Izbacivo sedište

Uspeh spasavanja pilota na visini moguć je samo istovremenom primenom izbaciovog sedišta, visinskog odela, i kiseoničke maske ili za veće visine i specijalne kacige

Izbacivi sedište KS2012V

Izbacivo sedište je složen, savremen sistem za spasavanje pilota u svima slučajevima, kada se proceni da je njihovo dalje ostajanje u kabini vazduhoplova u neposrednoj opasnosti po njihove živote. Primenom izbacivih sedišta, postignuta je visoka pouzdanost za uspešno napuštanje vazduhoplova u svima njegovim trenutnim režimima leta i pripremi za let, čak i na zemlji kada vazduhoplov miruje.

Izbacivo sedište Martin-Baker Mk.F16F

U ranom periodu istorije vazduhoplovstva, pa sve do pojave vazduhoplova sa turbomlaznim motorom, piloti su napuštali vazduhoplov, u prinudnim slučajevima, korišćenjem snage sopstvenih mišića, pri čemu je značajno rastao rizik povređivanja i sve veći broj slučajeva neuspešnog spasavanja sa smrtnim ishodom. Na početku uvođenja u operativnu upotrebu vazduhoplova visokih performansi, spasavanje uz pomoć snage sopstvenih mišića postalo je nemoguće. Zato se početkom četrdesetih godina 20. veka pristupilo spasavanju posada vazduhoplova, primenom automatskog napuštanja vazduhoplova, katapultiranjem (izbacivanjem) zajedno sa pilotskim sedištem. Primena ovog sistema ima relativno kratku istoriju, (oko 60 godina), sa izvanredni rezultatima u njegovom razvoju uz permanentno i stalno ulaganje velikih napora i finansijskih sredstva za usavršavanje tih sistema. Najdalje se otišlo u opremanju borbenih, posebno lovačkih aviona, u kojima su piloti i najviše ugroženi, odnosno izloženi riziku preživljavanja. Tehnička ograničenja u nekim segmentima otežavaju značajniju primenu ovih sistema, kao što su spasavanje posada iz helikoptera, jer u slučaju nužnosti, uslove za napuštanje kabine helikoptera značajno ometa prisutnost obrtnog krila, a sa druge strane, male visine leta ograničavaju mogućnost njegovog napuštanja kroz otvore na patosu. Zatim tu je i moralni problem spasavanja putnika i drugih članova posade aviona, vojnih i komercijalnih vazduhoplova, ne samo zbog mnogih tehničkih već i psiholoških pa i medicinskih razloga, kada je primena izbacivih sedišta ograničena ili praktično nemoguća. Zato je istraživanje maksimalno efikasnih sistema spasavanja posada, stalno prisutna u svim oblastima vazduhoplovstva, jer se radi o tako prioritetnom i humanom razlogu, spasavanju života čoveka. Pored toga treba imati u vidu, da je gubitak života pilota i nešto više od gubitka ljudskog života, zbog dugoročnog i velikog ulaganja u školovanje i obuku pilota.

Istorija

Sa povećanjem brzine leta aviona, piloti nisu imali dovoljnu snagu mišića da savladaju otpor protoka vazduha, a ako bi i savladali taj otpor struja vazduha ih je često nabacivala na rep aviona

Prvi avioni, nisu leteli ni visoko ni brzo tako da je pilot, kroz otvor na kabini, mogao bez ikakvih uređaja jednostavnim iskakanjem da napusti avion u slučaju otkaza ili havarije. Sa promenom režima letova borbenih aviona, između 1920. i 1940; kao što su povećana brzina, veća manevarska sposobnost i letovi aviona na nižim visinama, znatno su usložili problem bezbednosti i spasavanje posada vazduhoplova u vanrednim situacijama. Mnogi piloti nisu imali dovoljnu snagu mišića da savladaju otpor protoka vazduha, a ako bi i savladali taj otpor struja vazduha ih je često nabacivala na rep aviona.

Brzina leta vazduhoplova u četrdesetim godinama dostigla je 600 km/čas i više. Kao rezultat toga, prema nemačkim statistikama, od kraja 1930. do početka 1940. 40% napuštanja vazduhoplova klasičnim načinom uz pomoć mišića; završavalo je katastrofom. U američkom vazduhoplovstvu, nakon sprovedene analize podataka iz 1942. utvrđeno je da se 12,5% napuštanja aviona završilo smrću pilota, a 45,5% teškim povredama. Smrt kod većine pilota nastajala je zbog velikih brzina aviona, koje su uzrokovale povrede udarom tela pilota o delove aviona.

Brojne studije prinudnog napuštanja borbenih aviona proizvedenih 1944, u SAD pokazala je da broj umrlih neprestano raste i da je dostigao nivo od 15%, a broj povreda od 47%. Situacija je postala nepodnošljiva i morao se naći novi način za spasavanje pilota iz oštećenog vazduhoplova.

Prvi eksperimentalni pokušaji konstruisanja izbacivog sedišta počinje između 1920. i 1930. Na izložbi u Kelnu 1928, dat je prvi opis sledećih sistema za napuštanje aviona;

„ Pilotovo sedište ima jedan dodatak, pilotski padobran koji se nalazi u kabini aviona na cilindru sa komprimovanim vazduhom. Pritiskom na polugu, pilot može napraviti neku vrstu „metka“, koji je izbacivao pilota zajedno sa sedištem i padobran na visinu od 6 do 9 m. ”

Naredne 1929. Anastase Dragomir (1896—1966) rumunski pronalazač, registruje zajedno sa Tanase Dobreskom, padobran sa izbacivim sedištem, ranu verziju savremenog izbacivog sedišta. Dragomirov patent je uspešno testiran 25. avgusta, 1929. na aerodromu Orli u blizini Pariza, a u oktobru 1929. i u blizini Bukurešta. Dragomir ovaj svoj pronalazak patentira pod nazivom (franc. cockpit catapultable) u francuskom Zavodu za patente (pod br.678566, od 2. aprila 1930)

Stvarna primena sistema za prisilno napuštanja kabine aviona (izbacivim sedištem) počinje tokom Drugog svetskog rata u Nemačkoj, gde su prva istraživanja započeta 1939. Nemački avioni toga doba bili su nepouzdani, jer su mnogi od njih na brzinu konstruisani i proizvedeni i zbog aerodinamičkih nesavršenosti često su gubili kontrolu i padali u kovit, što je još više nametalo potrebu za primenu sredstava za spasavanje. Nemci su paralelno sa razvojem sedišta razvijali i nove vrste padobrana, uključujući i padobrane sa kontrolom površina kupole, koji se karakteriše sigurnim punjenjem kupole pri visokim brzinama i većom stabilnošću nego konvencionalni padobrani. Pošto za ova istraživanja nije bilo dobrovoljaca, Nemci deo istraživanja sa izbacivim sedištem izvodili su i sa ratnim zarobljenicima;

„ U Nirnbergu na suđenju velikim nemačkim ratnim zločincima među dokazima o kriminalnoj organizaciji „SS“ američki tužilac Faro, izneo je podatak da postoje pisma dr Rašera da je Himler dozvolio da se zatočenici u koncentracionim logorima, koriste kao eksperimentalna bića za eksperimente po narudžbi vojnog vazduhoplovstva. ”

Karakteristike prvih Nemačkih izbacivih sedišta He-219 i He-280.

Parametar	He-219	He-280
Početna brzina	12 m/sec	1,9 m/sec
Maks. naprezanje	12-13 „g“	11,9 „g“
Trajanje izbacivanja	-	0,13 sec
Dužina klipa	0,680 m	0,775 m
Pritisak kompr. vazduha	95 105 Pa	125 105 Pa

Prvi pilot koji se spasio izbacivim sedištem bio je -Helmut Schenk-, probni pilot nemačkog He-280, 13. januara 1942, nakon što je izgubio kontrolu nad svojim avionom u uslovima zaleđivanja. Nemci u 1944, izdaju direktivu da svi novi borbeni avioni moraju biti opremljeni izbacivim sedištem, i montiraju ih na nekoliko tipova mlaznih aviona kompanije Hajnkel, Meseršmit i Dornije (He-162, He-219, Me-163, Me-262 i Do-336). Do kraja rata nemački vojni piloti izbacivo sedište koristili su prilikom napuštanja aviona oko 60 puta. Prva izbaciva sedišta tokom Drugog svetskog rata u Nemačkoj koristila su paralelno dva sistem za izbacivanje sedišta: jedan sa barutnim punjenjem (na avionu He-162), i drugi sa vazduhom pod pritiskom (u avionima He-219, He-280, itd). Nemačka sve do kraja rata ne samo da je bila prva, već i jedina zemlja koja je serijski ugrađivala izbacivo sedište u svoje avione.

