5. 30) представляет собой комплекс
систем и устройств, обеспечивающих космонавту
возможность длительного пребывания в кабине корабля, а
также, в случае необходимости, безопасное отделение от
корабля и спуск на поверхность Земли. В кресле
находится запас кислорода и устройство, обеспечивающее
вентиляцию скафандра. Кроме того, в кресле
расположен НАЗ, включающий приемно-передающие
радиостанции, запас продуктов и предметов первой
необходимости, которые могут понадобиться космонавту после
приземления в безлюдном районе.
Опорные поверхности кресла выложены мягкими
пластмассовыми подушками, выполненными по форме
прилегающих частей тела.
Парашютная система обеспечивает
стабилизированный и плавный спуск космонавта на землю или воду.
Для случая спуска на воду имеется надувная
резиновая лодка в свернутом положении, которая в момент
приводнения развертывается автоматически и готова к
применению.
На фиг. 5. 31 показана схема расположения кресла и
крепления космонавта в кабине американского
орбитального летательного аппарата-спутника.
15 мая 1963 г. в подобной кабине совершил полет
Г. Купер, продолжительность полета составляла 34 час.
При взлете и спуске кабина ориентируется таким
образом, что перегрузка действует в направлении «грудь —*
спина» и космонавт прижимается к спинке кресла.
Спинка кресла профилирована по обводам туловища
космонавта и равномерно воспринимает усилия при
перегрузке.
Кресло стационарно закреплено в кабине и не
катапультируется. Космонавт совершает посадку, находясь
в кабине.
На крылатом спутнике космонавт сидит в
кресле лицом вперед. При взлете перегрузка действует в
направлении «грудь—► спина» и прижимает его к спинке
кресла. На режиме спуска при входе в плотные слои
атмосферы перегрузка действует уже в обратном направ-
163

лснии — «спина —грудь», отрывает космонавта от
кресла, и все усилия воспринимаются привязной
системой.
Один из вариантов зарубежной привязной системы,
состоящей из нагрудника, брюшного пояса, эластичных
ремней для крепления бедер и локтей, показан на
фиг. 5. 32. Движения ступней ног ограничиваются
жесткими фиксаторами.
Работая в области создания эффективных привязных
систем, конструкторы создали специальный
фиксирующий костюм, который представляет собой комбинацию
противоперегрузочного костюма и привязной системы.
Фиг. 5. 31. Схема расположения кресла в
кабине американского космического аппарата.
Агрегаты системы кислородного питания и
вентиляции скафандра: /—компрессор,
2—теплообменник, с?—бак с водой, 4—поглотитель влаги,
5—запас кислорода, 6—кислородный прибор.
щ

Фиксирующий костюм состоит из двух надувных
камер, одна из которых ложится на спину, а другая на
ягодицы и бедра и при создании в них избыточного
давления принимают форму сидящего человека. На камеры
Фиг. 5.32. Привязная система.
/—ограничитель поворота лица,
2—нагрудник, 3—брюшной пояс. 4— рычаг
управления, 5—набедренный пояс, 6— ремень,
фиксирующий голень, 7—фиксатор стопы,
8—кресло пилота, 9—профилированная
спинка*
надевается оболочка и трубчатый каркас, сделанный по
форме спины (фиг. 5.33).
Каркас крепится к спинке кресла. Затем летчик
надевает жилетоподобный нагрудник. Фиксация бедер
осуществляется с помощью манжет, закрываемых
застежками «молния» и регулируемых шнуровкой. Руки
удерживаются на месте с помощью широких ремней, прижи-
№

мающих их к профилированным щиткам. На голову на-
девается жесткий кожаный шлем.
Испытатели, одетые в фиксирующий костюм,
переносили перегрузку «спина —грудь», достигающую 14 и
Фиг. 5. 33. Фиксирующий костюм.
действующую в течение 2 мин. Конструкторы этого
костюма предполагают, что в нем возможно будет
переносить кратковременно действующую ударную
перегрузку до 60 в направлении «спина—* грудь», перегрузку до
30 в направлении «голова—>таз» и перегрузку 20 в
направлении «таз — голова».
Напомним, что при перегрузке 60 человек весом 80 кг
«весит» 4800 кг, его голова без шлема «весит» 300 кг.
166

Брюшная полость нагружается «весом» свыше 1000 кг.
Ясно, что без соответствующей защиты такую нагрузку
организм человека не может выдержать.
Фиксирующий костюм пока предназначен только для
экспериментальных целей и его дальнейшие испытания,
очевидно, дадут много материала для исследования
действия ударных перегрузок на человека.
\*\*\*\+\*\+

ЛИТЕРАТУРА
Глава I
1. Богданов-Черрин А. М., Теоретическая механика, Во-
ениздат, 1958.
2. В а й н б е р г Д. В., П и с а р е н к о Г. С, Механические
колебания и их роль в технике, Физматгиз, 1958.
3. Исаков П. К-, С т а с е в и ч Р. А., Скорости, ускорения,
невесомость, Воениздат, 1962.
4. С л а в и н И. П., Производственный шум и борьба с ним, Проф-
издат, 1955.
Глава Л
5. Андреева-ГаланинаЕ. Ц. и др., Вибрационная
болезнь, Медгиз, 1961.
6. А р я е в JL, К вопросу о парашютном травматизме, «Военно-
медицинский журнал», 1958, № L
7. Бабушкин В. И., Влияние на человека радиальных
ускорений большой продолжительности, «Военно-медицинский журнал»,
1959, № 8.
8. Борщевский И. Я. и др., Влияние на организм человека
вибраций некоторых типов современных самолетов и вертолетов,
Военно-медицинский журнал, № 1, 1958.
9. Вопросы космической медицины, сборник статей зарубежных
авторов под редакцией проф. В. И. Яздовского, Медгиз, 1962.
10. Г а з у л о в С. А., О переносимости действия воздушного
потока при катапультировании, «Военно-медицинский журнал», 1958,
№ 12.
11. Лавников А. А., Авиационная медицина, Воениздат, 1961.
12. Медицинские проблемы безопасности полетов, сборник
переводов под редакцией П. К- Исакова, Воениздат, 1962.
168

13. Платонов К. К-, Человек в полете, Воениздат, 1957.
14. Попов А. П., Влияние ускорений на вестибулярный
аппарат, Вопросы медицинского обеспечения авиации, Воениздат, 1939.
15. Человек в условиях высотного и космического полета,
сборник переводов из иностранной литературы под ред. В. И. Иванова,
ИЛ, 1960.
16. Волков А. М., Уменьшение шума и вибраций подвижного
состава, изд. Министерства путей сообщения, Москва, 1961.
17. R uf f-S t г ugh о Id, „Grundriss der LuMahrtmedizin%
Leipzig, 1957.
Глава III
18. Бойс и Фримен, Некоторые соображения о методах
проектирования предохранительной системы для космонавтов,
рассчитанной на защиту от перегрузок, достигающих 60, «Ракетная
техника», 1962, № 6 (русский перевод).
19. Второй советский космический корабль, Материалы,
опубликованные в газете «Правда», Изд. «Правда», 1960.
20. Г а л а и М., Через невидимые барьеры, Изд. «Молодая
гвардия», 1962.
21. Жабров А. А., Теория полета и пилотирования самолета,
«ДОСААФ», 1959.
22. И о р и ш Ю. И., Защита самолетного оборудования от
вибрации, Оборонгиз, 1949.
23. К а н С. Н., Прочность самолета, Оборонгиз, 1955.
24. Келдыш М. В., Гроссман Е. П., Марин Н. И.,
Вибрации на самолете, Изд. БНТ НКАП, 1943.
25. Летчику о практической аэродинамике, Сборник под
редакцией Седова Г. А. и Реброва М. Ф., Воениздат, 1961.
26. М а к а р е в с к и й А. И., Француз Т. А., Силы,
действующие на самолет при посадке, Изд. БНТ НКАП, 1943.
27. П а ш к о в с к и й И. М., Особенности устойчивости и
управляемости скоростного самолета, Воениздат, 1961.
28. Справочник авиационного техника, Воениздат, 1961.
29. Ф е о д о с ь е в В. И., С и н я р е в Г. Б., Введение в ракетную
технику, Оборонгиз, 1960.
30. Ф о р о с т е н к о Я-, Ж а р к о в с к и й Н., Игнатьев С,
На спортивном самолете, «ДОСААФ», 1962.
169

'Главы tv и V
31. А леке а н др о в С. Г., Федоров Р. Е., Советские
спутники и космические корабли, АН СССР, 1961.
32. Алексеев С. М. и др., Современные средства аварийного
покидания самолета, Оборонгиз, 1961.
33. Шустов В. И., Путь советского парашютизма, Воениздат,
1954.
\sKs\sSs\stb*

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие 3
Глава I. Перегрузки, вибрации (основные понятия) .... 5
§ 1. Краткие сведения из механики 5
§ 2. Весомость, невесомость, перегрузки И
§ 3. Колебания или вибрации . > 19
Глава II. Действие перегрузок на организм человека ... 24
§ 1. Общие сведения 24
§ 2. Действие поперечных перегрузок 28
§ 3. Действие боковых перегрузок 31
§ 4. Действие продольных перегрузок 31
§ 5. Действие угловых ускорений 35
§ 6. Состояние невесомости 39
§ 7. Действие вибраций на человека ........ 43
§ 8. Установки для изучения действия перегрузок на
человека 47
Глава III. Полет и перегрузки 55
§ 1. Перегрузки при взлете, посадке и полете самолета 58
§ 2. Вибрации на самолете ^ 78
§ 3. Перегрузки при полете баллистических и
орбитальных летательных аппаратов 81
Глава IV. Противоперегрузочные костюмы, защитные шлемы 97
§ 1. Противоперегрузочные костюмы 98
§ 2. Защитные шлемы 108
Глава V. Перегрузки при аварийном покидании летательных
аппаратов 121
§ 1. Перегрузки при прыжках с парашютом 121
§ 2. Перегрузки при катапультировании 135
Литература 168

БАРЬЕР ВЫНОСЛИВОСТИ ЛЕТЧИКА
ьский редактор Л. С. Сосцикушугчдстгфодактор, 4 ЯГНп&ик
Г-11020 Подписано в печать 16/IX 1964 г. Учетно-изд. л. 7,94
Формат бумаги 84X108732 = 2,69 бум. л.—-8,82 печ. л.,
Цена 21 коп. Тираж 29 500 экз. Тем. план Оборонгиза 1964 г. № 60
Заказ 677Д877
Набрано в московской типографии № 26 «Главполиграфпрома»
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати
Ул. Чернышевского, 9
Отпечатано в типографии № 37. Москва, ул. Фр. Энгельса, 46.
Зак. 939

шарик оставляет отпечаток, по размерам которого судят
о величине действующей силы (фиг. 1.9).
Для замера угловых скоростей применяются
гироскопические приборы — жирографы.
Обычно в практике летных испытаний применяются
трехкомпонентные жирографы, измеряющие
компоненты угловой скорости по всем трем осям и записывающие
эти компоненты на одну общую ленту. Точность
прибора зависит от ряда условий. Современные хорошие
жирографы записывают угловые скорости с весьма
большой точностью — порядка 0,5% от максимальной
замеряемой величины.
В качестве визуальных приборов для определения
угловых скоростей на самолете устанавливаются
гироскопические указатели поворота.
Принцип действия гироскопических приборов основан
на свойстве ротора гироскопа сохранять свое положение
в пространстве, вследствие чего при повороте корпуса
гироскопа, связанного с потенциометром, относительно
самолета создаются электрические сигналы, величина
которых пропорциональна измеряемой угловой скорости.
§ 3. КОЛЕБАНИЯ ИЛИ ВИБРАЦИИ
Интерес, проявляемый в настоящее время к изучению
вибрации (колебаний), весьма значителен.
Знакомясь с разнообразными отраслями знаний,
наблюдая явления природы, нетрудно убедиться в том, что
колебания представляют собой одну из наиболее
распространенных форм механического движения. С
колебательными движениями мы встречаемся в
повседневной жизни и в технике: маятник часов совершает
периодические качания около отвесного положения, кузов
железнодорожного вагона качается на рессорах при
проходе через стыки рельсов, фюзеляж самолета колеблется
в такт с оборотами турбины двигателя, звук вызывается
колебаниями голосовых связок, струн и т. п.
Основными параметрами, характеризующими
колебания, являются период колебаний, амплитуда или
полуразмах колебаний, частота колебаний и перегрузка.
Периодом колебания Т называется время полного
колебания относительно линии равновесия. Амплитудой
колебания b называется величина наибольшего
отклонения от линии равновесия (фиг. 1. 10).
2*
19

Число полных колебаний в единицу времени
называется частотой колебания /. Зная период, можно
определить частоту колебаний и, наоборот, зная частоту,
можно определить шериод:
Т = — или / = —.
J T
Амплитуда колебаний измеряется в миллиметрах (или
в сантиметрах).
Фиг. 1.10. Графики колебаний с различными
амплитудами и периодами.
Ь—амплитуда колебаний, Г—период колебаний.
Частота колебаний измеряется в герцах (гц). Герц —
это одно колебание в секунду.
При колебательном движении скорость тела v и его
ускорение а периодически меняются.
Когда смещение равно 0, то скорость имеет
максимальное значение; по прошествии четверти периода, т. е.
когда смещение будет максимальным, скорость будет
равна 0. По прошествии половины периода смещение
будет вновь равно нулю, а скорость достигнет
максимального значения, но будет противоположно
направлена и т. д.
20

Таким образом, периодические колебания происходят
с непостоянной скоростью.
Максимальная скорость может быть определена по
формуле
v = j • 2nb [см/сек],
где Ь — амплитуда колебаний.
Ускорение, как уже было сказано, есть изменение
скорости в единицу времени. Выражается ускорение
в см/сек2 и в колебательном движении его максимальная
величина определяется по формуле
ав=/264я2.
Интенсивность вибрации характеризуется
вибрационной перегрузкой. Вибрационной перегрузкой
называется отношение максимального ускорения, возникающего
при вибрации, к ускорению силы тяжести
в g 9810 250*
В качестве примера определим вибрационную перегрузку,
возникающую при следующих условиях:
— частота колебаний /=20 гц;
— амплитуда колебаний Ь = \ мм:
/2в "" 250 - 250 -1'be
Каждая конструкция имеет вполне определенную
частоту собственных колебаний, не зависящую от
величины силы, вызвавшей эти колебания. Частота
собственных колебаний зависит только от жесткости конструкции
и от ее весовой характеристики.
Более жесткая и легкая конструкция имеет большую
частоту (меньший период) собственных колебаний, а
менее жесткая или более тяжелая конструкция имеет
меньшую частоту колебаний.
Мерой жесткости может служить величина силы или
груза, которую нужно приложить к конструкции, чтобы
удлинить ее или укоротить на 1 см. Эта величина
называется коэффициентом жесткости или просто
жесткостью и обозначается буквой С.
Деформация конструкции (пружины, фермы, балки)
под действием груза F называется статическим
21

удлинением и обозначается А/ст. Статическое удлинение
есть величина, зависящая от величины груза и
жесткости конструкции. Она равна
**«=-£-М-
Формулы для определения периода и частоты
собственных колебаний могут быть представлены в
следующем виде
г т/"д/Ст • 5
Т = -—— и /=—г .
5 /Д/ст
Таким образом, не зная веса агрегата и упругости
амортизаторов, можно определить частоту собственных
колебаний этой системы, измерив или вычислив
величину статической осадки. Так, например, если рессоры
автомобиля под действием веса кузова прогибаются на
Д/ст = 4 см, то частота собственных колебаний
автомобиля на рессорах будет равна
/ = -^=2,5 щ.
Кроме сил, возбуждающих колебания, существуют
силы, гасящие их. Такие силы называются
демпфирующими (силы трения в узлах, сочленениях и самом
материале). На преодоление этих демпфирующих сил и
расходуется энергия колебания, вследствие чего
собственные колебания всегда являются затухающими.
По способу действия внешней силы вибрации могут
быть подразделены на два класса. К первому классу
относятся так называемые свободные колебания,
при которых упругая система, выведенная из состояния
равновесия внешним толчком, будет совершать
постепенно затухающие колебательные движения.
Ко второму классу относятся вибрации, которые
возникают под влиянием периодически действующей силы.
Такие колебания называются вынужденными, а
вызывающая их сила — возмущающей силой.
Вибрация от периодически действующих сил может
быть незначительной и не представлять большой
опасности, но может наступить момент, когда период
действующих сил совпадает с периодами собственных
колебаний конструкции; тогда амплитуда колебаний резко
22

возрастает до больших величин, что может привести
к разрушению конструкции.
Явление совпадения частоты собственных колебаний
конструкции с частотой действующих сил называется
резонансом, а колебания такого рода называются
резонансными.
Техника современного приборостроения дала много
прекрасных приборов как механического, так и, в
особенности, электромагнитного типа, позволяющих
достаточно надежно измерять амплитуду и частоту
вибраций.

