fotel_1Sytuacji awaryjnych zmuszających pilota do opuszczenia statku powietrznego nie da się całkowicie wyeliminować. Ciągle więc modernizuje się systemy ratownicze, by zapewnić bezpieczeństwo pilotowi w każdej sytuacji. Początkowo bezpieczne opuszczenie samolotu zapewniał pilotowi spadochron. W 1908 roku Leo Stevens zaprojektował spadochron plecowy. W 1911 roku Rosjanin Gleb Kotielnikow opracował i opatentował spadochron RK-1. Pierwszy skok ze spadochronem z lecącego samolotu wykonał 1 marca 1912 roku z wysokości 450 m Amerykanin kpt. Albert Berry. Spadochron był umieszczony pod dolnym skrzydłem samolotu. Od tego czasu zaczęto ulepszać „systemy ratownicze” i wprowadzać je do powszechnego użycia.

Spadochrony do ratowania życia załogi statku powietrznego po raz pierwszy zastosowany podczas I wojny światowej – używano ich do ratowania załóg balonów obserwacyjnych. Piloci samolotów zaczęli używać spadochronów dopiero w końcu wojny. W 1919 roku w lotnictwie Stanów Zjednoczonych zaczęto stosować spadochrony ratownicze projektu Irwina. Były to spadochrony typu miękkiego, nieusztywnione, z czaszą wyciąganą za pomocą pilocika. Spadochrony Irwina w odmianie plecowej, siedzeniowej i kolanowej były wykorzystywane aż do lat 30. XX wieku, także w innych krajach.
W latach 20. i 30. ubiegłego wieku rozwijano zarówno technikę lotniczą, jak i systemy ratownicze. Spadochrony spełniały swoje funkcje, dopóki statki powietrzne nie przekraczały prędkości 360 km/h i wysokości 6000 m. Pojawienie się samolotów osiągających duże prędkości lotu zmusiło konstruktorów do poszukiwania nowych rozwiązań technicznych.

Myśl niemiecka
Prekursorami systemów ratowniczych byli konstruktorzy niemieccy. Już w 1939 roku Karl Arnold, Oscar Nissan, Reinhold Preuschen i Otto Schwarz, pracujący dla firmy Junkers Flugwerke, opatentowali projekt fotela wyrzucanego (Reichpatent nr 711045). Rewolucyjnym projektem w tamtych latach okazał się system odstrzeliwania przedniej części kadłuba. Kabina, odstrzelona za pomocą sprężonego powietrza od pozostałej części samolotu, swobodnie opadała na spadochronie na ziemię. Pilot mógł ją opuścić podczas opadania i ratować się na własnym spadochronie. Po przeprowadzeniu serii prób przez firmę Heinkel okazało się, że system jest skuteczny dopiero na wysokościach większych niż 6000 m. System ten zainstalowano w prototypie samolotu Henkel He 176. Był to pierwszy system ratowniczy umieszczony w samolocie z napędem rakietowym.
