Системы индивидуального жизнеобеспечения

Индивидуальные системы обеспечения жизнедеятельности (ИСОЖ) комплектуются в зависимости от назначения и условий применения самолетов.
ИСОЖ на пассажирском самолете, это, в основном, кислородные системы. Кислородная система (система питания кислородом) экипажа пассажирского самолета используется как штатная: либо первый, либо второй летчик в течение всего полета дышит обогащенной кислородом воздушной смесью или чистым кислородом через кислородную маску, чтобы в случае разгерметизации перевести самолет в режим экстренного снижения. В то же время эта система обеспечивает экипаж кислородом в случае разгерметизации кабины, отказа системы кондиционирования, появления дыма в кабине и т. п., т. е. в аварийной ситуации. Независимая от системы экипажа система питания кислородом пассажиров является аварийным средством жизнеобеспечения: она через гибкие шланги 1 подает кислород в индивидуальные кислородные маски 2, которые размещаются либо наверху в багажных полках (рис. 15.11), либо в спинках впередистоящих сидений и падают перед пассажирами в случае разгерметизации кабины.

Рис. 15.11. Pазмещение индивидуальных кислородных масок для пассажиров

ИСОЖ на боевом самолете включают в себя защитное (высотное) снаряжение и системы, обеспечивающие его работоспособность.
Защитное (высотное) снаряжение, предназначенное для обеспечения жизнедеятельности человека, в зависимости от условий выполнения боевой операции (высота полета и время пребывания на этой высоте, максимальные скорость и перегрузка) и предполагаемых условий в месте приземления при аварийном покидании самолета включает в себя комбинацию следующих элементов: кислородная маска, защитный или герметический шлем, компенсирующая одежда, противоперегрузочный костюм, вентилирующий костюм, скафандр, морской спасательный костюм.
Системы, обеспечивающие работоспособность защитного (высотного) снаряжение, включают в себя системы кислородного питания, системы вентиляции снаряжения, системы наддува камер противоперегрузочных костюмов.
ИСОЖ работают не только в аварийных режимах, но и в штатном режиме, обеспечивая экипажу необходимые для жизнедеятельности условия совместно с бортовыми системами жизнеобеспечения.
Прежде всего, это система кислородного питания (СКП) боевого самолета, структурная схема которой представлена на рис. 15.12.
Основной (штатный) запас кислорода на борту может храниться в газообразном состоянии в баллонах высокого давления (наиболее распространенный в настоящее время способ хранения), в криогенном состоянии в термостатированных (т. е. способных сохранять постоянную температуру) сосудах-газификаторах под небольшим избыточным давлением, или вырабатываться в химических генераторах из кислородсодержащих веществ путем различного вида реакций, или выделяться из атмосферного воздуха прямо на борту.