ГЛАВА II
ДЕЙСТВИЕ ПЕРЕГРУЗОК НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Организм человека представляет собой сложное
единое целое. Все его клетки, ткани и органы связаны
между собой не только механически, но и
функционально. Ведущая роль в осуществлении функциональной
связи принадлежит нервной системе. В организме нет
даже мельчайшего участка, в котором не разветвлялись
бы нервные волокна. Раздражение нервных окончаний
в одном органе влияет через центральную нервную
систему на деятельность другого. Так, например, болевое
раздражение нервных окончаний какого-либо участка
кожи может вызвать сокращение определенной группы
мышц, изменение дыхания и т. п. Деятельность всех
органов, все жизненные процессы в организме непрерывно
контролируются и регулируются центральной нервной
системой.
Организм человека состоит из органов и тканей,
которые имеют определенное строение и выполняют ту
или иную функцию. Сердце своими ритмическими
сокращениями создает движение крови по сосудам; легкие
обеспечивают обмен газов между организмом и внешней
средой и т. д.
В человеческом теле насчитывается более 200 костей,
которые образуют скелет. Кости обладают большой
крепостью. Плечевую кость мужчины, поставленную
вертикально, можно сломать только приложив груз порядка
850 кг, а бедренную — приложив груз около 1300 кг.
Позвоночник является основой скелета и несет на себе
тяжесть туловища, верхних конечностей и головы.
24

Ё процессе длительной эволюции человеческого
организма в нем развились надежные защитные
приспособления, предохраняющие нежные ткани головного и
спинного мозга от механических воздействий. Они
надежно защищены костями и кроме того, между
головным и спинным мозгом и окружающими их костями
имеется жидкость, которая играет роль буфера,
смягчающего удары.
Защита живых организмов и отдельных тканей от
механических воздействий посредством погружения тела
в жидкость примерно одинаковой с ним плотности
представляет собой способ, которым часто пользуется
природа. Желток куриного яйца плавает в жидкости белка.
При встряхивании яйца можно добиться механического
нарушения желтка только в том случае, если
возникающая при этом перегрузка достигнет значительной
величины.
Согласно известному закону Ньютона каждое тело
сохраняет состояние покоя или равномерного
прямолинейного движения до тех пор, пока какие-либо силы не
заставят его изменить это состояние. При изменении
скорости движения или его направления возникают
инерционные силы. Эти инерционные силы и
оказывают действие на организм человека, смещая и
деформируя ткани и целые органы, в результате чего
наступает нарушение его нормальной жизнедеятельности.
Если такие нарушения происходят в течение
незначительного времени и если появившаяся деформация
обратима (т. е. не вызывает остаточных изменений), то она
не оказывает заметного влияния на состояние человека.
Говоря о действии перегрузок на организм человека,
следует помнить, что в действительности на тело
действуют силы, перегрузка же есть лишь безразмерная
величина, показывающая соотношение между
приложенной к телу силой и его весом.
Величина переносимой человеком перегрузки
колеблется в довольно широких пределах и во многом
зависит от индивидуальных данных, которые также могут
в значительной степени изменяться в зависимости от
ряда причин. Этим обстоятельством можно также
объяснить то положение, что в публикуемых исследованиях
встречаются различные пределы переносимости для
одних и тех же перегрузок.
25

Эффект действия перегрузки зависит не только от
величины приложенной силы, но и от многих других
факторов. Поэтому при анализе влияния перегрузок на
организм человека необходимо учитывать:
— величину перегрузки;
— направление перегрузки;
— длительность действия;
— состояние организма;
— характер перегрузки.
Величина перегрузки. Приложенные к телу
силы распределяются дальше по костям и внутренним
органам, стремясь нарушить их взаимное расположение,
вызывая деформации. Предел переносимости наступит
тогда, когда произойдут функциональные изменения
(расстройство центральной нервной системы,
кровообращения и пр.) или необратимые деформации ткани и
механические повреждения.
Направление перегрузки. Переносимость
перегрузки в значительной степени зависит от ее
направления относительно тела человека. Одна и та же по
величине и продолжительности перегрузка при действии
в одном направлении может вызвать значительные
функциональные изменения, а при другом — не окажет
сколько-нибудь заметного действия.
Наибольшее влияние оказывают перегрузки в
направлении «таз—►голова», и наименьшие — в направлении
«грудь—спина», «спина —грудь» и боковые.
Длительность действия. При рассмотрений
действия перегрузки на человека следует учитывать не
только величину перегрузки, но также и длительность
действия. В подавляющем большинстве случаев
переносимость перегрузок ограничивается не прочностью тела, а
функциональными расстройствами, вызванными
небольшими, но длительно действующими инерционными силами.
Повторно действующая перегрузка переносится легче,
чем первая. Однако многократное повторение перегрузки,
происходящее достаточно часто, может вызвать наруше*
ния в организме; это происходит вследствие накопления
эффекта действия неблагоприятных факторов.
В зависимости от времени действия перегрузки делятся
на кратковременные и длительные. Перегрузки продолжи*
тельностью до 1 сек принято называть кратковременными,
а продолжительностью от 1 сек и более — длительными.
26

Состояние организма. Немаловажное
Значение на переносимость перегрузок оказывает общее
состояние организма в момент действия перегрузки.
Переносимость перегрузок резко снижается при недосыпании,
усиленном курении, при употреблении алкоголя.
Систематическая летная тренировка является весьма
действенным фактором, повышающим устойчивость
организма человека к перегрузкам. В процессе летной
тренировки летчик привыкает к перегрузкам и спокойно
к ним относится.
Практика показывает, что важную роль играет также
систематическая физическая подготовка летчиков. Те
летчики, которые систематически занимаются
физической подготовкой, более легко переносят воздействие всех
неблагоприятных факторов, в том числе и перегрузок.
Имеются медикаментозные средства, повышающие
выносливость к перегрузкам. К числу их относится,
например, эфедрин, углекислый газ и др. Однако подобные
средства не нашли применения в летной практике и
используются лишь в исследовательских целях.
Факторами, снижающими выносливость будут:
кислородное голодание, высокая температура воздуха в
кабине, общее переутомление и различные заболевания.
Характер перегрузки. При рассмотрении
действия перегрузки на организм человека следует
учитывать также характер перегрузки — имеет ли место
статическое или динамическое приложение сил. Напомним,
что при статическом приложении силы происходит
относительно плавное возрастание нагрузки от нуля до ее
конечного значения. Динамическая (ударная) нагрузка
характеризуется значительной скоростью нарастания и
кратковременностью действия.
Переносимость ударных перегрузок зависит от
следующих параметров:
— величины перегрузки;
— скорости нарастания перегрузки. Чем больше
скорость нарастания перегрузки, тем более ударный
характер она носит, тем больше будут местные напряжения
в месте удара;
— величины импульса. *
* Импульс представляет собой произведение силы на время.
Размерность импульса — кГ • сек.
27

При ударе максимальные напряжения будут в месте
приложения силы. Чем дальше от места удара, тем
меньшие напряжения будет испытывать тело.
§ 2. ДЕЙСТВИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
Опыты на центрифуге показали, что перегрузка,
равная 3, действующая в направлении «грудь—- спина» в
течение длительного времени, безболезненно переносится
человеком.
Перегрузка 4—5, возникающая в полете, не только
легко и безболезненно переносится, но позволяет
осуществить надежное управление самолетом.
Фиг. 2.1. Схематическое изображение
переломов позвоночника при перегрузке «спина -*
грудь».
Перегрузка 5 в большинстве случаев переносится в
течение 7—10 мин без существенных изменений в общем
состоянии испытуемых и их работоспособности, а
перегрузка 8 — в течение 1—2 мин.
Продуманная система крепления играет
исключительно важную роль в обеспечении защиты летчика от
поперечных перегрузок. Опыт подсказывает, что если летчик
привязан только поясным ремнем, то ударная
перегрузка величиной 5—8 заставляет тело рвануться вперед
с такой силой, что неизбежны значительные
повреждения позвоночника в поясничной области и в случае
удара головой о какой-нибудь твердый предмет произойдет
перелом костей черепа (фиг. 2. 1).
28

Если повернуть тело на 90° и положить его
горизонтально так, чтобы перегрузка действовала в
направлении «грудь—>спина» или наоборот (т. е. положить
летчика на спину или живот), то, как показывают
эксперименты, летчик в состоянии перенести перегрузку 10—12,
действующую в течение 150—180 сек. Ряд испытателей,
лежа на спине, переносил перегрузку, равную 14.
Положение
тела летчика
напрайле-
ние пере
грузки
Величина
переносимой перегрузки
2 * 6
Lmi-i .гиУН
2 * 6 8
щтчтрт
ц£уьчтя$ж\,цшчцрмп! дд»уиим« hjjm^
г * - •* ^"тН
2 4 6 8 10 12 К 16
2 * 6 8 10 12 Ш 16
ЖГ£№К™Ж*ЯШ№*
* 2 Ь 6 8 10 12 П 16
Фиг. 2.2. Влияние положения тела на переносимость
перегрузок.
Установлено, что для человека, находящегося в
положении лежа, перегрузка «грудь—>спина» переносится
легче, когда тело наклонено вперед на 10—25°, а бедра
расположены таким образом, что составляют с
туловищем угол в 80—120°. В этих условиях испытуемые
переносили перегрузку 15, действовавшую в течение 10—
15 сек (фиг. 2.2).
Переносимость перегрузок в направлениях «грудь—'
спина» и «спина—>грудь» неодинакова. Обычно перено-
29

ПРЕДИСЛОВИЕ
Сбывается великая мечта основоположника космических
полетов К. Э. Циолковского. «Человечество не останется вечно на
Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко
проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все
околосолнечное пространство».
Темпы развития науки и техники возрастают с каждым годом.
Сегодня мы являемся свидетелями таких успехов, которые
невозможно было представить себе всего лишь 15—20 лет назад.
Несомненно, что дальнейшее развитие науки и техники, и,
в частности, авиационной техники, будет идти все более быстрыми
шагами.
Ни одна отрасль техники не развивалась так быстро, как
авиация. Еще в начале нашего века самолеты летали со скоростью
нескольких десятков километров в час, теперь скорость полета боевых
реактивных самолетов приближается к 3000 км/час. Еще большие
успехи достигнуты в ракетостроении. Применение жидкостного
реактивного двигателя позволило современным ракетам летать со
скоростью свыше 11 км/сек.
Два-три десятка лет тому назад полеты в мировое пространство
казались несбыточной мечтой. Теперь положение резко изменилось.
Успешные запуски наших ракет дают основание считать, что в
ближайшее десятилетие человек совершит полет к другим планетам
солнечной системы.
Когда над нами проносятся с огромной скоростью реактивные
истребители и, круто взмывая вверх, выполняют фигуры высшего
пилотажа, невольно возникает вопрос, как чувствует себя
находящийся в самолете человек, как человеческий организм переносит
большие скорости и перегрузки.
Всю жизнь мы движемся вместе с Землей вокруг Солнца со
скоростью около 30 км/сек. Однако мы этого не ощущаем.
Имеются все основания предполагать, что человек в состоянии перенести
любую скорость, если только движение является равномерным и
прямолинейным. Вместе с тем скорость является фактором,
оказывающим влияние на человека, если изменяется ее величина и
направление, а следовательно, появляются ускорения и
соответствующие им перегрузки.
Для современных самолетов с мощными двигателями
характерны не только большие скорости, но и большие ускорения, а
следовательно, и перегрузки. Уже теперь физиологические возможности че-
3

симость перегрузки в направлении «спина —* грудь»
несколько меньше. В частности, действие на человека
перегрузок в направлении «спина—* грудь» приводит к
резкому отклонению головы от заголовника кресла и
к наклону ее вперед. Можно указать еще на то, что при
перегрузке «спина—* грудь», превышающей 8, в нижних
конечностях происходит застой крови, вызывающий
резкие боли.
Большое практическое значение имеет переносимость
ударных перегрузок, возникающих во время аварийных
посадок и катастроф.
Сколь высока способность человека переносить
ударные поперечные перегрузки показывают специально
поставленные испытания на ракетных тележках. В этих
испытаниях испытуемые переносили перегрузку 46 в
направлении «грудь—►спина» в течение 0,37 сек и
перегрузку 35 в направлении «спина—► грудь».
Эксперименты над животными показали, что взрослые
шимпанзе выдерживают перегрузку 100 в направлении
«спина—* грудь» в течение 0,2 сек.
К. Э. Циолковским в свое время были высказаны
соображения о том, что погружение в жидкость может
в значительной степени повысить устойчивость человека
к перегрузкам. Эксперименты, проведенные в недавнем
прошлом, показали, что животные, погруженные в воду,
переносят перегрузки, в два-три раза превышающие
контрольные.
Человек, помещенный в специальную капсулу,
сделанную из алюминиевого сплава и наполненную водой, мог
перенести перегрузку 31 в направлении «спина—* грудь»
в течение 25 сек.
Чем это объяснить? Некоторые авторы, ссылаясь на
закон Архимеда, выдвинули гипотезу, согласно которой
тело, погруженное в жидкость одинаковой с ним
плотности, теряет вес, а следовательно, и не испытывает
перегрузки. Однако это не так. При погружении
в жидкость сила тяжести всего лишь уравновешивается
выталкивающей силой, которая прикладывается ко всем
точкам поверхности погруженного тела. Таким образом,
тело, погруженное в воду, приобретает дополнительные
точки опоры, и это снижает удельную нагрузку на его
поверхность. Воду можно сравнить с хорошо
подогнанной системой привязных ремней, которая равномерна
§Р

распределяет силу удара по всей поверхности тела, не
создавая местной (локальной) нагрузки.
§ 3. ДЕЙСТВИЕ БОКОВЫХ ПЕРЕГРУЗОК
Боковые перегрузки действуют в направлении «бок^
бок» справа налево или слева направо.
Обычно принимается, что пределы переносимости
боковых и поперечных перегрузок примерно одинаковы.
§ 4. ДЕЙСТВИЕ ПРОДОЛЬНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
Продольные перегрузки действуют в направлении
«голова—»таз» или «таз —голова». Сопротивляемость
организма продольным перегрузкам значительно меньше,
чем поперечным — «спина—► грудь» или «грудь—* спина»
(фиг. 2.3).
Фиг. 2.3. Примерные графики переносимости перегрузок.
В авиационно-медицинской литературе вопрос о
влиянии продольных перегрузок начал изучаться еще
в 1922—1923 гг. Авиационные врачи того времени
обратили внимание на жалобы летчиков, участвовавших
в состязаниях на скорость полета. Эти жалобы
сводились к возникновению временной слепоты у летчиков,
совершающих крутой вираж на большой скорости.
31

При перегрузке «голова—* таз» кровь накапливается
в нижней части туловища и приток ее по венам к сердцу
затруднен. Кровяное давление в сосудах головы и
верхней половины тела понижается, а в сосудах нижних
конечностей и брюшной полости повышается.
Организм очень болезненно реагирует на нарушение
кровообращения. Нарушение кровообращения в
головном мозгу крайне отрицательно влияет на общее
состояние человека, так как одной из важных функций крови
является обеспечение тканей достаточным количеством
кислорода; особенно чувствительными являются
зрительный нерв и зрительный центр мозга, поэтому, когда
в сосудах головы падает кровяное давление, зрение
быстро нарушается.
Экспериментами на животных установлено, что в
сосудах головы кровяное давление понижается в среднем
на 20—30 мм рт. ст. на каждую единицу перегрузки,
причем падение кровяного давления начинается не
сразу с момента действия перегрузки, а примерно через
0,5 сек.
Под влиянием перегрузки отдельные органы тела
стремятся переместиться относительно других. Органы,
имеющие большую плотность и обладающие большей
подвижностью, перемещаются в организме более
значительно. Это в известной мере нарушает установившееся
равновесие. Чем больше перегрузка и чем длительнее
она действует, тем больше эти нарушения в организме
человека.
Действие перегрузок, направленных вдоль тела,
вызывает еще ряд других физиологических изменений. Так,
например, наряду с нарушением зрения наблюдается
нарушение слуха. Исследования показывают также на
значительное увеличение времени реакции и увеличение
частоты пульса и дыхания (фиг. 2.4).
Специальные киносъемки показывают, что в момент
выполнения фигур, когда на летчика действуют
инерционные силы, в несколько раз превышающие силу веса,
опускаются отяжелевшие веки, отвисают мышцы и кожа
лица (фиг. 2. 5).
Работы наших исследователей, проведенные в лабора*
ториях и в полете, дали обширные материалы, на
основании которых можно судить о переносимости перегру*
32

