Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych samolotów bojowych

Podobne dokumenty
Badania właściwości balistycznych silników rakietowych foteli katapultowych współczesnych samolotów bojowych

Silniki rakietowe foteli katapultowych samolotów bojowych (analiza rozwiązań konstrukcyjnych)

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH RAKIET OSA

Na poniższych zdjęciach przedstawiono wybrane prace badawcze oraz wdrożeniowe realizowane przez zespoły pod kierunkiem prof. B.

ANALiZA WPŁYWU PARAMETRÓW SAMOLOTU NA POZiOM HAŁASU MiERZONEGO WEDŁUG PRZEPiSÓW FAR 36 APPENDiX G

Silnik rakietowy z kompozytową komorą spalania

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

DIAGNOSTIC TESTS OF SR(M)LWD MOTORS. SERVICE PROBLEMS DURING EXPLOITATION

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Obliczenia osiągów dyszy aerospike przy użyciu pakietu FLUENT Michał Folusiaak

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

BADANIA PIEKARNIKA ELEKTRYCZNEGO. Wstęp. Zakres prac

Badania charakterystyki sprawności cieplnej kolektorów słonecznych płaskich o zmniejszonej średnicy kanałów roboczych

2. Metoda impulsowa pomiaru wilgotności mas formierskich.

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

S Y L A B U S P R Z E D M I O T U

Analiza drgań skrętnych wału śmigłowego silnika lotniczego PZL-200 podczas pracy z zapłonem awaryjnym

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wyniki badań niskocyklowej wytrzymałości zmęczeniowej stali WELDOX 900

.DOŚWIADCZALNE CHARAKTERYSTYKI AERODYNAMICZNE MODELU SAMOLOTU TU-154M W OPŁYWIE SYMETRYCZNYM I NIESYMETRYCZNYM

BADANIA POLIGONOWE PARTII PROTOTYPOWEJ NABOI Z POCISKIEM DYMNYM DO 98 mm MOŹDZIERZA M-98

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

ASPEKTY BADAŃ PROGNOSTYCZNYCH RAKIET KRÓTKIEGO ZASIĘGU PROJECTION TESTING ASPECTS OF SHORT RANGE ROCKET

ZAKŁAD NAPĘDÓW LOTNICZYCH

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (22) Data zgłoszenia:

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

ZAAWANSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE I BADANIA EKSPLOATACYJNE MIEJSKIEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM e-kit

Niektóre wyniki badań symulacyjnych wpływu charakterystyk konstrukcyjnych karabinka automatycznego na jego odrzut i podrzut

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

11. PRZEBIEG OBRÓBKI CIEPLNEJ PREFABRYKATÓW BETONOWYCH

Mechanika lotu. TEMAT: Parametry aerodynamiczne skrzydła samolotu PZL Orlik. Anna Kaszczyszyn

Wpływ dodatku Panther na toksyczność spalin silnika ZI

Analiza kosztów eksploatacji pojazdów komunikacji miejskiej na przykładzie Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego w Lublinie

Prezes Fundacji: Tomasz Czekajło Wiceprezes Fundacji: Tomasz Gałek

DYNAMIKA ŁUKU ZWARCIOWEGO PRZEMIESZCZAJĄCEGO SIĘ WZDŁUŻ SZYN ROZDZIELNIC WYSOKIEGO NAPIĘCIA

Rys. 1. Obudowa zmechanizowana Glinik 15/32 Poz [1]: 1 stropnica, 2 stojaki, 3 spągnica

INSTYTUT TECHNICZNY WOJSK LOTNICZYCH Air Force Institute of Technology

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

WSTĘPNE BADANIA TEORETYCZNO-DOŚWIADCZALNE MIOTANIA MODELU POCISKU PG-7

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

SPRAWOZDANIE: LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

Tomasz P. Olejnik, Michał Głogowski Politechnika Łódzka

Technologiczny zapis konstrukcji, nowe wytyczne zawarte w normie *EN ISO 1101

PL B1. Sposób przepychania obrotowego z regulowanym rozstawem osi stopniowanych odkuwek osiowosymetrycznych. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

