L'espulsione da un aereo è rara, ma a volte i piloti devono ricorrere a tirare la maniglia di espulsione per salvarsi la vita. Foto per gentile concessione dell'aeronautica americana Capitano dell'aeronautica americana Scott O'Grady stava aiutando a far rispettare la no-fly zone sulla Bosnia settentrionale il 2 giugno, 1995, quando un serbo-bosniaco missile terra-aria (SAM) ha colpito il suo F-16. Con l'aereo che si disintegra intorno a lui, O'Grady si chinò tra le ginocchia e afferrò la maniglia del sedile eiettabile. Dopo un forte scoppio causato dalla separazione del baldacchino, O'Grady è stato lanciato in aria insieme al suo sedile. Subito dopo, il suo paracadute dispiegato e, come il 90 percento dei piloti che sono costretti a espellersi dal proprio aereo, O'Grady è sopravvissuto all'espulsione dal suo F-16. Dopo sei giorni passati a sfuggire alla cattura e a mangiare insetti per sopravvivere, O'Grady è stato salvato.
Espulsione da un aeromobile in movimento a velocità superiori a velocità del suono (mach 1:750 miglia all'ora / 1, 207 km/h) può essere molto pericoloso. La forza di espulsione a quelle velocità può raggiungere oltre 20 G:un G è la forza di gravità terrestre. A 20 G, un pilota sperimenta una forza pari a 20 volte il suo peso corporeo, che può causare gravi lesioni e persino la morte.
La maggior parte degli aerei militari, Gli aerei di ricerca della NASA e alcuni piccoli aerei commerciali sono dotati di sedili eiettabili per consentire ai piloti di fuggire da aerei danneggiati o malfunzionanti. In questa edizione di Come funzionano le cose , imparerai a conoscere le parti che fanno funzionare un seggiolino eiettabile, come il sedile solleva un pilota da un aereo e sulla fisica coinvolta nell'espulsione.
Contenuti
Un seggiolino eiettabile viene rimosso da un F-15C Eagle Foto per gentile concessione del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti È importante per molti tipi di aerei avere un sedile eiettabile nel caso in cui l'aereo venga danneggiato in battaglia o durante i test e il pilota debba salvarsi per salvarsi la vita. I sedili eiettabili sono uno degli equipaggiamenti più complessi su qualsiasi aeromobile, e alcuni sono composti da migliaia di parti. Lo scopo del sedile eiettabile è semplice:sollevare il pilota fuori dall'aereo a una distanza di sicurezza, quindi dispiega un paracadute per consentire al pilota di atterrare in sicurezza a terra.
Per capire come funziona un seggiolino eiettabile, devi prima avere familiarità con i componenti di base di qualsiasi sistema di espulsione. Tutto deve funzionare correttamente in una frazione di secondo e in una sequenza specifica per salvare la vita di un pilota. Se un solo pezzo di apparecchiatura critica si guasta, potrebbe essere fatale.
I sedili eiettabili sono posizionati nella cabina di pilotaggio e di solito si attaccano a rotaie tramite una serie di rulli sui bordi del sedile. Durante un'espulsione, queste rotaie guidano il sedile fuori dall'aereo con un angolo di salita predeterminato. Come ogni sedile, l'anatomia di base del sedile eiettabile è costituita dal secchio, schienale e poggiatesta. Tutto il resto è costruito attorno a questi componenti principali. Ecco i dispositivi chiave di un seggiolino eiettabile:
In caso di espulsione, la catapulta spara il sedile sui binari, il razzo spara per spingere il sedile più in alto e il paracadute si apre per consentire un atterraggio sicuro. In alcuni modelli, il razzo e la catapulta sono combinati in un unico dispositivo. Questi sedili fungono anche da sistemi di ritenuta per i membri dell'equipaggio sia durante l'espulsione che durante il normale funzionamento.
I sedili eiettabili sono solo una parte di un sistema più ampio chiamato sistema di uscita assistita . "Uscita" significa "una via d'uscita" o "uscita". Un'altra parte del sistema di uscita generale è l'aereo baldacchino , che deve essere gettato a mare prima che il sedile eiettabile venga lanciato dall'aeromobile. Non tutti gli aerei hanno il tettuccio. Quelli che non avranno portelli di fuga costruito nel tetto dell'aereo. Questi portelli si aprono appena prima che venga attivato il sedile di espulsione, dando ai membri dell'equipaggio un portale di fuga.