зок и о факторах, оказывающих влияние на их
переносимость.
Перегрузка «голова—*таз» величиной 2 прижимает
тело к сиденью и требует заметного усилия для
движения ногами и руками.
160 г
со «•
1 Растроистбо потеря
зрения сознания
25
75 (25
время б сек
Фиг. 2.4. Частота пульса при изменении
перегрузки «голова -+ таз» при испытаниях
на центрифуге (падение кривых после
достижения максимального значения
объясняется тем, что после достижения опасных
значений перегрузки число оборотов
центрифуги было снижено).
При перегрузке 2,5 встать с сиденья почти
невозможно. При перегрузке 3—4 чувство отяжеления тела
усиливается, становится трудно прямо держать голову,
затруднено дыхание. При перегрузке выше 3,5 возникает
затуманивание зрения, перед глазами как бы
натягивается «серая пелена». При перегрузке выше 4 может
развиться полная утрата зрения. При перегрузке выше
5, если она продолжается больше 3—6 сек, внезапно
может наступить потеря сознания (обморок).
При прекращении перегрузки зрение
восстанавливается обычно через несколько секунд, а сознание полностью
3-939
33

возвращается не ранее, чем через 5—15 сек. Однако и
после восстановления сознания летчик еще в течение
15—30 сек, а иногда и более, находится в состоянии
дезориентации. Таким образом при потере летчиком
сознания самолет в течение длительного времени может
находиться без управления.
Исследованиями установлена отчетливая зависимость
переносимости перегрузок от скорости их нарастания.
Так, например, при нарастании перегрузки со скоростью
около l/сек переносимость их находится в диапазоне
4,5—5 единиц, а при скорости нарастания 0,5/тс она
колеблется между 5 и 6 единицами.
Фиг. 2.5. Деформация лица при
перегрузке «голова—^таз».
Указанные величины перегрузок относятся к
исследованиям, проведенным на центрифугах. Устойчивость
человека к аналогичным перегрузкам в полете несколько
выше.
Доказано, что перегрузка 6, действующая в течение
нескольких секунд, удовлетворительно переносится
летчиком, а тренированные летчики переносят перегрузку
7—8 продолжительностью около 1 сек.
Вопрос о переносимости ударных продольных
перегрузок, подобных тем, которые возникают при
катапультировании и прыжках с парашютом, имеет большое
практическое значение. Эксперименты показывают, что
20-кратные перегрузки в направлении «голова —таз»,
действующие в течение 0,2 сек, переносятся человеком
без заметных расстройств со стороны зрения и нервной
системы.
34

Мы рассмотрели переносимость перегрузок,
действующих в направлении «голова—>таз», однако в полете
перегрузки часто действуют и в обратном направлении
«таз —голова». Например, при полете на спине, при
катапультировании вниз и т. д.
При действии перегрузки в направлении «таз —голо-
ва» происходит перемещение крови из сосудов нижних
конечностей и брюшной полости в сосуды верхней
половины тела и головы. В результате этого кровяное
давление в сосудах головного мозга повышается. Повышение
давления будет тем значительнее, чем больше
перегрузка.
Тело человека практически находится под действием
сил земного притяжения и испытывает постоянно
действующую перегрузку в направлении «голова—*таз»,
равную 1. Следовательно, обратная по направлению
перегрузка «таз —голова», равная 1, означает отклонение от
нормы на 2 единицы. При перегрузке «таз —голова»,
равной 1, возникают такие же ощущения, как и при ви-
сении вниз головой. При перегрузке «таз —голова»,
равной 2, ощущается резкая пульсирующая боль в
голове.
Если перегрузка «таз —голова», равная 3,
действовала в течение 10—15 сек, то испытуемый делался
совершенно растерянным и его реакции были похожи на
реакции человека после сотрясения мозга. Это состояние
растерянности продолжается в течение нескольких
минут после прекращения действия перегрузки. Опыты над
животными показали, что при перегрузке «таз
—голова», величиной 5,5, животное или погибает, или у него
развивается тяжелое обморочное состояние, которое
после снятия перегрузки продолжается еще 5—20 мин.
Указанные симптомы наблюдаются при сравнительно
Длительном действии перегрузки. При кратковременном
действии перегрузки «таз —голова» предел
переносимости повышается. Известно, например, что при
длительности в 1 сек перегрузка «таз —голова» величиной 8—9
переносится летчиками без каких-либо осложнений.
§ 5. ДЕЙСТВИЕ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ
Как известно, ориентация человека в пространстве и
строгая координация его движений осуществляются
благодаря четкому взаимодействию его вестибулярного ап-
3*
35

парата, органа зрения и кожно-мышечной
чувствительности.
Вестибулярный аппарат (фиг. 2. 6) расположен в
пирамиде височной кости. Он состоит из трех полукружных
каналов, размещенных в трех взаимно
перпендикулярных плоскостях, и отолитова органа. С помощью
полукружных каналов воспринимаются угловые ускорения,
а отолитов орган реагирует на линейные ускорения
(изменения силы тяжести).
Полость полукружных каналов заполнена
жидкостью — эндолимфои, которая перемещается при угловых
Фиг. 2.6. Вестибулярный аппарат человека.
ускорениях. Каждое вращение головы, а следовательно,
и полукружных каналов приводит к смещению эндолим-
фы относительно стенок. Возникающее течение
вызывает раздражение соответствующего нервного центра и
создает ощущение начала вращения. Если вращение
происходит в плоскости, не совпадающей с плоскостью
одного из полукружных каналов, то эндолимфа
смещается в двух соответствующих каналах. В результате
получается суммированное ощущение вращения. Когда
вращение становится равномерным, скорость вращения
эндолимфы совпадает со скоростью вращения
полукружных каналов и рефлекс вращения, поступающий из
вестибулярного аппарата, прекращается. При окончании
вращения имеет место обратная картина — эндолимфа,
вследствие своей инертности, перемещается относительно
стенок, что создает рефлекс вращения в обратную
сторону. В этом случае в нервный центр поступают два
сигнала — один от вестибулярного аппарата о вращении в
обратном направлении, другой — от глаз о прекращении
вращения. Эти противоположные сигналы вызывают го-
36

ловокружение, тощиоту и рвоту, а иногда и потерю
ориентировки в пространстве.
Отолитов орган расположен на стыке полукружных
каналов в виде двух кожистых мешочков, на дне
которых имеется скопление особых клеток, которые
заканчиваются тончайшими волосками, обращенными внутрь
мешочка. Над ними находятся мелкие известковые кри-
сталики — отолиты. При изменении положения головы,
всего туловища или силы тяжести происходит
перемещение отолитов, которые натягивают волоски
чувствительных клеток, благодаря чему вызывается поток нервных
импульсов, поступающих в продолговатый мозг, а затем
в мозжечок и кору головного мозга. На основании
поступающей информации осуществляется с помощью
определенных мышечных групп правильная ориентация
тела в пространстве.
Зрение играет большую роль для поддержания
равновесия. Если во время полета выключить зрение, то все
остальные органы не смогут справиться с задачей
поддержания равновесия и летчик окажется в крайне
затруднительном положении.
Так, если во время слепого полета самолет
поворачивается таким образом, что тело летчика совершает
вращательное движение, и это вращение затем замедляется
или изменяется на обратное, то мозг получает
неправильный сигнал; летчику начинает казаться, что он
повернулся в сторону, обратную той, в какую
действительно совершалось вращение. Если летчик в подобных
случаях делает попытку остановить кажущееся вращение,
то этим он только увеличивает вращение и обычно
попадает в штопор.
Интересно, что птицы не способны совершать «слепой
полет». Если они попадают в туман, облака или если их
выпустить из самолета с завязанными глазами, то они
просто совершают беспорядочное падение и опускаются
на землю.
Все перечисленные системы — вестибулярный
аппарат, зрение и кожно-мышечная чувствительность
взаимно дополняют друг друга.
Вестибулярный аппарат тесно связан с вегетативной
нервной системой, которая регулирует такие
функции, как пищеварение, сердечную деятельность,
потоотделение и другие. Поэтому изменения со
37

стороны вестибулярного аппарата могут вызвать
существенные отклонения в работе других систем.
Если человека с закрытыми глазами вращать с
постоянной угловой скоростью, он не будет ощущать
вращение. Но если при этом быстро наклониться, то
возникающее поворотное ускорение (ускорение Кориолиса)
вызовет перемещение эндолимфы и человек сразу
почувствует вращение.
Если во время штопора вращать головой, то в
результате действия поворотного ускорения можно полностью
потерять ориентацию в пространстве. Летчик стремится
парировать кажущееся ему вращение самолета
отклонением рулей и элеронов, что препятствует выходу
самолета из штопора и в некоторых случаях, когда
высоты не хватает, приводит к катастрофе.
Угловые ускорения .улавливаются вестибулярным
аппаратом очень чутко. Приведенные в литературе данные
по величине порога раздражения * вестибулярного
аппарата весьма разноречивы. Многие исследователи
указывают, что угловое ускорение, равное 1,5 град!сек2, уже
ощущается.
При выполнении фигур высшего пилотажа угловые
ускорения достигают лишь подпороговой величины и
у большинства летчиков вестибулярных расстройств не
вызывают.
Интересно, что при выполнении акробатом двойного
сальто угловое ускорение достигает 30 рад/сек2
(1719 град/сек2), но время его действия весьма
незначительно.
В США было проведено исследование действия
вращения на человека до пределов переносимости, а на
животных до смертельного исхода. Испытуемые
подвергались вращению, лежа на боку. Когда ось вращения
проходила через сердце, то при скорости вращения 2,6 об/сек
испытуемые через 12 сек теряли сознание.
Наркотизированные животные при скорости вращения 3,3 об/сек
погибали через 2 мин.
Человек может выдержать в течение 1 мин
вращение с угловой скоростью 1,5 об/сек.
* Порогом раздражения в физиологии и психологии называют
наименьшую силу раздражителя, вызывающего соответственное
ощущение.
38

Увеличение числа оборотов или продолжительности
вращения вызывает тяжелые последствия. Под
действием центробежных сил происходит застой крови в
периферических сосудах, что может привести к остановке
сердца; так как воздух с трудом поступает в легкие, то
может прекратиться и дыхание.
Длительное раздражение вестибулярного аппарата
приводит к укачиванию, которое называется воздушной
болезнью.
Для авиации проблема воздушной болезни
представляет значительный интерес. Во время обучения молодые
летчики страдают от воздушной болезни. При
продолжительном полете, происходящем в неспокойную погоду,
у пассажиров также появляются симптомы воздушной
болезни. Человека начинает тошнить, появляется
усиленное слюноотделение, общая слабость, звон в ушах,
головокружение и неприятное чувство в области
желудка. Все эти явления постепенно нарастают и
заканчиваются рвотой. В некоторых случаях рвота наступает
внезапно и носит неукротимый характер.
О природе возникновения воздушной болезни
выдвигается много теорий: большинство авторов считает, что
воздушная болезнь возникает главным образом под
действием линейных ускорений, так как вертикальная
болтанка воспринимается .наиболее болезненно. Для
предупреждения воздушной болезни или при ее появлении
рекомендуются различные медикаментозные средства.
§ 6. СОСТОЯНИЕ НЕВЕСОМОСТИ
Как же влияет потеря веса на человека?
В обыденной жизни человек нередко оказывается
в условиях, при которых происходит уменьшение его
веса, иногда доходящее почти до невесомости.
Если подпрыгнуть вверх, то в тот момент, когда
подъем прекратится, но падение еще не началось мы
фактически не имеем веса. Наиболее знакомое для всех
ощущение уменьшения веса происходит при опускании
в лифте.
До первого полета человека в космическое
пространство высказывались соображения, что человек не сможет
перенести такое необычное состояние, как невесомость.
Однако многие исследователи придерживались
противоположного мнения, считая, что отсутствие тяжести не
30

ловека становятся препятствием, своего рода барьером, на пути
развития летных качеств самолета Самолет может выдержать
значительно большие перегрузки, чем человек, и одно из основных
качеств боевого самолета — высокая маневренность — не может
быть полностью использовано из-за отрицательного влияния
перегрузок на организм человека.
Поэтому проблема повышения сопротивляемости организма
ускорениям является исключительно актуальной и имеет
первостепенное значение.
Во многих случаях перегрузки достигают значительных величин
и представляют реальную опасность для жизни человека. Нужно
знать причины возникновения перегрузок, понимать, как они
протекают, и предвидеть их последствия, для того чтобы предупредить
или ослабить их вредное влияние на организм человека и создать
надежно действующие средства защиты.
Особое место в авиации занимают ударные перегрузки. Эти
перегрузки возникают каждый раз при вынужденной посадке или
в случае аварийного покидания летательных аппаратов. Защита
от ударных перегрузок имеет большое практическое значение.
Предлагаемый читателям труд посвящен описанию перегрузок,
возникающих в полете и при аварийном покидании самолета, а
также при выведении на орбиту космического летательного аппарата,
его спуске и посадке на Землю.
В книге рассказано о действии перегрузок на организм
человека, описаны противоперегрузочные устройства и средства спасения
экипажа — парашюты и катапультные установки.
, Автор обобщил и изложил в популярной форме материалы,
опубликованные в отечественной и зарубежной печати. Очень
полезной для читателя окажется первая глава книги, где в кратком
изложении даны основные сведения из механики и приведены простые
формулы, которыми пользуется автор при описании полета
летательных аппаратов и возникающих в полете перегрузок.
Книга будет интересна широкому кругу читателей.
Герой Социалистического Труда С. М. Алексеев

является препятствием к полету человека в космосе.
Сердце должно действовать нормально, так как
кровеносная система представляет собой насос с замкнутым
циклом. Сердце гонит кровь благодаря сокращению
сердечных мышц. Питание в условиях невесомости также
вполне возможно, так как пища перемещается в
желудочно-кишечном тракте не под действием сил тяжести,
а главным образом в результате сокращения мышц
пищеварительного аппарата. Вообще физиологические
процессы должны совершаться нормально.
Что же касается психического состояния человека, то
можно было думать, что через некоторое время он
освоится с новой для него обстановкой.
Однако все эти соображения нуждались в строгой
научной проверке, которая могла быть осуществлена
только в_ полете.
Нашим исследователям удалось воспроизвести
состояние невесомости в полете на самолете (подробнее см.
на стр. 72). Однако это состояние длилось не больше
40 сек. Они отмечали, что в начале невесомости рука
не может дотянуться до цели, что нужна тренировка,
прежде чем мозг и глаза приспособятся к новой
ситуации.
Эксперименты на самолете дали весьма
обнадеживающие результаты и показали, что, находясь в состоянии
невесомости, человек может есть и пить, используя для
этого специальное приспособление. Люди свободно
«парили» в кабине, переворачивались и могли
передвигаться, отталкиваясь от стенок (фиг. 2.7).
Но как исследовать действие невесомости на
человека, если она продолжается в течение длительного
времени?
Решение этого вопроса представляет большую
трудность. Это объясняется тем, что создание специальных
стендов для воспроизведения невесомости в наземных
условиях является технически чрезвычайно сложной,
если не невозможной задачей.
После успешного запуска первых спутников Земли, а
затем и решения проблемы возвращения
корабля-спутника на Землю встала задача запуска в космическое
пространство живых существ с целью проверки всех
особенностей такого полета и, в первую очередь,
влияния невесомости на живой организм.
40

19 августа 1960 г. был запущен второй
корабль-спутник с собаками и другими живыми существами.
На борту этого корабля имелась телевизионная
установка, позволявшая наблюдать с Земли за поведением
собак во время полета. В момент старта собаки
настороженно и недоуменно смотрели в днище кабины. В
первые секунды полета собаки беспокоились, метались.
Потом животные замерли. Корабль вышел на орбиту.
После большой перегрузки наступило состояние невесомо-
Фиг. 2.7. Пассажир «плавает» в кабине
самолета, находясь в состоянии невесомости.
сти. Собаки «повисли» в кабине. Лапы и головы их были
расслаблены, опущены и на первый взгляд животные
казались безжизненными. Постепенно они стали
поднимать головы, двигать лапами.
После приземления обследование животных показало,
что весь полет они перенесли хорошо. Никаких
отклонений от нормы обнаружено не было.
12 апреля 1961 г. первый в мире космонавт Ю. А.
Гагарин совершил полет вокруг Земли
продолжительностью 1,5 часа. После выхода на орбиту он находился
в состоянии невесомости около часа. Никаких
неприятных ощущений Ю. А. Гагарин не отмечал. Без
особых затруднений он принимал пищу, писал, веЛ
необходимые наблюдения. Это были весьма важные
наблюдения для всех последующих полетов.
41

