КАБИНЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

КАБИНЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ предназначены для размещения экипажа, пассажиров, систем управления летательным аппаратом, а также для защиты членов экипажа и пассажиров от действия неблагоприятных факторов окружающей среды.

Тип К. л. а., особенности конструкции, размещаемого оборудования, а также параметры микроклимата, определяются назначением и летно-техническими характеристиками летательного аппарата. Так, пассажирские самолеты имеют герметическую кабину, занимающую практически весь фюзеляж. Внутренними перегородками она разделяется на отдельные отсеки (пассажирский салон, бытовые отсеки, кабину экипажа), каждый из которых имеет оборудование в соответствии со своим назначением. Многоместные военные самолеты для всех членов экипажа могут иметь единую кабину со специфическим оборудованием рабочих мест членов экипажа или же оборудуются раздельные кабины, имеющие раздельную герметизацию (напр., кабина для пилотов, кабина для штурмана, стрелка и т. д.). На транспортных (грузовых) самолетах обычно герметизируют только кабину экипажа: грузовой отсек, как правило, остается негерметичным. На космических кораблях (орбитальных станциях) оборудуются несколько кабин, или отсеков, отделенных друг от друга прочными (силовыми) герметичными перегородками с люками, что позволяет экипажу при необходимости изолироваться в каком-нибудь из отсеков. Наиболее типичным для космических кораблей является разделение кабин (отсеков) на рабочие, бытовые и спускаемые. В рабочей кабине оборудованы основные рабочие места экипажа и сосредоточены аппаратура и приборы, необходимые для выполнения полетного задания. Бытовая кабина оборудована для отдыха, приема пищи; в ней установлены также сан.-техн, оборудование и средства физ. тренировки. Спускаемая кабина (аппарат) предназначена для спуска и посадки на поверхность Земли. В ней размещается часть оборудования и аппаратуры, кресла и пульт управления. При выведении космического корабля на орбиту экипаж также находится в спускаемом аппарате. Для выхода в открытый космос используется или шлюзовая камера, или один из отсеков космического корабля.

В 1966 г. Фрезер (Т. М. Fraser) предложил следующую классификацию основных помещений космического корабля, предназначенных для экипажа: 1) рабочий отсек, оборудованный для управления кораблем и системами жизнеобеспечения; 2) общий отсек для приготовления и приема пищи, физ. тренировки и проведения свободного времени; 3) личный отсек для сна, хранения личных вещей; 4) бытовой отсек с общей кладовой и сан.-техн, оборудованием.

По мнению Барнеса (R. Barnes, 1973), помещения космического корабля должны быть поделены на следующие отсеки: 1) командно-контрольный центр; 2) жилой отсек с местом для сна; 3) участок для принятия пищи, отдыха и развлечений в свободное время; 4) сан.-гиг. отсек с необходимым оборудованием; 5) место для проведения ремонтных работ; 6) внутренние проходы.

Первые летательные аппараты, обладающие небольшими скоростями и высотами полета, имели открытые кабины. С увеличением скорости и высоты полета потребовалась защита пилота от встречного потока воздуха и других неблагоприятных факторов полета. Так, появились кабины первоначально открытого типа с прозрачным защитным козырьком, позже — кабины, полностью закрытые специальным фонарем, имеющие системы вентиляции и отопления, и, наконец, полностью загерметизированные кабины, рассчитанные на поддержание необходимых параметров микроклимата в условиях высотных полетов (все летательные аппараты, имеющие, высотность более 2,4 км, как правило, оборудованы герметическими кабинами). Применение герметических кабин практически полностью решило проблему защиты экипажа и пассажиров летательных аппаратов от отрицательного воздействия высоты (см.). Вентиляционными герметическими кабинами оснащено большинство современных самолетов. Необходимые параметры микроклимата в них обеспечиваются путем наддува (создание более высокого, чем в окружающей атмосфере, давления воздуха) и вентиляции кабины воздухом, забираемым от компрессоров двигателей или специальных кабинных нагнетателей. Величина давления в кабине регулируется в зависимости от высоты полета. Поступающий в кабину воздух предварительно проходит через агрегаты самолетной системы кондиционирования, где приобретает требуемую температуру, увлажняется и очищается от примесей (пары топлива, продукты возгонки масел и др.).