Un pilota si prepara ad abbassare la tendina facciale che lancerà il sedile eiettabile lungo il binario del trainer del sedile eiettabile. Foto per gentile concessione del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti I posti vengono attivati con diverse modalità. Alcuni hanno tirare le maniglie ai lati o al centro del sedile. Altri vengono attivati quando un membro dell'equipaggio tira a tenda per il viso giù per coprire e proteggere il suo volto. Nella sezione successiva, scoprirai cosa succede una volta attivato il sedile.
Termini del seggiolino di espulsioneFonte:Il sito di espulsione
Questo seggiolino eiettabile ACES II ha una maniglia centrale utilizzata per attivare la sequenza di espulsione. Foto per gentile concessione di Goodrich Corporation Quando un membro dell'equipaggio solleva la maniglia di traino o tira giù la tendina facciale sul sedile di espulsione, innesca una catena di eventi che spinge il baldacchino lontano dall'aereo e spinge fuori il membro dell'equipaggio in sicurezza. L'espulsione da un aereo non richiede più di quattro secondi dal momento in cui viene tirata la maniglia di espulsione. La quantità esatta di tempo dipende dal modello di sedile e dal peso corporeo del membro dell'equipaggio.
Tirando la maniglia di espulsione su un sedile si attiva un cartuccia esplosiva nella pistola a catapulta, lanciando in aria il seggiolino eiettabile. Mentre il sedile sale sul binari di guida , è attivato un sistema di ritenuta delle gambe. Questi sistemi di ritenuta per le gambe sono progettati per proteggere le gambe del membro dell'equipaggio dall'essere catturati o danneggiati dai detriti durante l'espulsione. Un motore a razzo sottosella fornisce la forza che solleva il membro dell'equipaggio ad un'altezza di sicurezza, e questa forza non è al di fuori dei normali limiti fisiologici umani, secondo i documenti di Goodrich Corporation , un produttore di sedili eiettabili utilizzati dalle forze armate statunitensi e dalla NASA.
Prima dell'avvio del sistema di espulsione, il tettuccio deve essere gettato via per consentire al membro dell'equipaggio di fuggire dalla cabina di pilotaggio. Ci sono almeno tre modi in cui il tettuccio o il soffitto dell'aereo possono essere soffiati per consentire al membro dell'equipaggio di fuggire:
Il posto a sedere, anche il paracadute e il pacchetto di sopravvivenza vengono espulsi dall'aereo insieme al membro dell'equipaggio. Molti posti, come quello di Goodrich ACES II (sedile eiettabile di concezione avanzata, Modello II), avere un motore a razzo fissato sotto il sedile. Dopo che il sedile e il membro dell'equipaggio hanno liberato la cabina di pilotaggio, questo razzo solleverà il membro dell'equipaggio di altri 100-200 piedi (da 30,5 a 61 m), a seconda del peso del membro dell'equipaggio. Questa propulsione aggiuntiva consente al membro dell'equipaggio di liberare la coda dell'aereo. Dal gennaio 1998, c'erano state 463 espulsioni in tutto il mondo utilizzando il sistema ACES II, secondo l'aeronautica americana. Più del 90% di queste espulsioni ha avuto successo. Ci sono stati 42 morti.
I paracadute che si aprono su un sedile eiettabile Martin-Baker durante un test. Il piccolo paracadute in alto è chiamato paracadute drogue. Foto per gentile concessione della NASA Una volta sceso dall'aereo, un pistola drogue sul sedile spara un proiettile metallico che tira un piccolo paracadute, chiamato a paracadute drogue , dalla parte superiore della sedia. Questo rallenta la velocità di discesa della persona e stabilizza l'altitudine e la traiettoria del sedile. Dopo un determinato periodo di tempo, un sensore di altitudine fa sì che il paracadute drogue tiri il paracadute principale dal pacchetto di paracadute del pilota. A questo punto, un motore sedile-uomo-separatore incendi e il sedile cade dal membro dell'equipaggio. La persona poi ricade sulla Terra come con qualsiasi atterraggio con il paracadute.
