Att kasta ut från ett flygplan är sällsynt, men piloter måste ibland dra till utkasthandtaget för att rädda sina liv. Foto med tillstånd av U.S. Air Force US Air Force kapten Scott O'Grady hjälpte till att genomdriva flygförbudszonen över norra Bosnien den 2 juni, 1995, när en bosnisk-serb yt-till-luft-missil (SAM) slog sin F-16. Med planet sönderfallande runt honom, O'Grady sträckte sig ner mellan knäna och tog tag i handtaget på sitt utkastssäte. Efter en kraftig smäll orsakad av kapellens separering, O'Grady sprängdes i luften tillsammans med sitt säte. Strax efter, hans fallskärm utplacerad och, som 90 procent av piloter som tvingas kasta ut från sina flygplan, O'Grady överlevde utkastningen från sin F-16. Efter sex dagar med att undvika fångst och äta insekter för överlevnad, O'Grady räddades.
Kasta ut från ett flygplan som rör sig med högre hastigheter än ljudets hastighet (mach 1:750 miles per timme / 1, 207 km / h) kan vara mycket farligt. Kraften att mata ut vid dessa hastigheter kan nå över 20 Gs - en G är kraften i jordens gravitation. Vid 20 Gs, en pilot upplever en kraft som är lika med 20 gånger hans eller hennes kroppsvikt, som kan orsaka allvarliga skador och till och med dödsfall.
De flesta militära flygplan, NASA:s forskningsflygplan och några små kommersiella flygplan är utrustade med utkastningssäten för att låta piloter fly från skadade eller felaktiga flygplan. I denna upplaga av Hur saker fungerar , du kommer att lära dig om delarna som får ett utkastssäte att fungera, hur sätet lyfter en pilot ur ett plan och om fysiken som är involverad i utkastning.
Innehåll
Ett utkastningssäte tas bort från en F-15C Eagle Foto med tillstånd av USA:s försvarsdepartement Det är viktigt för många typer av flygplan att ha ett utkastningsställe om planet skadas i strid eller under testning och piloten måste rädda sig för att rädda sitt liv. Utkastningssäten är en av de mest komplexa utrustningarna på alla flygplan, och vissa består av tusentals delar. Syftet med utkastningssätet är enkelt:Att lyfta piloten rakt ut ur flygplanet till ett säkert avstånd, använd sedan en fallskärm för att låta piloten landa säkert på marken.
För att förstå hur ett utkastningssäte fungerar, du måste först känna till de grundläggande komponenterna i alla utkastsystem. Allt måste fungera ordentligt på en split sekund och i en specifik sekvens för att rädda en pilots liv. Om bara en kritisk utrustning fungerar felaktigt, det kan vara dödligt.
Utkastningssäten placeras i sittbrunnen och brukar fästas vid skenor via en uppsättning rullar på sätets kanter. Under en utkastning, dessa skenor leder sätet ut ur flygplanet med en förutbestämd stigningsvinkel. Som vilken sits som helst, utkastningssätets grundläggande anatomi består av skopan, rygg och nackstöd. Allt annat är byggt kring dessa huvudkomponenter. Här är viktiga enheter för ett utkastssäte:
Vid utstötning, katapulten skjuter sätet upp i skenorna, raketen skjuter för att driva sätet högre och fallskärmen öppnas för att möjliggöra en säker landning. I vissa modeller, raket och katapult kombineras till en enhet. Dessa säten fungerar också som fasthållningssystem för besättningsmedlemmarna både under en utkastning och under normal drift.
Utkastningssäten är bara en del av ett större system som kallas assisterat utgångssystem . "Utgång" betyder "en väg ut" eller "utgång". En annan del av det övergripande utgångssystemet är planet tak , som måste avlägsnas innan utkastarsätet sjösätts från flygplanet. Alla plan har inte baldakiner. De som inte kommer att ha utrymningsluckor byggd i taket på planet. Dessa luckor blåser precis innan utkastarsätet aktiveras, ge besättningsmedlemmar en flyktportal.
En pilot förbereder sig för att dra ner ansiktsridån som kommer att skjuta utkastningssätet uppåt spåret på utkastarsäte-tränaren. Foto med tillstånd av USA:s försvarsdepartement Säten aktiveras på olika sätt. Några har dra handtag på sidorna eller i mitten av sätet. Andra aktiveras när en besättningsmedlem drar a ansiktsridå ner för att täcka och skydda hans eller hennes ansikte. I nästa avsnitt, du får reda på vad som händer när sätet är aktiverat.
Utkastningsplats VillkorKälla:Utkastningsplatsen
Detta ACES II -utstötningssäte har ett mittenhandtag som används för att aktivera utkastningssekvensen. Foto med tillstånd av Goodrich Corporation När en besättningsmedlem lyfter draghandtaget eller drar ner ansiktsridån på utkastarsätet, den sätter igång en kedja av händelser som driver kapellet bort från planet och skjuter ut besättningsmedlemmarna säkert. Att kasta ut från ett plan tar inte mer än fyra sekunder från det att utmatningshandtaget dras. Den exakta tiden beror på sitsmodellen och besättningsmedlemmens kroppsvikt.
Genom att dra utkasthandtaget på ett säte startas en explosiv patron i katapultpistolen, att skjuta ut utkastningsstolen i luften. När sätet åker upp styrskenor , ett benskyddssystem är aktiverat. Dessa benstöd är utformade för att skydda besättningsmedlemmens ben från att fastna eller skadas av skräp under utkastningen. Ett rakettmotor under sätet ger kraften som lyfter besättningsmedlemmen till en säker höjd, och denna kraft ligger inte utanför normala mänskliga fysiologiska begränsningar, enligt dokument från Goodrich Corporation , en tillverkare av utkastningsstolar som används av den amerikanska militären och NASA.