Analiza niestabilności powstających w trakcie procesu wytłaczania

prędkości przy przepływie przez kanał

PL B1. Svensson Jngemar,Głosków,PL Svensson Karol,Głosków,PL BUP 15/ WUP 07/09. Groszkowski Przemysław

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

NISKOEMISYJNE PALIWO WĘGLOWE

Metoda elementów skończonych

BADANIE ODPORNOŚCI NA PRZENIKANIE SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PODCZAS DYNAMICZNYCH ODKSZTAŁCEŃ MATERIAŁÓW

nr projektu w Politechnice Śląskiej 11/030/FSD18/0222 KARTA PRZEDMIOTU 1) Nazwa przedmiotu: KONSTRUKCJE I NAPĘDY LOTNICZE 2) Kod przedmiotu: B1

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

METODA TWORZENIA TYPOSZEREGÓW KONSTRUKCJI MASZYN Z ZASTOSOWANIEM TEORII PODOBIEŃSTWA KONSTRUKCYJNEGO

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL

POMPA SMAROWNICZA TYP MPS 10

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

Modelowanie i symulacja zagadnień biomedycznych PROJEKT BARTŁOMIEJ GRZEBYTA, JAKUB OTWOROWSKI

NADZOROWANIE EKSPLOATACJI SYSTEMÓW OBRONY POWIETRZNEJ POD KĄTEM ICH NIEZAWODNOŚCI I BEZPIECZEŃSTWA

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

Zawory pilotowe Danfoss

POMPA SMAROWNICZA MPS-10

BADANIA STĘŻE Ń ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH SPALIN TURBINOWEGO SILNIKA ŚMIGŁOWEGO W USTALONYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

KARTY POMIAROWE DO BADAŃ DROGOWYCH

Ćwiczenie 6. Wyznaczanie parametrów eksploatacyjnych kolektora słonecznego

... Definicja procesu spawania łukowego ręcznego elektrodą otuloną (MMA):... Definicja - spawalniczy łuk elektryczny:...

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

HFD KARTA INFORMACYJNA KARTA INFORMACYJNA. KARTA INFORMACYJNA v WERSJA POLSKA

Identyfikacja zagrożeń załogi pojazdów specjalnych podczas wybuchu

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO CIMAT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bydgoszcz, PL BUP 04/16

120 mm MOŹDZIERZOWY POCISK ODŁAMKOWO-BURZĄCY

ZADANIA Z FIZYKI NA II ETAP

WENTYLATORY PROMIENIOWE JEDNOSTRUMIENIOWE TYPOSZEREG: WPWs

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

Karta (sylabus) przedmiotu Transport Studia I stopnia

Porównawcze badania laboratoryjne przyczepności stali EPSTAL oraz stali klasy A do betonu w warunkach termicznych występujących w czasie pożaru

ANALIZA PRZEPŁYWU W TUNELU AERODYNAMICZNYM PO MODERNIZACJI

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 18 TERMODYNAMIKA 1. GAZY

Rysunek Techniczny. Podstawowe definicje

Uderzenie dźwiękowe (ang. sonic boom)

prefabrykaty drogowo-mostowe

AMUNICJA Z ĆWICZEBNYMI P0CISKAMI PODKALIBROWYMI DO ARMAT CZOŁGOWYCH

PROBLEMY NIEKONWENCJONALNYCH UKŁADÓW ŁOŻYSKOWYCH Łódź, maja 1997 r.