Рис. 15.11. Структурная схема системы кислородного питания боевого самолета

От штатного источника кислорода 1 через кислородный редуктор 2, который стабилизирует давление, кислород поступает в регулятор непрерывной подачи кислорода 3, а от него по трубопроводу на бортовую (закрепленную на борту самолета) колодку 4_б объединенного разъема коммуникаций 4. Через объединенный разъем коммуникаций (ОРК), состоящий из двух колодок, идет связь с системами самолета всей аппаратуры, закрепленной на снаряжении летчика, например нашлемного целеуказателя - с прицельными системами, ларингофона (от греч. larynx - гортань и phone - звук) - микрофона специальной конструкции, прикладываемого к гортани, - с системой радиосвязи.
От другой колодки 4_с ОРК, закрепленной на снаряжении летчика, которая при катапультировании вместе с креслом выходит из самолета, разъединяя все связи, трубопровод кислородной системы идет на кислородный прибор 5 и далее к снаряжению летчика 7. Через эту же колодку ОРК к снаряжению летчика присоединяется парашютный кислородный прибор 6, содержащий аварийный запас кислорода.
Основными режимами работы СКП являются: 1) работа в загерметизированной кабине; 2) работа в разгерметизированной кабине на высоте более 12 000 м; 3) работа при аварийном покидании самолета экипажем.
При работе в загерметизированной кабине (1-й режим) до высоты в кабине 2000 м летчик дышит воздухом, поступающим из гермокабины, имеющей систему кондиционирования, через кислородный прибор 5, включающий в себя автомат подсоса воздуха и легочный автомат.
На высотах в кабине от 2000 до 10 000 м регулятор непрерывной подачи кислорода и автомат подсоса воздуха обеспечивают увеличение процентного содержания кислорода во вдыхаемой смеси за счет увеличение подачи кислорода регулятором непрерывной подачи и уменьшением подсоса воздуха из гермокабины.
Предусмотрен резервный режим подачи кислорода, который включает летчик, при этом для дыхания подается только кислород. На случай выхода из строя регулятора непрерывной подачи кислорода предусмотрен аварийный режим: при включении аварийного крана кислород подается для дыхания, минуя основные элементы комплекта.
Легочный автомат обеспечивает подачу дыхательной смеси только при вдохе и прекращает подачу смеси при выдохе (т. е. прерывную подачу), при этом существенно уменьшается потребный запас кислорода на борту. Использование легочного автомата требует обязательного применения в снаряжении летчика герметичной кислородной маски или гермошлема.
Напомним здесь, что при полетах на больших высотах "высота в кабине" не превышает 7000-8000 м, т. е. герметичная КМ может обеспечить подачу необходимого для дыхания кислорода при полете в гермокабине практически на любых высотах. Однако система кислородного питания одна, без дополнительного снаряжения, при разгерметизации кабины на высотах полета только до 12 000 м обеспечивает экипажу резервное время для снижения до безопасной высоты.
Как уже отмечалось, при высотах 12 000 м и более кислород для дыхания необходимо подавать под повышенным давлением (тем большим, чем больше высота), обеспечивающим постоянство парциального давления вдыхаемого кислорода независимо от высоты.
При дыхании воздухом (или кислородом) с повышенным (по сравнению с привычным атмосферным) давлением затруднен выдох, обеспечивающие выдох мышцы организма человека быстро устают, расстраивается дыхание, резко падает работоспособность.
При избыточном давлении вдыхаемого кислорода, необходимом для обеспечения жизнедеятельности на высотах 12 000-14 000 м, нарушается не только дыхание, но и кровообращение: кровеносные сосуды не могут противостоять повышению давления крови и расширяются, нарушается процесс поглощения кислорода и удаления углекислого газа, ухудшается кровоснабжение конечностей и головного мозга.
Чтобы предотвратить эти явления, необходимо создать внешнее противодавление на тело человека.
Это достигается тремя способами: механическим обжатием тела с помощью высотно-компенсирующего костюма (ВКК); пневматическим обжатием тела (скафандр, гермошлем); комбинированным способом (пневматическим обжатием совместно с механическим).
При разгерметизации кабины на высоте более 12 000 м во избежание баротравм легких необходимо сначала создать противодавление на тело, а затем, с задержкой 1-2 с для свободного выхода расширяющихся в легких газов, создавать избыточное давление кислорода в такте дыхания.
Следовательно, для обеспечения правильной физиологии дыхания при разгерметизации кабины на высотах более 12 000 м необходимо совместное использование кислородного питания и высотного снаряжения.
При разгерметизации кабины на высотах более 12 000 м (2-й режим работы СКП) регулятор подачи кислорода 3 (см. рис. 15.12) будет подавать кислород с повышенным давлением в легочный автомат кислородного прибора 5, через него в трубопровод линии высотно-компенсирующего костюма и будет наполнять камеры натяжного устройства ВКК (создавать противодавление на тело).
Легочный автомат увеличивает также давление в линии прерывной подачи кислорода в кислородную маску (или гермошлем) и обеспечивает задержку в формировании избыточного давления в маске для свободного выхода расширяющихся в легких газов.
Автоматика регулятора подачи кислорода и кислородного прибора построена на системе пружинных клапанов, мембран - гибких пластин, разделяющих полости с разными давлениями, и анероидов (от греч. a - отрицательная частица и neros - вода, т. е. действующий без помощи жидкости) - приборов для измерения атмосферного давления.
При катапультировании (3-й режим), с выходом вместе с креслом из самолета колодки объединенного разъема коммуникаций, обратные клапаны разъема закрываются, препятствуя выходу кислорода в атмосферу. Кислород из одного баллончика парашютного кислородного прибора 6 через редуктор и кислородный прибор 5, работа которого при катапультировании аналогична работе при разгерметизации гермокабины, поступает в кислородную маску, а из другого баллончика через запорно-пусковое устройство и клапан костюмной линии кислородного прибора 5 - в высотно-компенсирующий костюм.