Обширная программа медицинских исследований
была проведена 6 августа 1961 г. на корабле «Восток-2»;
она включала изучение особенностей суточного цикла
жизни летчика-космонавта Г. С. Титова в условиях
космического полета.
Г. С. Титов на пресс-конференции 11 августа отмечал,
что в начале ему казалось, что он летит вверх ногами,
но вскоре, через несколько секунд, это ощущение
исчезло.
На третьем витке космонавт обедал, а на шестом —
ужинал, проводил физзарядку и т. п.
Невесомость не помешала космонавту осуществлять и
все необходимые естественные потребности: принимать
пищу, пользоваться системой ассенизации и даже
спать. Правда, сон, особенно вначале, был
беспокойным, а аппетит— пониженным. Во время
орбитального полета пульс колебался в пределах 80—100 ударов
в минуту, что несколько превышало исходные
показатели, а в состоянии сна он снизился до 54—56 ударов
и соответствовал наземным условиям. Форма и
элементы электрокардиограммы в течение всего полета по
орбите не претерпевали каких-либо существенных
изменений.
Длительное пребывание Г. С. Титова в условиях
невесомости* прошло хорошо и не вызывало каких-либо
патологических расстройств. Отмечались лишь некоторые
изменения со стороны вестибулярного аппарата,
которые не сказались на работоспособности космонавта.
В дальнейших полетах необходимо было выяснить,
являются ли отмеченные космонавтом реакции со стороны
вестибулярного аппарата следствием повышенной
индивидуальной чувствительности или будут часто
сопровождать космонавтов в условиях невесомости.
С этой точки зрения весьма важным было проведение
полета двух космонавтов А. Г. Николаева и П. Р.
Поповича одновременно.
В результате изучения материалов этого полета
учеными сделано заключение, что общее состояние и
физиологические функции космонавтов в течение всего полета
не выходили из пределов нормы.
Это подтвердил и успешный полет в космосе В. Ф.
Быковского (с 14 по 19 июня 1963 г) и В. В. Терешковой —
42

первой женщины космонавта, пробывшей в космосе трое
суток (с 16 по 19 июня 1963 г.).
Вот что говорил о своих ощущениях летчик-космонавт
В. Ф. Быковский, находившийся в состоянии
невесомости в течение пяти суток: «...Особое впечатление на меня
произвело свободное плавание в кабине. Не скрою, что
я каждый раз с нетерпением ожидал того часа, когда
можно будет освободиться от подвесной системы и
поплавать в кабине. В отвязанном состоянии я выполнял
различные движения, подплывал к иллюминаторам,
наблюдал за Землей. Очень все интересно — от
малейшего толчка плывешь в другую сторону. Закроешь глаза —
не поймешь, в каком положении находишься.»
Таким образом, установлено, что в условиях
космического полета продолжительностью более 100 час
физически здоровый человек, прошедший необходимую
подготовку, очевидно, в состоянии вполне
удовлетворительно переносить невесомость.
Важным фактором, подтвержденным на практике,
явилось и то, что работоспособность космонавтов на всех
участках полета сохранялась на необходимом уровне и
обеспечивала выполнение всех заданий,
предусмотренных программой полета.
Как будет действовать на человека состояние
длительной невесомости, продолжающейся в течение многих
дней или даже месяцев, можно пока только
предполагать. Только опыт, накопленный в результате
длительных космических полетов, позволит обстоятельно
изучить эту проблему.
К. Э. Циолковский предлагал создать на корабле
искусственную тяжесть путем вращения корабля.
Возникающая при вращении центробежная сила создаст
привычное ощущение тяжести, причем эту тяжесть можно
будет сделать желаемой величины в зависимости от
размеров корабля и скорости его вращения.
§ 7. ДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИЙ НА ЧЕЛОВЕКА
Изоляция летного состава и пассажиров от вибраций
и шума уже сейчас является серьезной проблемой. Эта
проблема остается актуальной и по отношению к лета-
43

тельным аппаратам ближайшего будущего, мощность
двигателей и скорость полета которых будет
непрерывно увеличиваться.
Под влиянием вибраций в организме человека могут
возникнуть патологические изменения, которые
вызываются не только местным действием вибраций на ткань,
но и общим влиянием их на нервную систему. Со
стороны сердечно-сосудистой системы отмечается учащение
или замедление пульса и в большинстве случаев
понижение артериального кровяного давления.
Наряду с объективными изменениями в организме от
действия вибраций многие авторы указывают на
возможность появления у человека общего утомления,
раздражительности, головной боли, шума в голове и т. д.
В условиях полета шум в значительной степени
маскирует действие вибраций, в связи с чем большинство
летного состава жалуется в основном на утомляющее
действие шума. В действительности же происходит
суммирование шумовых и вибрационных раздражений.
Опытным путем установлено, что человеческий
организм воспринимает вибрации различно в зависимости от
частоты, амплитуды и направления их действия. Не
следует делать вывод, что чем больше амплитуда
колебаний, тем опаснее должны быть вызываемые ими
последствия. В действительности же наблюдаются случаи,
когда колебания, происходящие со значительными
амплитудами при меньшей частоте, менее опасны, чем
колебания с малыми амплитудами, но имеющие более
высокую частоту.
При совпадении частот вибрирующей конструкции и
собственных частот тела человека и его отдельных
частей последние начинают резонировать, т. е. амплитуда
их колебаний увеличивается.
Реакция организма больше всего проявляется при
частоте колебаний, близкой к частоте собственных
колебаний тела и отдельных органов. За резонансную
частоту всего тела некоторые авторы принимают вибрации
с частотой 5—8 и 20—25 гц.
Вибрации, действующие вдоль тела, ощутимы
гораздо слабее, когда человек находится в положении стоя.
Когда человек сидит, он переносит значительно
меньшую вибрацию.
44

На фиг. 2. 8 представлены кривые равного ощущения
вибраций для различных значений амплитуд и частот,
действующих в вертикальном направлении.
Горизонтально направленные вибрации оказывают примерно
такое же действие.
Из рассмотрения этих кривых видно, что вибрации
с частотой 80 гц и амплитудой 0,01 мм оказывают на
человека такое же действие, как и вибрации с амплитудой
10 мм, но частотой около 3 гц.
Для вибраций, время действия которых ограничено
несколькими часами (применительно к человеку, сидя-
Амплитуды 6 мм
Фиг. 2.8. Кривые равного ощущения вибраций (по данным
И. И. Славина, И, Я. Борщевского).
/—едва ощутимы, 2—хорошо ощутимы, 3—^предельно допустимы для вибраций
рабочего места (утверждены санитарной инспекцией), 4—вредны при
длительном воздействии, 5—безусловно вредны, 6—хорошо переносимы при
действии в течение нескольких часов, 7—переносимы при действии в течение
нескольких часов.
щему в самолетном кресле), И. Я. Борщевский и др.
предлагают следующую классификацию:
Зона хорошо переносимых вибраций.
Вибрации этой зоны не вызывают сколько-нибудь
заметных изменений в организме и неприятных
субъективных ощущений. К ним могут быть отнесены вибрации:
— с частотой от 10 гц до 30 гц и амплитудой до
0,8 мм-
45

— с частотой от 4U гц до 6U гц и амплитудой до
0,4 мм.
Зона переносимых вибраций. При
воздействии этих вибраций возникают незначительные, легко
обратимые функциональные изменения. Эти изменения
не сопровождаются выраженными субъективными
ощущениями, не ведут к заметному понижению
работоспособности человека и исчезают по прекращении действия
вибраций.
К этой зоне следует отнести вибрации:
— с частотой 10 гц и амплитудой до 1,6 мм;
— с частотой 50 гц и амплитудой до 0,8 мм.
Пределы, допустимые при кратковременно
действующей вибрации, еще недостаточно изучены и нуждаются
в экспериментальной проверке. Однако те
немногочисленные эксперименты, которые были проведены до
настоящего времени, дают основание считать, что они
значительно выше нормативов, принятых при длительном
действии вибрации.
Еще несколько слов о физиологическом действии шума
на человека.
Если вибрации представляют собой колебательные
движения твердых тел, то шум (звук) — это колебания
воздушной среды, возникающие под влиянием
колебаний твердых тел.
Сильный шум вредно отражается на здоровье и
работоспособности людей. Человек, работая при шуме,
привыкает к нему, но продолжительное действие шума
вызывает общее утомление и может постепенно привести
к тугоухости.
При действии значительного шума в течение многих
лет человек может совершенно потерять слух. Под
влиянием шума притупляется острота зрения.
Действуя на кору головного мозга, шум ускоряет
процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет
психические реакции.
Влияние шума на человека зависит от интенсивности,
продолжительности воздействия и частотного состава
шума.
Согласно отечественным официальным нормативам
общие уровни шума в производственных помещениях не
должны превышать для низкочастотных шумов 90—
46

100 дб, для среднечастотных 85—90 дб и для
высокочастотных 75—85 дб *.
Шум в кабине пассажирских самолетов не должен
превышать 100 дб.
§ 8. УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ ПЕРЕГРУЗОК
НА ЧЕЛОВЕКА
Что же испытывает летчик во время полета? В
различные моменты он подвергается действию различных
по величине и направлению перегрузок. При выходе из
пикирующего полета летчик ощущает, как отяжелевшее
тело вдавливается в сиденье кресла. Когда самолет
перевернулся в воздухе и летит в этом положении, летчик
повисает на плечевых ремнях.
Как исследовать действие перегрузок, возникающих
в полете, в наземных условиях, т. е. как создать на земле
те условия, которые могут возникнуть в полете? Решение
этой проблемы было достигнуто путем создания весьма
сложных инженерных сооружений, к числу которых
в первую очередь следует отнести центрифуги, ракетные
тележки и катапульты. Кроме того* строятся специально
оборудованные летающие лаборатории, на которых
исследователи получили возможность в реальных
условиях проверить результаты наземных испытаний.
Исследования в наземных условиях имеют то
преимущество, что при их проведении можно использовать
сложное и громоздкое оборудование, которое
невозможно установить на самолете. Кроме того, эти
испытания не связаны с погодой и проводятся в любое время
года.
Центрифуги. На центрифугах изучается влияние
на человека перегрузок, действующих в самых
различных направлениях (фиг. 2.9).
* Для характеристики громкости звука установлена особая
логарифмическая шкала уровней громкости звука — шкала децибелов.
В децибелах (сокращенно — дб) принято также оценивать
степень ослабления звуков и звукоизолирующие свойства конструкции.
Шкала децибелов характеризует изменение громкости звука не на
определенное число единиц, а в определенное число раз.
Пользование шкалой децибелов очень удобно; весь огромный
диапазон интенсивностей звука, от едва слышимых до оглушительно
громких, укладывается всего в 140—150 дб. Это позволяет при
оценке различных уровней звука пользоваться небольшими целыми
числами (от 8 до 150), так как изменения уровня меньше чем на
* дб обычно на слух не заметны.
47

Интересно, что к мысли о необходимости применения
центрифуги для экспериментального исследования
влияния перегрузок пришел К. Э. Циолковский. В 1891 г. он
строит небольшую центрифугу, на которой исследует
действие перегрузки на живые организмы.
В результате своих опытов К. Э. Циолковский
установил, что тараканы в состоянии перенести 300-кратную
перегрузку.
Современная центрифуга представляет собой сложное
инженерное сооружение, обычно состоящее из
следующих основных агрегатов:
— металлической рамы длиной от 12 до 30 м,
вращающейся на жестко закрепленной оси. К концу рамы
подвешивается кабина, на другом конце рамы
устанавливается груз, выполняющий роль противовеса;
Фиг. 2. 9. Центрифуга.
— механического привода, обычно электромотора
с редуктором, маховиком и тормозным устройством;
— герметической кабины с расположенным в ней
креслом, рычагами управления и приборами;
— контрольно-измерительной аппаратуры,
обеспечивающей автоматическую запись и передачу на
контрольный пункт регистрируемых параметров (частота
пульса и дыхания, кровяное давление, кардиограмма сердца
и т. д.).
Кабина центрифуги соединена с вакуум-насосом и при
экспериментах «высота» в ней может меняться. Также
меняется температура, влажность и состав воздуха.
Телевизионная установка позволяет экспериментатору
48

зрительно наблюдать за поведением испытуемого.
Карданная подвеска кабины позволяет менять ее
положение и испытывать влияние на человека перегрузок,
действующих в различных направлениях (фиг. 2. 10).
Мощные электрЬмоторы раскручивают раму
центрифуги и в течение нескольких секунд создают
перегрузку, дбстигающую 40 единиц.
Фиг. 2.10. Карданная подвеска позволяет
поворачивать кабину и исследовать перегрузки,
действующие в различных направлениях.
Стрелками показаны оси, вокруг которых вращается
кабина.
Применяются центрифуги и с инерционным
устройством, состоящим из тяжелого маховика и
фрикционной муфты. Принцип действия заключается в
следующем: относительно маломощный электромотор
предварительно раскручивает маховик. При достижении
заданного числа оборотов включается муфта сцепления,
соединяющая маховик с рамой. Подобное устройство
обеспечивает быстрое увеличение перегрузки.
Полного тождества между условиями действия
перегрузок на центрифуге и на самолете не имеется. Это
различие в основном заключается в том, что при испытание
ях на центрифуге, вследствие относительно небольшого
ее радиуса, получаются различные перегрузки в области
головы и ног, а во время пуска или остановки центри-
4—939
49

ГЛАВА I
ПЕРЕГРУЗКИ, ВИБРАЦИИ
(Основные понятия)
Автор старался сделать изложение понятным
широкому кругу читателей. В то же время, где это
необходимо, рассуждения подтверждаются простыми
расчетами.
Чтобы облегчить пользование книгой, в настоящей
главе даются некоторые сведения из механики и
техники, знание которых необходимо для понимания
приведенных в тексте и в примерах формул.
§ 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ МЕХАНИКИ
Прямолинейное движение
В равномерном прямолинейном движении скорость V
точки равна отношению пройденного пути S к
промежутку времени t, в течение которого этот путь пройден:
В технике скорость измеряют в метрах в секунду
(м/сек), в километрах в час (км/час) и в километрах
в секунду (км/сек). Скорость — величина векторная,
она имеет, кроме числового значения, еще и
направление.
В равноускоренном (равнозамедленном)
прямолинейном движении отношение изменения величины скорости
к промежутку времени, в течение которого это
изменение произошло, сохраняет постоянную величину. Это
постоянное отношение называется ускорением
прямолинейного равноускоренного (равнозамедленного)
5

фуги возникают значительные угловые ускорения,
которых не* при выполнении маневра на самолете.
Для создания перегрузок, имеющих примерно одну и
ту же величину на различных участках тела человека,
радиус центрифуги должен быть не менее шести метров.
При увеличении радиуса центрифуги уменьшается
также неблагоприятное влияние угловых ускорений,
возникающих при разгоне и остановке.
Многочисленными испытаниями установлено, что на
центрифуге создаются для человека более тяжелые
условия, чем на самолете.
В качестве примера определим перегрузку, которую испытывает
летчик, сидящий в кабине центрифуги, при следующих условиях:
— радиус центрифуги г= 10 м;
— скорость вращения /гВр = 0,5 об/сек\
— вес испытателя G = 70 кг.
Линейную скорость V, с которой кабина движется по
окружности, определим из уравнения
1/=2яг/гвр=2 • 3,14 • 10 • 0,5=31,4 м/сек.
Человека, сидящего лицом к центру вращения, центробежная
сила прижимает к спинке кресла. Величину этой центробежной силы
найдем по формуле
mV* 7,1-31,42
ЛГцб= = —гг = 695 кГ.
г 10
Перегрузка действует в направлении «грудь-* спина» и равна
Летчик современного боевого самолета нередко
работает на пределе своих физических возможностей. В
связи с этим возникла потребность в тщательной наземной
подготовке летного состава с целью достижения
координации его действий в обстановке, близкой к условиям,
возникающим в полете. Для этой цели также
применяются центрифуги.
Ракетные тележки. На ракетных тележках
возможно проведение большого количества разнообразных
экспериментов, связанных с изучением действия
перегрузок на организм человека (фиг. 2. 11).
Ракетные тележки обеспечивают создание
отрицательных или положительных перегрузок подобных тем, какие
получаются при резком торможении самолета на
пробеге, катапультировании из самолета, аварийной посад*
ке и т. д.
SO

В зависимости от характера эксперимента
применяются разнообразные конструкции тележек. Исследование
кратковременно действующих ударных перегрузок
можно производить на сравнительно тихоходных тележках
с небольшой длиной пути. Для исследования длительно
действующих перегрузок, а также влияния встречного
потока воздуха при катапультировании и исследования
самих процессов катапультирования необходимы
тележки со скоростью движения, в 1,5—3 раза превышающей
скорость звука, и длиной рельсового пути в несколько
километров.
Фиг. 2. 11. Ракетная тележка.
В настоящее время испытания на ракетных тележках
проводятся во многих странах. Судя по опубликованным
данным, в США эксплуатируется несколько стендов,
оборудованных ракетными тележками. Один из них име-
ет длину пути 3050 м. Скорость движения тележки —
2000 км/час.
На других тележках достигнута скорость, в три раза
превышающая скорость звука.
На ракетных тележках можно получить большие
перегрузки как при разгоне, так и при торможении. При
моделировании аварийных условий величина перегрузки
может быть доведена до 200.
Ракетная тележка состоит из салазок, двигающихся
по рельсовому пути, ракетного двигателя, тормозного
4*
51