Paralelno sa Nemcima i Švedska počinje sa radom na izbacivom sedištu i to prvo na avionu SAB J-21 a zatim na avionu Ju-86, iz koga je 1941. pri brzini leta od 280 km/čas izvršeno prvo testiranje sedišta, koje je pokretao, kao i prvo nemačko sedište, komprimovani vazduh. Tokom 1942. SAB pokreće saradnju sa firmom Bofors i 1943. zajednički razvijaju prvi prototip izbacivog sedišta sa dve piropatrone i barutnim punjenjem. Prvi put ovo sedište je primenjeno, u vazduhu, iz aviona SAB B-17, 27. februara 1944, na visini leta od 1.200 m i brzini od 405 km/čas. Nakon poletanja prototipa aviona SAB J-21A 1. juna 1945. u njega se serijski ugrađuje izbacivo sedište. Prvo izbacivanje u stvarnim uslovima u Švedskoj desilo se 29. jula 1946, kada je u vazduhu došlo do sudara aviona SAB J-21A sa avionom FFVS J-22. Prvo izbacivanje iz aviona na mlazni pogon obavljeno je iz aviona SAB J-21R 28. marta 1948. Od ukupno 25 izbačaja iz obe varijante SAB 21 u periodu od 1945—1956 23 su bile uspešna.

Pred kraj rata, rad nemačkih konstruktora, izazvao je veliko interesovanje kod pripadnika avijacije pobedničkih država u Drugom svetskom ratu. Većina dokumentacije ovih istraživanja u oblasti primene izbacivih sedišta dospela je u ruke britanske vojske, koja je materijal nemačkih konstruktora, primenila u svojim istraživanjima. Posebno uspešna u ovim istraživanjima bila je britanske kompanije „Martin-Bejker“, koja je i danas jedna od značajnih kompanija u ovoj oblasti u svetu.

Od 1940. do 2010. razvoj sedišta prolazi kroz tri generacije (muzejska zbirka)

Britanski pokušaji da se stvore uređaj za brzo napuštanje aviona počinju 1944. u Institutu ratnog vazduhoplovstva Velike Britanije pod rukovodstvom Džejmsa Martina, šefa kompanije Martin-Beker. Nakon dvogodišnjeg rada i brojnih testiranja na zemlji i u vazduhu, stvoreno je jednostavno izbacivo sedište juna meseca 1946. i izvršeno je prvo testiranje sedišta „Martin Baker“ od strane pilota Bernara Linga. Izbacivanje je izvedeno na nadmorskoj visini od 2.500 m pri brzini od 520 km/čas sa dva sedišta, na mlaznom avionu „Meteor-3» firme „Gloster“. Sedište je nakon izbacivanja dostiglo visinu između 15 i 18 m iznad ravni aviona, i ostvarilo brzinu od 20 m/sek. Nakon toga pilot se odvojio od sedišta, nakon čega se aktivirao mali padobran za stabilizaciju i usporenje, a zatim i glavni padobran. Nakon ovog sedišta slede nove konstrukcije ovog tipa sedišta od Mk-2 do Mk-16.

Iskusni padobranac Gabrijel Afanasievič Kondratov obavio je prva testiranja izbacivog sedišta u SSSR iz aviona Petljakov Pe-2, 24. jula 1947. na jednom od aerodroma u blizini Moskve. Već naredne 1948. godine, prvo izbacivo sedište u SSSR uvedeno je u serijsku proizvodnju. Autori ovog projekta su bili AI Mikojan i MI Gurevič, NZ Matiuk, AI Brunova i SN Liushina.

Prvi helikopter, koji je bio opremljen izbacivim sedištem bio je Sovjetski helikopter Kamov Ka-50 „Aligator“ proizveden 1980, kod koga je izbacivanju sedišta prethodilo odbacivanje rotora.

Najveća brzina aviona nakon koje je pilot preživeo napuštanje aviona izbacivim sedištem, bila je 2,6 maha i izvršeno je na nadmorskoj visini od 18.000. Izbacivanje je obavio Sovjetski test pilot, 1981. iz aviona MiG-25, a na sebi je imao visinsko odelo.

• Prvi avioni na kojima je počela serijska primena izbacivog sedišta
• 
  Hajnkel He 219 (1940)
  Nacistička Nemačka
• 
  SAAB J 21A-3 (1945)
  Švedska
• 
  Gloster Meteor Mk III (1946)
  Ujedinjeno Kraljevstvo

Razvoj izbacivog sedišta (1940—2010)

Prva generacija - (1940—1965)

Izbaciva sedišta ove generacije isključivo su balistička i radila su sa komprimovanim vazduhom, barutnim punjenjem, ili raketnim punjenjem, i primenjivala su dejstvo samo jedne sile za katapultiranje izbacivog sedišta iz aviona. Na početku razvoja, ove generacije izbacivih sedišta, nakon odvajanja od sedišta, pilot je morao ručno da aktivira padobran. U kasnijoj fazi ova funkcija je automatizovana, a proces otvaranja padobrana se odvijao bez uticaja pilota.

Primeri prve generacije izbacivih sedišta su; Heinkel, SAAB Mk-1, Martin Baker Mk-1 do Mk-5 itd.

Druga generacija - (1965—1975)

Ovu generaciju sedišta karakteriše otklanjanje brojnih nedostataka prve generacije, zbog koje je veliki broj pilota završavao katapultiranje sa težim ili lakšim telesnim povredama. Modifikacije su se odnosile, pre svega, na bolju regulaciju snage izbacivanja kako bi pilot preživeo katapultiranje bez značajnih oštećenja tela. Takođe, uvode se u upotrebu sedišta nula / nula (koja su omogućavala katapultiranje pri nultoj brzini na nultoj visini) i upotrebu sedišta za katapultiranje pri velikim brzinama aviona. Da bi se ovo postiglo, konstruisana su specijalna raketna punjenja sa većim brojem kombinacija dejstava (u zavisnosti od visine i brzine aviona i težine pilota itd). Katapult na sedištima ove generacije radi u dva intervala. U prvoj fazi, u trajanju od 0,15 do 0,25 sec, sedište dostiže početno ubrzanja do 10G. Nakon ove faze, sleduje druga kada raketna punjenja deluju još dodatnih 0,20 do 0,40 sec, i dodatno uvećavaju brzinu katapultiranja, što znatno umanjuje dejstvo opterećenja na telo pilota.

U drugu generaciju spadaju sedišta; Martin Baker Mk-7, MecDonald Douglas itd.

Treća generacija — (1975-do danas)

Ovu generaciju sedišta karakteriše pre svega uvođenje automatizovanih funkcija i drugih zaštitnih mera kao što su; konusni vetrokazi, kvalitetni padobrani i druga oprema za bezbedno spasavanje. Najveći napredak kod ove generacije sedišta postignut je zahvaljujući stalnom razvoju elektronike, koja je omogućila ugradnju računara u izbacivo sedište, koji objedinjava brojne kontrolne funkcije na osnovu čitanja podataka iz brojnih senzora, i na osnovu kojih reguliše optimalan proces katapultiranja.

Predstavnici treće generacije su; Martin Baker Mk—14, MecDonald Douglas—YF-4J, MecDonald Douglas—ACES-2, Stencel—S4S, „Zvezda“—K-36 itd.

Testiranje izbacivog sedišta treće generacije Makdonel Daglas—YF-4J 1987. sa zemlje iz aviona F-4 fantom II u SAD

Primena i namena izbacivog sedišta

U sistemu spasavanja pilota iz aviona, nakon otkaza vitalnih komponenti, grešaka u pilotiranju ili oštećenja izazvanih ratnim dejstvima, izbacivo sedište obezbeđuje više različitih funkcija od kojih je najznačajnija prinudno napuštanje aviona (katapultiranje). U sastavu pilotskog sedišta nalazi se i komplet za spasavanje i preživljavanje pilota na kopnu i vodi (gumeni čamac, komplet lekova, hrana, signalni pištolj, specijalna boja za vodu, radio stanica i drugi materijala neophodan za preživljavanje) u slučaju dužeg boravka pilota u prirodi ili na vodi do njegovog konačnog spasavanja.

Proces katapultiranja počinje nakon povlačenja ručice za aktiviranje koja se nalazi između nogu pilota

Cilj katapultiranja jeste da se pilot zajedno sa sedištem odbaci od aviona na bezbednu udaljenost i da se ostvare uslovi za otvaranje padobrana, uz pomoć koga se pilot bezbedno prizemljuje. Ceo proces, od trenutka aktiviranja izbacivog sedišta do trenutka prizemljenja, na savremenim sedištima je potpuno automatizovan, kako bi se što je moguće više uklonila moguća greška pilota i omogućilo njegovo spasavanje i u besvesnom stanju.

Sam proces katapultiranja se ostvaruje aktiviranjem pojedinih pirotehničkih elemenata (piropatrona i raketnih motora) po određenom redosledu. Na početku katapultiranja, pod dejstvom piropatrona, sedište klizi duž vođice teleskopske cevi. Nakon razdvajanja sedišta i teleskopa aktivira se raketni motor. Rad raketnog motora omogućava da se pilot pravovremeno nađe na bezbednoj udaljenosti od letelice i da ima odgovarajuću brzinu za pravilnu funkciju padobrana.