Transkrypt:

BIULETYN WAT VOL. LVII, NR 3, 2008 Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych samolotów bojowych BOGDAN ZYGMUNT, KRZYSZTOF MOTYL, ZBIGNIEW SURMA Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechatroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2 Streszczenie. Samoloty bojowe wyposażone są w fotele katapultowe, stanowiące główny element systemu bezpieczeństwa załogi. Silnik rakietowy fotela służy do szybkiej ewakuacji pilota z uszkodzonego samolotu. Prochowe ładunki napędowe charakteryzują się ściśle określonymi parametrami balistycznymi w szerokim zakresie temperatury. Autorzy przedstawili wyniki badań balistycznych ładunków napędowych, stosowanych w fotelach katapultowych czołowych firm światowych. Ładunki napędowe do badań wyprodukowano w kraju według polskiej technologii. Słowa kluczowe: fotel katapultowy, silnik rakietowy, ładunki napędowe Symbole UKD: 623.746.047 1. Wstęp Obligatoryjnym elementem wyposażenia samolotów bojowych jest system katapultowania ratujący życie załogi w sytuacjach awaryjnych. Systemy katapultowania są zbudowane głównie z układów mechanicznych precyzyjnie realizujących swoje funkcje w ściśle określonej sekwencji czasowej i w szerokim zakresie warunków eksploatacji (temperatury, ciśnienia oraz parametrów kinematycznych samolotu). Najbardziej zaawansowane fotele katapultowe charakteryzują się klasą H0V0, co oznacza ich zdolność do skutecznego ratowania pilota nawet w warunkach postoju samolotu na płycie lotniska. Ewakuacja pilota z uszkodzonego samolotu powinna odbyć się możliwie szybko, jednakże bez nadmiernego narażania zdrowia pilota. Na podstawie wieloletnich doświadczeń fizjologicznych [1] przyjmuje się, że przeciążenie oddziałujące w czasie 0,1-0,2 s na organizm zdrowego człowieka nie powinno przekraczać wartości 20 (relacja z przyspieszeniem ziemskim).

98 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma Podstawowym źródłem energii do automatycznego wykonania zaprogramowanych czynności, polegających na dynamicznym przemieszczeniu elementów o różnej masie, są ładunki miotających materiałów wybuchowych, tzw. ładunki napędowe [2-4]. Największą masę (2-4 kg) posiadają ładunki napędowe silnika rakietowego, którego zadaniem jest wynieść fotel wraz z pilotem na wysokość ok. 100 m, co umożliwi bezpieczne wylądowanie pilota. Producenci foteli katapultowych zastosowali różnorodne rozwiązania techniczne dotyczące zarówno konstrukcji silników rakietowych, jak i kształtu oraz właściwości balistycznych ładunków napędowych. W niniejszej pracy autorzy przedstawili wyniki wieloletnich własnych badań dotyczących właściwości balistycznych ładunków napędowych, stosowanych przez czołowe firmy na świecie oraz rezultaty praktyczne prac technologicznych, mających na celu wyprodukowanie ich krajowych zamienników. 2. Charakterystyka ładunków napędowych do fotela KM 1M do samolotu MiG-21 Samolot myśliwski MiG-21 jest konstrukcją opracowaną w połowie XX w., lecz jego zmodernizowane wersje są użytkowane do dzisiaj. Ocenia się, że wyprodukowano ponad 10 tysięcy maszyn dla sił powietrznych ponad 50 krajów. Zastosowany wówczas fotel katapultowy KM1 podlegał modernizacji z zachowaniem głównych cech konstrukcyjnych. Ładunki napędowe do silnika rakietowego (rys. 1) fotela katapultowego KM-1M mają kształt tulei o przekroju Φ = 24/14 mm i długości 410 mm (rys. 2). Masa ładunku wynosi ok. 200 g. We wspólnej komorze silnika rakietowego mieści się 11 ładunków o łącznej masie ok. 2,2 kg, ułożonych koncentrycznie. Gazy wytwarzane w trakcie procesu szybkiego palenia, wylatują przez dwie symetrycznie rozmieszczone dysze o średnicy 33 mm. Konstruktorzy tego systemu ratunkowego Rys. 1. Główne elementy silnika rakietowego z fotela katapultowego KM1M