устройства, кресла с испытателем и различной
аппаратуры.
Салазки представляют собой металлическую ферму,
которая с помощью специальных башмаков крепится
к рельсу. Для уменьшения сил трения при движении
салазок по рельсовому пути башмаки имеют сменные
йкладыши с относительно малым коэффициентом
трения. На салазках монтируются кресло с испытателем,
двигательная установка и аппаратура. Вес всего
устройства достигает 3 т.
Для остановки тележки, двигающейся с большой
скоростью, применяется вода, находящаяся в желобе
между рельсами. При торможении в воду опускается спе*
циальный ковш. Этот способ торможения очень
эффективен и обеспечивает получение значительных
перегрузок. Применяется также механическое торможение,
состоящее из гидравлически прижимаемых к рельсам
башмаков. Для рельсового пути используются обычные
железнодорожные рельсы. Однако к укладке рельс, их
креплению и прямолинейности пути предъявляются
повышенные требования.
Реактивный двигатель состоит из пороховых ракет
или жидкостного реактивного ускорителя. Пороховые
ракеты просты в эксплуатации, но сравнительно дороги.
Тяга двигателя и время действия подбираются в
соответствии с заданными скоростями и ускорениями.
Если пренебречь силами трения, то для достижения скорости
движения тележки, в два раза превышающей скорость звука,
потребная тяга двигателя F может быть определена по формуле
.-.2
где сх — безразмерный коэффициент аэродинамического
сопротивления; для плохо обтекаемых тележек с*—1,2;
Q=0,125 кГ • сек2/мА — массовая плотность воздуха;
5=0*8 м2 — площадь поперечного сечения системы
«человек—тележка»;
V=662 м/сек — скорость движения тележки;
1,2.0,8.0,125-6622 _л/ч „
F == —: — = 26 200 кГ.
2
Наземные катапульты. На наземных катапуль*
tax изучается действие на человека ударных перегрузок,
подобных тем, которые получаются при аварийном
покидании самолета с креслом.
52

Катапульта состоит из металлической рамы высотой
до 50 м, кресла, стреляющего механизма, системы
торможения и контрольно-измерительной аппаратуры.
Фиг. 2. 12. Наземная катапультная установка.
Катапульта позволяет производить исследования с
манекенами, животными и людьми. В процессе
исследований определяется величина допустимой перегрузки,
работа стреляющего механизма, взаимодействие всех
механизмов кресла и т. д.
На фиг. 2. 12 показана катапульта, построенная для
исследовательских целей. Катапульты применяются так-
Й>

же для тренировки летного состава. Однако
тренировочные катапульты отличаются меньшими размерами, они
обычно располагаются на передвижных платформах,
легко собираются и разбираются.
Тренировки на катапультах позволяют летчикам
испытать действие различных по величине перегрузок и
отработать навыки и последовательность действий
летчика при катапультировании.
Исследование действия перегрузок
в полете. Такие исследования проводятся для
проверки в действительных условиях полета данных,
полученных при испытаниях на центрифугах, ракетных
тележках и катапультах.
В процессе летных испытаний исследуется действие
перегрузок, возникающих при выполнении пилотажных
фигур, производится катапультирование с креслом.
Специальная контрольно-измерительная аппаратура
записывает частоту пульса летчика, частоту дыхания,
кардиограмму сердца, работу мозга и т. п.
Развитие средств регистрации физиологических
процессов путем передачи на землю электрических
сигналов от датчиков, установленных на теле и одежде,
значительно расширило возможности проводимых в полете
исследований.
В качестве датчика температуры тела с успехом
применяются полупроводниковые термисторы. С
изменением температуры они изменяют величину электрического
сопротивления, которое затем преобразуется в
электрическое напряжение.
Частоту пульса регистрируют пьезокристаллы.
Дыхание регистрируется весьма просто. На груди
человека крепится переменное электросопротивление. При
дыхании окружность груди изменяется. Это в свою
очередь влияет на величину электрического сопротивления
и регистрируется соответствующим прибором.
N^V*N*S*\*4^

<*•
ГЛАВА III
ПОЛЕТ И ПЕРЕГРУЗКИ
История развития авиации характеризуется
непрекращающейся борьбой за повышение летно-тактических
данных самолетов—скорости, высоты и маневренности.
Первый официально зарегистрированный мировой
рекорд скорости в 1906 г. составлял всего 41,3 км/час,
а 7 июля 1962 г. летчик-испытатель Г. Мосалов
проводит самолет со скоростью 2681 км/час.
Основным признаком, по которому
классифицируются самолеты, является их назначение, так как именно
назначение самолета определяет его характеристики,
размеры, общую компоновку, оборудование.
В самолетостроении установились три основных
направления: военные самолеты, предназначенные для
различных видов боевого применения; гражданские
самолеты, призванные обслуживать мирное население и
народное хозяйство, и экспериментальные самолеты,
предназначенные для проведения полетов с
научно-исследовательской целью.
В зависимости от назначения к самолетам
предъявляются различные требования. Военные самолеты
должны отвечать боевому назначению, определяемому
тактико-техническими требованиями, и, прежде всего,
обеспечивать экипажу все возможности для успешного
выполнения боевого задания. Так, например, истребители
должны обладать хорошей маневренностью, скоростью и
высотностью, бомбардировщики — грузоподъемностью и
Дальностью полета. Непременным условием, которому
Должны удовлетворять гражданские самолеты, является,
помимо скорости и грузоподъемности, обеспечение пас-
55

сажирам и экипажу максимальных удобств и полной
безопасности полета от момента взлета до посадки.
К числу советских пассажирских самолетов относятся
известные воздушные лайнеры Ил-18 конструкции
С. В. Ильюшина, Ту-104, Ту-114 конструкции А. Н.
Туполева, АН-10 конструкции О. К. Антонова и другие са-
Спорость полета в км/час
Фиг. 3.1. Области применения самолетов
с различными силовыми установками.
1-е винтомоторной установкой, 2—с турбовинтовой
установкой, 3-е турбореактивным двигателем (ТРД),
4—с турбореактивным двигателем с форсажной
камерой (ТРД-Ф), 5—с ракетным двигателем.
молеты, хорошо себя зарекомендовавшие на воздушных
просторах нашей Родины и далеко за ее пределами.
В аэроклубах ДОСААФ обучение и тренировка
летчиков-спортсменов проводятся на спортивных самолетах
ЯК-18А и ЯК-18П. Это — спортивные машины
конструкции А. С. Яковлева. Они обладают хорошими летными
качествами, имеют оборудование, позволяющее
выполнять полеты как днем, так и ночью.
Переход от самолетов старой схемы с поршневыми
моторами к современным реактивным самолетам со стре-

ловидными и треугольными крыльями позволил
значительно повысить скорость полета и высоту.
Существенно улучшились и маневренные качества современного
самолета. Области применения самолетов с
различными силовыми установками в зависимости от скорости
полета и высоты показаны на фиг. 3. 1.
Под маневренностью самолета понимается
способность самолета изменять скорость, высоту и
направление полета за определенный промежуток времени при
соответствующем воздействии летчика на органы управ*
ления. Чем совершеннее аэродинамика самолета и
выше его тяговооруженность, вместе с тем, чем мощнее
средства торможения, которыми оснащен самолет для
искусственного увеличения его сопротивления, тем выше
его маневренность, а следовательно, тем большие будут
возникать ускорения, а с ними и перегрузки
в процессе пилотирования и тем меньше времени
потребуется летчику для выполнения маневра.
Воздушные тормоза применяются на современных
самолетах для быстрого гашения скорости при посадке.
С помощью воздушных тормозов летчик имеет
возможность повышать лобовое сопротивление самолета.
Воздушные тормоза представляют собой жесткие щитки,
обычно устанавливаемые на фюзеляже или крыле.
В убранном положении воздушные тормоза не
нарушают аэродинамических форм самолета (фиг. 3.2).
Маневренные возможности самолета с
турбореактивным двигателем существенно изменяются с высотой и
скоростью полета. Обычно они наиболее высоки на
относительно малых и средних высотах. На этих высотах
маневренные возможности самолета ограничиваются
лишь прочностью конструкции или физиологическими
возможностями летчика — его способностью перенести
возникающие перегрузки. На больших высотах
маневренность самолета значительно сужена, чему в
значительной степени способствует падение тяги ТРД и
уменьшение на сверхзвуковых скоростях
аэродинамического качества самолета *.
* Аэродинамическое качество самолета — отношение подъемной
силы к лобовому сопротивлению при данном угле атаки. Чем
меньше лобовое сопротивление при данной подъемной силе, тем более
совершенным в аэродинамическом отношении является самолет, тем
больше будет его аэродинамическое качество.
57

Применение двигателей с форсажной камерой
заметно расширяет маневренные возможности самолета на
больших высотах, а также диапазон реализуемых в
полете скоростей.
Фиг. 3. 2. Органы управления самолета.
У самолетов с жидкостными реактивными
двигателями (ЖРД) маневренные возможности на больших
высотах более высоки, чем у самолетов с ТРД, поскольку
их тяга с высотой не уменьшается, но, наоборот, даже
несколько возрастает.
§ 1. ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ ВЗЛЕТЕ, ПОСАДКЕ И ПОЛЕТЕ САМОЛЕТА
Перегрузки при взлете и посадке
При разбеге самолета его скорость увеличивается от
нуля до скорости взлета в течение сравнительно
большого промежутка времени, перегрузки при этом
невелики и на летчика они не оказывают заметного
воздействия (фиг. 3.3).
Пяти- и шестикратные перегрузки возникают при
взлете самолета с катапульты или рампы. Взлет с
катапульты или рампы сопровождается резким
увеличением скорости в течение короткого промежутка времени
(1,5—2,5 сек).
58

Катапульты устанавливаются на кораблях или на
земле с целью уменьшения разбега самолета при взлете
(фиг. 3.4).
+ п
Фиг. 3.3. Силы, действующие на самолет
при разбеге.
У—подъемная сила, G—вес самолета, F—сила тяги,
«tfj и Rji — «реакция земли», Р—трение колес,
Q—сопротивление воздуха.
Современные катапульты обеспечивают скорость
в момент отрыва величиной 150—300 км/час.
Катапульты значительно различаются между собой по
конструкции, однако все они имеют общую принципиальную
схему: по направляющим перемещается тележка (или
буксирное устройство), на которой устанавливается
самолет. В конце разбега он автоматически отделяется от
Фиг. 3. 4. Взлет самолета с катапульты.
/—катапультируемый самолет, 2—тележка, 3—трос,
4—барабан, 5—двигатель.
буксирного устройства и дальнейший взлет совершает
самостоятельно под действием силы тяги, создаваемой
Двигателем.
59

движения. Ускорение при равнопеременном движении
определяется по формуле
— t
где V0 — начальная скорость;
Vt — скорость в конце промежутка времени t.
Знак « + » ставится при равноускоренном движении,
а знак «—» — при равнозамедленном.
Если известна начальная скорость У0» конечная
скорость Vt и расстояние /, пройденное телом, то ускорение
вычисляется по формуле
а
vi-vl
21
Скорость равнопеременного движения может быть
вычислена по формуле
V=V0±at.
При переменном прямолинейном движении
различают мгновенную и среднюю скорости.
Если за время от момента t0 до момента t0+At тело
пройдет путь AS, то
v =*£
ср м •
Мгновенной скоростью в данный момент времени to
называется предел
V,=lim^-
'о At
при д/->0.
Движение тела по окружности
При движении тела по окружности с постоянной по
величине скоростью возникает центростремительное
(нормальное) ускорение ацс, направленное по радиусу
к центру окружности.
Если известен радиус окружности г и линейная
скорость V, то центростремительное ускорение можно
получить по формуле
V2
Ядс =
l/*
6

Взлет практически без разбега может быть
достигнут при применении взлетных рамп, установленных под
углом к горизонту. При взлете с катапульты самолет
должен достичь скорости отрыва до того, как оторвется
от катапульты. Благодаря использованию стартовых
ракет (ускорителей) самолет может оторваться от рампы
при скорости, достаточной лишь для обеспечения
эффективного действия рулей, т. е. около 120—140 км/час. Это
обстоятельство позволяет иметь рампу длиной всего
в 15—18 м (фиг. 3.5).
Фиг. 3.5. Взлет самолета с рампы.
У—подъемная сила крыла, FRB— тяга двигателя, Fvotf— тяга
ускорителя, G—»вес самолета.
уск
Если известна длина катапульты (или рампы) / и скорость
самолета в момент отрыва Vt, то возникающую при взлете
перегрузку п можно определить по формуле
п =
V)-V\
Kg
Так, например, при /=30 м, V<=200 км/час (55,5 м/сек), У0=0
(55,5)2
п =
= 5,2.
2.30-9,81
Перегрузка действует в направлении «грудь оспина» и прижимает
летчика к спинке кресла.
Посадка самолета является одним из ответственных
этапов полета. Здесь требуется наибольшая точность
в управлении самолетом. У земли не всякая ошибка
может быть своевременно исправлена.
Подход к земле для выполнения правильной
посадки совершается планированием на угле атаки крыла,
близком к наивыгоднейшему, т. е. на угле атаки,
позволяющем иметь наиболее пологую траекторию полета.
60

Перед землей движением ручки на себя самолет
выравнивается и, летя горизонтально, постепенно теряет
скорость и приземляется.
Заметим, что при этом самолет все же имеет
небольшую вертикальную скорость снижения, т. е. совершает
падение с некоторой высоты.
Планирование
Выдертивание ^^«(З^^
„ „ Парашютирование сгт^^я
Нормальная посадкой с парашютированием
__^ланироВание
Выдертибание
Парашютирование с _^~" ^fe^*
большой, высоты
сД=аОа^ Л
И о с а д н а с )f п л ьо д о мн
Фиг. 3. 6. Посадка самолета.
Если выравнивание произведено преждевременно,
когда самолет находится на значительной высоте над
землей, то достигнув посадочной скорости, он начнет
быстро снижаться (парашютировать) и, набрав при этом
большую вертикальную скорость, сильно ударится о
землю (посадка с «плюхом»).
При правильной посадке в первый момент касания
Земли в стойках шасси возникают незначительные
усилия. И, наоборот, при грубой посадке со значительным
парашютированием возможна поломка шасси (фиг. 3. 6).
Таким образом, чем искуснее будет посажен самолет,
чем с меньшей вертикальной скоростью он коснется
61

земли, тем меньшую работу придется поглотить
амортизационной системе.
Величина возникающей при посадке перегрузки
зависит от жесткости амортизации (амортизатора и пневма-
тиков колес). Жесткость амортизации характеризуется
отношением усилия, сжимающего систему, к величине
обжатия (хода). При парашютировании с одной и той
же высоты более жесткая амортизация приведет к
возникновению больших ускорений, а следовательно, и
перегрузок.
Проведенные испытания показали, что вертикальные
перегрузки при нормальной посадке не превышают 2—
3 единиц.
У истребителей посадочная скорость составляет 270—
290 км/час. Такая большая посадочная скорость
чрезвычайно усложняет посадку, требуя от летчика высокого
мастерства. Неудивительно, что большинство аварий
происходит при посадке.
Особенно большие инерционные силы возникают при
всякого рода аварийных посадках и катастрофах.
Действующие в этом случае перегрузки могут достигать
значительных величин.
Если самолет совершает вынужденную посадку с
убранным шасси, то при ударе о землю летчик
испытывает перегрузку в направлении «таз—► голова» и
перегрузку «спина—► грудь» вследствие торможения при
пробеге. Допустим, что у самолета, имеющего посадочную
скорость, равную 200 км/час, путь торможения
составляет 50 м, тогда перегрузку п можно определить по
формуле
v]-vl
п= .
В конце пробега V* = 0; подставляя в формулу
цифровые значения, получим
„=0-<55,5)2
2-50.9,81
При уменьшении пути торможения до 10 м величина
перегрузки соответственно увеличится до —16. Если на
той же скорости самолет встретится с каким-либо
непреодолимым препятствием и путь торможения не будет
превышать 1 м, то перегрузка будет более —150.
62

