Юрий Никитин - Полеты богов и людей
Таблица взята из книги СМ. Алексеева и С. П. Усманского «Высотные и космические скафандры». М. Машиностроение. 1973. С.6.
В этом и заключается основное различие высотных компенсирующих костюмов с комплектом кислородного оборудования для дыхания под избыточным давлением от принципа работы скафандров с его объемным пневматическим уравновешивающим противодавлением в непосредственно окружающей тело человека среде/34/.
Скафандр, как известно — универсальное средство создания нормальных условий для жизнедеятельности пилота в случае разгерметизации кабины самолета на больших и стратосферных высотах. Скафандр герметичен. В нем создается равномерно распределенное пневматическое обжатие (противодавление) всего тела, что вполне благоприятно для сохранения на больших высотах нормального физиологического состояния человека. Он обеспечивает защиту от вредного воздействия низкого барометрического давления, перегрева и переохлаждения. При катапультировании — от удара встречного потока воздуха, при попадании в воду — обеспечивает плавучесть, при приземлении с парашютом в лесу и горной местности — от травм. К этому следует добавить надежные: обеспечение постоянным, достаточным количеством кислорода и удаление выдыхаемого человеком углекислого газа.
В 1934 году американский авиатор Вилли Пост высказал идею создания наполненного газом комбинезона из прорезиненной ткани, скроенного по фигуре человека и снабженного шлемом водолазного типа. Он первым применил скафандр на практике. Свой рекордный полет он совершил 3 декабря 1934 года на самолете «Иннэ-Мэ» фирмы Локхид с аэродрома Бортлесвилс Оклахома (Америка). Раскрой комбинезона (рис. 13) предусматривал сидячее положение с вытянутыми руками. Шарниры были применены только для локтевых и коленных суставов. Ноги облачались в высокие зашнурованные сапоги. Вход в комбинезон скафандра осуществлялся, как и на водолазных скафандрах, через ворот манишки, на которой на винтах с барашками крепился металлический шлем с плоским днищем. Воздухоснабжение скафандра осуществлялось от нагнетателя с приводом от двигателя самолета по двум трубопроводам с игольчатыми клапанами-регуляторами. Один клапан регулировал подачу холодного воздуха, второй количество теплового воздуха. К шлему скафандра уже с отрегулированной температурой воздух подавался по одной трубке в количестве 100 л/мин. Специальный редуктор подводил к этой трубке кислород. Отработанный воздух отводился через специальный клапан на сапоге скафандра.
Рис. 13. Скафандр американского летника Поста
Вот как, судя по материалам газеты «Красная газета» от 24 декабря 1934 года, В. Пост совершил свой первый полет. «Погода для полета была идеальной. До высоты 6000 м все шло прекрасно. — Вентиляционная система скафандра работала бесперебойно. На высоте 6000 м я закрыл кран, соединяющий меня с наружной атмосферой, и включил подачу воздуха через компрессор в скафандр. Скоро сверхдавление достигло величины 0,5 атм., в то время как оно должно было быть не более 0,3 атм. (разница между давлением окружающей атмосферы и давлением в скафандре). Мне пришлось освободить правую руку, чтобы принудительно регулировать работу автоматического клапана скафандра. Левой рукой я управлял самолетом. Я чувствовал, что подача воздуха в скафандр идет нормально, и поэтому все время правую руку держал на автоматическом клапане. Небо было безоблачно. Трудно сказать в точности, что произошло с моим скафандром, но мне кажется, что в автоматическом клапане, регулирующем давление воздуха в скафандре, было какое-то повреждение. Проверить его работу здесь, в стратосфере, было невозможно. Один или два раза я пытался выпустить из рук рукоятку этого клапана, но сейчас же снова хватался за нее, так как видел, что давление в скафандре начинает резко увеличиваться. Последнее грозило разрывом комбинезона. Это продолжалось до тех пор, пока я не спустился до высоты 3000 м, где я стал дышать атмосферным воздухом».
В этом полете В. Пост достиг высоты 14 500 м. Полет продолжался 2 часа 11 минут/35/.
В 1931 году сотрудником авиамедицинского отдела Ленинградского (Санкт-Петербургского) НИИ Гражданской авиации инженером Е. Е. Чертовским был сконструирован первый отечественный скафандр модели 4–1. Это был герметичный скафандр без шарниров. Условия пребывания в скафандре, мягко говоря, были не очень благоприятные. После заполнения скафандра воздухом требовались большие усилия для сгибания рук и ног.