Рис. 15.13. Устройство кислородной маски и защитного шлема

Устройство герметичной кислородной маски (КМ) и защитного шлема (ЗШ) показано на рис. 15.13. В жесткий каркас маски 3 с гибким резиновым обтюратором (франц. obturateur, от лат. obturo - закрываю) 4, плотно прилегающим к лицу человека, через гибкий шланг 1 с клапаном вдоха 2 подается дыхательная смесь. Трубка 13 с клапаном выдоха 12 связана с линией легочного автомата кислородного прибора, обеспечивающего задержку в формировании избыточного давления в маске для выдоха. Маска замком 10 крепится к защитному шлему 5. Кислород под избыточным давлением, подающийся через трубку 8 из-под маски в пневмокамеру 7, надувает ее и притягивает маску к лицу, обеспечивая герметичность.
Защитный шлем в том диапазоне высот полета, где не требуется гермошлем, обеспечивает защиту головы летчика от травмирования в аварийной ситуации, защиту от скоростного напора при катапультировании и, за счет сдвижного светофильтра 6, от ослепления яркими солнечными лучами. Защитный шлем снабжен ларингофоном 11 и противошумом 9 с телефоном.

Рис. 15.14. Высотно-компенсирующий костюм

Высотно-компенсирующий костюм (рис. 15.14) представляет собой комбинезон 1 с перчатками и носками, который плотно подгоняется по фигуре летчика шнуровкой 4, надевается и снимается с помощью застежек типа "молния" 2 и изготавливается из малорастяжимой, газопроницаемой (для улучшения естественной вентиляции костюма) ткани. Равномерное, равное давлению кислорода в легких, давление на всю поверхность тела человека обеспечивается подачей кислорода под давлением в натяжные устройства - пневмотрубки 3, идущие по бокам рукавов, штанин и по спинке ВКК, и в дыхательно-компенсирующую камеру (так называемый брюшной компенсатор, размещенный под оболочкой комбинезона в области грудной клетки и живота и соединенный с системой дыхания). Пневмотрубки 3 увеличиваются в диаметре при подаче в них давления, натягивают тесемки 5, которые стягивают оболочку комбинезона 1 и создают механическое давление на тело.

ВКК, естественно, не создает противодавление на глаза и уши, поэтому необходимость увеличивать давление кислорода в легких может привести к расстройствам зрения и слуха. Чтобы обеспечить дыхание практически на любой высоте разгерметизации кабины, вместе с ВКК применяют гермошлем (ГШ).
Высотный скафандр представляет собой газонепроницаемый комбинезон, соединенный с гермошлемом, гермоперчатками и обувью, что позволяет полностью изолировать человека от внешней среды и создать с помощью системы кислородного питания и системы вентиляции снаряжения, которая защищает человека от переохлаждения при низкой температуре и от перегрева при высокой температуре, микроклимат, обеспечивающий безопасность при любой высоте.
Противоперегрузочный костюм (ППК) представляет собой плотно подгоняемые по фигуре летчика штаны из малорастяжимой, газопроницаемой ткани, которые создают с помощью системы наддува камер противоперегрузочных костюмов (устройств, аналогичных устройствам ВКК) обжатие нижней части тела человека, пропорциональное положительной перегрузке (в направлении голова - таз).
Это обжатие фиксирует положение внутренних органов, препятствует их смещению и растяжению, а также препятствует инерционному смещению крови в сосуды нижней части тела, что обеспечивает лучшее кровоснабжение головного мозга и позволяет летчику лучше переносить положительные перегрузки. Летчик в противоперегрузочном костюме физиологически ощущает как бы меньшую на 2,5-3,0 единицы перегрузку, чем та перегрузка, с которой маневрирует самолет.
Таким образом, системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения позволяют сохранять нормальную работоспособность экипажей и жизнедеятельность пассажиров на всех режимах полета и в экстремальных ситуациях.