W 1940 roku Niemiec Ernst Rohner wykonał pierwsze rysunki konstrukcyjne fotela wyrzucanego za pomocą powietrza sprężonego w dwóch prowadnicach rurowych. Projektem tym, podobnie jak wcześniejszymi systemami, zainteresowała się firma Heinkel. Przeprowadziła ona serię prób katapultowań fotela zbudowanego na podstawie tych projektów i stworzyła pierwszy na świecie system ratowniczy wykorzystujący fotel wyrzucany.
Fotela katapultowego po raz pierwszy użyto 13 stycznia 1942 roku na samolocie He 280 V1. Pilot Helmut Schenk katapultował się na wysokości 2400 m z powodu silnego oblodzenia maszyny. Firma Heinkel zastosowała fotele wyrzucane w większości swoich samolotów – He-280, He- 177 oraz He-219. Fotele wyrzucane za pomocą sprężonego powietrza znalazły zastosowanie również w samolotach wyprodukowanych przez zakłady lotnicze Arado (Ar-234B) i Focke- Wulf (Ta-154 C-1). Wadami tych foteli wyrzucanych były jednak duża masa oraz skomplikowany system sprężonego powietrza.
Fotele_MBA_od_lewej_modele_Mk_6_Mk_7_Mk_8
Fotele MBA, od lewej modele Mk 6, Mk 7, Mk 8 - graf./fot PSP
W 1944 roku Niemcy podjęli próby zastosowania fotela wyrzucanego za pomocą ładunku prochowego. Takiego typu fotel zainstalowano najpierw w myśliwcu He-162 Volksjager, a następnie w myśliwcach Do-335 Pfeil oraz Me-262 Schwalbe i Me-163 Komet. W czasie wojny badania nad systemami ratowniczymi prowadziła także Szwecja. Jako państwo neutralne utrzymywała ona dobre stosunki z Niemcami. Wydaje się, że konstruktorzy szwedzcy zapożyczyli pomysł fotela wyrzucanego od konstruktorów niemieckich. Projektowaniem fotela katapultowego zajmowała się firma SAAB. Na początku lat 40. ubiegłego wieku Szwedzi przeprowadzili serie prób swojego produktu. Pierwsze testy w powietrzu wykonano 8 stycznia 1942 roku – z samolotu Junkers Ju-86 lecącego z prędkością 280 km/h wystrzelono manekin. Testy wykazały, że opuszczanie samolotu jest bezpieczne dla zdrowia człowieka. W końcu 1942 roku firma SAAB w kooperacji z Boforsem podjęła prace nad fotelem wystrzeliwanym za pomocą ładunku prochowego. Pierwszy model takiego fotela – Saab Mk 1 – przetestowano 27 lutego 1944 roku w bombowcu Saab 17. Procedura użycia fotela zapoczątkowała odstrzelenie owiewki oraz odcięcie przewodów radiowych i tlenowych. Następnie fotel był wyrzucany z samolotu. Już poza kabiną następowało odcięcie pasów biodrowych, pilot sam musiał uruchomić swój spadochron ratowniczy.
Fotel firmy SAAB działał podobnie jak fotel produkcji niemieckiej. Znalazł się w wyposażeniu samolotu Saab J21-A oraz w jego powojennej wersji z silnikiem odrzutowym – Saab 21R.

