Просто о сложном. Парашют

Прыжок веры

Парашют – это устройство, предназначенное для замедления процесса падения предметов в воздухе.

Существует множество разновидностей парашютов. Однако принцип действия у них един и был сформулирован еще в XV веке.

Впервые идея создания устройства, позволяющего безопасно спуститься с любой высоты, не подвергая себя опасности, была озвучена Леонардо да Винчи. Будучи человеком, опередившим свое время, он предположил, что если использовать палатку размерами 12*12 локтей, то можно безопасно спуститься с любой высоты. К сожалению почитателей трудов великого ученого, да Винчи не завершил этот проект, но заложил основу и сформулировал принцип работы парашюта, который используется и сегодня.

В дальнейшем множество изобретателей предлагали на суд общественности всевозможные вариации парашютов, однако все они были далеки от совершенства и ни один из них не получил развития.

Официальным днем рождения парашюта принято считать 9 ноября 1911 года, когда актер, в прошлом военный, Глеб Котельников, получил охранное свидетельство на свое изобретение. Толчком к созданию парашюта стала гибель одного из лучших летчиков того времени – Льва Мациевича, когда во время одного из полетов 24 сентября 1910 года его самолет буквально развалился в воздухе.

Это событие впечатлило Котельникова, и все свое дальнейшее время он посвятил созданию устройства, которое помогло бы избежать подобных смертей.

Стоит отметить, что парашюты к тому времени уже существовали и представляли собой зонт, к которому летчик должен был прикрепиться, чтобы безопасно спуститься с высоты. Но такие манипуляции занимали слишком много времени и не могли обеспечить безопасность и сохранить жизнь пилоту воздушного судна.

Глеб Котельников решил, что спасительный парашют должен быть закреплен на теле летчика, чтобы тот в любой момент мог спрыгнуть хоть из кабины, хоть с крыла самолета, экономя время на процессе крепления и раскрытия зонта. Кроме того, парашют должен быть легким и раскрываться автоматически.

Прототипы первых парашютов Котельников испытывал на куклах, и крепились они к шлему испытуемого, однако идея встроить парашют в шлем не прошла тестовых испытаний. Второй и используемой до сегодняшнего дня итерацией стал ранцевый парашют. Котельников изготовил свой парашют из шелка и упаковал его в алюминиевый ранец, сконструировал два вида строп для маневренности, а также внедрил в конструкцию пружину, которая автоматически выбрасывала купол из ранца и раскрывала парашют.

Изобретение сразу заинтересовало военную публику и иностранцев. Парашют получил название РК-1, что расшифровывалось как «Русский. Котельников. Первый».

Глеб Котельников стал не только пионером парашютостроения, но и вписал во всемирную историю факт принадлежности изобретения парашюта России.

На тонких стропах

Принцип действия парашюта прост: под полусферическим куполом образуется сила противодействия воздуху, которая замедляет падение до скорости, при которой это падение становится управляемым.

Изначально форма полотна купола парашюта была круглой, и в полете купол выглядел как полусфера. В дальнейшем появились квадратные парашюты. Со временем в парашютизм пришел купол «крыло». Вне зависимости от формы купола и вида парашюта вся отрасль работает над улучшениями его характеристик с позиции уменьшения веса, повышения маневренности и степени безопасности.

Дело Глеба Котельникова продолжали многие выдающиеся инженеры. Так, в 1936 году братья Доронины изобрели первый в мире прибор для автоматического раскрытия парашюта. Как и Котельников, Доронины начали разработки механизма после того, как несколько парашютистов разбились, не успев раскрыть парашют. Многие ученые озадачились вопросом создания прибора, который позволит парашюту раскрываться автоматически. Братья Доронины сконструировали различные механизмы, в том числе для катапультирования. Современные инженеры внедряют в парашютные системы различные электронные приборы, облегчающие задачи парашютистов и страхующие их жизни, но в их основе до сих пор применяются разработки братьев Дорониных.

Парашюты получили широкое применение и служат для различных целей. Среди множества разновидностей парашютов можно выделить следующие: стабилизирующие, тормозные, грузовые, спасательные, десантные, спортивные и т.д.

Стабилизирующий парашют. Предназначен для стабилизации падающего парашютиста в нужном положении до момента ввода в действие вытяжного парашюта. Стабилизирующий парашют вводится в действие в процессе отделения парашютиста от самолета. После того как стабилизирующий парашют наполнится воздухом, начинается стабилизированное снижение парашютиста. Далее происходит освобождение клапанов ранца, и в действие вводится основной купол парашюта. По мере снижения парашютиста камера основного купола равномерно вытягивается из ранца и наполняется воздухом.