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 99 Rys. 2. Ładunki napędowe K4 do fotela katapultowego KM1M założyli mniejszy czas pracy silnika rakietowego (poniżej 0,2 s) w porównaniu z omówionym w pracy [3] systemem firmy Martin-Baker. Przy skróconym czasie oddziaływania, możliwe do zaakceptowania jest większe dopuszczalne przeciążenie organizmu pilota bez szkodliwych skutków zdrowotnych. Licencyjne wymagania balistyczne dla ładunków K4 są następujące: dopuszczalne ciśnienie w komorze silnika przy maks. temperaturze eksploatacji 24 MPa; dopuszczalne ciśnienie w komorze silnika przy min. temperaturze eksploatacji 16 MPa; dopuszczalny zakres czasu pracy silnika od 0,10 s do 0,18 s; maksymalna siła ciągu pojedynczego ładunku w maks. temperaturze eksploatacji 4,5 kn maksymalna siła ciągu silnika rakietowego w temp. +60 C 45 kn. Na podstawie doświadczeń wynikających z prac badawczych dotyczących stałych paliw rakietowych założono, że poprawę właściwości balistycznych ładunków K4, wykonanych ze skatalizowanego paliwa nitroglicerynowego, można uzyskać przez zmianę geometrii ładunku przy zachowaniu jego dotychczasowej masy ok. 200 g. Potencjał energetyczny do wykonania odpowiedzialnej pracy katapultowania pilota wraz z fotelem musi pozostać niezmienny, dopuszczalna jest jednak zmiana dynamiki tego procesu w uzasadnionych granicach. Analiza kształtów geometrycznych ładunku K4 wykazała, że zmiana wymiarów geometrycznych przekroju ładunku K4 z Φ = 24/14 mm na Φ = 22/10 mm, przy zachowaniu długości 410 mm, praktycznie nie zmieni masy ładunku. Początkowa powierzchnia spalania zmniejszy się jednak o ok. 18%, co spowoduje spadek wydatku produktów spalania i w efekcie spadek ciśnienia w komorze silnika. Ładunek o zmienionej geometrii

100 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma (K4M) będzie miał grubszą warstwę palną 6 mm, w porównaniu z ładunkiem K4 (5 mm). Czynnik ten również będzie wpływał na wydłużenie czasu palenia, podobnie jak obniżenie ciśnienia w komorze silnika. Należy dodać, że powyższe zmiany dotyczą wyłącznie wymiarów ładunków, natomiast warunki pomiarowe dla silnika balistycznego (impuls zapłonowy i przekrój krytyczny dyszy wylotowej) nie uległy zmianie. Na rysunku 3 przedstawiono zdjęcie powierzchni czołowych ładunku K4 i K4 M. Rys. 3. Zdjęcie ładunków K4: typowy i zmodernizowany Zaproponowana modernizacja kształtu ładunku została zaakceptowana przez odbiorcę, który potwierdził możliwość zamontowania ładunków K4M w silniku rakietowym bez zmian jego kształtów konstrukcyjnych. Szczegółowe badania balistyczne zmodernizowanych ładunków przeprowadzono w skrajnych temperaturach eksploatacji. Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono porównawczo wykresy ciśnienia zarejestrowane dla typowych i zmodernizowanych pojedynczych ładunków w temp. 35 C oraz w temp. +60 C. Na wykresach uwidocznione są zmiany przebiegu krótkotrwałego impulsu ciśnienia wytwarzanego przez porównywane ładunki. Zmiany nastąpiły w kierunku pożądanym: zmniejszenia i wyrównania ciśnienia oraz zwiększenia czasu spalania ładunków. Analogiczne zmiany zarejestrowano dla przebiegów siły ciągu, których wykresów nie zamieszczono w niniejszej pracy. Obniżenie maksymalnej siły ciągu jest szczególnie korzystną cechą zmodernizowanych ładunków wykonanych z nowego paliwa rakietowego, ponieważ powoduje zmniejszenie przeciążenia oddziałującego na organizm pilota. Na rysunku 6 przedstawiono wykresy siły ciągu dla silnika fotela KM1M, zawierającego komplet jedenastu zmodernizowanych ładunków (K4M), przeprowadzone w skrajnych temperaturach eksploatacji. Badania zostały przeprowadzone przez AEROFINA S.A. w Bukareszcie dla partii ładunków wyprodukowanych przez ZPS Jasło w ramach kontraktu handlowego.

