L'éjection d'un avion est rare, mais les pilotes doivent parfois recourir à la traction de la poignée d'éjection pour sauver leur vie. Photo avec l'aimable autorisation de l'US Air Force Capitaine de l'US Air Force Scott O'Grady aidait à faire respecter la zone d'exclusion aérienne au-dessus du nord de la Bosnie le 2 juin, 1995, quand un Serbe de Bosnie missile sol-air (SAM) a heurté son F-16. L'avion se désintégrant autour de lui, O'Grady se pencha entre ses genoux et attrapa la poignée de traction de son siège éjectable. Après une forte détonation causée par la séparation de la canopée, O'Grady a été projeté dans les airs avec son siège. Peu après, son parachute déployé et, comme 90 % des pilotes qui sont obligés de s'éjecter de leur avion, O'Grady a survécu à l'éjection de son F-16. Après six jours passés à échapper à la capture et à manger des insectes pour survivre, O'Grady a été sauvé.
Éjection d'un aéronef se déplaçant à des vitesses supérieures à la vitesse du son (mach 1:750 miles par heure / 1, 207 km/h) peut être très dangereux. La force d'éjection à ces vitesses peut atteindre plus de 20 Gs - un G est la force de gravité terrestre. A 20 Gs, un pilote subit une force égale à 20 fois son poids corporel, ce qui peut causer des blessures graves et même la mort.
La plupart des avions militaires, Les avions de recherche de la NASA et certains petits avions commerciaux sont équipés de sièges éjectables pour permettre aux pilotes de s'échapper des avions endommagés ou défectueux. Dans cette édition de CommentStuffWorks , vous découvrirez les pièces qui font fonctionner un siège éjectable, comment le siège soulève un pilote hors d'un avion et sur la physique impliquée dans l'éjection.
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Un siège éjectable étant retiré d'un F-15C Eagle Photo avec l'aimable autorisation du Département de la Défense des États-Unis Il est important pour de nombreux types d'avions d'avoir un siège éjectable au cas où l'avion est endommagé au combat ou pendant les tests et que le pilote doit sauter pour sauver sa vie. Les sièges éjectables sont l'un des équipements les plus complexes de n'importe quel avion, et certains se composent de milliers de pièces. Le but du siège éjectable est simple :soulever le pilote directement hors de l'avion à une distance de sécurité, puis déployez un parachute pour permettre au pilote d'atterrir au sol en toute sécurité.
Pour comprendre le fonctionnement d'un siège éjectable, vous devez d'abord vous familiariser avec les composants de base de tout système d'éjection. Tout doit fonctionner correctement en une fraction de seconde et dans un ordre précis pour sauver la vie d'un pilote. Si une seule pièce de l'équipement critique tombe en panne, ça peut être fatal.
Les sièges éjectables sont placés dans le cockpit et se fixent généralement à des rails via un jeu de galets sur les bords de l'assise. Lors d'une éjection, ces rails guident le siège hors de l'avion selon un angle de montée prédéterminé. Comme n'importe quel siège, l'anatomie de base du siège éjectable se compose du baquet, dossier et appui-tête. Tout le reste est construit autour de ces composants principaux. Voici les principaux dispositifs d'un siège éjectable :
En cas d'éjection, la catapulte tire le siège sur les rails, la fusée tire pour propulser le siège plus haut et le parachute s'ouvre pour permettre un atterrissage en toute sécurité. Dans certains modèles, la fusée et la catapulte sont combinées en un seul appareil. Ces sièges servent également de systèmes de retenue pour les membres d'équipage à la fois pendant une éjection et pendant le fonctionnement normal.
Les sièges éjectables ne sont qu'une partie d'un système plus vaste appelé le système d'évacuation assistée . « Egress » signifie « une sortie » ou « sortie ». Une autre partie du système d'évacuation global est le canopée , qui doit être largué avant le lancement du siège éjectable de l'avion. Tous les avions n'ont pas de verrière. Ceux qui n'auront pas trappes d'évacuation intégré au toit de l'avion. Ces trappes soufflent juste avant l'activation du siège éjectable, donnant aux membres d'équipage un portail d'évacuation.