Savremena pilotska sedišta sa raketnim motorom omogućavaju spasavanje pilota i pri nultoj visini i nultoj brzini aviona. Brzina sedišta u trenutku aktiviranja padobrana mora biti veća od kritične brzine za otvaranje padobrana, bez obzira na prethodnu brzinu aviona. Tokom prizemljenja na određenoj visini dolazi do razdvajanja pilota i sedišta. Piropatrone i raketni motor pilotskog sedišta moraju biti vrlo pouzdani. Piropatrone treba da ostvare pritisak gasovitih produkata sagorevanja, a raketni motor potisak, sa minimalnim odstupanjem od nominalne vrednosti. Mlaznice raketnog motora su zakošen u dve ravni, tako da potisak ne leži u ravni simetrije motora, čime je postignuto da se putanje aviona i pilotskog sedišta razilaze, i na taj način se izbegava sudar tela pilota sa delovima letelice.

Zašto se izbaciva sedišta ne primenjuju na komercijalnim vazduhoplovima ? Najveći broj vazduhoplovnih nezgoda javlja se tokom poletanja i sletanja , kada je tehnički nemoguće izvesti istovremeno, izbacivanje, svih putnika zbog kratkoće vremena ili nedovoljne visine vazduhoplova Pre izbacivanja (kao što je to slučaj kod vojnih aviona) potrebno je da se prvo izvrši uklanjanje krova kabine, što bi kod komercijalnih avion zahtevalo uklanjanje celokupnog enterijera - plafona aviona. Izbaciva sedišta su opremljena mlaznim motorom, čije aktiviranje izaziva velika „g“ opterećenja organizma, što je izuzetno opasno za nepripremljene osobe, kao što su deca, trudnice, starije osobe, bolesnike ali i većinu drugih putnika. Na velikim visinama leta vazduhoplova, je takođe nemoguća primena ovog načina spasavanja, zbog niskog pritiska atmosferskog vazduha, snižene koncentracije kiseonika u udahnutom vazduhu, jako niske temperature (>-50 °C) i pojave dekompresionih poremećaja (koje izaziva širenje vazduha u šupljim organima i oslobađanje mehurića gasa u tkivima). Sprečavanje ovih poremećaja zahteva primenu specijalne zaštitne opreme, (individualno podešene za svakog putnika), koju bi oni sve vreme leta trebalo da nose na sebi. Čak i ako prežive sve gore navedene probleme većina putnika ne bi bila u stanju da prevaziđe, proces spuštanja padobranom i prizemljenje, što zahteva bezbroj veština, koje se stiču posebnom obukom.

Vrste izbacivih sedišta

Izbacivanje sa gornje strane aviona

Katapultiranje sedišta sa gornje strane aviona, danas se najčešće primenjuje u vazduhoplovstvu, jer omogućava, katapultiranje sedišta na svim visina i pri svim brzinama uključujući i katapultiranje za vreme mirovanju aviona na zemlji.

Prikaz izbacivog sedišta sa gornje strane aviona (naviše), i shematizovan prikaz kretanja sedišta nakon izbacivanja.

Izbacivanje sa donje strane aviona

Katapultiranje sedišta sa donje strane, primenjuje se kod onih aviona, čija konstrukcija onemogućava izbacivanje naviše (najčešće kod aviona sa višespratnom kabinom i višečlanom posadom i helikoptera) Osnovna mana ovog načina katapultiranja je ta, što zahteva visinu leta vazduhoplova od 100 ili više metara.

Dobre osobine ovog način katapultiranja su;

• organizam pilota izložen je manjem dejstvu sila opterećenja,
• sprečava sudar posade vazduhoplova u vazduhu kod istovremenog katapultiranja većeg broja osoba,
• kod izuzetno brzih aviona čije karakteristike prevazilaze mogućnosti katapulta i raketnog punjenja, omogućava bezbedno katapultiranje.

Prikaz izbacivih sedišta, sa donje strane aviona Tu-22 (Rusija) i pravci kretanja sedišta nakon izbacivanja

Izbacivo sedište sa teleskopskim pištoljem

Prikaz izbacivanja sedišta teleskopskim pištoljem

Prva sedišta firme Marin-Bejker (Mk1-a), za izbacivanje su koristila teleskopski pištolj koji je imao kućište sa dva punjenja; primarnim i sekundarnim.

Proces izbacivanja je počinjao aktiviranjem primarnog punjenja, od strane pilota povlačenjem ručice iznad svoje glave, nakon čega se preko njegovog lica navlačio specijalni štitnik. Zbog pritiska gasa koji se stvara aktiviranjem punjenja, sedište počinje da se diže i produžava cev pištolja (što je veoma slično štapu za pecanje). Nakon pomeranja sedište za jedan metar, aktiviralo se drugo punjenje koje je guralo sedište unapred i stvaralo uslov da se izbacivanje obavlja postepeno a ne trzajem.

Onog trenutka kada bi se sedište našlo van letelice, traka koja je povezivala sedište sa podom u kabini, aktivirala je padobranski pištolj, koji je izbacivao jedan štap, koji je za sobom vukao jedan mali stabilizujući padobran. Pilot je potom morao da ručno aktivira odvajanje sedišta od teleskopskog pištolja, nakon čega je automatski sledilo i aktiviranje glavnog padobrana.

Kasniji razvoj ovih sedišta doveo je do pojave novih pištolja za izbacivanje, sa četiri manja sekundarna punjenja, umesto jednog, da bi se izjednačilo ubrzanje, kao i ugradnju automatskog, barostatički kontrolisanih mehanizma za odvajanje sedišta. To je obezbeđivalo da čak i kad je pilot povređen ili onesposobljen, sve dok je aktiviran proces izbacivanja, pilot je mogao biti automatski izbačen iz letelice i odvojen od sedišta dok se njegov padobran automatski otvarao.

Upotreba prvih sedišta bila je ograničena na brzine iznad 350 km/čas (jer je bila potrebna određena brzina aviona za njegovo aktiviranje). Kasnije je ta granica pomerena na 160 km/čas, (što je omogućio unapređen sistem pištolja za izbacivanje), ali spasavanje na malim visinama pri malim brzinama je i dalje bilo fatalno.

Izbacivo sedište „nula-nula“

Kako je neprestani razvoj avijacije i njena taktička upotreba, postavila nove izazove i nove zahteve od pilota nametnula se i potreba za spasavanje života pilota na malim visinama i pri znatno većim brzinama. Zato dolazi do razvoja novih konstruktivnih rešenja i pojave novog tipa sedišta koje je omogućilo spasavanje pilota i sa zemlje (čak i za vreme mirovanja aviona) ali i pri ekstremnim brzinama.

Pošto povećanje snage pištolja, nije dolazilo u obzir, rešenje je nađeno u upotrebi raketnog paketa, koji se sastojao iz više cevi pričvršćenih za sedište i koji se aktivirao, preko trake fiksirane za patos aviona, nakon poslednjeg udarca pištolja. Konstruktivna rešenja ovog tipa sedišta povećala su visinu izbačaja sedišta, što je davalo dovoljno vremena za aktiviranje padobrana a ujedno smanjilo silu opterećenja na telo pilota, zbog postepenog uvećanja brzine.

Prvo sedište ovog tipa, proizvela je firma Martin-Beker, i ono je imalo brzinu od 150 g/sec, sa maksimalnim opterećenjem od 14 g na telo pilota i otvaranjem padobrana nakon 2 sekunde od aktiviranja pištolja. U ovu kategorija sedišta danas spada i savremeno rusko sedište K-36D, koje se u stručnim krugovima smatra jednim od najmodernijih sedišta na svetu, jer omogućava iskakanje na visinama od 80.000 stopa i pri brzinama aviona do 3 maha.

Osnovna karakteristika ovih sedišta, nije samo uvećana mogućnost izbacivanja u ekstremnim uslovima, već i čitav niz konstruktivnih rešenja koja povećavaju bezbednost pilota od povređivanja (štitnici od naleta vetra, podizači za noge, graničnici za ruke i noge, odstranjivači vazdušnog udara, kvalitetniji raketno pogonski sistem, teleskopsko-stabilizujući štitnici sa pomoćnim padobranima, komplet za spasavanje i preživljavanje, aparat za ograničavanje pritiska i sistem za praćenje redosleda funkcija sedišta)

Izbacivo sedište zadnje generacije

Specifičnost zadnje generacije izbacivog sedišta (K-36D 3, 5 ruske proizvodnje za koje se smatra da je najsavremenije izbacivo sedište u svetu), je da rad sedišta kontroliše višeprogramski elektronski sistem koji je povezan sa informacionim sistemom aviona. Analizirajući parametre o stanju aviona u trenutku katapultiranja, digitalni računarski sistem na optimalan način programira rad sedišta, specifičnim početnim uslovima kako bi se obezbedila maksimalna sigurnost pilota u toku procesa izbacivanja. Savremena elektronika sedišta, analizira brzinu, visinu, ugao terena, nagib, ugaonu brzinu leta i druge parametre aviona i sedišta, i sve to koristi u podešavanju procesa katapultiranja.