В скафандре 4–2 (1932–1934) были введены шарниры, но вопросы жизнеобеспечения еще не были решены. Лишь в скафандре Ч-З (1935–1937) были заложены основные элементы будущих скафандров и учтены необходимые физиолого-гигиенические требования. Скафандр с избыточным давлением 0,1–0,15 кгс/см2 был построен в ИAM ВВС РККА. В 1937 году были проведены испытательные полеты. Вот как об этих испытаниях сообщала газета «Красная звезда» от 21 июля 1937 года; «Лейтенант Коробов закончил испытание первого советского скафандра конструкции инженера Чертовского. Товарищ Коробов испытал скафандр в барокамере и в воздухе, пробыв в нем в общей сложности до 70 часов. При испытании скафандра в барокамере летчик «поднимался» на высоту более 15 000 м (фактически 18 000 м), при испытании в воздухе достиг высоты 9020 м… Испытания проводились на двухместном самолете. Вел самолет капитан Емельянов. Коробов летал в скафандре, Емельянов — в кислородной маске… Затем состоялась проверка возможностей летчика, надевшего скафандр, управлять самолетом при взлете, в воздухе и при посадке. Такой полет состоялся. Машину вел Коробов (рис. 14). Была низкая облачность. Коробов хорошо произвел взлет, развернулся по кругу, сделал два виража с креном до 45° и, точно рассчитав, произвел отличную посадку»/36/.
Рис. 14. Летчик С. М. Коробов в скафандре Ч-З на самолете перед очередным испытательным полетом
В разработке скафандра Ч-З принимали участие авиационные физиологи В. А. Спасский и А. П. Аполлонов. В 1938 и 1939 годах Чертовский создает скафандры Ч-4 и Ч-5, в 1940 году — более усовершенствованные (рис. 15) скафандры Ч-6 и Ч-7.
В 1937 году Центральный совет Осовиахима провел конкурс на лучший скафандр. По этому конкурсу за полное конструктивное решение скафандра первая премия была присуждена Е. Е. Чертовскому (за построенный в ИАМ ВВС РККА скафандр Ч-З). Из осуществленных в СССР скафандров заслуживали в тот период времени внимания скафандры системы доктора Перескокова и Рапопорта и др.
Рис. 15. Схема скафандра регенеративного типа конструкции инженера Чертовского: 1 — воронка для воздуха, очищенного от избытка влаги и СО2; 2 — воронка, через которую засасывается воздух для очистки в поглотителях от СО2 (4) и влаги (5); 3 — трубопровод от кислородных баллонов (расположенных снаружи скафандра), снабженный краном для переключения на подачу О2 изнутри; 4 — патрон с поглотителем СО2; 5 — патрон с поглотителем влаги; 6 — кран для переключения на наружный воздух; 7 — кислородный баллончик, расположенный внутри скафандра; 8 — аварийный латрончик для поглощения СОг; 9 — вентилятор; 10 — электромотор; 11 — клапан, регулирующий внутреннее давление; 12 — распределительная доска с ручным регулятором подачи кислорода (а), манометром (б), показывающим давление в кислородном баллончике, лампочкой (в), показывающей работу моторчика вентилятора, и управлением электрообогревателем (г)
С 1936 по 1941 год высотные скафандры строились в Центральном аэрогидродинамическом институте ЦАГИ под руководством А. И. Бойко и А. И. Хромушкина, который руководил разработкой систем жизнеобеспечения скафандров. Первый опытный образец модели СК-ЦАГИ-1 был испытан в 1937 году. Он состоял из верхней и нижней частей, которые соединялись при помощи поясного металлического разъема. Оболочка скафандра изготовлялась из двухслойной прорезиненной ткани. Подвижность рук обеспечивали плечевые шарниры. В 1938 году были разработаны скафандры регенерационного типа, работающие под давлением 0,3 кг/см2 СК-ЦАГИ-2 и СК-ЦАГИ-4.