Innowacyjność
Martin-Baker Aircraft Co. W 1929 roku James Martin założył fabrykę samolotów w Denham pod Londynem. W latach 30. minionego wieku jego wspólnikiemzostał kpt. pil. V. H. Baker (zginął 12 września 1942 roku podczas oblatywania trzeciego prototypu samolotu MB-3). James Martin zajmował się nie tylko budową samolotów – skonstruował m.in. odrzucaną osłonę kabiny samolotu Spitfire. W 1944 roku Martin zaczął
pracować nad fotelami katapultowymi.
Początkowo prace prowadził na ziemi, używając worków z piaskiem do badania przeciążeń. Pierwsze katapultowanie z udziałem człowieka przeprowadzono 24 stycznia 1945 roku. Ochotnikiem został Bernard Lynch, pracownik firmy. Próby fotela katapultowego w powietrzu przeprowadzono 24 czerwca 1946 roku – z samolotu Defiant wystrzelono manekin. Miesiąc później wykonano pierwszą próbę z udziałem człowieka. Lynch katapultował się z samolotu Gloster Meteor lecącego na wysokości 2,4 tys. m z prędkością 512 km/h. Próby obserwowali przedstawiciele armii Stanów Zjednoczonych.

Dalsze próby z użyciem fotela katapultowego MBA wykonywano w USA – 1 listopada 1946 roku z samolotu US Navy Douglas A26 katapultował się Lt. Furtek. Wkrótce Stany Zjednoczone uznały fotele wyrzucane MBA za niezbędne wyposażenie samolotów odrzutowych. Firma MBA systematycznie ulepszała swój produkt. Następny model – Mk 2 – stanowił fotel automatyczny. Pozwoliło to na wyeliminowanie wielu czynności manualnych wykonywanych przez pilota podczas katapultowania, tym samym znacznie zwiększono jego bezpieczeństwo. Jednak nadal nie zapewniono bezpieczeństwa pilota podczas lotu na małych wysokościach, w momencie wykonywania startu lub lądowania oraz w trakcie lotu z dużymi prędkościami.
Pierwszą próbę katapultowania kolejnego modelu fotela – Mk 3 – ze startującego samolotu przeprowadzono 3 września 1955 roku w Chalgrove. Sqn. Ldr. J. S. Fifield katapultował się na pasie z samolotu Meteor. Ten sam pilot katapultował się także podczas lotu na wysokości powyżej 15 tys. m. W sierpniu 1957 roku zaprezentowano nowy fotel dla US Navy. Amerykańska marynarka wyposażyła swoje samoloty w fotele modelu Mk 3,spełniały one bowiem większość wymagań. Warto dodać, że od modelu Mk 3 w fotelach już nie montowano oparcia dla nóg. Wszystkie te modele miały jednak dużą masę, dlatego konstruktorzy firmy MBA opracowali nowy – Mk 4. Był on prawie o połowę lżejszy niż jego pierwowzór. W fotele następnego modelu – Mk 5 – wyposażono wszystkie samoloty odrzutowe US Navy: McDonnell Phantom, L.T.V. Crusader oraz Grumman Intruder.
Dotychczasowe modele nadal nie zapewniały bezpieczeństwa w sytuacji, gdyby prędkość i wysokość samolotu wyniosły zero. Konstruktorzy MBA przeprowadzili testy z zastosowaniem silnika rakietowego. Miał on wynieść fotel wraz z pilotem na bezpieczną wysokość, tak aby proces otwierania się spadochronu przebiegał bez zakłóceń. Pierwszy udany statyczny test fotela katapultowego, w którym zastosowano silnik rakietowy, przeprowadził 1 kwietnia 1961 roku W. T. Hay. W marcu 1962 roku W/Cdr Peter Howard katapultował się z samolotu Meteor lecącego z prędkością 250 węzłów na wysokości zaledwie 250 stóp (76 m). Testy potwierdziły możliwość katapultowania się z samolotu, gdy jego prędkość i wysokość wynoszą zero. Pierwszymi seryjnymi fotelami katapultowymi, w których zastosowano tego typu rozwiązanie, były fotele modelu Mk 6 oraz Mk 7 i Mk 8 (fot. 2). W 1965 roku lotnictwo morskie USA postanowiło we wszystkich swoich maszynach zastąpić fotele Mk 4 i Mk 5 modelem Mk 6 oraz jego wersjami rozwojowymi.
{youtube}cbf6YWQBkXw{/youtube}
Ćwiczenia katapultowania pomagają pilotom podjąć właściwą decyzję...

Fotel modelu Mk 8 wyposażono w system dostarczający energię elektryczną podczas katapultowania (Power Retraction Systems), zdwojony mechanizm strzałowy (Remote Fired Rocket Systems) oraz w mechanizm czasowy (Sequencing Systems). Spadochron Irvin 24, używany w dotychczasowych modelach, zastąpiono modelem GQ Typ 1000 Mk 2, oraz zmieniono lokalizację mechanizmu odpalania fotela. Ten model fotela opracowano specjalnie dla samolotu T. S. R. 2 Tucano. W kolejnym modelu, oznaczonym Mk 9, zmieniono strukturę nośną, wymieniono spadochron główny (Irvin IAC 1 24 B/107040), spadochron stabilizujący, miskę oraz mechanizm odpalania. Zmiany te zapewniały pilotowi większy komfort użytkowania fotela.
Dalsze zmiany konstrukcyjne miały na celu skrócenie czasu upływającego od uruchomienia mechanizmu odpalania fotela do zapoczątkowania procesu otwierania się spadochronu głównego. Dotyczyły głównie barostatycznego zespołu samowyzwalającego, mechanizmu oddzielania pilota od fotela, mechanizmu strzałowego oraz zabudowy, a także spadochronu ratowniczego. Użyto spadochronu GQ Typ 1000 Mk 2 – umieszczono go w zagłówku fotela – oraz zastosowano uprząż nowego typu. Dodatkowo wprowadzono mechanizm
przyciągania barków oraz pojedynczy szybko rozłączny zamek uprzęży. Zmiany te pozwoliły znacznie skrócić proces katapultowania.