Приведенного примера достаточно, чтобы представить
себе величину перегрузок, действующих при аварийной
посадке.
Положение кресла в самолете имеет большое
значение для обеспечения безопасности при аварийной
посадке. Кресло летчика всегда установлено так, что он сидит
лицом вперед и вряд ли в дальнейшем возможны
самолеты, на которых летчик сидел бы лицом против полета,
однако этого нельзя сказать в отношении других
членов экипажа или пассажиров, сиденья которых могут
Фиг. 3. 7. С точки зрения обеспечения
безопасности при посадке положение пассажира
лицом назад имеет безусловное преимущество.
быть установлены таким образом, чтобы в полете они
сидели лицом к хвосту.
При перегрузках торможения тело человека
удерживается привязными ремнями и вся нагрузка
воспринимается телом только в том месте, где его обхватывают
привязные ремни (фиг. 3.7).
Если же человек воспринимает перегрузку торможения,
сидя лицом назад, то давление на каждый квадратный
сантиметр тела будет во много раз меньшим, поскольку
нагрузка распределяется на значительно большую
площадь — площадь соприкосновения тела со спинкой
кресла (~2300 см2).
В литературе описано много случаев, когда при
аварии самолета живыми оставались члены экипажа или
пассажиры, сидевшие лицом назад.
С точки зрения повышения безопасности полета
положение экипажа и пассажиров, сидящих лицом назад,
имеет безусловное преимущество.
63

Перегрузки в полёте
Прямолинейный и криволинейный полет. В полете
самолет и его экипаж подвергаются перегрузкам,
различным по величине, продолжительности и направлению.
В горизонтальном установившемся полете подъемная
сила У уравновешена весом самолета G, а
сопротивление воздуха Q — тягой двигателя F. Перегрузка равна
единице и направлена сверху вниз (фиг. 3.8).
Фиг. 3. 8. Силы, действующие на самолет в
установившемся горизонтальном полете.
Y—подъемная сила, G—вес самолета. F—тяга
двигателя, Q—сопротивление воздуха.
Криволинейный полет самолет совершает при выпол-
йении почти всех маневров. Полет по кривой может
возникнуть также помимо желания летчика в случае поле-
ta в неспокойном воздухе с горизонтальными и
вертикальными порывами.
Рассмотрим самолет, двигающийся криволинейно
в вертикальной плоскости с радиусом кривизны г
(фиг. 3. 9). На него действуют те же силы, что и в
горизонтальном полете: G, У, Q, F, только они не находятся
в равновесии, а дают некоторую неуравновешенную
силу, которая искривляет траекторию полета.
Часть подъемной силы уравновешивает силу G, а из*
быточная неуравновешенная часть (У—Gcostp) создает
центростремительное ускорение V2/r.
Можно считать, что все части самолета, а также и лет*
чик вследствие наличия центробежных сил стали как
бы тяжелее: в горизонтальном полете на них
действуют только сила веса, а в криволинейном полете — сила
64

неса и центробежная сила /Vug, направленная от центра
вращения,
GV*
N.
цб
gr
Фиг. 3.9. Силы, действующие на самолет в
криволинейном полете.
ЛГ„<—центробежная сила, У—подъемная сила, G—вес само-
цб
лета, F—тяга двигателя, Q—сопротивление воздуха.
Для криволинейного полета, показанного на фиг. 3.9, а,
перегрузка определяется из отношения
П = —= — ^- = COScp-4
G G rg
5-939
65

При этом ее наибольшее значение будет равно
rg
Перегрузка в криволинейном полете может быть
меньше единицы и даже быть отрицательной величиной.
Для криволинейного полета, показанного на
фиг. 3.9, б, «перегрузка определится из отношения
У Gcos<? — Nn6 ^ 1/2
G G rg
или
1/2
/г=1-
rg
Теоретически можно доказать, что для каждого
самолета наибольшее значение коэффициента перегрузки
будет соответствовать отношению
п =Р*!вУ
"макс 1 Т/г / »
Х^пОс /
где Кмакс — максимально возможная для данного
самолета скорость;
Vnoc — посадочная скорость самолета.
Для современных скоростных самолетов
Умакс = 2500 км/час;
Vnoc = 300 км/час,
следовательно
откуда
*Ли а кс,
УпОс
8,
^макс — Ь4.
Такова теоретически наибольшая величина
перегрузки. В действительности ни один самолет не летает с
такой перегрузкой, так как ни самолет, ни летчик,
сидящий в самолете, не в состоянии ее перенести.
Самолет рассчитывается на разрушающую
нагрузку, т. е. если в полете силы, действующие на самолет,
достигнут такой же величины, как и принятые в
расчете, то самолет разрушится. Но, еще не начиная разру-
66

шаться, самолет начнет деформироваться, в силу чего
нарушится его регулировка и он станет непригодным
к дальнейшим полетам.
Следовательно, допустимые в полете нагрузки
должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы самолет не
мог получить остаточных деформаций. Это достигается
путем введения коэффициента безопасности,
представляющего собой отношение расчетной нагрузки
к эксплуатационной. Обычно его берут равным 1,5—2:
Ярасч
Лдоп=Т5"в
Основное назначение коэффициента безопасности —
обеспечить выбор такой расчетной нагрузки, чтобы в
эксплуатации в силовых элементах конструкции не
появились остаточные деформации. Чем больше коэффициент
безопасности, тем надежнее конструкция, но не
вызванное необходимостью увеличение этого коэффициента
приведет к перетяжелению конструкции, а
следовательно, к снижению летных качеств самолета.
Рассмотрим некоторые пилотажные фигуры и
возникающие при их выполнении ускорения и перегрузки.
Пикирование. Пикирование — сложная фигура,
элементами которой являются:
— ввод самолета в пикирование;
— пикирование (иногда отвесное под углом 90° к
горизонту) ;
— вывод самолета из пикирования.
Все три участка полета характеризуются различными
перегрузками, причем направление действия этих
перегрузок также различно (фиг. 3. 10).
При вводе самолета в пикирование подъемная сила
крыла меньше веса самолета и, следовательно,
перегрузка меньше единицы и даже может стать
отрицательной. В этом случае летчик удерживается на сиденьи
привязными ремнями.
На режиме отвесного пикирования перегрузка в
направлении «голова—+ таз» равна 0.
При выводе самолета из пикирования возникают
значительные перегрузки. Перегрузка направлена по
радиусу кривизны траектории и действует в направлении
«голова—*таз».
5*
67

Самым эффективным мероприятием, уменьшающим
перегрузку при выходе из пикирования, будет
уменьшение скорости полета и увеличение радиуса кривой.
Однако на практике возможны положения, при которых
недостаточная высота полета диктует необходимость вы-
Я
11
10
8
6
Ч
г
о
-г
_——_-
^
/
I
I
I
I
I
У
/
k
,
\
I
А
Направление
перегрузни,
ы
6 10 14 18 II
Время беек
Фиг. 3. 10. Перегрузка при пикировании.
хода из пикирования с таким небольшим радиусом, при
котором действующая на летчика перегрузка достигает
предельно допустимой величины.
68

Для существующих маневренных самолетов величина
допустимой перегрузки при выходе из пикирования
обычно не должна превышать 8 единиц.
Если известен радиус кривой г=500 м; линейная скорость по
траектории V=720 км/час (200 м/сек), то перегрузку, возникающую
при выходе из пикирования, можно определить по формуле
1/2
п = cos 9 -f-
rg
Подставив численные значения, получим
2002
л = 1+ =9,1.
^500-9,81
Вираж. Рассмотрим теперь один из наиболее
типичных случаев криволинейного полета — вираж
самолета.
Правильным виражем называется криволинейный
полет самолета, совершаемый в горизонтальной
плоскости, с постоянной скоростью и отсутствием скольжения.
Траекторией такого полета будет окружность. Для
современных самолетов предельное значение угла крена
установившегося виража составляет 70—75°. При этом
наибольшее значение коэффициента эксплуатационной
перегрузки п достигает 3—5.
Какие силы действуют на тело летчика при
выполнении виража? (Фиг. 3.11).
Прежде всего сила тяжести G, которая всегда
направлена по вертикали (т. е. к центру земли) независимо от
положения тела, затем центробежная сила N^.
При правильно выполненном вираже
равнодействующая этих двух сил Л/р всегда будет направлена по
вертикальной оси самолета,
Перегрузка при вираже действует в направлении
«голова—-таз». Величина перегрузки определяется из
отношения Nv : G.
Если известна скорость самолета на вираже и радиус виража,
то действующая на летчика перегрузка может быть определена.
Так, например, для самолета, совершающего вираж со скоростью
Полета 1/=360 км/час (100 м/сек) при радиусе г=300 м центробеж-
69

В равнопеременном движении тела по окружности
каждая его точка имеет два ускорения, а именно:
центростремительное и тангенциальное (или
касательное). Центростремительное ускорение, как и при
равномерном вращении, направлено к центру вращения.
Тангенциальное ускорение направлено по касательной к
окружности вращения.
Величину ускорений находят по формулам
— ¥1
ацс— t
Vt-Vo
п =— —
"'танг j. »
где Vo — начальная линейная скорость;
Vt — линейная скорость в конце промежутка
времени t.
Угловая скорость тела при равномерном движении по
окружности равна отношению угла поворота ср к
промежутку времени t, в течение которого этот угол поворота
совершен, т. е.
0)=-J— .
t
Угол поворота ф измеряется в градусах или радианах.
Если за единицу измерения углов принять радиан, а
за единицу времени — секунду, то соответствующая еди-
рад 1
ница измерения угловой скорости будет = —.
Угловая скорость может быть выражена через число
оборотов в единицу времени
СО = 2ЯУ206.
Центростремительное ускорение можно выразить
через угловую скорость
ацс — со2г.
В равнопеременном движении тела по окружности от*
ношение изменения величины угловой скорости к тому
промежутку времени, в течение которого это изменение
произошло, называют угловым1 ускорением.
7

ная сила, действующая на летчика в горизонтальной плоскости,
будет равна
GV* 70.(100)2
JV„6= = —" — =236 кГ.
ц0 gr 9,81-300
Равнодействующая
Np=y 2362+702 = 246 кГ.
Возникающая перегрузка
246
я = — =3,5.
.
Направление
перегрузни
5 10 15 20 25 30
Время в сек
Фиг. 3.11. Перегрузка при вираже.
Петля Нестерова. Посмотрим теперь, какие
перегрузки возникают при совершении еще одной
фигуры — петли, которая, как известно, впервые в мире
была выполнена русским летчиком П. Н. Нестеровым
в 1913 г.
70

Теоретически возможность выполнения петли была
доказана Н. Е. Жуковским еще в 1891—1892 гг. в статье
«О парении птиц».
С точки зрения пилотирования фигура эта достаточно
проста и для выполнения ее требуется определенный
запас скорости (фиг. 3. 12).
1111 i i
О W 20 JO сек
Фиг. 3.12. Перегрузки при петле Нестерова.
В начале петли перегрузка возрастает до
максимальной величины, затем постепенно падает (вследствие
уменьшения скорости) и доходит до минимума в
верхней части петли. Затем, по мере роста скорости,
перегрузка вновь возрастает и доходит до второго
максимума перед самым окончанием петли.
Перегрузка при петле с предварительным разгоном
бывает больше 5. Петля без разгона совершается под
71

действием избытка тяги, следовательно, с меньшей
скоростью. В этом случае п = 3-^4.
Мы рассмотрели три фигуры: пикирование, вираж и
петлю Нестерова. Существуют и другие фигуры, при
выполнении которых возникают значительные перегруз-
Фиг. 3. 13. Пилотажный комплекс.
/—двойная бочка, 2—правый переворот на горке,
3—вертикальная восьмерка, 4—левый боевой разворот
с бочкой, 5—петля Нестерова с штопорной бочкой,
6—колокол с падением на нос, 7—восходящая левая
бочка с правым поворотом на горке, 8—нисходящая
правая бочка, 9—левая полупетля Нестерова.
ки. На фиг. 3. 13 показан пилотажный комплекс,
состоящий из различных фигур. Такой комплекс выполняется
квалифицированными летчиками-спортсменами.
Парабола невесомости. Маневр самолета
для получения специальной фигуры «параболы
невесомости» выполняется следующим образом. Из
установившегося горизонтального полета летчик переводит
самолет на подъем. При достижении самолетом заданного
12

угла подъема (тангажа) ф дачей руля высоты «от себя»
летчик уменьшает перегрузку до нуля (фиг. 3. 14).
В таком положении самолет будет двигаться как
брошенное в пустоте тело по траектории, приближающейся
к баллистической кривой, находясь в состоянии
невесомости.
Время пребывания в состоянии невесомости можно
определить из следующей формулы:
2Ksiny
j, ~~~~~—*"""■ •
g
Угол подъема ф обычно составляет 45—65°. Приняв
Ф = 55°, получим
f=0,167V.
Фиг. 3. 14. Схема полета самолета в состоянии невесомости.
а—вход в режим невесомости, б—выход из режима невесомости.
Чем больше скорость полета самолета, тем в
течение более длительного времени может наблюдаться
состояние невесомости. Обычно оно не превышает 40—
50 сек.
Полет в неспокойном воздухе. При полете
в неспокойном воздухе на самолет действуют
горизонтальные и вертикальные воздушные порывы, которые
искривляют траекторию полета и создают значительные
продольные колебания.
Воздушные токи и порывы воздуха возникают
главным образом вследствие неравномерного нагрева
поверхности земли и влияния рельефа местности.
Особенно сильные токи бывают вблизи грозовых туч.
С точки зрения создания перегрузки опасными
являются вертикальные потоки (фиг. 3. 15).
Скорость вертикального потока практически равна
10—12 м/сек, но иногда достигает 35 м/сек и выше.
Чистя

ленное значение коэффициента перегрузки при полете
в неспокойном воздухе может доходить до 6.
В зависимости от направления потока перегрузка
действует в направлении «голова —таз» или
«таз—>голова».
*> г
о
1
г
/
и
V
/^
-"—»«
5
^ь.
I
I
7
С
)
1
^
i
I
1
13
Направление
перегррни
Время 5 с гн
Фиг. 3. 15. Полет в неспокойном воздухе.
Вертикальный поток подбросил самолет вверх. Направление
перегрузки «голова -*таз».
Угловые ускорения. Перевороты и
штопор. Отклоняя рычаги управления, летчик заставляет
самолет подниматься или опускаться, поворачиваться
вправо или влево, вращаться вокруг продольной оси.
При каждом таком изменении режима полета
возникают угловые ускорения и, следовательно, перегрузки.
Большие по величине и продолжительные по времени
угловые ускорения возникают при выполнении таких
фигур, как переворот через крыло и штопор.
74

Переворотами через крыло называются фигуры, при
которых самолет переворачивается (вращается) вокруг
линии направления полета.
Перевороты через крыло разделяются на одинарные
(простые), когда самолет поворачивается вокруг линии
Направление
- перегрузки
О W 15 20 15 30
Время в сен
Фиг. 3. 16. Переворот через крыло.
полета на 180°, и двойные, когда самолет
поворачивается на 360°.
При одинарном перевороте (фиг. 3. 16) самолет,
повернувшись из нормального положения в положение
вверх колесами, переходит в пикирование и затем вы-
и 1*1
9000
Z7000
5000
п
t *
^ 7
йо Ъ
^ 7
___■_-_ ___ __ _-_-___-_ ____-__. __ —— _—_-__-_-_. _—-- i
пшшя^м ■--ящ_«^м __ —■—-—■—- —— ■ . , _-_-___-_-_-_-, , , .
^- -^=
______ _____ i I1II

ходит в нормальный полет в направлении, обратном
тому, в каком летел раньше.
При двойном перевороте самолет, повернувшись в
положение вверх колесами, продолжает вращение и, ока-
' Срыв-
Пер бы и
батон
} второй
витом
Панирование
<=^:
о/
w /сем
Направление
■перегрузки
&?
Фиг. 3. 17. Схема штопора самолета,
со—угловая скорость вращения самолета.
завшись снова в нормальном положении, продолжает
полет в том же направлении, в каком летел ранее. На
практике эту фигуру называют «бочкой»,
76

Штопор (фиг. 3. 17) представляет собой особую не*
управляемую фигуру, при которой центр тяжести
самолета описывает винтовую линию вокруг вертикальной
оси, называемой осью штопора.
Различают штопор:
— по виду вращения — правый и левый;
— по величине угла атаки — крутой и плоский.
Фиг. 3.18. Схема сил,
действующих на самолет при
штопоре.
G—вес самолета,
R—аэродинамическая сила,
ЛГЦс—центростремительная сила, со—угловая скорость
вращения самолета в штопоре.
В установившемся штопоре на самолет действуют
аэродинамическая сила, направленная приблизительно
перпендикулярно к хорде крыла, и вес самолета G.
Схема сил, действующих при штопоре, показана на
фиг. 3. 18.
Перегрузка при штопоре определяется по формуле
R 1
п
G sina0"
77