Автономная самолетная регенерационная система для них была рассчитана на работу в течение 6 часов. Дополнительно скафандры снабжались индивидуальной системой кислородного питания, позволявшей членам экипажа отсоединяться от системы самолета при переходе с одного места на другое или совершении прыжка с парашютом. Вот как описывает испытания первого отечественного скафандра регенерационного типа для высотных полетов парашютист-испытатель ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского Яков Солодовник. Наземные испытания проводились в термобарокамере. «По толстому жгуту в костюм поступают кислород и электроэнергия для обогрева. Из камеры начинают выкачивать воздух — так меня поднимают на высоту 12 000 м, а затем 15 000 м. За мной наблюдают через маленький круглый глазок, снаружи есть и проводная связь. Температура минус шестьдесят градусов. Скафандр с «подъемом» по мере падения наружного давления раздувается все больше, становится все жестче. На меховых унтах и перчатках щетинится пушистый слой инея. Перехожу к имитации отделения от самолета. Включив вентиль своего автономного кислородного баллончика на ноге, я должен выдернуть рукоятку замка, связывающего меня со стационарной кислородной аппаратурой «самолета». Клапаны автоматически закрывают соответствующие отверстия: в скафандре сохраняется нужное давление. Так повторялось на высотах 8, 9, 10 и 11 тысяч метров. Жгут падал на пол, а костюм сохранял свое внутреннее давление, которое оставалось примерно вдвое меньшим, чем на достигнутой высоте. На высоте 12 000 м один из запорных клапанов закапризничал, скафандр пшикнул и стравил давление через незапертое отверстие, и я воспарил с 6 тысяч до 12 тысяч метров, побив все мировые рекорды прыжков в высоту. Успев нажать на аварийную кнопку, потерял сознание. Меня быстро спустили и привели в чувство. После устранения неполадок начались летные испытания. На самолете СБ летчик-испытатель Алексей Гринчик поднял меня на высоту 10 200 м. Макушкой гермошлема упираюсь в верхнюю обшивку бомболюка, а сижу на плоском срезе полуяйца-ранца моего основного парашюта, равновесие сохраняется за счет того, что я упираюсь обеими руками в борта бомболюка. На моих коленях ранец запасного парашюта Поверх него просматриваются очертания сигнального щитка на противоположной стенке отсека: на нем три лампочки. Белая загорится, когда самолет наберет предельную высоту. Я выдерну рукоятку замка, что связывает меня толстым жгутом со стационарной системой жизнеобеспечения самолета. Тем самым я отключусь от кислородного питания и электрообогрева. Обо мне с этого момента позаботится автономный кислородный баллончик на бедре. После сигнала зеленой лампочкой распахнутся створки бомболюка, приглашая меня к выходу, так сказать, в свет. Мне останется вывалиться в люк, раскрыть парашют и пройти 10 000 м под шелковым куполом. В наушниках голос Гринчика: «Высота 10 200 м. Самолет больше высоту не набирает. Приготовиться!» Вспышка белой лампочки. Берусь за ручку замка. Только бы опять не подвел клапан… Делаю рывок и с радостью ощущаю, что замок сработал. Зеленая вспышка! Створки бомболюка вываливаются наружу. Просовываю гермошлем наружу и смотрю на землю, залитую лучами утреннего солнца. Стекла шлема, лишенные электрообогрева, начинают туманиться. Отпускаю руками борта и соскальзываю с сиденья — скорость падения стремительно нарастает. Достигает 100 м/сек., да еще плюс такая же скорость самолета С раскрытием парашюта надо повременить, а не то купол может лопнуть, как мыльный пузырь. Стекло шлема совсем побелело, запотело и замерзло изнутри. Протираю носом и губами окошко — зеленый фон сменяется голубым — меня вращает. Принимаю позу ласточки и тянусь правой рукой к вытяжному кольцу. Костюм раздулся, и я в нем как в скорлупе. Да еще то ли комбинезон, то ли белье сбились в складку под локтевым суставом — не могу дотянуться. Тянусь к кольцу левой рукой, просовываю под него палец и выталкиваю кольцо, звездная россыпь перед глазами… Жгучая боль в паху от посадки на пластину жесткости… Прихожу в себя, усаживаюсь и опять протираю носом и губами окошко для обзора. Я спускаюсь, раскачиваясь, как огромный маятник. Высотомер показывает 7000 м. Земля приближается все быстрее. Подтягивая стропы парашюта, перемахиваю через овраг, разворачиваюсь в последний момент по ветру и, самортизировав удар о землю, делаю несколько сальто, пребольно ударившись лицом о стекло гермошлема. Сажусь и вижу — околица деревни, колодец и женщина с коромыслом и ведрами. Глаза ее выпучены, рот раскрыт в крике… Коромысло с ведрами летят на землю, мелькают в беге босые пятки… Из моих разбитых губ вырывается смех, но соображаю, что смеяться мне остается каких-нибудь 2–3 минуты — кислорода в баллончике осталось чуть-чуть. Снимаю шлем Растягиваю «молнии» на костюме и комбинезоне, рву пуговицы с белья и подставляю разгоряченную грудь теплому ласковому ветерку»/38/.
