Expulsar desde un avión es raro, pero los pilotos a veces tienen que recurrir a tirar de la palanca de expulsión para salvar sus vidas. Foto cortesía de la Fuerza Aérea de EE. UU. Capitán de la Fuerza Aérea de EE. UU. Scott O'Grady estaba ayudando a hacer cumplir la zona de exclusión aérea sobre el norte de Bosnia el 2 de junio, 1995, cuando un bosnio-serbio misil tierra-aire (SAM) golpeó su F-16. Con el avión desintegrándose a su alrededor O'Grady se agachó entre las rodillas y agarró el tirador de su asiento eyectable. Después de un fuerte estallido causado por la separación del dosel, O'Grady fue lanzado al aire junto con su asiento. Poco después su paracaídas desplegado y, como el 90 por ciento de los pilotos que se ven obligados a expulsar de sus aviones, O'Grady sobrevivió a la expulsión de su F-16. Después de seis días de evadir la captura y comer insectos para sobrevivir, O'Grady fue rescatado.
Expulsión de una aeronave que se mueve a velocidades superiores a las velocidad del sonido (mach 1:750 millas por hora / 1, 207 km / h) puede ser muy peligroso. La fuerza de expulsión a esas velocidades puede alcanzar más de 20 Gs; un G es la fuerza de gravedad de la Tierra. A 20 Gs, un piloto experimenta una fuerza igual a 20 veces su peso corporal, que puede causar lesiones graves e incluso la muerte.
La mayoría de aviones militares, Los aviones de investigación de la NASA y algunos aviones comerciales pequeños están equipados con asientos eyectables para permitir que los pilotos escapen de aviones dañados o que funcionan mal. En esta edición de Como funcionan las cosas , aprenderá sobre las partes que hacen que un asiento eyectable funcione, cómo el asiento saca a un piloto de un avión y sobre la física involucrada en la expulsión.
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Retirada de un asiento eyectable de un F-15C Eagle Foto cortesía del Departamento de Defensa de EE. UU. Es importante que muchos tipos de aviones tengan un asiento eyectable en caso de que el avión se dañe en la batalla o durante las pruebas y el piloto tenga que salir de apuros para salvar su vida. Los asientos eyectables son uno de los equipos más complejos de cualquier avión, y algunos constan de miles de partes. El propósito del asiento eyectable es simple:levantar al piloto directamente del avión a una distancia segura, luego despliegue un paracaídas para permitir que el piloto aterrice de forma segura en el suelo.
Para comprender cómo funciona un asiento eyectable, primero debe estar familiarizado con los componentes básicos de cualquier sistema de expulsión. Todo tiene que funcionar correctamente en una fracción de segundo y en una secuencia específica para salvar la vida de un piloto. Si solo una pieza de equipo crítico falla, podría ser fatal.
Los asientos eyectables se colocan en la cabina y generalmente se fijan a rieles a través de un juego de rodillos en los bordes del asiento. Durante una expulsión, estos rieles guían el asiento fuera de la aeronave en un ángulo de ascenso predeterminado. Como cualquier asiento la anatomía básica del asiento eyectable consiste en el cubo, respaldo y reposacabezas. Todo lo demás se basa en estos componentes principales. Estos son los dispositivos clave de un asiento eyectable:
En caso de expulsión, la catapulta dispara el asiento por los rieles, el cohete dispara para impulsar el asiento más alto y el paracaídas se abre para permitir un aterrizaje seguro. En algunos modelos, el cohete y la catapulta se combinan en un solo dispositivo. Estos asientos también funcionan como sistemas de sujeción para los miembros de la tripulación tanto durante una expulsión como durante el funcionamiento normal.
Los asientos eyectables son solo una parte de un sistema más grande llamado sistema de salida asistida . "Salida" significa "una salida" o "salida". Otra parte del sistema de salida general es el pabellón , que debe desecharse antes de que el asiento eyectable sea lanzado desde la aeronave. No todos los aviones tienen marquesinas. Aquellos que no tendrán escotillas de escape construido en el techo del avión. Estas escotillas explotan justo antes de que se active el asiento eyectable, dando a los miembros de la tripulación un portal de escape.
