일부 항공기에 하향 발사 이젝터 좌석이 있는 이유

초기 제트기 시대의 일부 항공기는 일반 이젝터 좌석에 너무 위험한 것으로 판명되었습니다. 해결책? 조종석 바닥을 관통하는 좌석. 1957년 5월 1일 록히드의 시험 조종사인 Jack "Suitcase" Simpson은 캘리포니아 팜데일의 공군 기지에서 새로운 제트 전투기의 일상적인 시험 비행을 하기 위해 이륙했습니다.

비행기가 최악으로 변하기까지는 그리 오랜 시간이 걸리지 않았습니다.

Simpson은 음속의 두 배 이상으로 비행할 수 있는 최초의 미국 제트 전투기인 Lockheed F-104 "Starfighter" 의 프로토타입을 테스트하고 있었습니다 . 당시 항공기 설계의 가장 큰 한계였습니다.

30,000피트까지 비행한 후, 에일러론(비행기가 회전하는 데 도움이 되는 날개의 경첩이 달린 후면 부분)의 오작동으로 인해 Simpson의 스타파이터는 똑바로 아래로 던지고 땅 위로 격렬하게 굴러갔습니다. Simpson은 빨리 빠져나와야 한다는 것을 알았고 27,000피트(8.1km)에서 이젝터 시트 핸들을 당겼습니다.

심슨은 1998년 플라이트 저널 과의 인터뷰에서 "나는 아직도 나를 제 자리에 고정시키는 강력하고 완전한 힘을 기억합니다 . "이 폭발은 순간적이었고 약 450mph(725km/h)의 속도로 나를 강타했습니다."

Simpson의 낙하산은 안전하게 열렸고 그는 충돌과 타박상 외에는 사고에서 살아남았습니다. 그러나 그의 사출에서 주목할 만한 점은 그가 Starfighter 조종석 캐노피를 통해 항공기 밖으로 뱉어낸 것이 아니라 바닥을 통해 뱉어냈다는 것입니다. 젊은 시험 조종사는 이젝터 시트에서 불운한 비행기를 성공적으로 탈출한 소수의 사람 중 한 명입니다.

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제2차 세계 대전 중에 군용 항공기가 개발됨에 따라 항공기의 속도가 증가하면서 극적인 문제가 발생했습니다. 문제가 발생하면 항공기를 탈출하는 것이 훨씬 더 어려워졌습니다.

더 오래되고 느린 항공기는 낙하산을 장비한 조종사가 뛰어내리기 훨씬 쉬웠지만 450mph(724km/h) 이상으로 비행하는 전투기는 거의 극복할 수 없는 문제를 야기했습니다. 꼬리를 정리할 시간. 

2차 세계 대전 중 이젝터 시트 개발에 박차를 가한 쌍발 P-38 "Lightning" 전투기 인 록히드의 또 다른 설계였습니다. P-38은 기다란 붐에 장착된 2개의 엔진이 꼬리에 연결되어 있고 작은 중앙 부분에는 조종사와 무장이 있는 참신한 디자인이 있었습니다. 비행기 뒤쪽에 있는 두 개의 레일 방향타는 두꺼운 수평 꼬리 비행기로 연결되었습니다. 이로 인해 P-38이 손상되면 탈출하기가 매우 어려웠습니다. 조종사 매뉴얼은 손상된 P-38을 성공적으로 탈출하기 위한 일련의 단계별 가이드로 이 점을 간과하려고 했으며, 아마도 그 당시 조종사가 공격을 받고 있을지도 모른다는 사실을 잊어버렸을 것입니다.

워싱턴 DC에 있는 국립 항공 우주 박물관의 큐레이터인 Alex Spencer는 "비상 상황에서 조종사가 P-38에서 탈출하기 위해 해야 하는 선회는 거의 우스꽝스러웠습니다."라고 말했습니다. "나가서 날개를 타고 내려와서 비행기에서 멀리 떨어져 있는지 확인하십시오. 비행기가 움직이는 동안 비행기에서 내리면 어떻게 될지 모릅니다."

 

F-104의 높은 꼬리는 위로 발사되는 좌석에 위험했습니다 (Credit: Keystone/Getty Images)

제트 전투기가 프로펠러 구동 전투기를 대체함에 따라, 특히 항공기가 음속을 돌파한 후에는 고속으로 비행기를 안전하게 탈출할 수 있는 방법이 더욱 시급해졌습니다.