При крутом штопоре (оо = 25ч-40°) перегрузка в центре
тяжести самолета я = 2, а при плоском штопоре (ао =
= 50-^-70°) /z=1,4-t-1,2.
Обычно радиус штопора у самолетов равен 1,5—6 м.
Скорость по траектории на крутом штопоре довольно
велика, и поэтому самолет быстро теряет высоту. На
плоском штопоре скорость по траектории значительно
меньше и лишь немного превышает минимальную.
Штопор может быть непроизвольным, т. е.
неумышленным (вследствие ошибок в пилотировании), и
умышленным. В 1916 г. русский летчик К. К. Арцеулов
впервые выполнил умышленный штопор и-тем положил
начало его практическому изучению.
Штопор самолета всегда связан с потерей скорости,
причем переход в штопор может произойти как с
прямолинейного, так и с криволинейного полета.
Основным условием перехода самолета в штопор
является нарушение обтекания крыла при увеличении угла
атаки сверх критического. В результате нарушается
равенство подъемных сил правого и левого крыльев и
самолет, сваливаясь на крыло, начинает штопорить.
Установившийся штопор достигается через 6—8
витков после начала штопора и продолжается до тех пор,
пока не будут приняты меры для его прекращения.
При выводе самолета из штопора эффект действия
рулей сказывается не сразу, а с запаздыванием в 2—3
витка. Это заставляет летчика ждать выхода в течение
5—8 сек после того, как он поставил рули в положение
на выход, и связано, естественно, с некоторым нервным
напряжением и дополнительной потерей высоты.
Действуя рулями, летчик обеспечивает вывод
самолета из штопора и после перехода самолета в пикирование
движением ручки «на себя» плавно выводит самолет из
пикирования.
§ 2. ВИБРАЦИИ НА САМОЛЕТЕ
Вибрации, возникающие во время полета, опасны не
только своим воздействием на конструкцию самолета и
установленное на самолете оборудование, но также и
тем действием, которое они оказывают на здоровье
находящихся в самолете людей.
Источниками возмущающих сил на самолете, а
следовательно, и вынужденных- колебаний являются газо-
78

вые турбины, поршневые моторы, электромоторы,
генераторы и другие вращающиеся агрегаты.
Если число оборотов вала двигателя /7=10 000 об/мину
то частота колебаний будет равна
. 10000 ла„
/ = =167 гц.
J 60
Поскольку вал двигателя может вращаться с малыми
оборотами порядка 600 об/мин, то минимальная частота
колебаний будет 10 гц.
Следовательно, возникающие на самолете вибрации
действуют в большом диапазоне частот. Полностью
ликвидировать вибрации практически невозможно, и
поэтому все усилия сводятся к тому, чтобы снизить их до
пределов, которые будут безвредны для экипажа,
пассажиров и конструкции.
Для ослабления передаваемых вибраций применяются
упругие прокладки (амортизаторы) в виде пружин,
цилиндрических вкладышей или прокладок, изготовленных
из материалов со значительным внутренним трением.
Такими материалами являются резина, войлок, пробка
и пр.
Основным показателем, определяющим качество
виброизоляции какого-либо агрегата, является коэффициент
амортизации. Он показывает, какая доля динамической
силы передается амортизаторами. Коэффициент
амортизации зависит в основном от величины отношения
частоты возмущающей силы к частоте собственных
колебаний системы, состоящей из агрегата и амортизатора.
Для хорошей виброизоляции необходимо, чтобы
частота собственных колебаний системы была мала по
сравнению с частотой возмущающей силы. Чем выше
частота вибрации, тем лучше эти вибрации изолируются
амортизатором.
Наибольшие трудности возникают при необходимости
ослабления вибраций низкой частоты. Применение
различных прокладок из резины, пробки и подобных им
материалов для гашения вибраций низкой частоты в
большинстве случаев бесполезно и иногда даже может
привести к усилению вибраций. Эффективное ослабление
вибраций низкой частоты, ниже 25—30 гц, возможно
с помощью пружинных амортизаторов, жесткость
которых меняется в зависимости от величины прогиба.
79

Таким образом, величина углового ускорения е
определяется по формуле
е^ + ^Ш,
~~ t L сек* J
где знак «+» относится к равномерно ускоренному
вращению, а знак «—» к равномерно замедленному
вращению.
В случае неравномерного движения по окружности
различают мгновенную и среднюю угловую скорости.
Если за время от момента t0 до момента ^о+Д^ тело
повернулось на угол Дф, то средней угловой скоростью (оСр
за промежуток времени Д^ называется отношение
Дф
ср м
Предел этого отношения есть мгновенная угловая
скорость
оь =lim —
при д/->0.
Сложное движение
Ограничимся рассмотрением наиболее простого
случая, когда тело со скоростью V движется вдоль радиуса
(относительное движение), вращающегося с постоянной
угловой скоростью со (переносное движение).
В результате сложного движения тела из точки А в Ai
возникает поворотное ускорение (или ускорение Корио-
лиса). Во всех случаях, когда относительная скорость
лежит в плоскости, перпендикулярной к оси
переносного вращения, величину поворотного ускорения
определяют по формуле
8
ак=2о)Уотн»

Из данных, приведенных во второй главе, мы знаем,
4то вибрации с частотой колебания ниже 30 гц могут
явиться причиной появления усталости, раздраженности
и прочих нежелательных симптомов. Вибрации более
20—30 гц демпфируются телом человека.
Низкочастотные колебания, особенно в диапазоне 10 гц, быстро
распространяются и могут оказаться очень вредными, так
как от них трудно изолировать человека.
На самолете могут возникнуть вибрации, вызванные
автоколебаниями крыльев и хвостового оперения.
При большой скорости полета и недостаточной
жесткости конструкции крылья самолета могут внезапно
прийти в колебательное движение. Такие колебания
(называемые флаттером) имеют настолько
интенсивный характер, что приводят к разрушению
самолета.
Скорость полета, при которой возникает флаттер,
называется критической скоростью флаттера. Наряду
с флаттером крыла может возникнуть флаттер
горизонтального и вертикального оперения.
При проектировании самолета конструктор всегда
обеспечивает такую критическую скорость, которая
лежит значительно выше той скорости, какую когда-либо
способен достигнуть данный самолет.
Основной признак флаттера — ощущение при полете
на большой скорости сильных рывков на педалях или
на ручке управления; одновременно с этим наблюдается
большой ход рулей или элеронов и большая амплитуда
колебаний крыла или фюзеляжа. При первых
признаках флаттера летчик должен немедленно убрать газ и
уменьшить скорость полета.
Флаттер является самой опасной формой вибрации
самолета. Иногда от начала флаттера до разрушения
самолета проходит всего несколько секунд.
Ниже приведено описание флаттера, возникшего при
испытании скоростного самолета.
«...Вибрация крыла началась очень резко, штурвал
вырвало из рук летчика. Колебания происходили с очень
большой частотой. Наблюдатель, находившийся на
среднем сиденье, показал, что вследствие тряски с большой
частотой он на некоторое время лишился зрения».
Вибрация крыла наступила настолько быстро, что
экипаж воспринял ее как поломку крыла, происшедшую
80

в результате какого-то удара, сопровождавшегося
резким металлическим гулом.
Разрушение самолета было предотвращено тем, что
летчик не растерялся и резко убрал газ, а также
перевел самолет на режим подъема, чем уменьшил
скорость. При снижении скорости вибрация почти также
резко прекратилась, как и возникла.
Истории известны и более печальные случаи, когда
испытания опытного самолета на флаттер приводили
к разрушению самолета в воздухе и гибели экипажа.
Это относится к тому времени, когда явление флаттера
только еще изучалось и не были разработаны меры его
предупреждения.
В настоящее время хорошо изучены причины
возникновения этого явления, созданы методы точного расчета
критической скорости флаттера и разработаны
конструктивные средства его предотвращения. Большую роль
в этой победе человеческого разума сыграли наши
ученые М. В. Келдыш и Е. П. Гроссман.
§ 3. ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ ПОЛЕТЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ
И ОРБИТАЛЬНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
4 октября 1957 г. мощная ракета, созданная гением
советских людей, вывела на космическую орбиту
контейнер с научной аппаратурой — первый в истории
человечества искусственный спутник Земли.
Первый шаг в осуществлении дерзновенной мечты
многих поколений — освободиться от земного
притяжения, проникнуть в тайны космоса — был сделан.
Систематическая работа наших ученых и инженеров,
шаг,за шагом прокладывающих путь в космическое
пространство, позволила создавать все более совершенные
ракеты и оснащать их все более совершенной и
надежной аппаратурой. Теперь уже доказана возможность
многосуточных орбитальных полетов человека в
условиях невесомости на огромных высотах над
поверхностью Земли, многократно опробованы и отработаны
различные системы космических кораблей и сложные
наземные службы, следящие все время за полетом
корабля, вносящие необходимые коррективы в его полет
и обеспечивающие посадку в заранее намеченном
районе.
6-939
81

Можно думать, что в дальнейшем многообразие
космических аппаратов будет непрерывно расти. Появятся
космические аппараты, предназначенные для облета
Луны, полета на Марс, будут созданы постоянно
существующие космические станции-спутники.
Сегодня еще трудно себе представить все
особенности космических кораблей даже ближайшего будущего,
йотя в литературе встречается немало их описаний.
Существующие в настоящее время или еще
находящиеся в стадии постройки космические летательные
аппараты можно подразделить на:
— баллистические летательные аппараты и
— орбитальные летательные аппараты (спутники).
Баллистические летательные
аппараты. Баллистические летательные аппараты совершают
почти весь полет по законам свободно брошенного тела,
за исключением небольшого участка траектории
(взлета), проходимого ими с работающим двигателем.
Галилей (1564—1642) установил, что траекторией
тела, брошенного в безвоздушном пространстве, будет
парабола, Ньютон (1642—1727) показал, что
траектория тела, брошенного в воздухе, не есть парабола, и на
основании ряда опытов пришел к выводу, что сила
сопротивления воздуха пропорциональна квадрату
скорости движения тела. Однако вследствие
незначительной плотности воздуха на высоте выше 20 км можно
считать траекторию падающего тела параболой.
Основным типом двигателя для баллистического
летательного аппарата может быть ракетный двигатель,
так как большая часть полета происходит с большими
скоростями и на больших высотах, где воздух сильно
разрежен и поэтому турбореактивный двигатель (ТРД)
неприменим.
К баллистическим летательным аппаратам можно
отнести построенный американцами самолет Х-15
(фиг. 3. 19).
Траектория полета самолета Х-15 состоит из участка
моторного полета, полета по траектории,
представляющей собой параболу, и участка спуска.
Самолет Х-15 предназначен для исследования особен*
ностей полета на высотах до 450 км со скоростью до
5000—7000 км/час. Самостоятельный «взлет» Х-15
происходит на высоте 9—12 км, куда его доставляет само-
82

лет-буксировщик. Г1осле отцепки и включения ракетный
двигателей самолет разгоняется до заданной скорости.
Затем начинается полет по параболе с использованием
центробежных, а также аэродинамических сил.
На самолете Х-15 применена трапециевидная форма
крыла в плане. Оперение — крестообразное. Нижний
киль при посадке сбрасывается, а надфюзеляжный киль
состоит из двух частей: верхней подвижной, являющей-
Фиг. 3.19. Самолет Х-15 и возможная траектория его полета.
Моторный полет — участок АБ4 Полет по орбите — участок БВ.
Планирование — участок ВГ.
ся рулем направления, и нижней неподвижной. Для
управления самолетом на малых высотах на крыле
установлены элероны. Для управления на больших высотах,
где плотность воздуха мала и обычные рули не
эффективны, применяются струйные реактивные рули.
Ракетный двигатель (ЖРД) обеспечивает тягу
27 240 кГ при взлетном весе 15 т. Тяговооруженность
этого самолета, т. е. отношение тяги к весу самолета,
велика (около 2).
Орбитальные летательные аппараты.
Орбитальные летательные аппараты (спутники) исполь-
6*
83

зуют для своего полета центробежные силы,
возникающие при вращении вокруг Земли. Траектория полета
подобного аппарата состоит из участков разгона до
орбитальной скорости, полета по орбите и участка спуска на
Землю (фиг. 3.20).
Взлет орбитального летательного аппарата
осуществляется с помощью многоступенчатой ракеты, которая
доставляет его на заданную орбиту. После выхода на
Фиг. 3.20. Траектория полета корабля-
спутника.
/—траектория взлета, 2—полет по орбите,
3—включение тормозных двигателей,
4—траектория спуска, 5—место посадки.
орбиту летательный аппарат отделяется от последней
ступени ракеты и дальнейший полет совершает
самостоятельно.
К орбитальным летательным аппаратам относятся:
— корабли-спутники, по внешнему виду
представляющие собой большую капсулу;
— крылатые спутники.
Корабль-спутник не имеет несущих плоскостей и его
спуск происходит по баллистической кривой под
действием силы тяжести. Такие корабли в виде большой
капсулы весом свыше 4700 кг применялись при полете
наших героев-космонавтов (корабли «Восток-1»—«Вос-
84

ток-6»). Корабль типа «Восток» состоит из герметической
кабины пилота, приборного отсека и отсека с тормозной
двигательной установкой.
В кабине размещены аппаратура систем,
обеспечивающих жизнедеятельность космонавта,
катапультируемое кресло, управление, оптическое устройство для
визуальных наблюдений, телевизионные камеры.
В приборном отсеке размещена система
терморегулирования, радиоустановка и прочее оборудование.
На фиг. 3,21 показана схема полета американской
космической капсулы, а на фиг. 3.22 — ее внутреннее
устройство. Стартовый вес капсулы — около 1300 кг.
Крылатый спутник снабжен несущими плоскостями
(крыльями), которые служат для создания подъемной
силы при полете в плотных слоях атмосферы и посадке
(фиг. 3.23). Строится крылатый спутник из
жаропрочных сплавов, так как при входе в плотные слои
атмосферы температура нагрева передней части крыла
может превысить 1500° С.
Перегрузки при взлете. Двигатели ракеты за
несколько минут работы должны сообщить
летательному аппарату большую скорость. После этого,
отделившись от ракеты, он будет двигаться в пространстве по
инерции, не встречая сопротивления воздуха.
Чем быстрее ракета достигнет космической скорости,
тем меньше времени двигателю придется бороться с
силой тяжести и сопротивлением воздуха.
Теоретически максимальную экономию топлива
можно получить, если мгновенно разогнать ракету до
нужной скорости, а затем продолжать полет по инерции. Но
это практически невозможно: ракета может набирать
скорость только постепенно, по мере сгорания топлива.
Кроме того, ускорения при взлете ограничены
выносливостью находящегося в ней человека, его способностью
переносить перегрузки. От правильного выбора
траектории зависит судьба всего полета. Траектория, при
которой расход топлива минимален, весьма сложна. Летя
по ней, ракета должна постоянно менять направление
и ускорение. Стартует ракета вертикально. Получив
некоторую поступательную скорость в вертикальном
направлении, ракета постепенно начинает наклоняться
в сторону цели.
ез

Переход на траекторию
спуска при
включении тормозных
двигателей
Л оборот на fSOy
после выхода на^
орбиту
'ФУ1Г. Т\. 2Л . Схема ПОЛета ППбиТЯПЬНПГП пртятрпкнпгп япгтапата ь^л^.о/^гтгт /-..

Элементарные расчеты показывают, что при
существующих энергетических возможностях и известных нам
в настоящее время топливах достижение больших
скоростей и дальностей полета возможно лишь при
переходе от простых одноступенчатых ракет к составным
многоступенчатым. После выгорания всего топлива в
первой ступени ракеты эта ступень отделяется от
основного корпуса вместе с размещенными в ней двигателями
и начинается работа двигателей следующей ступени и
так далее.
Фиг. 3. 22. Орбитальный летательный аппарат —
космический корабль (капсула).
/—тормозная установка (ракетный двигатель), 2—тепловой
экран, 3—люк, 4—окно, 5—кресло космонавта, 6—доска прибо»
ров, 7—выдвижной перископ, 8—парашют, 9—газоструйные
«рули» системы ориентации.
Современные зарубежные многоступенчатые ракеты
создают различное ускорение при работе каждой
ступени. Схематическое изображение перегрузок,
возникающих при взлете трехступенчатой ракеты, полете по
орбите и спуске на Землю, показано на фиг. 3. 24. Весь
моторный полет продолжается около 380 сек, в течение
этого времени третья, последняя, ступень ракеты
достигает первой космической скорости 7912 м/сек (см.
стр. 89).
Перегрузка при работе двигателей первой ступени
достигает максимального значения в конце их работы и
равна 6. При работе двигателей второй ступени
перегрузка не превышает 4, и при работе двигателей
третьей ступени не превышает 2.
Для определения возможности перенесения
космонавтом перегрузок, возникающих при взлете
трехступенчатой ракеты, за рубежом были проведены испытания,
моделирующие по времени и величине возникающие
гтерегрузки. В наземных условиях на центрифуге испы-
9?