Innan utmatningssystemet startade, baldakinen måste brytas för att låta besättningsmedlemmen fly undan cockpit. Det finns minst tre sätt som flygplanets tak eller tak kan blåses för att besättningsmedlemmen ska kunna fly:
Sätet, fallskärm och överlevnadspaket kastas också ut från planet tillsammans med besättningsmedlemmen. Många platser, som Goodrichs ACES II (Advanced Concept Ejection Seat, Modell II), ha en raketmotor fixerad under sätet. Efter att sätet och besättningsmedlemmen har rensat sittbrunnen, denna raket kommer att lyfta besättningsmedlemmen ytterligare 100 till 200 fot (30,5 till 61 m), beroende på besättningsmedlemmens vikt. Denna extra framdrivning gör att besättningsmedlemmen kan rensa svansen på planet. Från och med januari 1998 det hade skett 463 utkastningar världen över med hjälp av ACES II -systemet, enligt det amerikanska flygvapnet. Mer än 90 procent av dessa utkastningar lyckades. Det var 42 dödsfall.
Fallskärmarna öppnar på ett Martin-Baker-utkastningssäte under ett test. Den lilla fallskärmen högst upp kallas drogue fallskärm. Foto med tillstånd av NASA Väl ute ur planet, a drogue gun i sätet skjuter en metallsnigel som drar en liten fallskärm, kallade a drogue fallskärm , ur stolens ovansida. Detta sänker personens nedstigningshastighet och stabiliserar sitsens höjd och bana. Efter en viss tid, ett höjdsensor får drogue -fallskärmen att dra huvudfallskärmen från pilotens rännpaket. Vid denna tidpunkt, a säte-man-separator motor eldar och sätet faller bort från besättningsmedlemmen. Personen faller sedan tillbaka till jorden som med valfri fallskärmslandning.
I ACES II utkastningssits producerad av Goodrich Corporation, det finns tre möjliga utstötningslägen. Den som används bestäms av flygplanets höjd och lufthastighet vid utkastning. Dessa två parametrar mäts med miljösensor och återhämtningssekvens på baksidan av utkastarsätet.
Miljösensorn känner av hastigheten och höjden på sätet och skickar data till återställningsföljaren. När utkastningssekvensen börjar, sätet rör sig uppför styrskenorna och exponeras pitotrör . Pitotrör, uppkallad efter fysikern Henri Pitot, är utformade för att mäta lufttrycksskillnader för att bestämma luftens hastighet. Data om luftflödet skickas till sequencer, som sedan väljer bland de tre utmatningsmetoderna:
Källa:Goodrich Corporation
Ett utkastningssäte testförs vid NASA för att analysera sätets förmåga att utföra nollhöjd, nollhastighetsutmatning. Foto med tillstånd av NASA Att skjuta ut från ett flygplan är en våldsam händelseföljd som utsätter människokroppen för en extrem kraft. De främsta faktorerna som är inblandade i ett flygplansejektion är besättningsmedlemens kraft och acceleration, enligt Martin Herker , en tidigare fysiklärare. För att bestämma den kraft som utövas på personen som kastas ut, vi måste titta på Newtons andra rörelselag , som säger att accelerationen av ett objekt beror på kraften som verkar på det och massan av objektet.
Newtons andra lag representeras som:
Kraft =massa x acceleration
(F =MA)
Angående en besättningsmedlem som kastar ut från ett plan, M är lika med hans eller hennes kroppsmassa plus sitsens massa. A är lika med accelerationen som skapas av katapulten och raketen under undersätet.
Acceleration mäts i termer av G, eller gravitationskrafter. Att skjuta ut från ett flygplan ligger i intervallet 5-G till 20-G, beroende på typ av utkastningssäte. Som nämnts i inledningen, 1 G är lika med kraften i jordens gravitation och bestämmer hur mycket vi väger. En G acceleration är lika med 32 fot/sekund 2 (9,8 m/s 2 ). Det betyder att om du tappar något från en klippa, den kommer att sjunka med en hastighet av 32 fot/sekund 2 .
Det är enkelt att bestämma massa sätet och den utrustning som är fäst vid sätet. Pilotens massa är den största variabeln. En person på 180 kilo känner normalt 180 kilo kraft som appliceras på honom när han står still. I en 20-G effekt, samma 180 kilo person kommer att känna 3, 600 kilo kraft utövas. För att lära dig mer om våld, Klicka här.
"För att bestämma hastigheten på [utkastningsstolen] när som helst, man löser Newton -ekvationen genom att veta kraften som appliceras och massan av sitt-/passagerarsystemet. De enda andra faktorerna som behövs är tiden för kraften som ska appliceras och den initiala hastigheten (om sådan finns), "skriver Herker på sin webbplats som beskriver fysiken för att förstå utkastningar. Herker tillhandahåller denna ekvation för att bestämma sätets hastighet:
Hastighet =acceleration x tid + initial hastighet
V (f) =AT + V (i)
Initial hastighet avser antingen flygplanets stigning eller sänkning. Det kan också bestämmas av det inledande steget i utkastningsprocessen i ett säte som kombinerar en explosiv katapult och en raket under undersätet. Sitthastigheten måste vara tillräckligt hög för att sätet och personen ska kunna separeras från flygplanet så snabbt som möjligt för att kunna rensa hela flygplanet.
Användningen av ett utkastningssäte är alltid en sista utväg när ett flygplan skadas och piloten tappat kontrollen. Dock, att rädda pilots liv är en högre prioritet än att rädda flygplan, och ibland krävs en utstötning för att rädda ett liv.
För mer information om utkastningsstolar och tillhörande teknik, se länkarna på nästa sida.