W 1973 roku nowemu wyrobowi nadano oznaczenie Mk 10 . Fotel tego typu, w odmianie PL10LR 1-2, zabudowano na polskim samolocie PZL I-22 Iryda. W 1976 roku MBA podpisała z firmą McDonnell Douglas umowę na dostawę fotela katapultowego Mk 10 dla samolotu F/A-18 Hornet. McDonnell Douglas początkowo montował na tego typu maszynie fotel katapultowy Mk 1 oznaczony SJU 5A/6A, natomiast w późniejszych latach – fotel Mk 14 NACES F-18.
Zakłady MBA konstruowały systemy ratownicze nie tylko dla samolotów odrzutowych, ale także dla samolotów turbośmigłowych, takich jak Pilatus PC-9, PC-7 oraz PZL-130 Orlik. W tego typu statkach powietrznych montowano modele Mk 11 (w samolocie PC-9 oraz PZL-130 – w odmianie PL11B 1-2) oraz Mk 15 (w samolocie PC-7). Były one lżejsze niż wcześniejsze modele, ale wiązały się z nimi pewne ograniczenia – zapewniały bezpieczne opuszczenie statku powietrznego przez pilota oraz prawidłowe zadziałanie systemu, gdy prędkość samolotu podczas startu i lądowania wynosiła 60 KIAS (111 km/h).

Konstruktorzy opracowywali modele foteli przeznaczonych do określonych statkówpowietrznych, np. dla Harriera specjalnie zaprojektowano fotel Mk 12. Jest on stosowany na wszystkich typach tego samolotu. Dalsze unowocześnianie systemów ratowniczych polegało na użyciu systemów komputerowych. Dzięki nim całkowicie odciążono pilota od wykonywania czynności manualnych potrzebnych, aby bezpiecznie opuścić pokład statku powietrznego. W 1985 roku zakłady
MBA – pierwsze na świecie – wprowadziły do konstrukcji fotela mikroprocesor kontrolujący proces katapultowania. Mikroprocesor zastosowano w fotelu Mk 14 – jego koncepcja wiąże się z programem NACES (Navy Aircrew Common Ejection Seat), w którym uczesniczyła wytwórnia MBA.
W maju 1985 roku wytwórnia podpisała z US Navy umowę na dostawę fotela katapultowego dla samolotu F-14. Pierwszy lot samolotu F-14D z zabudowanym systemem ratowniczym Mk 14 NACES wykonano w 1990 roku.
W samolotach US Navy zabudowano ponad 2000 foteli tego typu m.in. w F-14 Tomcat oraz F-18 Super Hornet. Pierwsze udane katapultowanie z wykorzystaniem fotela Mk 14 NACES wykonał 13 stycznia 1992 roku pilot samolotu F-14A Tomcat. Najnowszym produktem wytwórni MBA jest fotel katapultowy Mk 16, produkowany w dwóch podstawowych wariantach: Mk 6high-speed i Mk 16 low-speed. Firma MBA ma w swojej ofercie również sprzęt survivalowy. Jest on w wyposażeniu każdego fotela katapultowego (znajduje się w zasobniku ratowniczym). Wytwórnia MBA zdobyła aż dziesięć prestiżowych nagród Queen’s Award za osiągnięcia w dziedzinie techniki.

McDonnell Douglas
Zakłady lotnicze Douglas Aircraft Company powstały w 1921 roku. Zajmowały się konstruowaniem i produkcją statków powietrznych. Firma zasłynęła również produkcją foteli wyrzucanych, bomb lotniczych oraz pocisków rakietowych. Od 1 sierpnia 1997 roku wytwórnia McDonnell Douglas jest częścią firmy Boeing. Początkowo zakłady Douglasa prowadziły badania nad systemem ewakuacji polegającym na wyślizgnięciu się fotela z maszyny przez tunel ześlizgowy w podłodze. Rozwiązanie to, mimo że niezbyt nowoczesne, zastosowano w dwumiejscowym samolocie odrzutowym Douglas F3D Skyknight. Ponieważ ostatecznie projekt ten uznano za nieprzyszłościowy, konstruktorzy skupili się na koncepcji zastosowania odrzucanej przedniej części kabiny. Po odrzuceniu kabina z pilotem spadała ku ziemi. Pilot mógł wyskoczyć i otworzyć spadochron dopiero po zmniejszeniu prędkości (system ten zastosowano w samolocie Douglas D-558 Skyrocket w 1953 roku). Pierwszym fotelem katapultowym firmy Douglas wdrożonym do produkcji był fotel Escapac IA-1 (fot. 5). Prace nad nim rozpoczęto na początku lat 50. XX wieku. Fotel przeznaczono do samolotu A-4 Skyhawk. Był skonstruowany oraz działał podobnie jak fotele wytwarzane przez MBA. Pod względem konstrukcyjnym wszystkie modele Escapac były podobne (tabela). W 1972 roku w samolocie S-3A Viking zabudowano fotel IE-1 z systemem stabilizacji STAPAC. System
ten stosowano jako standardowy w późniejszych systemach ratowniczych, m. in. w fotelu ACES II. System ACES II jest najnowszym produktem firmy McDonnell Douglas. Zabudowano go m.in. w samolocie F-16.
Do 2007 roku za pomocą systemów ratowniczych MCD zostało uratowanych ponadtysiąc pilotów, w tym 460 – dzięki fotelowi ACES II.