Primenjena elektronska automatizacije sedišta, uključujući i informacioni sistem aviona, rešava brojne probleme i radikalno smanjuje brzinu i visinu aviona na minimalnu brzinu i visinu, za bezbedno katapultiranje pilota u režimima i najpovoljnijem položaju aviona u prostoru. U program računara ugrađeno je više od stotinu optimalnih algoritama za bezbedan rad izbacivog sedišta u različitim situacijama. Izborom određenog programa računar vrlo brzo reguliše rad izbacivog sedišta, na osnovu početnih parametara aviona u vreme katapultiranja. Nakon katapultiranja program reguliše i sledeće funkcije; nagib sedišta, sprečavanje tumbanja i podešava snagu raketnih motora koji podižu sedište na optimalnu visinu za sigurno aktiviranje padobrana.

u skladu sa novim međunarodnim zahtevima, savremena sedišta poseduju i određene ergonomske osobine, koje su prilagođene antropološkim osobina pilota - od lekih i malih pilota (žena) težine 44 kg do pilota teških do 111 kg, a računar u svom programu vrši i potrebne ispravke u skladu sa težinom pilota. Zahvaljujući ovim osobinama sedišta piloti imaju i udobnije uslove za rad (u odnosu na sedišta prethodnih generacija), što povećava toleranciju organizma na ubrzanja koja se javljaju tokom manevara u vazduhu ili u vazdušnoj borbi, i obezbeđuje bolji položaj tela u sedištu, što umanjuje zamor u toku letenja.

Najsavremenija izbaciva sedišta u svetu: rusko K-36D, koje se smatra za jedno od najsavremenijih izbacivih sedišta u svetu (levo) i englesko Martin-Beker Mk.F16F (desno).

Kretanje izbacivog sedišta

Od trenutka katapultiranja, kretanje izbacivog sedišta može se podeliti u tri faze:

• 1 faza. Kretanje po šinama pod uticajem inicijalnog punjenja (sedište se još uvek kreće zajedno sa avionom),
• 2 faza. Slobodno kretanje sedišta od momenta odvajanja od aviona (u njegovoj neposrednoj blizini),
• 3 faza. Kretanje sedišta u momentu startovanja padobrana (odvajanje pilota sa padobranom od sedišta).

Dejstvo vazdušnih struja i visine

Vazdušni udar

Posle početnog izlaganja tela pilota pozitivnom ubrzanju, koje nastaje nakon dejstva početnog eksplozivnog punjenja, i katapultiranja zajedno sa sedištem van kabine aviona, telo pilota se izlaže (pozitivnom) ili (negativnom) ubrzanju „postepenim“ ulaskom u vazdušnu struju (udar blasta). U tom momentu celo sedište sa telom pilota, izloženo je sili (negativnog) ubrzanja ili dejstvu sile usporenja ili dejstvu 20. jedinica (negativnog ubrzanja), izazvanog dejstvom vazdušnog udara (vazdušnog blasta). Podaci dobijeni nakon brojnih testova katapultiranja na velikim brzinama, pokazuju da snaga protoka vazduha utiče i na grudni koš i trbuh. Na brzinama većim od 780 km/čas dolazi do poremećaja funkcionisanje protoka vazduha u plućima što izaziva i kraći zastoj disanja. Dalje povećanja brzine sve više povećava disajne smetnje u inspirijumu, koje mogu biti različitog trajanja, dok katapultiranje pri brzini leta većoj od 900 km/čas, zahteva posebnu zaštitu trbuha i grudnog koša. Zato se na sedištima ispred trbuha i grudnog koša ugrađuju odstranjivači vazdušnog udara (vidi sliku).

Sila vazdušnog udara, koja se označava oznakom (Q) je proporcionalna površini tela pilota i sedišta i razlici između brzine tela pilota i sedišta i vazduha u kome se oni kreću (što je prikazano u navedenom obrascu-(vidi dole)

Uvećanje intenziteta (Q-sile)- vazdušnog udara sa porastom brzine aviona

$\mathbf {Q} =QA$ gde je; $\mathbf {QA} =1/2V2$

$\mathbf {Q} =N$ - sila (u Njutnima)

$\mathbf {A} =m2$ - površina

$\mathbf {Q} \left[{\frac {N}{m2}}\right]$ — dinamički pritisak vazduha

$\mathbf {p} \left[{\frac {kg}{m2}}\right]$ — gustina vazduha

$\mathbf {V} \left[{\frac {m}{sec}}\right]$ — brzina

Zato su, brzina i visina leta aviona u trenutku katapultiranja jako važne promenljive. Što je veća brzina vazduha i niža nadmorske visine, veća će biti sila vazdušnog udara (Q-sila) koja dejstvuje na sedište i telo pilota u njemu. Imajući u vidu, značaj vazdušnog udara, piloti se obučavaju, da pre katapultiranja, obavezno smanje brzinu aviona i povećaju visinu leta (ako za to postoje objektivni uslovi), čime smanjuju intenzitet dinamičnog udara vazduha. O posledicama koje mogu nastati dejstvom vazdušnog udara na velikim brzinama i malim visinama, najbolje govori sledeći citat;

F. Smit, probni pilot jedne američke kompanije pri rutinskom letu na nadmorskoj visini, od 11.300 m prešao je u horizontalni let sa dopunskim sagorevanjem koje je i dalje bilo uključeno. Dok je ubrzavao avion je imao malu tendenciju da ponire, što je pilot mogao da savlada, ali vrlo brzo avion prelazi u strmo poniranje, i dolazi do otkaza upravljanja. Iako je Smit je preduzeo mere da izravna avion, brzina se povećala na skoro 1.300 km / h, i on donosi odluku o napuštanju aviona, uprkos činjenici da je znao za moguće katastrofalne posledice spasavanje na ovoj brzini.

Mahov broj je pokazivao supersoničnu brzinu, a poniranje aviona je bilo oko 350 м/sec a u avionu je nastala strahovita buka i F. Smit, lišen samokontrole, oslanja se prema napred da bi se oslobodio buke, i stavlja telo u još gori položaj za izbacivanje. Spušta glavu skoro do kolena, noge drži na pedalama, a levu ruku na komandi za gas. U međuvremenu, Smit desnom rukom aktivira stolicu. Trenutka kada je izvukao polugu (on se kasnije uopšte ne seća), jer je očigledno to učinio neposredno pred gubitak svesti. Na svu sreću automatika sedišta je pravilno odradila i pilot je preživeo katapultiranje.

Smitova odeća posle spasavanja, je bila rastrgana, lične stvari; uključujući i cipele, čarape, kacigu, kiseoničku masku, rukavice, sat i prstenje, nestali su. Lice pilot je bilo unakaženo, stomak je bio toliko pun vazduha, da je on telo održavalo na površini vode bez pojasa, i u životu do dolaska broda koji ga je spasao.

Jako traumatizovan bez, svesti, Smit je na putu ka bolnici progovorio samo nekoliko nepovezanih reči. Ispitivanja u bolnici otkrila su, brojna spoljašnja i unutrašnja oštećenja na telu pilota. Oči su štrčale, nos je bio deformisan od maske, a lice prekriveno ranama i ogrebotinama. Jak vazdušni udar napunio mu je želudac vazduhom a zbog krvarenja i povreda na licu otežano je disao. Na telu je imao bezbroj oštećenja tetiva kao i povrede oko, jetre i creva, sa preko 20 krvarenja u raznim delovima tela.

Kada je iz vode izvučena olupina aviona, utvrđeno je da se F. Smit katapultirao pri brzini od 1,05 Maha na visini od 1.980 m, odnosno pri brzini od 1.250 km / h. U momentu katapultiranja pilot je bio izložen opterećenju od 40g, što je otprilike ekvivalent vazdušnom pritisku G <6.000 kg/m².