Un pilote se prépare à baisser le rideau facial qui lancera le siège éjectable sur la piste de l'entraîneur de siège éjectable. Photo avec l'aimable autorisation du Département de la Défense des États-Unis Les sièges sont activés par différentes méthodes. Certains ont poignées de tirage sur les côtés ou au milieu du siège. D'autres sont activés lorsqu'un membre d'équipage tire un rideau de visage pour couvrir et protéger son visage. Dans la section suivante, vous saurez ce qui se passe une fois le siège activé.
Conditions du siège éjectableSource :Le site d'éjection
Ce siège éjectable ACES II est doté d'une poignée de traction centrale utilisée pour activer la séquence d'éjection. Photo gracieuseté de Goodrich Corporation Lorsqu'un membre d'équipage soulève la poignée de traction ou tire le rideau facial vers le bas sur le siège éjectable, il déclenche une chaîne d'événements qui propulse la verrière loin de l'avion et propulse le membre d'équipage en toute sécurité. L'éjection d'un avion ne prend pas plus de quatre secondes à partir du moment où la poignée d'éjection est tirée. La durée exacte dépend du modèle de siège et du poids corporel du membre d'équipage.
Tirer la poignée d'éjection d'un siège déclenche une cartouche explosive dans le canon de la catapulte, lancer le siège éjectable dans les airs. Au fur et à mesure que le siège monte le rails de guidage , un système de maintien des jambes est activé. Ces appuie-jambes sont conçus pour protéger les jambes du membre d'équipage contre les accrochages ou les dommages causés par les débris lors de l'éjection. Un moteur fusée sous le siège fournit la force qui soulève le membre d'équipage à une hauteur de sécurité, et cette force n'est pas en dehors des limites physiologiques humaines normales, selon les documents de Goodrich Corporation , un fabricant de sièges éjectables utilisés par l'armée américaine et la NASA.
Avant le lancement du système d'éjection, la verrière doit être larguée pour permettre au membre d'équipage de s'échapper du cockpit. Il existe au moins trois façons de faire sauter la verrière ou le plafond de l'avion pour permettre au membre d'équipage de s'échapper :
Le siège, le parachute et le pack de survie sont également éjectés de l'avion avec le membre d'équipage. De nombreux sièges, comme celui de Goodrich ACES II (Siège éjectable à concept avancé, modèle II), avoir un moteur-fusée fixé sous le siège. Une fois que le siège et le membre d'équipage ont quitté le cockpit, cette fusée soulèvera le membre d'équipage encore 100 à 200 pieds (30,5 à 61 m), en fonction du poids du membre d'équipage. Cette propulsion supplémentaire permet au membre d'équipage de dégager la queue de l'avion. Depuis janvier 1998, il y avait eu 463 éjections dans le monde avec le système ACES II, selon l'US Air Force. Plus de 90 pour cent de ces éjections ont réussi. Il y a eu 42 morts.
Les parachutes s'ouvrant sur un siège éjectable Martin-Baker lors d'un essai. Le petit parachute au sommet est appelé parachute stabilisateur. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA Une fois hors de l'avion, une pistolet à drogue dans le siège tire une balle métallique qui tire un petit parachute, appelé un parachute stabilisateur , du haut de la chaise. Cela ralentit le taux de descente de la personne et stabilise l'altitude et la trajectoire du siège. Après un laps de temps spécifié, un capteur d'altitude fait que le parachute stabilisateur tire le parachute principal du parachute du pilote. À ce point, une moteur siège-homme-séparateur incendies et le siège s'éloigne du membre d'équipage. La personne retombe alors sur Terre comme pour tout atterrissage en parachute.