Регенерационные герметические кабины обычно используются на летательных аппаратах, где технически невозможно или нецелесообразно использование кабин с наддувом их атмосферным воздухом (аэростаты, самолеты с очень большой высотностью, космические корабли). Эти кабины полностью изолированы от окружающей атмосферы, а воздух, находящийся в них, прогоняется через блок очистки, где полностью восстанавливаются его первоначальные свойства — хим. состав, влажность и температура (см. Регенерация воздуха).

Микроклимат салонов и кабин современных пассажирских самолетов характеризуется следующими основными показателями: абсолютное давление воздуха в кабине на максимальной высоте (потолке) полета самолета — не менее 567 мм рт. ст., что соответствует «высоте» в кабине не более 2400 м; скорость изменения давления в кабине при наборе высоты и снижении самолета — не более 0,18 мм рт. ст. в 1 сек.; температура воздуха в кабине 18—22° при неравномерности как по горизонтали, так и вертикали не более 3°. Для коррекции теплоощущений пассажиров предусматривается индивидуальная вентиляция воздухом, имеющим температуру 10—15°; относительная влажность воздуху — 25—60%; скорость движения воздуха на уровне головы — не более 0,4 м/сек; концентрация углекислого газа в воздухе кабины — не более 0,2%; перепад температуры между воздухом кабины и внутренней поверхностью стен и остекления — не более 4°; уровень шума в пассажирском салоне — не более 80 дб.

Требования к степени герметичности кабин вентиляционного типа определяются соображениями безопасности. Герметичность кабины должна быть такой, при к-рой в случае отказа системы наддува давление в ней не должно быть ниже давления атмосферы на высоте 4000 м. В регенерационных кабинах, работающих в замкнутом цикле, давление и газовый состав атмосферы могут устанавливаться в более широком диапазоне, начиная от близких к наземным (давление ок. 760 мм рт. ст. и содержание кислорода — 21%) до практически моногазовой кислородной среды с давлением 200—260 мм рт. ст. Применение герметических кабин с давлением выше окружающей атмосферы содержит определенную потенциальную опасность неблагоприятного воздействия на организм в виде так наз. взрывной декомпрессии (см. Перепад давления) — быстрого выравнивания давления в кабине с окружающим вследствие аварийного нарушения целостности ее стен или остекления.

Специфический характер деятельности летчика состоит прежде всего в том, что он выступает как оператор системы человек — машина. Деятельность летчика протекает в условиях жесткого лимита времени, высокой динамичности протекающих процессов, сопровождается повышенным нервно-эмоциональным напряжением, однако требует сохранения высокой работоспособности экипажа на протяжении всего полета. Эти особенности труда летчиков требуют рациональной организации рабочих мест членов летных экипажей.

Разработкой основных гиг. требований к К. л. а. и системам жизнеобеспечения в них занимаются специалисты различных специальностей — авиационные врачи — физиологи, психологи, гигиенисты и т. д. Впервые гиг. требования к кабинам самолетов как к рабочему месту были сформулированы H. М. Добротворским в 1927—1928 гг. на основе изучения условий труда летного состава на самолетах того времени. Центральным устройством кабины является кресло летчика, относительно к-рого компонуется и монтируется остальное оборудование. Конструкция кресла и создаваемая им рабочая поза выбираются с учетом, что экипаж весь полет вынужден проводить в сидячем положении, а в ряде случаев дополнительно фиксироваться к сиденью привязными ремнями. Для лучшего распределения весовой нагрузки тела, уменьшения статического напряжения мышц, улучшения кровообращения и переносимости пилотажных перегрузок (см. Ускорение) кресла летчиков имеют увеличенную площадь сиденья, опорной поверхности спинки и несколько отклоненное назад от вертикали положение. Для полетов большой продолжительности конструкция кресла предусматривает возможность изменения позы на периоды отдыха за счет увеличения угла наклона всего кресла или изменения этого угла между спинкой и сиденьем.