Nekontrolisano kretanje udova i glave

Kao posledica dejstva eksplozivnog punjenja izbacivog sedišta, vazdušnog udara i moguće pojave rotacije (tumbanja) sedišta, naročito na velikim brzinama letelice, može doći do nekontrolisanog kretanja udova i glave, ako ovi delovi nisu fiksirani u bezbednom položaju, što može izazvati ozbiljne posledice udarom tih delova tela o delove kabine ili druge strukture letelice. Evo jednog primera o nekontrolisanom kretanju udova i njegovim posledicama po organizam pilota, iz istorijata razvoja izbacivog sedišta;

Nekontrolisano kretanje udova i glave u toku katapultiranja sprečava se sredstvima zaštite na izbacivom sedištu

Godine 1955, u štampi su objavljena dva slučaja izbacivanja na supersoničnim brzinama leta.
Jedno od tih izbacivanja iz aviona F-100 izvršio je poručnik Moland koji se katapultirao, na nadmorskoj visini od 7.500 m pri brzini leta, od 1,01 do 1,1 Maha, po instrumentu u avionu, ili oko 1140 do 1230 km/čas, tokom strmog poniranja. Avion je bio opremljena sa jednim od prvih modifikovanih sedišta kompanije Martin-Beker, serije Mk-2. Naknadno je utvrđeno da je pilot levom rukom aktivirao mehanizam za izbacivanja, dok je desna ruka ostala na komandama aviona, tako da nije bila iza zaštitne zavese. Vazdušni udar je tu njegovu ruku bacio unazad, iza njegovih leđa i razbio o površinu sedišta. Snaga vazdušnog udara je bila toliko jaka da mu je skinula rukavice, i oštetila kiseoničku masku i kacigu. Udarac vazduha u lice izazvao je subkonjunktivalna krvarenja u očnoj duplji i modrice na licu. Automatika sedišta je pravilno funkcionisala i na visini od 3.000 m normalno se otvorio padobran, i proces spuštanja se pravilno završio.

Zato savremena pilotska sedišta imaju specijalno konstruisane štitnike za trbuh i grudni koš, specijalno dizajniran naslon za zaštitnu kacigu pilota i fiksatore i podizače donjih udova i graničnike za gornje udove (vidi sliku). Uvođenjem ovih mera zaštite pilota od nekontrolisanog kretanja udova i glave, broj povreda u toku katapultiranja je značajno smanjen.

Kružno kretanje (tumbanje)

Kružna rotacija tela (tumbanje) u smeru glava–pete, oko poprečne ose tela, može se javiti kod pilota u sedištu, nakon katapultiranja zbog dejstva;

• vazdušnog udara (vazdušnog blasta)
• dejstva vetra i
• dejstva sile usporenja (silaskom u gušće slojeve atmosfere)

Rotacija je posebno opasna na velikim nadmorskim visinama, zbog manjih sila prigušivanja u razređenoj atmosferi, kada tumbanje može da se pojavi u svim pravcima i svim stepenima intenziteta.

Istraživanja (engl. Walchner-а) tokom 1958, sprovedena na visini od 83.000 fita, pokazala su da ljudsko telo može da razvije brzinu rotiranja (tumbanja) i do 465 obrtaja/min.

Slična istraživanja (engl. Weiss, Edelberg, Charland, и Rosenbaum) koja su oni 1954. vršili na životinjama i ljudima, kako bi ustanovili granice tolerancije tela na rotaciju, pokazala su da ako je centar rotacije u predelu srca, nesvestica kod ljudi nastaje u roku 3 do 10 sek na 160 obrtaja/min, a da je fatalna brzina rotacije od 400 obrtaja/min.

Tumbanje izaziva kombinacija pozitivnog i negativnog ubrzanja, a učinak varira od lokacije centra rotacije. Kada je, srce centar rotacije, kardiodinamički i opšti cirkulacioni poremećaji su maksimalni. Istraživanja na životinjama su pokazala da je na 150 obrtaja/min, sa centrom rotacije u srcu, arterijsko-venska razlika pritiska i pulsa svedena na manje od 5 mmHg a srčani izlaz na nulu. U tkivima se u ovim uslovima, javlja nedostatak kiseonika i pojava hipoksije, a u mozgu krvarenja iz oštećenih zidovi krvnih sudova zbog jako velikih vrednosti sistolnog pritiska izazvanog rotacijom.

Hidraulični učinci, najizraženiji su u onim regionima tela koji su najudaljeniji od centra rotacije. Kada je centar u donjim delovima tela, mogu se javiti; konjuktivalna krvarenje, periorbitalni otok i krvarenje u sinusima i srednjem uvu.

Prag (nivo) za pojavu petehijalnih krvarenja u konjunktivama su eksperimentalno određeni i iznose;

• sa centrom rotacije u karličnom grebenu, vrednosti variraju od 3 sek na 90 obrtaja do 2 minuta na 50 obrtaja/ min.,
• sa centrom u srcu, od 4 sekunde na 120 obrtaja/min do 10 minuta na 45 obrtaja.

Primenom konusnih vetrokaza, pomoćnih stabilizatora, dodatne kontrole raketnih motora i još nekih tehničkih rešenja značajno je smanjena pojava nekontrolisane rotacije (tumbanja).

Temperaturne promene

Atmosferski vazduh se zagreva apsorpcijom toplote koja zrači sa zemljine površine, što uslovljava i stalne temperaturne promene vazduha. Sa porastom visine, na svakih 300 m nadmorske visine, temperatura opada za 2 °C, sve dok se ne dostigne temperaturu od -55 °C.

Zato je u slučaju katapultiranja, na većim visinama, pilot izložen ekstremnim temperaturnim promenama u vremenu manjem od 1 sekunde. Iz optimalnih uslova koji vladaju u kabini aviona (+22-26 °C), pilot dospeva u uslove sa ekstremno niskom temperaturom (do -55 °C). Gubitak bilo kog dela zaštitne letačke opreme, kao što su rukavice, čizme itd, u ovim uslovima može da ima za posledicu pojavu promrzlina težeg stepena.

Dekompresiona bolest

Glavni članak: Dekompresiona bolest

Pojava mehurića vazduha u zglobovima i mišićima u toku dekompresione bolesti

Kao posledica iskakanja na velikim visinama, u telu pilota može nastati dekompresiona bolest, kao posledica nagle dekompresije (promene pritiska gasova) u kabini aviona, nakon odbacivanja ili probijanja krova, i naglog izlaganja tela pilota uslovima sniženog atmosferskog pritiska. Osnovni uzročnik bolesti su gasni mehurići azota koji iz rastvorljivog stanja u krvi i tkivima prelaze u gasne mehuriće i pri tome se nagomilavaju u telesnim tečnostima i tkivima.

Dekompresiona bolest nakon katapultiranja može nastati kao rezultat nepravilne podešenosti, otkaza ili gubitka dela zaštitne letačke opreme i kiseoničkog sistema što ima za posledicu nagli pad parcijalnog pritiska kiseonika u plućima zbog promene ambijentalnog pritiska. U toku letenja na velikim visinama, kada se gasovi udišu pod povišenim pritiskom, dolazi do njihovog rastvaranja u tečnostima organizma. Sa povećanjem pritiska udahnutog vazduha (što se dešava u telu pilota sa porastom visine leta), nastaje njegovo lagano rastvaranje u tečnostima tkiva sve do određene količine koja predstavlja maksimalno zasićenje tečnosti gasovima za taj pritisak. Kada se pritisak u udahnutom vazduhu (naglo) smanji, dolazi do izdvajanja gasa iz tečnosti tkiva, kako bi se ponovo postigao pritisak okoline. Ukoliko se pritisak smanjuje postepeno, gas se izdvaja bez ikakvih problema. Međutim, ukoliko se promena pritiska vrši ubrzano, (kao što je to slučaj nakon naglog gubitka pritiska u kabini aviona), molekuli gasa se grupišu u gasne mehuriće. Tada je pritisak u plućima manji od pritiska u hermetizovanoj kabini aviona. Rastvoreni gasovi, teže da se izdvoje iz tkiva (u čemu azot prednjači). Ako ne mogu da se izdvoje dovoljno brzo formiraju mehuriće, što može dovesti do pojave dekompresione bolesti. Ako su propusti u dekompresiji veći, bolest se javlja brže i po pravilu znaci bolesti su teži, a ako se simptomi javljaju kasnije obično se radi o lakšem obliku dekompresione bolesti. U zavisnosti od toga gde je došlo do nakupljanja mehurića, zavisi i u kojim tkivima i organima će doći do poremećaja. Postoje dokazi da neotkriveni, zanemareni ili asimptomatski dekompresioni poremećaji mogu dovesti i do nepovratnog organskog i funkcionalnog oštećenja organizma.

Tehničke karakteristike nekih izbacivih sedišta

Karakteristike izbacivih sedišta koje koristi RV Srbije

Karakteristike	Martin Bejker Mk-10LB	Zvezda K-36D	Zvezda Km-1
Zemlja porekla	Ujedinjeno Kraljevstvo	Rusija	Rusija
Operativna visina	15.250 m	20.000 m	-
Tip sedišta	„Zero“ - 0-0 (nula-nula)	„Zero“ - 0-0 (nula-nula)	„Zero“ - 0-0 (nula-nula)
Brzina izbacivanja	do 1.111,2 km/h	do 1.400 km/h	do 1.200 km/h
Trajanje izbacivanja	1,5 sec	-	-
Način izlaska	Kroz krov kabine	Bez i kroz krov kabine	Bez i kroz krov kabine
Ubrzanje [g]	14 do 16 „g“	do 20 „g“	do 20 „g“
Sila potiska	20.000 N	-	-
Tip vazduhoplova	Orao, G-4 Super Galeb	Mig-29	MiG-21

Faze napuštanja vazduhoplova izbacivim sedištem

Tokom letenja pilot je za sedište vezan padobranom, ugrađenim u sedište i osiguran zaštitnom opremom, koja mora biti proverena i podešena pre svakog leta. Sistemom podešavanja na sedištu pilot se postavlja u odgovarajući položaj za let. Pre poletanja postoji određena pozicija sedišta koja se pojedinačno podešava za telo svakog pilota tako da naslon za glavu i sistem veza odgovara različitim dimenzijama pilota.