Тормозной парашют предназначен для сокращения длины пробега воздушного судна по взлетно-посадочной полосе при посадке. В систему тормозного парашюта входит комплект устройств, обеспечивающих крепление на самолете и введение в действие. Площадь купола тормозного парашюта варьируется от 15 до 40 кв. м на легких самолетах. На средних и тяжелых самолетах тормозные системы состоят из нескольких куполов и могут достигать 200 кв. м общей площади куполов. Такие системы позволяют быстро снизить скорость самолета и сократить длину пробега на 30–35%. Тормозные системы крепятся в хвостовой части фюзеляжа и срабатывают дистанционно по команде пилота либо автоматически.

Десантные парашюты и их модификации получили наибольшее распространение. Наиболее яркими представителями своего семейства парашютов стали Д-5 и его усовершенствованные модификации Д-6, Д-10 и Д-12. Указанные парашюты разрабатывались для десантирования людей и используются вооруженными силами. Десантный парашют Д5 и его модификации разработаны в НИИ парашютостроения, который и сегодня занимается производством парашютов и разработкой оборудования и механизмов для усовершенствования парашютов, снижения их веса при повышении грузоподъемности, маневренности и безопасности. НИИ парашютостроения был образован в 1946 году для разработки и изготовления парашютно-десантной техники и ведения научно-исследовательской работы в отрасли. НИИ на сегодняшний день является единственным в стране головным разработчиком в области парашютостроения. С 2008 года институт входит в состав государственной корпорации «Ростех», а с 2011 года – в состав АО «Технодинамика».

Основными парашютами десантных войск считаются системы Д-10 и Д-12, пришедшие на смену Д-6, долгие годы стоявшему на вооружении ВДВ. Основное отличие всех российских парашютов – высокая степень надежности. Если соблюдены все этапы укладки, гарантируется срабатывание купола и достаточно мягкое приземление. Нормативом укладки на «отлично» считается 45 минут.

Парашют Д-10 позволяет выполнять прыжки при полном боевом обмундировании с высоты от 200 до 4000 метров. Максимальный подъемный вес – 140 кг вместе с парашютом. Такие параметры парашюта позволяют десантироваться в бронежилете и в полной боевой нагрузке с запасом питания и боеприпасов на два дня автономного существования. Несмотря на необходимость уделять все внимание безопасности и маневренности, инженеры не обошли стороной и эстетический момент и создали для Д-10 круглый купол, похожий на патиссон.

Модификация Д-12 получила романтичное название «Листик» из-за формы купола. Его уникальность заключается в сверхманевренности. Такой парашют можно разворачивать в воздухе всего на несколько градусов при практически полной остановке. Максимальный общий вес увеличен в этой модели до 160 кг.

У всех указанных моделей парашютов есть важное преимущество – надежность, но есть и недостаток – это снижение боеспособности десантника после приземления, так как для того чтобы снять парашютную систему, необходимо разоружиться. Спецназ ФСБ поставил задачу перед НИИ разработать парашютную систему, которая не будет отнимать время на разоблачение. Так появился парашют «Штурм». В настоящее время ведутся тестовые испытания указанной модели и доработки системы.

«И это не будущее. Это настоящее. НИИ парашютостроения провел две летные научно-исследовательские работы. Парашютную часть мы уже фактически решили и сейчас выходим на контакт с Центром боевого применения армейской авиации в Торжке, с тем чтобы провести испытания на реальном вертолете», - считает Владимир Нестеров, парашютист-испытатель первого класса НИИ парашютостроения.

«Штурм» – это безранцевый парашют для прыжков со сверхмалых высот 60–80 м при сравнительно небольшой массе. Если при использовании парашютов Д-6 и его модификаций десантник сперва одевал парашютную систему, сверху бронежилет, оружие, боеприпасы, запас питания и пр., то при десантировании с использованием парашюта «Штурм» достаточно легкой страховочной системы. Сам парашют, готовый к десантированию, находится в самолете. Перед десантированием парашют карабинами закрепляется на теле десантника, а после приземления достаточно доли секунд, чтобы отстегнуть парашют и начать вести бой. Также в настоящее время ведутся разработки формы, в которую будут встроены петли для крепления парашюта, что еще больше облегчит массу и сократит временные затраты. Для десантных групп спецназа важнейшим является фактор внезапности. Выброс с малых высот и минимальная трата времени на освобождение от парашюта дают десантнику большие преимущества.

Несмотря на множество разработок и инноваций, наиболее популярным парашютом в вооруженных силах остается Д-6. При общей массе парашютиста не более 120 кг система Д-6 обеспечивает десантирование на высотах от 200 до 8000 м.