첫 번째 이젝터 좌석은 기본적으로 유사한 패턴을 따랐습니다. 폭발물은 조종사 위의 캐노피를 부수고 폭발성 로켓은 좌석과 조종사를 항공기에서 멀리 떨어뜨릴 것입니다. 기존 항공기 설계에서는 이것이 잘 작동했습니다. 그러나 초기 제트기 시대에는 엔지니어가 사운드 장벽을 넘어 새로운 공기 역학적 문제에 적응해야 했기 때문에 많은 실험과 참신한 디자인이 있었습니다. 이로 인해 꼬리 날개가 꼬리 지느러미보다 더 높게 배치된 "T 꼬리"를 특징으로 하는 몇 가지 초기 제트기 설계로 이어졌습니다. 이는 꼬리 지느러미의 움직이는 표면에 대한 항력을 줄이고 공기 흐름을 개선할 수 있습니다. 최초의 전투기 중 하나인 RAF의 Gloster Meteor, 그런 구성이 있었습니다. 또한 이젝터 시트가 있는 최초의 항공기 중 하나였지만 꼬리가 문제가 될 만큼 충분히 빨리 날지 못했습니다.

그것은 곧 바뀌었다.

정교한 테스트 인형이 없는 상황에서 이 좌석을 테스트하려면 실제 승무원이 필요했습니다.

Spencer는 "아래로 배출되는 좌석이 있는 항공기를 보면... 엔지니어들은 승무원을 끌어낼 수 있는 옵션이 많지 않습니다."라고 말합니다. "전혀 이상적인 상황은 아니지만 비상 상황에서 승무원을 구할 수 있는 유일한 옵션일 것입니다."

1950년대에 F-104와 미 공군의 B-47 폭격기 꼬리 비행기와 같은 항공기는 설계자들이 이제 기존의 사출 상자 밖에서 생각해야 한다는 것을 의미했습니다. B-47의 경우 3명의 승무원이 항공기 내부의 2개의 가압식 포드에 수용되었습니다. 조종사와 부조종사는 정상적으로 탈출했지만, 꼬리에 훨씬 더 가까운 포드에 있는 내비게이터는 아래쪽으로 탈출해야 했습니다.

정교한 테스트 인형이 없는 상황에서 이 좌석을 테스트하려면 실제 승무원이 필요했습니다. 아래쪽 좌석을 테스트한 최초의 비행사는 1953년 10월 미 공군의 Arthur Henderson 대령이었습니다.. "'Swish'는 비행기에서 아래쪽으로 사출되는 감각을 설명하는 가장 쉬운 방법입니다."라고 그는 썼습니다. "급하게 내려가는 엘리베이터에서 느끼는 동요도 없고 역겨운 느낌도 없습니다. 편안하게 앉아 있다가 좌석에 발을 떼면 바로 사라집니다. 만화경의 컬러 장면이 눈앞에 펼쳐집니다. 정전이나 정전이 아니라 잠시 혼란스러운 순간일 뿐입니다. 벨트를 보기 위해 머리를 움직일 수 있을 때쯤이면 자리가 없어집니다. 당신은 공허함 속으로 자유낙하…"

엔지니어가 더 강력한 좌석을 장착할 수 있기 전에 F-104의 첫 번째 버전에는 조종석 바닥을 통해 발사되는 좌석이 있어야 했습니다(제공: Lockheed Martin)

Henderson은 이륙하기 전에 어깨 벨트와 안전 벨트로 좌석에 묶여있었습니다. "약 30분 동안 아무 것도 할 수 없었고 열린 해치 위에 앉아 하나님과 내 생각과 함께 있었습니다."

Henderson의 첫 번째 탈출은 완벽하게 진행되었으며 대령은 플로리다의 Chochawtachee Bay 물에 상륙했습니다. 이후 테스트(총 7개)에서 승무원이 440mph(708km/h) 이상의 속도로 좌석을 발사하기 위해 D링을 잡고 있으면 풍속으로 인해 팔이 휘청거리고 2명이 팔 골절을 당하는 것으로 나타났습니다.

Starfighter의 구성은 특히 문제가 많았습니다. 최대 속도에 도달하기 위해 전투기는 항공기보다 로켓과 비슷했습니다. 항력을 줄이기 위해 짧고 뭉툭한 날개와 꼬리 날개의 앞 가장자리는 종이를자를 수 있을 정도로 날카로웠습니다. 지상 승무원은 부상을 방지하기 위해 수리하는 동안 보호 캡을 착용해야 했습니다. 록히드는 하향 탈출 경로가 필요하다고 결정했습니다.

항공기는 너무 많은 치명적인 충돌을 겪었으며 승무원은 "Man Eater"라는 별명을 붙였습니다.

그러나 B-47 및 F-104의 초기 버전에 있는 하향식 좌석에는 한 가지 큰 문제가 있었습니다. 승무원이 항공기 꼬리와 충돌하는 것을 방지했지만 항공기 아래로 최소 500피트(150m) 높이가 필요했습니다. 승무원은 좌석이 항공기 사고가 가장 흔한 이착륙에 적합하지 않다는 것을 알고 있었을 것입니다. F-104의 경우 상향 사격 좌석은 1960년대부터 절대적인 필수품이 되었으며 많은 나토 공군이 100피트(30m) 미만의 고도에서 일부 훈련과 함께 낮은 수준의 전투기로 사용했습니다.