Proces napuštanja vazduhoplova izbacivim sedištem odvija se se u dve faze;

• Prva faza, ili faza priprema (traje od momenta donošenja odluke za primenu sedišta do aktiviranja sedišta).
• Druga faza, ili faza izbacivanja ili katapultiranja, (traje od aktiviranja sedišta do prizemljenja padobranom)

Faza priprema za izbacivanje

Po donošenju odluke o napuštanju aviona u letu potrebno je da pilot vazduhoplova obavi sledeće radnje;

• Javi svoju odluku o napuštanju aviona kontrolnom tornju
• Spustiti zaštitno staklo pilotske kacige na lice
• Prevede avion u horizontalan let i smanji brzinu aviona na 500 km/h
• Privuče noge što bliže sedištu, nasloni glavu čvrsto na naslon za glavu, prisloni leđa uz naslon sedišta i ruke uz telo i uhvatiti ručicu za aktiviranje sedišta (koja se nalazi između nogu pilota)
• Zatvoriti oči
• Povuče ručicu za aktiviranje sedišta. Nakon povlačenja ručice proces se odvija automatski, i dalje je van uticaja pilota.

Povlačenjem ručice na sedištu, pali se piropatron, koji aktivira sediašte.

faza izbacivanja ili katapultiranja

Krov kabine kroz koji se probija izbacivo sedišta. Na sedištu (iznad glave prvog pilota) vide se specijalna ojačanja na sedištu koja vrše probijanje krova kabine

Druga faza ili proces napuštanja aviona počinje nakon povlačenja ručice za aktiviranje sedišta;

• Povlačenjem ručice na sedištu, pali se piropatron, i gas koji se tom tom prilikom stvara aktivira inercioni uređaja pilotskih veza koje privlače pilota u pravilan položaj za izbacivanje (veze privlače telo i noge uz sedište).
• Zatim gasovi dolaze do gasnog inicijatora katapulta i dovode do aktiviranja primarnog piropatrona balističkog katapulta (teleskopskog sistem cevi, koje liče na štap za pecanje ili teleskopsku antenu).
• Pokretanje (izvlačenje) teleskopskih cevi i dalje kretanje sedišta potpomognut je dodatnim aktiviranjem još dva sekundarna piropatrona.
• Podizanjem sedišta, dolazi do probijanja poklopca kabine aviona i prekida dotoka kiseonika iz boca u avionu, i počinje sa radom kiseonički sistem na samom sedištu (koji omogućava disanje pilotu sve do dolaska na bezbednu nadmorsku visinu (oko 3000 m).
• Teleskopske cevi dostižu krajnju visinu 1.8 do 1,9 m od poda kabine, i u završnoj fazi njihovog izvlačenja, dolazi do aktiviranja piropatrona raketnih motora i paljenja raketnog goriva u raketnom motoru koji se nalazi ispod samog sedišta. Raketni motori imaju po četiri mlaznice, dve leve i dve desne, koji svojim potiskom i imaju za cilj da pilotsko sedište izbace do visine potrebne za bezbedno otvaranje padobrana.
• Nakon napuštanja kabine, na sedištu se otvara stabilizujući padobran koji ima ulogu da uspori i stabilizuje slobodan pad sedišta i pilota, (koji je još uvek čvrsto vezan u njemu), sve do otvaranja glavnog padobrana.
• Glavni padobran se aktivira tek nakon stvaranja uslova za aktiviranje (a to je visina ispod 5.000 m odnosno podešena visina na barostatskom mehanizmu, koja zavisi od visina teritorije na kojoj avion leti i povezana je sa nadmorskom visinom najvišeg planinskog vrha na toj teritoriji – u Srbiji ta visina je približno 3.000. metara)
• Na zadatoj visini aktivira se padobran i dolazi do oslobađanja pilota od sedišta tj. aktivirani padobran podiže pilota iz sedišta usled pojave razlike u brzini pada između sedišta i pilota, a sedište nastavlja slobodnim padom ka zemlji. Kiseonički uređaj na samom sedištu koji je omogućavao disanje pilotu do otvaranja glavnog padobrana, sada se odvaja od sedišta. Specijalna gurtna (dugačka oko 4,5 m) koja je jednim delom zakačena za levu nogavicu pilotskog kombinezona a drugim delom za paket za preživljavanje izvlači paket iz prostora za smeštaj u sedištu i on ostaje da visi vezan za pilota sve do prizemljenja.
• Potom sledi normalno spuštanje padobranom i prizemljenje pilota.

Dejstvujuće sile u katapultiranju

Nakon povlačenja ručice za aktiviranje sedišta, posle dejstva piropatrona (koje su zadužene za ostvarenje početne visine i brzine sedišta), aktivira se raketni motor koji omogućava dalje kretanje sedišta. U vreme dejstva piropatrona sedište je vezano za avion i kreće se po balističkom katapultu, koji se sastoji od teleskopske cevi koje se izvlače i služe kao vođice. Međutim, u trenutku kada se aktivira raketni motor sedište je slobodno. Ako je avion bio u pokretu u trenutku započinjanja katapultiranja, sedište je i pod dejstvom intenzivne vazdušne struje (čiji intenzitet zavisi od brzine i visine aviona). Sile koje deluju na sedište usmeravaju dalje kretanje sedišta, a među njima je najintenzivnija sila potiska raketnog motora. Otpor vazduha i težina sedišta, iako su manje sile, znatno utiču na trajektoriju sedišta.

Potisak raketnog motora deluje na sistem sedište-pilot sa rezultujućim silama i momentom, koji se nalaze pod određenim prostornim uglom u odnosu na silu težine i otpora vazduha, tako da na izbacivo sedište u slobodnom letu deluju sledeće aerodinamične sile i momenti;

1. Sila čeonog otpora

$\ Q\,=\ C_{x}\,{\frac {\rho \,\mathbf {v} ^{2}}{2}}\ S\}$

2. Sila uzgona

$\ P\,=\ C_{y}\,{\frac {\rho \,\mathbf {v} ^{2}}{2}}\ S\}$

3. Obrtni moment

$\ M_{z}\,=\ m_{2}\,{\frac {\rho \,\mathbf {v} ^{2}}{2}}\ Sl\}$

Gde su:

$\ S$	[m²]	površina dna sedišta sa pilotom
$\ C_{x}$	[-]	koeficijent čeonog otpora
$\ C_{y}$	[kgm/s2]	koeficijent uzgonske sile
${\ \rho }$	[kg/m³]	gustina vazduha
$\ V$	[m/s2]	brzina kretanja
$\ m_{z}$	[-]	koeficijent momenta
$\ l$	[-]	karakteristični linearni odnos

Nakon prestanka dejstva sila uzgona raketnih motora, sedište doseže maksimalnu visinu ili gornju tačku katapultiranja, nakon čega prelazi u slobodan pad pod uticajem dejstva zemljine gravitacije na telo pilota zajedno sa sedištem. Brzina slobodnog pada zavisi pred svega od težine pilota zajedno sa sedištem i dejstvujuće površine otpora vazduha, gustine vazduha i brzine vetra, jer je sila gravitacije konstantna veličina (1 g ili 9,8 m/sek).

Aktiviranje glavnog padobrana nastaje, nakon dosezanja gornje tačke izbacivanja, odmah, ako se radi o malim visinama (npr kod katapultiranja sa nulte visine) ili odloženo, nakon stvaranja optimalnih uslova za njegovo aktiviranje. Nakon aktiviranja padobrana dolazi do oslobađanja pilota od sedišta tj. aktivirani padobran podiže pilota iz sedišta usled pojave razlike u brzini pada između sedišta i pilota. U tom momentu pilot je izložen negativnom ubrzanju ilu usporenju sve do potpunog otvaranja kupole padobrana.

Zatim nastaje faza spuštanja padobrana brzinom, koja se u proseku kreće od 5-8 m/sek. Na brzinu spuštanja padobrana utiče; površina kupole i konstruktivne karakteristike padobrana, gustina vazduha, težina pilota sa opremom i brzina vetra.