Механизм работы парашютной системы Д-6 состоит из стабилизирующего и основного парашюта. При этом стабилизация составляет 3 секунды при покидании самолета на скорости полета от 140 до 400 км/ч. Стабилизирующий парашют позволяет равномерно выпускать основной парашют и стропы, избегая запутывания и перекрещивания.

«Парашют Д-6 зарекомендовал себя как надежная и проверенная годами система, на которой прошло обучение и службу не одно поколение бойцов ВДВ», - отмечает Игорь Насенков, генеральный директор АО «Технодинамика».

«Технодинамика» является ключевым поставщиком парашютов российским вооруженным силам. Так, в конце 2017 года на вооружение армии России поступило более 1000 парашютов Д-6. Этот парашют является базовым при подготовке десантников. Именно на нем совершают свои первые прыжки будущие бойцы спецподразделений.

На краю земли

Особняком в отрасли парашютостроения стоят парашютные системы для спускаемых аппаратов космических кораблей (СА КК). Они изготавливаются из сверхпрочных материалов и проходят длительный период тестовых испытаний сперва на земле, в различных экстремальных условиях, после чего их выводят на орбиту для тестовых спусков спутников, после чего система может быть применена на космическом корабле. Основная масса космических парашютов расположена на спускаемых аппаратах. Такие системы состоят из тормозных и основных парашютов, а также систем торможения, которые позволяют снизить скорость спускаемого аппарата до управляемой.

Существуют более сложные системы, когда парашют есть не только на СА КК, но и у самого космонавта.

Это, по сути, парашют в парашюте. Одна парашютная система находится на самом аппарате, а вторая на кресле космонавта. Задача конструкторов усложнена не только условиями и высотами, на которых применяются эти системы, а тем, что два парашюта раскрываются в непосредственной близости друг от друга и на высокой скорости.

Во время спуска СА КК космонавт находится в кресле, оборудованном парашютной системой. Кресло имеет механизм катапультирования, чтобы покинуть СА на финальной стадии при приземлении либо при аварийной ситуации ракеты-носителя на старте.

Парашютная система СА КК состоит из вытяжного, тормозного и основного парашютов с площадями куполов, 1,5, 18 и 574 кв. м соответственно.

Один за другим последовательно парашюты раскрываются, обеспечивая равномерное торможение и возможность мягкой посадки СА.

При введении в действие парашютной системы катапультируемого кресла космонавта включаются дополнительные стреляющие механизмы, которые придают креслу скорость до 20 м/с за 0,1-0,2 секунды.

При срабатывании механизма катапультирования запускается последовательность действий всей системы. В первую очередь, происходит затяг ремней, автоматическое закрытие остекления шлема и ввод в действие кислородной системы для обеспечения беспрепятственного дыхания космонавта в процессе катапультирования. Далее производится выход кресла из СА по направляющим и выход тормозного парашюта. Через 3 секунды открывается основной парашют. После раскрытия основного парашюта происходит отделение космонавта от кресла вместе с носимым аварийным запасом, встроенным в спинку кресла, который зависает под космонавтом. В спинку кресла встроен носимый аварийный запас, а также запасной парашют, на случай отказа основного.

В 2018 году начнутся испытания нового парашюта, разработанного в НИИ парашютостроения, для пилотируемого корабля «Федерация». Система будет включать вытяжной и трехкупольный основной парашюты, реактивные двигатели для снижения скорости падения, а также амортизированные опоры, что исключит вероятность заваливания корабля набок при приземлении. Испытание и внедрение такой системы – такой проект рассчитан на несколько этапов и является крайне перспективным, так как отражает развитие сразу двух отраслей и показывает возможность их плодотворной интеграции.

Выводы

· Отрасль парашютостроения востребована государством и вооруженными силами, а также благоприятно реагирует на частные инвестиции.

· Интеграция частного капитала в отрасль парашютостроения с производителем-монополистом позволяет увеличивать мощности и объем производства, не теряя качества, а также при регулярной модернизации.

· Отрасль постоянно получает заказы от государственных органов и смежных отраслей на стратегические разработки и модернизацию имеющихся систем, что способствует повышению научной базы.

Рекомендации

· Создавать благоприятные условия для привлечения частных инвестиций для регулярного и планомерного роста мощностей и усиления кадровых ресурсов.

· Создавать благоприятные условия по взаимодействию со смежными отраслями и государственными структурами для проведения совместных испытаний и реализации проектов с использованием российских систем и комплектующих в рамках программы импортозамещения.

· Усиливать и развивать научную и производственную базу отрасли парашютостроения для более плодотворного внедрения новых материалов и технологий.

Источник