Nel ACES II sedile eiettabile prodotto da Goodrich Corporation, ci sono tre possibili modalità di espulsione. Quello utilizzato è determinato dall'altitudine e dalla velocità dell'aereo al momento dell'espulsione. Questi due parametri sono misurati da sensore ambientale e sequenziatore di recupero nella parte posteriore del sedile di espulsione.
Il sensore ambientale rileva la velocità e l'altitudine del sedile e invia i dati al sequenziatore di recupero. Quando inizia la sequenza di espulsione, il sedile risale i binari di guida ed espone tubi di pitot . tubi di Pitot, chiamato per il fisico Henri Pitot, sono progettati per misurare le differenze di pressione dell'aria per determinare la velocità dell'aria. I dati sul flusso d'aria vengono inviati al sequenziatore, che poi seleziona tra le tre modalità di espulsione:
Fonte:Goodrich Corporation
Un seggiolino eiettabile viene testato alla NASA per analizzare la capacità del sedile di eseguire un'altitudine zero, espulsione a velocità zero. Foto per gentile concessione della NASA L'espulsione da un aereo è una sequenza violenta di eventi che sottopone il corpo umano a una forza estrema. I fattori primari coinvolti nell'espulsione di un aereo sono la forza e l'accelerazione del membro dell'equipaggio, secondo Martin Herker , un ex insegnante di fisica. Per determinare la forza esercitata sulla persona che viene espulsa, dobbiamo guardare Seconda legge del moto di Newton , che afferma che l'accelerazione di un oggetto dipende dalla forza che agisce su di esso e dalla massa dell'oggetto.
La seconda legge di Newton è rappresentata come:
Forza =Massa x Accelerazione
(F=MA)
Per quanto riguarda un membro dell'equipaggio che si espelle da un aereo, m è uguale alla sua massa corporea più la massa del sedile. UN è uguale all'accelerazione creata dalla catapulta e dal razzo sottosella.
Accelerazione è misurato in termini di G, o forze di gravità. L'espulsione da un aereo è compresa tra 5-G e 20-G, a seconda del tipo di sedile eiettabile. Come accennato nell'introduzione, 1 G è uguale alla forza di gravità terrestre e determina quanto pesiamo. Un G di accelerazione è uguale a 32 piedi/secondo 2 (9,8 m/s 2 ). Ciò significa che se fai cadere qualcosa da un dirupo, cadrà a una velocità di 32 piedi/secondo 2 .
È semplice determinare il messa del sedile e dell'attrezzatura fissata al sedile. La massa del pilota è la variabile più grande. Una persona di 180 libbre normalmente sente che 180 libbre di forza gli vengono applicate quando sta ferma. In un impatto 20-G, quella stessa persona di 180 libbre si sentirà 3, 600 libbre di forza esercitata. Per saperne di più sulla forza, clicca qui.
"Per determinare la velocità del sedile [di espulsione] in qualsiasi momento, si risolve l'equazione di Newton conoscendo la forza applicata e la massa del sistema sedile/occupante. Gli unici altri fattori necessari sono il tempo della forza da applicare e la velocità iniziale presente (se presente), " scrive Herker sul suo sito Web descrivendo la fisica per comprendere le espulsioni. Herker fornisce questa equazione per determinare la velocità del sedile:
Velocità =Accelerazione x Tempo + Velocità iniziale
V(f) =AT + V(i)
Velocità iniziale si riferisce alla salita o al tasso di caduta dell'aeromobile. Può anche essere determinato dalla fase iniziale del processo di espulsione in un sedile che combina una catapulta esplosiva e un razzo sottosella. La velocità del sedile deve essere sufficientemente elevata da consentire la separazione del sedile e della persona dall'aeromobile il più rapidamente possibile al fine di liberare l'intero aeromobile.
L'uso di un seggiolino eiettabile è sempre l'ultima risorsa quando un aeromobile è danneggiato e il pilota ha perso il controllo. Però, salvare la vita dei piloti è una priorità più alta che salvare gli aerei, e talvolta è necessaria un'espulsione per salvare una vita.
Per ulteriori informazioni sui sedili eiettabili e sulla relativa tecnologia, vedere i link nella pagina successiva.