Na kraju sledi doskok na zemlju, vodu ili neku drugu površinu, kada je telo pilota ponovo izloženo dejstvu negativnog ubrzanja (ili usporenju) zbog naglog zaustavljanja njegovog daljeg kretanja. Intenzitet usporenja zavisi pre svega od brzine spuštanja padobrana, telesne težine pilota sa opremom i koeficijenta otpora podloge (tj njene tvrdoće) ali i od obučenosti pilota za doskok. Doskok treba da je što mekši, sa skupljenim stopalima u istu ravan i pripremljenom muskulaturom za dodir sa podlogom. U momentu kontakta sa podlogom pilot treba da telo prevede u kolut napred ili nazad kako bi na taj način što više amortizovao dinamički udar u podlogu. Prizemljenje padobrana je ujedno i jedan od najkritičnijih delova spasavanja izbacivim sedištem, posebno ako se završi doskokom na prepreku (kada je praćen povredama ili pogibijom) ili površinu vode kada može da dođe do utapanja pilota zbog obmotavanja tela konopcima ili kupolom padobrana, ili hipotermije zbog rashlađivanja tela pri dužem boravku u hladnoj vodi.

Problemi i nedostaci

Problemi

Trenutno, se u vazduhoplovstvu najčešće kao sredstvo za spasavanje koristi metoda katapultiranja, izbacivim sedištem, koja može spasiti život pilotu na svim dostignutim brzinama i visinama, pa čak i u preokrenutom položaju aviona, kao i uz mogućnost napuštanja aviona, i na nultim brzinama i ekstremno niskim visinama, sa zemlje u fazi poletanja ili sletanja aviona.

Glavni problemi u izradi takvih sredstava, su ograničene fiziološke mogućnosti ljudskog organizma, koji u uslovima napuštanja (izbacivanja), doživljava jak stresni poremećaj, što konstruktorima aviona i pilotskog sedišta, nameće rešavanje kompromisa između mogućnosti organizma i potrebe za brzim napuštanjem vazduhoplova.

Naki od najvažnijih tehničkih problema su;

• automatizacija procesa izbacivanja,
• izbor raketnog punjenja,
• izbor najboljeg smera i dužine (visine) izbacivanja,
• izbor pravaca i smera potiska,
• način stabilizacija sedišta i izbor padobrana,
• izbor pouzdane zaštite pilota u toku izloženosti promene atmosferskog pritiska

Pre početka spasavanja nastaje dekompresija u kabini aviona, koja se karakteriše padom pritiska u okolini u sekundi. Kada pilot leti na visini od 19.000 m ili većoj, u slučaju depresurizacije kabine, pritisak u okolnom vazduhu, pada na (47 mmHg), što odgovara pritisku na kome nastaje hladno ključanje tečnosti u tkivima (krvi), u ljudskom telu. Zato je pored izbacivog sedišta, za očuvanje života pilota u slučaju prinudnog napuštanja aviona neophodana i specijalna visinska oprema. Upotreba visinske opreme, kao zaštitnog sredstva za slobodan boravak u ekstremnim uslovima u vazduhu omogućava da se prošire mogućnosti primene izbacivog sedišta na svim visinama i pri svim brzinama.

Neprestani razvoj vazduhoplova i uvećanje brzina i visina leta, menja taktiku primene borbenih vazduhoplova i povećava njihove manevarske sposobnosti, što može u avionu da dovede do raznih poremećaja u radu njegovih sistema ali i uslovljava stalno povećanja njihovog broj u avionu što još više povećava verovatnoću otkaza. Zato se uporedno sa njihovim razvojem, povećava i pouzdanost ovih sistema, i aviona u celini. Ali gotovo uvek verovatnoća za vanredni događaj postoji, što čini da dalji let nije moguć, a i ugrožava život pilota.

Nažalost ponekad napuštanje aviona i pored svih navedenih sistema izostaje ili je nemoguće, što potvrđuju dugogodišnja statistika vazduhoplovnih udesa, i potvrđuju teoriju vazduhoplovne medicine da borbeni avioni, zahtevaju stalnu obuku posada u slučaju potrebe za napuštanjem vazduhoplova i spasavanje života.

Pilotu u letu uvek nije moguće da brzo utvrditi uzrok otkaza. On često pokušava pronaći razlog, i često gubi dragoceno vreme. Kao rezultat toga, napuštanje avioni često nastaje veoma brzo, ponekad brzopleto, što usložnjava situaciju, a ponekad je i van realnih mogućnosti sredstva spasavanja. Sve to potvrđuje potrebu za primenu visoke tehnologije multi-automatizovanih sredstva za spasavanje, u kojima se maksimalno isključuju intervencije pilota u toku spasavanja.

Nedostaci izbacivih sedišta

Do sredine 1960. uvođenje novih tipova aviona u ratnim vazduhoplovstvima SAD, Velike Britanije i Švedske, pokazala su pojavu značajnog broja povreda kičmenog stuba, pilota, nakon njihovog spasavanja primenom izbacivog sedišta firme Martin-Baker. Brojne analize vazduhoplovnih udesa, u ovom razdoblju, iznose podatak, da su povrede kičmenog stuba bila prisutna kod 20 do 43% pilota nakon primene izbacivog sedišta ovog proizvođača. Slična istraživanja sprovedena u RV i PVO Jugoslavije, sprovedena na osnovu rendgenološke dokumentacije (povređenih pilota nakon katapultiranja), u periodu od 1979. do 1988, pokazala su sličnu učestalost preloma kičmenog stuba, koja je iznosila 44%.

Kičmeni stub je u stanju da apsorbuje velika kompresiona opterećenja (slika levo) ako ona dejstvuju po njegovoj vertikalnoj osi, ali dinamička opterećenja koja dejstvuju pod uglom, (najčešće u njenom najpokretljivijem delu), između grudne i slabinske kičme, mogu izazvati značajne povrede. Najčešća lokalizacija povreda je između Th-12 i L-2. Povrede, na drugim nivoima kičme, su retke i obično su posledica savijanja kičme prema napred, zbog lošeg držanja tela u momentu katapultiranja. Najčešće se radi o kompresivnim preloma tela pršljena, sa jako retkim oštećenjima kičmene moždine.

Naknadnim istraživanjem, visokog broja povreda kičmenog stuba, utvrđeno je da su glavni uzroci ovako velikog broja povreda;

• Veliko preopterećenje, kičmenog stuba u toku izbacivanja, u odnosu na propisima dozvoljena, koja ne bi smela da prelaze 20 „g“ u trajanju, ne većem od 0,1 sec i stopi uvećanja ne većem od 250 do 300 g/sec.
• Konstruktivni nedostaci koji su dovodili do veće zakrivljenosti kičme i smanjivali njenu mehaničku čvrstoću.
• Nepravilan položaj pilota u momentu izbacivanja. 

Najčešći tehnički nedostaci izbacivih sedišta

1. Nesavršen oblik sedišta

Neki tipove sedišta, zbog nesavršenog oblik naslona značajno povećavaju savijanje kičme u momentu izbacivanja. Položaj leđa u momentu izbacivanja, mora biti u skladu sa prirodnom krivinom kičmenog stuba (malo isturen napred), što značajno smanjuje broj povreda kičme.

2. Nepravilan položaj sedišta

Rendgenska snimanja, su pokazala da kod pilota koji je sedeo u sedištu u normalnom položaju, nije dolazilo do preloma kičme, ako je ugao između butina i tela pilota bio 135°. Pri povećanju ili smanjenju ovog ugla menja se i položaj donjeg dela tela i dolazi do savijanja kičme. Ova pojava je karakteristična za sedišta sa kratkim sedalnim delom, nedovoljnom visinom sedišta od poda kabine i nepostojanje oslonca za noge (stopala). 

Prikaz pravilnog položaja sedišta u kabini aviona MIG 31

3. Nedostaci sistema veza-pojaseva

Loša konstrukcija veza ili njihova nepravilna podešenost stvara nemogućnost pravilnog pozicioniranja tela u odnosu na sedište i onemogućava pravilno pozicioniranje gornjih i donjih delova tela u odnosu na sedište. Kod nekih tipove sedišta, „sidrište“ traka za vezivanje se nalazi ispod nivoa ramena, što narušava pravilno fiksiranje gornjeg dela tela, i istovremeno stvara dodatno opterećenja kičme tokom izbacivanja. Najbolji rezultati se postižu, ako je tačka vezivanja traka na ramenom pojasu, čime se značajno smanjuje opterećenje kičme, i ako se sistemu veza doda i aksilarni pojas koji pokriva grudi. 

4. Veličina ugla između uzdužne ose kičme i pravaca izbacivanja 

Brojna rendgen snimanja su pokazala da čak i u slučaju pravilnog položaja tela u sedištu, pilot prirodno savija kičmu i dovodeći je u nepoželjan ugao u odnosu na pravac dejstva sile ubrzanja. U momentu izbacivanja, taj ugao je ponekad dostizao vrednost od 15°. Ukupan ugao između ose kičme i smera ubrzanja, može da dostigne i ugao od 30°, što značajno izaziva smicanje sila koje deluju na kičmu tokom izbacivanja i doprinose njenim deformacijama. Preporuka lekara je da veličina ovog ugla bude što je moguće manja. 