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 101 Rys. 4. Wykresy ciśnienia w komorze silnika dla ładunku K4 oraz K4 M zarejestrowane w temp. 35 C Rys. 5. Wykresy ciśnienia w komorze silnika dla ładunków K4 oraz K4 M zarejestrowane w temp. +60 C

102 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma Rys. 6. Wykresy ciśnienia w silniku rakietowym fotela KM1 z ładunkami napędowymi K4M mierzone w temp. +60 C (lewy) oraz w temp. 35 C (prawy wykres) 3. Charakterystyka ładunków napędowych C III do fotela SC-HV-00 Fotel katapultowy SC-HV-00 (rys. 7) jest stosowany w samolotach szkolno- -bojowych IAR-93 oraz IAR-99 produkcji rumuńskiej. Konstrukcja fotela jest wzorowana na rozwiązaniu systemu Mk.10 firmy Martin Baker. Fotel nie posiada jednej pułap katapultowania (max) 0-15,000 m prędkość samolotu podczas katapultowania 0-900 km/h przyspieszenie pilota podczas katapultowania (max) 18 g szybkość narastania przyspieszenia 180-220 g/sec Rys. 7. Fotel katapultowy SC-HV-00

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 103 komory spalania silnika rakietowego mieszczącej wszystkie ładunki napędowe, tak jak w innych konstrukcjach. Ładunki napędowe (rys. 8) o trzech różnych długościach oraz identycznym przekroju przedstawionym na rysunku 9, umieszczone są w oddzielnych komorach usytuowanych w tylnej części fotela i połączonych zbiorczymi kolektorami gazów prochowych z czterema dyszami wylotowymi rozmieszczonymi w dolnej części konstrukcji fotela. Rys. 8. Ładunki napędowe typu C III do fotela katapultowego SC-HV-00 Rys. 9. Przekrój ładunku typu C

104 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma Rys. 10. Przebiegi ciśnienia w silniku mierzone dla ładunków K4M w temp. +60, +20 i 35 C Rys. 11. Przebiegi siły ciągu ładunków C III zarejestrowane w temp. +20 C

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 105 Wymagania balistyczne dla paliwa rakietowego mierzone dla pojedynczego ładunku napędowego typu C III (długość 135 mm) są następujące: czas palenia w silniku wzorcowym: 0,22 do 0,32 s w zakresie temperatury 35 C do +60 C; maksymalne ciśnienie w silniku w zakresie w/w temperatury 17-30 MPa; średnia siła ciągu ładunku C III w zakresie w/w temperatury 0,8-1,1 kn ± 0,1 kn. Charakterystyczne przebiegi ciśnienia oraz siły ciągu w różnych temperturach przedstawiono na rysunkach 10 i 11. 4. Charakterystyka ładunków napędowych PZAM do fotela K36DM Fotel katapultowy K36DM przedstawiono na rysunku 12. Na kolejnym zdjęciu przedstawiono widok cylindrycznego silnika rakietowego zamontowanego pod siedzeniem pilota fotela, z dyszą zamontowaną symetrycznie w powierzchni cylindrycznej. Przez zakręcane pokrywy denne wkładane są wiązki ładunków napędowych PZAM, po 25 szt. z każdej strony. Rys. 12. Widok fotela K-36DM (z lewej) oraz widok komory silnika rakietowego z centralnie umieszczona dyszą (z prawej)