На космических кораблях кресла в спускаемой кабине устанавливаются таким образом, чтобы перегрузки на участке выведения на орбиту и на участке спуска действовали на космонавтов в направлении грудь — спина. Кроме того, для улучшения переносимости перегрузок (особенно перегрузок при жестком приземлении) ложементы кресел моделируются по фигуре космонавта.

На летательных аппаратах, покидание которых в аварийной ситуации предусматривается методом катапультирования (см.), кресла летчиков и других членов экипажа одновременно являются и средством спасения. Это обстоятельство предъявляет к креслам дополнительные требования, в частности к системе привязных ремней и средствам защиты от воздушного потока при катапультировании на большой скорости.

На некоторых скоростных самолетах для спасения экипажа применяют отделяемые кабины. При необходимости такая кабина с находящимся в ней экипажем специальными пиро-зарядами «отстреливается» от самолета и в дальнейшем самостоятельно спускается с парашютом. Для поддержания в процессе спуска необходимых жизненных условий и для сохранения жизни экипажу после приземления (приводнения) в кабине размещаются баллоны с воздухом и кислородом, средства радиосвязи и сигнализации, запасы пищи и воды и др.

Установление размеров К. л. а., а также компоновка и размещение в них оборудования производятся на основе данных антропометрического исследования летного состава с учетом необходимости выполнения всего объема работы в полете без вставания с кресла и исключения травм о выступающие части оборудования при аварийном покидании летательного аппарата в воздухе или посадке.

Основой для рациональной конструкции и размещения в кабине органов и систем управления летательным аппаратом, а также многочисленных приборов системы индикации, контроля и сигнализации служат психофизиол, возможности человека, изучаемые инженерной психологией (см.). Все многочисленные приборы, тумблеры и рычаги управления компонуют в отдельные группы на основе их функционального назначения. Наиболее важные и часто используемые в полете группы приборов и рычагов размещаются в хорошо просматриваемых и доступных зонах кабины и приборных досок. Редко используемые приборы расположены таким образом, чтобы не отвлекать внимания летчика. Обычно они снабжены световой или звуковой сигнализацией, привлекающей внимание пилота или другого члена экипажа только в нужный момент. Типовое (стандартизированное) устройство рабочих мест предусматривает размещение в определенных зонах кабины и приборных досок основных приборов и органов управления и другого оборудования, что в значительной степени облегчает обучение и переучивание летного состава (за счет положительного переноса навыков) и уменьшает возможность ошибочных действий, особенно в условиях дефицита времени.

В К. л. а., рассчитанных на длительные полеты, в первую очередь космических станций и кораблей, наряду с рациональной организацией рабочих мест большое внимание уделяется созданию условий, обеспечивающих возможность длительного нахождения в них экипажа, объединяемых общим понятием «обитаемость кабины» (см. Обитаемость). Это касается создания и оборудования мест отдыха, приема пищи, сан.-техн. устройств, средств физ. тренировки и активного отдыха. Весь интерьер кабин организуется с расчетом уменьшения отрицательного влияния на психику дефицита свободного пространства, однообразия и монотонности обстановки и длительной изоляции. Достигается это использованием малогабаритного многоцелевого оборудования, меняющегося по назначению и внешнему виду на различных этапах полета. Большое значение имеет создание в кабине привычной земной обстановки с четким понятием «верха» и «низа», а также выбор оптимального цветового климата и освещения.

См. также Жизнеобеспечение.

Библиография: Гришанов Н. Г. Высотное оборудование самолетов гражданской авиации, М., 1971, библиогр.; Иванов Д. И. и Хромушкин А. И. Системы жизнеобеспечения человека при высотных и космических полетах, М., 1968, библиогр.; Исаков П. К., Иванов Д. И. и Попов И. Г. Теория и практика авиационной медицины, М., 1975; Лавников А. А. Основы авиационной и космической медицины, М., 1975; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Газенко и М. Кальвина, т. 1—3, М., 1975; Ума н-с к и й С. П. Человек на космической орбите, М., 1974, библиогр.

Л. Г. Головкин.