тывались три различных профиля полета,
отличающихся величиной и временем действия, но обеспечивающих
достижения первой космической скорости в конце
работы третьей ступени ракеты (фиг. 3.25).
Каждый профиль состоял из трех «зубцов» равной
величины, имеющих одинаковую скорость нарастания
перегрузки.
Фиг. 3. 23. Орбитальный летательный
аппарат «крылатый спутник» на стартовой
площадке.
Максимальная перегрузка при первом профиле
полета равнялась 12, при втором она составляла 10 и при
третьем — 8. В результате этих испытаний установлено,
что при правильной позе человек в состоянии перенести
перегрузки, необходимые для достижения космической
скорости.
На траектории выведения на космонавта действуют
также вибрации и шум, возникающие при работе
двигателей. Величина вибраций и шума может быть самой
88

различной и зависит от конструкции двигателей,
способа их крепления и многих других факторов.
Во всяком случае вибрации и шум не должны
превышать допустимых норм и отражаться на
жизнедеятельности космонавта.
Полет по орбите. При движении тела по
криволинейной траектории возникает центробежная сила. Эта
сила тем больше, чем больше скорость движения. Мож-
км/сек п
г9 ГУ
8
7
6
И
4
2
1
UJ
8
7
6
5
и
\ 3 И h
Взлет
перегрузка
скорость полета
700 300 <<09 О
-l-J. \J-1J\ время в сен
ступень ступень ступень
Шлет по
орбите
200 300
Фиг. 3.24. Схематическое изображение перегрузок,
возникающих при полете орбитального летательного аппарата
(взлет, полет по орбите и спуск), выводимого на орбиту
при помощи трехступенчатой ракеты.
но определить скорость, при которой центробежная сила
будет равна весу тела:
=G = mg.
г
Сокращая на т, получим выражение искомой скорости
Подставляя численные значения g=9,81 м/сек2 —
ускорение силы тяжести у Земли и г=6 371 000 м — радиус
Земли, получаем V=7912 м/сек. Такова наименьшая
скорость, при которой тело будет двигаться вокруг
Земли, не падая на ее поверхность. Эта скорость называется
первой космической скоростью, или
круговой скоростью.
№

а направление поворотного ускорения находят
поворотом вектора относительной скорости У0ш в сторону
вращения на 90° (фиг. 1. 1).
Фиг. 1.1. К объяснению поворотного ускорения.
Основные законы механики
Чем больше сила, вызывающая движение, тем
больше ускорение, с которым движется тело. Самолет
разгоняется тем скорее, чем больше сила тяги мотора. Если
же одна и та же сила действует на разные тела, то
ускорение тела тем меньше, чем больше масса: поезд
трогается тем медленнее, чем больше вагонов прицеплено
к паровозу.
Ускорение пропорционально действующей на тело
силе и обратно пропорционально массе тела. Это одно
из важнейших положений механики (второй закон
Ньютона):
F
а=—ч
т
о

1 В действительности неправильная форма Земли
(сплюснутость), а главное, наличие плотных слоев
атмосферы возле ее поверхности, создающих громадное
сопротивление телу, летящему с большой скоростью, не
позволяют осуществить круговой полет на нулевой
высоте. Поэтому орбиты первых спутников
прокладывались на высотах не менее 180—200 км от поверхности
Земли—там, где сопротивление воздуха становится
ничтожно малым.
2 3 4
Время д мин
«Фиг. 3.25. Перегрузки при взлете орбитального
летательного аппарата.
На графиках показаны три профиля полета, обеспечивающих
достижение космической скорости в конце работы третьей
ступени ракеты.
скорость нарастания перегрузки 1/4,5 сек
» » » 1/7 сек
_._._ » » » 1/12 сек
По мере удаления орбиты от центра Земли значение
первой космической скорости будет уменьшаться.
Например, на высоте 10 000 км эта скорость равна около
5 км/сек. Орбита Луны удалена от Земли примерно на
380 000 км. В этом случае оказывается достаточной
скорость 1 км/сек, чтобы Луна не падала на Землю.
При увеличении скорости полета сила притяжения
Земли уже не может удержать тело на одном и том же
расстоянии от земной поверхности и оно станет
описывать вокруг Земли эллиптическую траекторию. По мере
увеличения скорости траектория будет принимать все
90

более вытянутую форму. Наконец, при скорости
11 190 м/сек (40 234 км/час) тело преодолеет силу
притяжения Земли и удалится в межпланетное пространств
во. Отсюда название этой скорости:
параболическая скорость или вторая космическая с к о*
р о с т ь.
Для простоты мы считали, что тело находится под
действием силы притяжения Земли. В действительности
на него действует также сила притяжения Солнца.
Расчеты показывают, что для того, чтобы освободить
тело от притяжения Земли и Солнца, следует сообщить
ему скорость не менее чем 16,7 км/сек. Это — третья
космическая скорость. При такой скорости
тело уйдет за пределы Солнечной системы.
При полете по орбите кабина с находящимся в ней
человеком находится в состоянии невесомости. Сила
тяжести уравновешивается центробежной силой.
Время одного оборота спутника вокруг Земли, т. е.
его период обращения, при круговой орбите радиуса г
определяется из следующего уравнения:
где УКр — круговая скорость;
гн — радиус круговой орбиты, гн = г>+Н.
При полете спутника на высоте Я=300 км период его
обращения вокруг Земли составляет примерно 90 мин.
Для эллиптических орбит период обращения
определяется аналогичной зависимостью, надо только вместо
Гц подставлять большую полуось эллипса d. Как
известно, большая полуось эллипса
, /■„ + Га
«= >
2
где гп — радиус перигея;
га — радиус апогея.
Хотя плотность земной атмосферы на высотах в
несколько сот километров крайне незначительна, все же
при громадной скорости и значительном времени
полета сопротивление даже столь разреженной атмосферы
сказывается на движении тела. В результате
происходит потеря энергии и уменьшение радиуса орбиты.
91

Так, например, первый советский искусственный
спутник Земли существовал 92 суток. За это время он
совершил около 1400 оборотов.
Летательные аппараты, которые выводились на
орбиты космических трасс до 1 ноября 1963 г., относятся
к типу неманевренных летательных аппаратов. Их
общая и характерная особенность — полет по «жестким»,
заранее заданным орбитам. Такие аппараты допускали
лишь управление движением вокруг его центра тяжести
(вращение, стабилизация и ориентация) и
корректировку траектории.
1 ноября 1963 г. с советского космодрома стартовал
управляемый маневрирующий орбитальный летатель*
ный аппарат «Полет-1», оборудованный специальной
аппаратурой и системой двигательных установок, обес»
печивающих его стабилизацию и проведение широкого
маневрирования в околоземном космическом
пространстве.
Маневрирующие космические аппараты раскрывают
широкие перспективы перед космонавтикой, они позво^
ляют осуществить посадку с любой орбиты на заданный
космодром, совершать маневры в космосе.
Возможность маневра позволит решить проблему
встречи летательных аппаратов в космосе.
Перегрузки при спуске. Спуск космического
аппарата на поверхность Земли является одной из
сложнейших проблем, связанных с осуществлением
космического полета.
Чтобы аппарат мог уменьшить скорость полета и
перейти на траекторию спуска, он должен иметь на борту
тормозной реактивный двигатель, создающий обратную
тягу.
По завершении программы полета специальная
система производит ориентацию аппарата в
определенном направлении. Затем в заданной точке орбиты
включается тормозная двигательная установка, которая
уменьшает скорость на требуемую по расчету
величину. В результате этого аппарат переходит на
траекторию спуска (фиг. 3.26).
В зависимости от конструкции аппарата может быть
осуществлен:
— спуск по баллистической кривой;
— планирующий спуск.
92

Рассмотрим первый способ — спуск по
баллистической кривой.
Сопротивление воздуха, а следовательно, и
перегрузка, действующая на космический аппарат, может
достигать весьма больших значений, если его движение со
скоростью, близкой к космической, происходит на
малых высотах. Поэтому снижение космического
аппарата производится по такой траектории, на которой обеспё-
Фиг. 3.26. Траектория спуска космического аппарата с круговой
орбиты.
А—'включение тормозного двигателя и переход на траекторию спуска,
/—участок траектории, лежащей вне плотных слоев атмосферы.
2-атмосферный участок траектории при баллистическом спуске, 3—атмосферный
участок траектории при планирующем спуске (траектория Тзяна),
4—траектория Зенгера.
чивается постепенное уменьшение скорости его
движения по мере уменьшения высоты. Этому требованию
удовлетворяют траектории с малыми углами входа в
плотные слои атмосферы (фиг. 3.27).
Расчеты показывают, что увеличение угла входа
6 плотные слои атмосферы приводит к значительному
возрастанию перегрузки. При пологих траекториях
спуска (до 2—3°) максимальное значение перегрузки
составляет около 8—10 единиц.
Спуск космического корабля «Восток-1», на котором
летал Ю. А. Гагарин, продолжался 30 мин.
После того как был включен тормозной двигатель,
корабль перешел с орбиты спутника Земли на
траекторию спуска. Пройдя плотные слои атмосферы, он
приземлился в заданном районе.
93

Трение космического аппарата о воздух вызывает йн-
teHGHBHbm нагрев его оболочки. Особенно сильный
нагрев происходит на относительно малых высотах (40—
50 /еж), где плотность атмосферы достаточна велика.
Летчик-космонавт СССР А. Г. Николаев так
рассказывает о посадке корабля «Восток-3»: «После
автоматического включения тормозных ракетных двигателей
Меня стало жать к сиденью. Корабль вздрагивал,
вибрировал. Создавалось впечатление, как будто едешь в
телеге по ухабистой дороге. В иллюминаторе корабля от-
t--7 8 се к
Фиг. 3.27. Перегрузки, возникающие
при вхождении космического аппарата
в плотные слои атмосферы.
<р—угол входа в плотные слои атмосферы.
четливо было видно, как вокруг меня бушевал огненный
вихрь. Косматое пламя красного, оранжевого,
желтого— всех цветов, срывалось с обшивки. Было страшно,
но я знал, что так и должно быть, и сохранял
спокойствие».
В печати уже сообщалось, что спуск советских
космических кораблей осуществляется автоматически. Но
космонавт может взять управление на себя и произвести
посадку одним из двух способов: вместе с кабиной или
на индивидуальном парашюте после
катапультирования.
• Рассмотрим теперь второй вариант спуска космичес?
кого аппарата, имеющего несущие поверхности (крыла-
94

тЫй спутник), которые создают подъемную силу — так
называемый планирующий спуск.
Подъемная сила позволяет в этом случае обеспечить
поддержание малого угла входа в плотные слои атмо*
сферы, т. е. сделать траекторию спуска очень пологой.
Вследствие этого торможение аппарата происходит в
основном на больших высотах в разреженных слоях
атмосферы и в течение большого времени. Поэтому
перегрузки у планирующего аппарата оказываются значительно
меньшими, чем при осуществлении спуска по
баллистической кривой.
На фиг. 3. 26 изображены две возможные траектории
движения космического аппарата после вхождения
в плотные слои атмосферы: траектория Тзяна и
траектория Зенгера.
По проекту китайского ученого доктора Тзяна,
самолет, совершая крутое планирование, входит в
атмосферу. При этом начинает действовать подъемная сила его
несущих поверхностей и дальнейшее движение самолета
представляет собой планирующий полет.
По проекту немецкого ученого Зенгера, планирующий
полет должен происходить по волнообразной кривой,
напоминающей «затухающую синусоиду». Самолет,
летящий по нисходящей ветви баллистической траектории,
после попадания в плотные слои атмосферы как бы ри^
кошетирует, «отталкивается» несущими поверхностями
от плотных слоев атмосферы. После каждого такого
отталкивания самолет вновь устремляется вверх. При
каждом проникновении в плотные слои атмосферы
самолет расходует часть кинетической энергии, вследствие
чего высота прыжка после каждого вхождения в атмо-
сФеРУ уменьшается и одновременно снижается скорость
полета. В итоге самолет переходит на планирующий
спуск и совершает посадку.
Ученые думают и о будущем. Условия межпланетных
полетов будут отличаться от условий полетов в
околоземное космическое пространство. Отсутствие
атмосферы или отличие ее от земной, иные гравитационные
силы, различия в плотности грунта предъявят новые
требования к методике снижения и к посадочным устрой*
ствам космических аппаратов.
Например, отсутствие атмосферы на Луне не позво-
95

лит воспользоваться парашютом. Придется прибегнуть
к помощи ракетного двигателя. Он будет тормозить
падение корабля, а в последний момент создаст газовую
подушку, и корабль опустится на поверхность. Чтобы
человек мог безопасно «приземлиться» на другой
планете, необходимы дальнейшие поиски, новые
конструкторские решения и новые биологические исследования.
•bS4SVS4s4S4^

VNA^
\S\*\S\S
V^N/
^*\*\*\S
ГЛАВА IV
ПР0ТИВ0ПЕРЕГРУ30ЧНЫЕ КОСТЮМЫ,
ЗАЩИТНЫЕ ШЛЕМЫ
Какими же средствами располагает авиационная
техника для повышения устойчивости организма летчика
к перегрузкам, возникающим в полете или при
аварийном покидании современных летательных аппаратов?
К этим средствам в первую очередь следует отнести;
— различные противоперегрузочные костюмы;
— защитные шлемы, предохраняющие голову
летчика от ударов;
— парашюты, позволяющие экипажу покинуть
самолет и безопасно приземлиться. Важной составной
частью парашюта является его подвесная система,
которая является связующим звеном между телом летчика
и парашютом. Ремни подвесной системы охватывают
тело летчика и способствуют перенесению значительных
перегрузок, возникающих при открытии купола
парашюта;
— катапультируемые кресла. Привязная система
катапультируемых кресел надежно закрепляет тело
летчика в кресле и способствует перенесению перегрузок,
действующих в самых различных направлениях.
Кресло снабжено также целым рядом устройств,
обеспечивающих принятие правильной позы при
катапультировании, защищающих голову и предохраняющих
конечности от «разброса» и повреждения.
Такой комплекс различных средств обеспечивает
безопасность полета и нормальную работоспособность
летчика при минимальном весе всего оборудования.
7—939
97

Повышение переносимости перегрузок, хотя бы на
небольшую величину, имеет большое практическое
значение. Если летчик выполняет маневр на малой высоте
или участвует в воздушном бою, то даже
кратковременное нарушение его работоспособности может привести
к самым трагическим последствиям. Поэтому работа по
созданию новых и усовершенствованию существующих
средств защитного снаряжения и средств спасения
летного состава ведется постоянно.
§ 1. ПР0ТИВ0ПЕРЕГРУ30ЧНЫЕ КОСТЮМЫ
Общие сведения
Первые сообщения о целесообразности применения
пневматически надуваемого пояса в качестве
приспособления, повышающего устойчивость организма
человека к перегрузкам «голова —таз», появились в печати
в 1918 г.
Пояс снабжался резиновой камерой, подобной той,
которая применяется на сфигмоманометре (аппарате для
измерения давления крови). Перед маневром,
вызывающим перегрузку, летчик вручную накачивал в камеру
воздух (фиг. 4. 1).
Однако этой идее не было уделено должного
внимания вплоть до конца тридцатых годов, когда было
сделано предложение изготовить надувной пояс с
клапаном, регулирующим давление в нем в зависимости от
перегрузки. В дальнейших модификациях к поясу были
присоединены надувные камеры, расположенные на
бедрах и голенях, и в таком виде были проведены его
летные испытания (1941 г.).
В начале сороковых годов был предложен противопе-
регрузочный костюм, состоявший из двух оболочек,
пространство между которыми заполнялось водой
(фиг. 4.2).
Наружная оболочка изготавливалась из прочной
ткани, а внутренняя — из эластичного материала
(очевидно, резины).
«Водяной костюм» испытывался на центрифуге. Были
проведены также летные испытания, которые
подтвердили его эффективность. Преимуществом «водяного
костюма» является то обстоятельство, что он не соединен
с оборудованием самолета, однако его практическое
98

применение на самолете маловероятно вследствие
большого веса и значительной жесткости, ограничивающей
движения летчика.
Фиг. 4. 1. Пер- Фиг. 4. 2. «Водяной костюм»,
воначальный ва- Костюм состоит из двух оболочек,
риант противо- пространство между которыми за-
перегрузочного полнено водой,
костюма,
состоящий из
надувного пояса.
Первые типы противоперегрузочных костюмов были
далеки от совершенства и вызывали справедливые
нарекания тех, кто ими пользовался. Со временем
конструкция костюма улучшалась, повышалась его
эффективность. В настоящее время пневматически действующие
противоперегрузочные костюмы благодаря своей
надежности и простоте предпочитаются всем остальным типам
и нашли широкое применение.
7*
99