106 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma Pozyskanie z Sił Powietrznych kompletu ładunków napędowych PZAM po przekroczonym resursie eksploatacyjnym pozwoliło określić ich podstawowe parametry fizyczne i balistyczne. Należy zastrzec, że badane ładunki pochodziły z produkcji z 1998 r., co mogło wpływać na wartość pomierzonych parametrów. Z doświadczenia autora wynika jednak, że wpływ czasu eksploatacji ładunków z paliwa nitroglicerynowego, w polskich warunkach klimatycznych nie zmienia w znaczącym stopniu ich parametrów balistycznych. Dane fizyczne ładunków PZAM (rys. 13) są następujące: długość ładunku: 117 mm; maksymalne wymiary przekroju poprzecznego: 28,0 17,5 mm; masa ładunku: 75 g. Rys. 13. Oryginalne ładunki napędowe PZAM (po resursie) pozyskane z Sił Powietrznych Przeprowadzono także pomiary ciepła spalania paliwa rakietowego pobranego z ładunków PZAM w trzech niezależnych laboratoriach: wynik według laboratorium w Zakładzie Balistyki ITU WMT w WAT Q sp = 914 kcal/kg; wynik według laboratorium w ZTS GAMRAT w Jaśle Q sp = 855 kcal/kg; wynik według laboratorium IPO Warszawa Q sp = 872 kcal/kg. Kaloryczność paliwa rakietowego do ładunków PZAM jest znacznie niższa w porównaniu z paliwem do ładunków do fotela KM1M oraz ładunków typu C firmy Martin-Baker, których ciepło spalania wynosi ponad 1050 kcal/kg. W 2006 r. w Wydziale Mechatroniki WAT podjęto prace badawcze, mające na celu opracowanie paliwa nitroglicerynowego i ładunków napędowych o parametrach zbliżonych do ładunków PZAM produkcji rosyjskiej. Prace technologiczne

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 107 wykonywano w Zakładzie Produkcji Specjalnej GAMRAT w Jaśle. Wytworzono kilka partii paliwa i ładunków napędowych, które poddano badaniom balistycznym w zakresie temperatur od 40 C do +50 C. Na wykresach poniżej (rys. 14) przedstawiono przebiegi ciśnienia w komorze silnika oraz siły ciągu dla wyprodukowanej partii modelowej. Badania przeprowadzono dla pojedynczego ładunku w silniku z proporcjonalnie zmniejszoną średnicą dyszy (5,7 mm). Na podkreślenie zasługuje zaobserwowana właściwość wysokiej niezależności parametrów balistycznych od temperatury badania. W zakresie temperatury 40 C do +50 C parametry zmieniają się maksymalnie o ok. ±10% w porównaniu z temperaturą normalną (+18 C). Ładunki oryginalne charakteryzują się gorszymi właściwościami balistycznymi. Trwają przygotowania do wykonania prób balistycznych z użyciem kompletu ładunków w silniku rakietowym fotela K-36DM. Rys. 14. Przebiegi ciśnienia (górne wykresy) i siły ciągu (dolne) ładunków PZAM mierzone w temperaturze 40ºC (lewe wykresy) oraz w temp. +50ºC (prawe wykresy)