Zwiezda
Budową systemów ratowniczych zajmuje się także rosyjska wytwórnia Zwiezda. Powstała ona w 1952 roku. Produkuje systemy ratownicze nie tylko do samolotów odrzutowych, ale także dla załóg statków kosmicznych oraz śmigłowców. Podstawowym produktem firmy jest fotel katapultowy K-36. Zastosowano go na wielu rosyjskich statkach powietrznych, m.in. na Su-25, Su-27, Su-37, MiG-29, MiG-AT, Tu-160 oraz Jak-36. Nad fotelem tego typu Rosjanie pracowali od 1969 roku. Powstało około 13 jego odmian. Wszystkie fotele z rodziny K-36 umożliwiają katapultowanie w przedziale wysokości 0–25 tys. m podczas lotu z prędkością do 1400 km/h. Charakterystyczne dla foteli K-36 są: zespolony mechanizm odpalający, spadochron umieszczony w zagłówku fotela oraz zapas awaryjny przeznaczony dla pilota. Od wersji K-36D zaczęto stosować teleskopowy mechanizm stabilizujący fotel podczas katapultowania. Było to oryginalne rozwiązanie konstrukcyjne, niespotykane na świecie.

Fotel K-36RB zastosowano m. in. na promie kosmicznym „Buran”. System umożliwiał katapultowanie na wysokości powyżej 30 km oraz podczas lotu z prędkością trzykrotnie przekraczającą prędkość dźwięku. Rosjanie pierwsi na świecie opracowali fotel katapultowy przeznaczony wyłącznie do śmigłowców. Jest to fotel modelu K-37, wywodzący się z modelu K-36. Zabudowano go wyłącznie na śmigłowcu Ka-50. Opracowano także projekt fotela katapultowego SKS-94, przeznaczony do samolotów lotnictwa sportowego. W najnowocześniejszym produkcie firmy Zwiezda – fotelu K-36D3.5 – zastosowano mikroprocesor sterujący procesem katapultowania.

Jeden cel
Aby zapewnić bezpieczeństwo pilota podczas katapultowania, firmy modernizują swoje systemy ratownicze. Dążą do skrócenia czasu upływającego od pociągnięcia uchwytu katapultowania przez pilota do pełnego rozwinięcia się czaszy spadochronu ratowniczego, do umożliwienia katapultowania w każdym położeniu statku powietrznego oraz zmniejszenia masy fotela.

Dane w liczbach
• największa prędkość katapultowania – powyżej 700 węzłów (1300 km/h);
• największa odnotowana wysokość katapultowania – 57 000 stóp (17,4 tys. m);
• najwięcej udanych katapultowań w ciągu roku – 494 (w 1967 roku);
• najwięcej udanych katapultowań w ciągu miesiąca – 63 (czerwiec 1967 roku);
• najwięcej udanych katapultowań w ciągu dnia – 11 (22 listopada 1969 roku);
• liczba pilotów uratowanych za pomocą fotela Mk 10 do maja 2002 roku – 628;
• liczba krajów użytkujących systemy MBA – 80;
• liczba krajów użytkujących fotel typu Mk 10 – 51;
• do użytkowania foteli MBA jest dostosowanych 88 typów statków powietrznych, w tym 46 dostosowano do modelu 10;
• do 2007 roku za pomocą foteli MBA uratowało się 7176 pilotów.

ppor. Tomasz Młyński, 73 dywizjon rakietowy OP
"Przegląd Sił Powietrznych" 1/2009 str. 21-29