Un piloto se prepara para bajar la cortina de la cara que lanzará el asiento de expulsión por la pista del entrenador del asiento de expulsión. Foto cortesía del Departamento de Defensa de EE. UU. Los asientos se activan mediante diferentes métodos. Algunos tienen tiradores a los lados o en el medio del asiento. Otros se activan cuando un miembro de la tripulación tira un cortina de la cara para cubrir y proteger su rostro. En la siguiente sección, sabrá qué sucede una vez que se activa el asiento.
Términos del asiento eyectableFuente:El sitio de eyección
Este asiento de eyección ACES II tiene una manija de tiro central que se usa para activar la secuencia de eyección. Foto cortesía de Goodrich Corporation Cuando un miembro de la tripulación levanta la manija de tiro o tira de la cortina hacia abajo en el asiento de eyección, desencadena una cadena de eventos que impulsa el toldo lejos del avión y empuja al miembro de la tripulación a salvo. Expulsar desde un avión no requiere más de cuatro segundos desde el momento en que se tira de la manija de expulsión. La cantidad exacta de tiempo depende del modelo de asiento y del peso corporal del miembro de la tripulación.
Tirar de la manija de expulsión de un asiento desencadena un cartucho explosivo en la pistola de catapulta, lanzando el asiento eyectable al aire. Mientras el asiento sube por carriles guía , se activa un sistema de sujeción de piernas. Estas restricciones para las piernas están diseñadas para proteger las piernas del miembro de la tripulación de quedar atrapadas o dañadas por los escombros durante la expulsión. Un motor de cohete bajo el asiento proporciona la fuerza que eleva al miembro de la tripulación a una altura segura, y esta fuerza no está fuera de las limitaciones fisiológicas humanas normales, según documentos de Goodrich Corporation , un fabricante de asientos eyectables utilizados por el ejército de los EE. UU. y la NASA.
Antes del lanzamiento del sistema de expulsión, el dosel debe desecharse para permitir que el miembro de la tripulación escape de la cabina. Hay al menos tres formas en que se puede volar la capota o el techo del avión para permitir que el miembro de la tripulación escape:
El asiento, el paracaídas y el paquete de supervivencia también se expulsan del avión junto con el miembro de la tripulación. Muchos asientos como el de Goodrich ACES II (Asiento eyectable de concepto avanzado, Modelo II), tener un motor cohete fijado debajo del asiento. Después de que el asiento y el miembro de la tripulación hayan despejado la cabina, este cohete elevará al miembro de la tripulación otros 100 a 200 pies (30,5 a 61 m), dependiendo del peso del tripulante. Esta propulsión adicional permite al miembro de la tripulación despejar la cola del avión. En enero de 1998, había habido 463 expulsiones en todo el mundo utilizando el sistema ACES II, según la Fuerza Aérea de EE. UU. Más del 90 por ciento de esas expulsiones tuvieron éxito. Hubo 42 muertes.
Los paracaídas se abren en un asiento eyectable Martin-Baker durante una prueba. El pequeño paracaídas en la parte superior se llama paracaídas drogue. Foto cortesía de la NASA. Una vez fuera del avión, a pistola drogue en el asiento dispara una bala de metal que tira de un pequeño paracaídas, llamado a paracaídas drogue , de la parte superior de la silla. Esto ralentiza la velocidad de descenso de la persona y estabiliza la altitud y la trayectoria del asiento. Después de un período de tiempo específico, un sensor de altitud hace que el paracaídas de arrastre tire del paracaídas principal del paquete de tolva del piloto. En este punto, a motor asiento-hombre-separador se incendia y el asiento se cae del miembro de la tripulación. La persona luego vuelve a caer a la Tierra como con cualquier aterrizaje en paracaídas.