108 B. Zygmunt, K. Motyl, Z. Surma Rys. 15. Przebiegi ciśnienia (górne wykresy) i siły ciągu (dolne) polskich odpowiedników ładunków PZAM mierzone w temp. 40 C (lewe wykresy) oraz w temp. +50 C (prawe) 5. Podsumowanie Silniki rakietowe foteli katapultowych charakteryzują się różnorodną konstrukcją specyficzną dla każdego z producentów. Umieszczone w nich prochowe ładunki napędowe odróżniają się masą, liczbą, kształtem i wymiarami geometrycznymi oraz właściwościami balistycznymi. Wspólny dla wszystkich konstrukcji jest przedział wartości parametrów kinematycznych, jakie mają być uzyskane dla fotela z pilotem, wyznaczone przez ograniczenia fizjologiczne wytrenowanego organizmu ludzkiego. Zakres wartości parametrów balistycznych dla silników rakietowych foteli katapultowych różnych firm jest następujący: siła ciągu silnika: od 25 kn do 45 kn; czas pracy silnika: od 0,10 s do 0,32 s; ciśnienie maksymalne w silniku: 25 MPA; zakres temperatur eksploatacji: od 50 C do +63 C. Opisane w pracy testy balistyczne wykonane zostały z użyciem opracowanych i wyprodukowanych w kraju ładunków napędowych będących odwzorowaniem ładunków oryginalnych, zachowując wymagane przez konstruktorów parametry balistyczne. Część z opisanych w pracy badań powstała na zamówienie oraz we współpracy z rumuńską firmą lotniczą AEROFINA S.A. z Bukaresztu. Prace technologiczne realizowane były w ZPS GAMRAT w Jaśle z wykorzystaniem do-

Właściwości balistyczne ładunków napędowych do foteli katapultowych... 109 świadczenia głównego autora pracy z okresu działalności w Instytucie Przemysłu Organicznego w Warszawie, gdzie opracowano gamę katalizatorów do homogenicznych paliw rakietowych. Efekty badawcze i wdrożeniowe w zakresie opisanych ładunków napędowych potwierdzają możliwości opracowania i produkcji w kraju wyrobów uzbrojenia na światowym poziomie. Obecnie, wspólnie z Instytutem Technicznym Wojsk Lotniczych, przygotowywane są poligonowe badania balistyczne z silnikami fotela K-36DM, zawierającymi komplety ładunków napędowych opracowanych i wyprodukowanych w kraju. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2007-2008 jako projekt badawczy rozwojowy nr R 00 007 02. Artykuł wpłynął do redakcji 19.05.2008 r. Zweryfikowaną wersję po recenzji otrzymano w czerwcu 2008 r. LITERATURA [1] S. Szajnar, M. Wojtkowiak, Problemy bezpieczeństwa załogi statku powietrznego w sytuacjach awaryjnych, Wyd. Bil-Graf, Warszawa, 1999. [2] B. Zygmunt, Rozwój konstrukcji i właściwości ładunków napędowych pocisków przeciwlotniczych bliskiego zasięgu, III Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia, Waplewo, 11-13.10.2000, wyd. CD ROM, 6. [3] B. Zygmunt, Prochowe ładunki napędowe do foteli wyrzucanych samolotów bojowych, V Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia Waplewo, 9-11.10.2004, 1191-1200. [4] B. Zygmunt, K. Motyl, Modernizacja ładunków napędowych fotela wyrzucanego samolotu MiG-21, VI Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa Naukowe aspekty techniki uzbrojenia, Waplewo, 11-13.10.2006, wyd. CD, 1151-1164. Autorzy dedykują pracę pamięci zmarłej w 2008 r. doc. dr inż. Mariannie Parulskiej-Szmajdzie, która wraz z mężem mgr. inż. Jerzym Szmajdą przysłużyła się wielce rozwojowi badań i produkcji paliw rakietowych w Polsce. B. ZYGMUNT, K. MOTYL, Z. SURMA Ballistic parameters of propelling charges for aircraft ejection seats Abstract. The ballistic parameters of propellant charges for rocket motors of ejection seats for different aircrafts are described. Some of charges have been modernized to improve their characteristics. Diagrams of pressure in ballistic chamber and thrust vs. time at wide range of temperatures for the tested and modernized charges were analyzed. Results of the work were positive and have been implemented to the practice. The work has been done on the order of the foreign customer. The proposal of the solution for the Polish Air Force was formulated. Keywords: ejection seat, rocket engine, solid rocket propellant charge Universal Decimal Classification: 623.746.047