5. Neodgovarajuća obloga sedišta

Mekoća sedišta i ispravan instalacioni paket, koji se nalazi u okruženju pilot, su od velike važnosti, jer utiču na intenzitet dinamičkog udara u toku izbacivanja. Efekat dinamičnog uticaj je više izražen kod mekih sedišta, ali i kod preterano tvrdih. Zato se za ovu namenu koriste specijalna punila koja omogućavaju oblozi sedišta da se postepeno prilagođava telu pilota u toku izbacivanja.

6. Nepravilan odnos (razmak) između stakla na poklopcu kabine i zaštitne kacige pilota 

Na nekim avionima primenjuje se izbacivanje direktno kroz staklo kabine. Kako tokom leta piloti imaju tendenciju da se podignu u sedištu zbog bolje vidljivosti i približavaju glavu krovu kabine, što u slučaju izbacivanja kroz stakleni poklopac kabine, može doći do oštećenja na glavi i licu neposredno ispod staklenih površina krova kabine, u momentu izbacivanja.

7. Nedostaci u sistemu za upravljanje izbacivanjem

Uloga pilota u procesu spasavanja (nakon aktiviranja sedišta) treba da bude u potpunosti isključena i da se celokupni proces odvija spontano (automatski) u svakoj situaciji. Električna kontrola izbacivanja sedišta, zahteva autonomni sistem napajanja električnom energijom, što nije bio slučaj kod nekih konstrukcija sedišta, pa je dolazilo do otkaza napuštanja aviona i pogibije pilota. Takođe i loši kontakti, u brojnim prekidačima ispoljavali su slabost, što je nedopustivo u eri savremene elektronike. Zato savremena sedišta imaju nezavisni električni sistem, namenjen samo sedištu, koji počinje sa napajanjem sedišta električnom energijom nakon aktiviranja sedišta, potpuno nezavisno od napajanja ostalih agregata aviona. Primenom nezavisnog napajanja sprečava se mogućnost, neželjenog aktiviranja sedišta, za vreme održavanja električne instalacije aviona, što se takođe dešavalo u toku rada mehaničara na opsluživanju aviona ili nakon kvara električne instalacije aviona u vazduhu. 

8. Nedostaci u konstrukciji i nepravilna upotreba pilotske kacige

Kako se odvija izbacivanja sedišta iz kabine, javlja se značajna razlika pritiska na deo tela izložen vazdušnom udaru van aviona u odnosu na deo tela koje je i dalje pod zaštitom avionskih struktura. Iako je trajanje diferencijalna razlika vazdušni pritisak traje vrlo kratko vreme, ipak, je ono ponekad dovoljno da uzrokuje ozbiljne ili fatalnih povrede. U nekim slučajevima, nakon početnog izlaganje dejstvu vazdušne struje (vazdušni blast-udar) kaciga na glavi, kod nekih pilota ponašala se kao „jedro“, i snažno pomerala put nazad, zbog čega je dolazilo do prelom podjezične kosti (pa i donje vilice), dejstvom kaiša kojim se ispod brade fiksira kaciga. Ovo je izuzetno retka, pojava ali je moguća na većim brzinama izbačaja (> 650 km/čas). Da bi s umanjio ovaj efekat, danas se rade savršenije verzije traka za fiksiranje kacige koje su u jedinstvenom sistemu sa kiseoničkom maskom, koja na široj površini naleže na lice, što ravnomernije distribuira vazdušni udar. Svi sistemi vezani za pravilan položaj kacige i otpornost na vazdušni udar danas se redovno testiraju i proveravaju, te su ovakve povrede izuzetno retke i jedino moguće, kod nepravilne primene kacige.

Najčešće povrede i druga oštećenja tela pilota, u pojedinim fazama, u toku napuštanja vazduhoplova

FAZA SPASAVANjA	UZROK I VRSTA POVREDA
IZBACIVANjE	Dejstvo sile izbacivanja sedišta Kompresivni prelomi kičmenog stuba Dejstvo sedišta ili delova kabine Prelomi kostiju udova Prelomi stopala Dejstvo krova kabine Razderotine lica Povrede vrata Kompresivni prelomi kičme Blast povrede (vazdušni udar) Petehialna krvarenja, krvarenja u mrežnjači i konjuktivalna krvarenja Rotacije kacige Povreda vrata
USPORENjE I ODVAJANjE OD IZBACIVOG SEDIŠTA	Zaustavljanje (linearno usporavanje) Prelomi Dislokacija zglobova-iščašenja Dejstvo sila akceleracije i deceleracije Povrede unutrašnjih organa Nesvestica, zbog povrede glave Subduralni hematom Grad i kiša Nagnječenja, krvarenja
OTVARANjE PADOBRANA	Stres izazvan otvaranjem padobrana (dinamički udar-usporenje) Povrede vrata i rebara Povrede mišića Dislokacija vratnih pršljenova Udar vazduha Prelomi kostiju lica Kontuzije (nagnječenja) Laceracije (razderotine)
SPUŠTANjE PADOBRANOM	Iskakanje na velikoj visini Promrzline Hipoksija Velike brzina, rotacija i/ili spiralno spuštanje Jaki bolovi i krvarenja Spuštanje kroz drveće Razderotine Prelomi
DOSKOK NA ZEMLjU	Neposredni uticaj doskoka Prelom noge uganuća i iščašenja zglobova Prelomi kičmenog stuba Povlačenje padobrana nakon doskoka Opekotine izazvane trenjem Prelomi Davljenje obmotavanjem užadi oko vrata Doskok u ili u blizini požara Opekotine Doskok u vodu Voda u plućima i želucu Utapanje Doskok na električne dalekovode Strujni udar Opekotine

Najčešće upotrebljavana izbaciva sedišta u svetu

Poreklo	Proizvođač	Oznaka	Avioni na kojima se primenjuje
Ujedinjeno Kraljevstvo	Martin-Baker	Mk1-Mk16, T37, T38, Mk12H-Harrier, T6/JPATS, Mk.F16F Seat - Rafale, US16T Seat, T-38 and F-5, Mk-15, Mk-16 low-speed, Mk.16A Seat - Eurofighter	Saab-Grtipen, Orao, Super Galeb, Grumman F-14D Tomcat, Douglas T-45A Goshawk, Douglas F/A-18C i D, Eurofigter,
Sjedinjene Američke Države	McDonnell Douglas	ACES II ejection seat	F-15, F-16, F-22, F-117, A-10, B-1B
Sjedinjene Američke Države	Stencel	S4S	-
Švedska	SAAB	Mk-I, Mk-IIb,Mk-III Saab Pc-35, Pc-37	Saab B-17, J-21, J-29, J-32, J-32Ds, J-35a, J35b Saab 37-Winger
Rusija	NPP Zvezda	SKS-94, K-93, K-36D, K-36L, K-37(za helikoptere)	MiG-29, Su-29, Su 26M3, Su -31M Su-29LP, JK-52M, RD-2500, Mi-50
Kina	Jianghan		-
NATO	Martin-Baker	MK.16A EUROFIGHTER	Eurofigter
Na dan: 20. mart 2010

Vidi još

• Ubrzanje (vazduhoplovna fiziologija)
• Vazduhoplovstvo
• Vazduhoplovna medicina
• Udes vazduhoplova

Literatura

• Jenkins, Dennis R. Space Shuttle - The History of Developing the National Space Transportation System. Dennis R. Jenkins Publishing. str. 272. ISBN 978-0-9633974-4-7. 
• Dennis R Jenkins, Davis, Jeffrey R (1999), Space Shuttle - The History of Developing the National Space Transportation System, Dennis R. Jenkins Publishing; 272. ISBN 978-0-9633974-4-7.

Spoljašnje veze

• Katapulьtnыe ustanovki (jezik: ruski)
• Katapultiranje: Izbacivo sedište (Televizija Zvezda - Zvanični rutjub kanal)
• „Up, Out and Down”. Flight International. 14. 11. 1952. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• „Safety for Service Aircrew”. Flight International. 16. 12. 1965. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Kevin Coyne (1996—2003). „The Ejection Site”. 
• Kalikiano Kalei (27. 2. 2008). „A History of Military Aircraft Egress Systems (Part One of Three)”. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• „IN PICTURES: Lethbridge CF-18 jet fighter crash”. The Globe and Mail. 23. 7. 2010. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Michael Bennett (1980—2014). „Ejection History”. 
• „Mk10 seat”. Martin-Baker. Arhivirano iz originala 2007-10-07. g. 
• „In Pictures: A Potted History Of Ejection Seats”. Aviation Week. 28. 10. 2016. CS1 održavanje: Format datuma (veza)