En el ACES II asiento eyectable producido por Goodrich Corporation, hay tres modos de expulsión posibles. El utilizado está determinado por la altitud y la velocidad del avión en el momento de la eyección. Estos dos parámetros son medidos por el sensor ambiental y secuenciador de recuperación en la parte trasera del asiento eyectable.
El sensor ambiental detecta la velocidad y la altitud del asiento y envía datos al secuenciador de recuperación. Cuando comienza la secuencia de expulsión, el asiento sube por los rieles de guía y expone tubos de pitot . Tubos de Pitot, llamado así por el físico Henri Pitot, están diseñados para medir las diferencias de presión del aire para determinar la velocidad del aire. Los datos sobre el flujo de aire se envían al secuenciador, que luego selecciona entre los tres modos de expulsión:
Fuente:Goodrich Corporation
Se prueba un asiento eyectable en la NASA para analizar la capacidad del asiento para realizar una altitud cero, Expulsión a velocidad cero. Foto cortesía de la NASA. Expulsar desde un avión es una secuencia violenta de eventos que someten al cuerpo humano a una fuerza extrema. Los factores principales que intervienen en la expulsión de una aeronave son la fuerza y la aceleración del miembro de la tripulación, de acuerdo a Martín Herker , un ex profesor de física. Para determinar la fuerza ejercida sobre la persona expulsada, tenemos que mirar Segunda ley del movimiento de Newton , que establece que la aceleración de un objeto depende de la fuerza que actúa sobre él y la masa del objeto.
La segunda ley de Newton se representa como:
Fuerza =Masa x Aceleración
(F =MA)
Con respecto a un miembro de la tripulación que se expulsa de un avión, METRO es igual a su masa corporal más la masa del asiento. A es igual a la aceleración creada por la catapulta y el cohete debajo del asiento.
Aceleración se mide en términos de G, o fuerzas de gravedad. Expulsar desde un avión está en el rango de 5-G a 20-G, dependiendo del tipo de asiento eyectable. Como se mencionó en la introducción, 1 G es igual a la fuerza de gravedad de la Tierra y determina cuánto pesamos. Un G de aceleración es igual a 32 pies / segundo 2 (9,8 m / s 2 ). Esto significa que si dejas caer algo de un acantilado, caerá a una velocidad de 32 pies / segundo 2 .
Es simple determinar el masa del asiento y el equipo adjunto al asiento. La masa del piloto es la variable más grande. Una persona de 180 libras normalmente siente que se le aplica 180 libras de fuerza cuando está quieta. En un impacto de 20 G, esa misma persona de 180 libras se sentirá 3, Se ejercen 600 libras de fuerza. Para aprender más sobre la fuerza, haga clic aquí.
"Para determinar la velocidad del asiento [eyectable] en cualquier momento, se resuelve la ecuación de Newton conociendo la fuerza aplicada y la masa del sistema asiento / ocupante. Los únicos otros factores que se necesitan son el tiempo de la fuerza que se aplicará y la velocidad inicial presente (si existe), "escribe Herker en su sitio web describiendo la física para comprender las eyecciones. Herker proporciona esta ecuación para determinar la velocidad del asiento:
Velocidad =Aceleración x Tiempo + Velocidad inicial
V (f) =AT + V (i)
Velocidad inicial se refiere a la tasa de ascenso o descenso de la aeronave. También puede estar determinado por el paso inicial del proceso de expulsión en un asiento que combina una catapulta explosiva y un cohete debajo del asiento. La velocidad del asiento debe ser lo suficientemente alta para permitir la separación del asiento y la persona de la aeronave lo más rápido posible para despejar toda la aeronave.
El uso de un asiento eyectable es siempre el último recurso cuando una aeronave está dañada y el piloto ha perdido el control. Sin embargo, salvar la vida de los pilotos es una prioridad más alta que salvar aviones, ya veces se requiere una expulsión para salvar una vida.
Para obtener más información sobre asientos eyectables y tecnología relacionada, vea los enlaces en la página siguiente.