Dans le ACES II siège éjectable produit par Goodrich Corporation, il existe trois modes d'éjection possibles. Celui utilisé est déterminé par l'altitude et la vitesse de l'avion au moment de l'éjection. Ces deux paramètres sont mesurés par le capteur environnemental et séquenceur de récupération à l'arrière du siège éjectable.
Le capteur environnemental détecte la vitesse et l'altitude du siège et envoie des données au séquenceur de récupération. Lorsque la séquence d'éjection commence, le siège remonte les rails de guidage et expose tubes de Pitot . tubes de Pitot, du nom du physicien Henri Pitot, sont conçus pour mesurer les différences de pression d'air afin de déterminer la vitesse de l'air. Les données sur le débit d'air sont envoyées au séquenceur, qui sélectionne alors parmi les trois modes d'éjection :
Source :Goodrich Corporation
Un siège éjectable est testé à la NASA pour analyser la capacité du siège à effectuer une altitude zéro, éjection à vitesse nulle. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA L'éjection d'un avion est une séquence d'événements violents qui soumet le corps humain à une force extrême. Les principaux facteurs impliqués dans l'éjection d'un avion sont la force et l'accélération du membre d'équipage, selon Martin Herker , un ancien professeur de physique. Pour déterminer la force exercée sur la personne éjectée, nous devons regarder La deuxième loi du mouvement de Newton , qui stipule que l'accélération d'un objet dépend de la force agissant sur lui et de la masse de l'objet.
La deuxième loi de Newton est représentée par :
Force =Masse x Accélération
(F=MA)
Concernant un membre d'équipage s'éjectant d'un avion, M est égal à sa masse corporelle plus la masse du siège. UNE est égal à l'accélération créée par la catapulte et la fusée sous le siège.
Accélération est mesuré en termes de G, ou les forces de gravité. L'éjection d'un avion est dans la plage 5-G à 20-G, selon le type de siège éjectable. Comme mentionné dans l'introduction, 1 G est égal à la force de gravité terrestre et détermine combien nous pesons. Un G d'accélération est égal à 32 pieds/seconde 2 (9,8 m/s 2 ). Cela signifie que si vous laissez tomber quelque chose d'une falaise, il tombera à une vitesse de 32 pieds/seconde 2 .
Il est simple de déterminer le Masse du siège et des équipements attachés au siège. La masse du pilote est la plus grande variable. Une personne de 180 livres ressent normalement une force de 180 livres lorsqu'elle est immobile. Dans un impact 20-G, cette même personne de 180 livres en ressentira 3, 600 livres de force exercées. Pour en savoir plus sur la force, Cliquez ici.
« Pour déterminer la vitesse du siège [éjectable] à tout moment, on résout l'équation de Newton connaissant la force appliquée et la masse du système siège/occupant. Les seuls autres facteurs nécessaires sont le temps de la force à appliquer et la vitesse initiale présente (le cas échéant), " écrit Herker sur son site Web décrivant la physique pour comprendre les éjections. Herker fournit cette équation pour déterminer la vitesse du siège :
Vitesse =Accélération x Temps + Vitesse initiale
V(f) =AT + V(i)
Vitesse initiale fait référence à la vitesse de montée ou de descente de l'avion. Il peut également être déterminé par l'étape initiale du processus d'éjection dans un siège qui combine une catapulte explosive et une fusée sous le siège. La vitesse du siège doit être suffisamment élevée pour permettre la séparation du siège et de la personne de l'avion le plus rapidement possible afin de dégager l'ensemble de l'avion.
L'utilisation d'un siège éjectable est toujours un dernier recours lorsqu'un avion est endommagé et que le pilote a perdu le contrôle. Cependant, sauver la vie des pilotes est une priorité plus élevée que sauver les avions, et parfois une éjection est nécessaire pour sauver une vie.
Pour plus d'informations sur les sièges éjectables et la technologie associée, voir les liens sur la page suivante.