대부분의 하향 발사 좌석이 교체되었지만 아마도 금세기 중반까지 그와 함께 할 항공기가 하나 있습니다. 1950년대에 처음 투입된 미 공군의 보잉 B-52 "Stratofortress" 폭격기 는 내비게이터와 레이더 내비게이터를 위한 하향 사격 좌석을 갖추고 있습니다. 이것은 항공기의 꼬리 때문이 아니라(미익이 낮게 설정되고 B-52가 상대적으로 느림) 두 명의 승무원이 다른 승무원 아래의 낮은 갑판에 앉기 때문입니다.

소련에서 초음속 Tupolev Tu-22 "Blinder" 폭격기는 꼬리에 장착된 두 개의 거대한 엔진 덕분에 아래쪽 발사 좌석이 필요한 또 다른 디자인이었습니다. 투폴레프의 좌석은 미국 모델보다 훨씬 더 제한적이었고 1,000피트(300m) 이하에서는 사용할 수 없었습니다. 이것은 폭격기가 위험할 정도로 높은 착륙 속도를 갖고 제어하기 위해 많은 물리적 노력을 들이기 때문에 착륙 사고에 매우 취약하게 만들기 때문에 "Blinder" 승무원에게 특히 정신을 차리게 했습니다. 이 항공기는 너무 많은 치명적인 충돌을 겪었기 때문에 승무원들은 " Man Eater "라는 별명을 붙였습니다. 이 항공기의 독특한 배출 좌석 설정은 부분적으로 책임이 있었을 수 있습니다.

Stratojet의 하향 발사 좌석은 항공기가 300m(1,000피트) 이상인 경우에만 사용할 수 있습니다. (Credit: Museum of Flight/Corbus/Getty Images)

이젝터 시트 기술이 향상됨에 따라 Martin-Baker 와 같은 사람들이 만든 시트 는 더욱 강력해졌으며 충분한 시간 내에 항공기를 제거할 수 있었습니다. 하향식 좌석은 더 이상 필요하지 않았습니다. 그러나 기존의 좌석이 실패하는 사건은 여전히 ​​​​발생했습니다. 가장 악명 높은 사람 중 하나는 미 해군 최초의 여성 전투기 조종사인 Kara Hultgreen과 관련이 있습니다. 1994년, Hultgreen의 F-14 Tomcat은 항공모함 Abraham Lincoln에 접근하던 중 멈췄습니다. 비행기는 그녀가 탈출하자마자 뒤집혔고 좌석이 물 속으로 똑바로 발사되었습니다. 그녀는 즉시 살해당했습니다.

몇 년 전에 세계는 그러한 비극에 대한 해결책을 보여주었습니다. 1989년, 소련의 시험 조종사인 Anatoly Kvochur는 파리 에어쇼에서 새로운 MiG-29 전투기로 대망의 공중 시연을 실시했는데, 이는 여전히 서구에서는 미스테리입니다. 전시가 끝날 무렵 새가 엔진 중 하나에 빨려 들어가 땅을 향해 굴러갔습니다. Kvochur는 항공기가 수많은 군중을 놓칠 수 있도록 최대한 오랫동안 항공기에 머물렀습니다. 그는 MiG가 지면에 충돌하기 3초도 채 되지 않아 비행기 조종석이 지면을 향해 아래로 향한 상태에서 탈출했습니다. MiG의 불타는 잔해에서 30m(100피트) 미만으로 착륙했음에도 불구하고 Kvochur는 산소 마스크가 잘리는 것 이상을 겪었습니다.

그런 다음 좌석이 나오고 로켓이 추력 벡터를 변경하여 똑바로 쏘는 것을 보았을 때 엄청난 차이를 만든 소년 - Alex Spencer

충돌은 TV 카메라 앞에서 일어났고 오늘날에도 그의 안전한 탈출은 기적에 지나지 않는 것 같습니다. 그의 놀라운 탈출은 소련이 새로운 전투기를 위해 고안한 특별한 이젝터 좌석 덕분이었습니다. 자동 자이로 시스템이 장착된 Zvezda K-36은 어떤 방향으로든 좌석을 지면에서 멀리 발사하는 로켓 시스템을 갖추고 있습니다.

"그리고 나서 모든 사람들이 이 자동 수정이 일어나는 것을 목격했고 조종사는 살아남았습니다. 그 시점에서 그들은 소련에 이런 능력이 있다는 것조차 몰랐습니다."라고 Spencer는 말합니다.

Tu-22는 또한 하향 발사 좌석을 사용하는 하나의 소련 항공기였습니다.  이것은 승무원들 사이에서 평판이 좋지 않은 데 기여했을 수 있습니다(Credit: Wojtek Laski/Getty Images)

"비행기에서 내리는 각도에서 조종사가 비행기에서 내리는 각도에서 비행기에서 내리면 비행기 좌석이 거의 똑바로 바닥에 떨어졌을 것입니다. 그런 다음 좌석이 나오는 것을 보았을 때 군중을 놀라게했습니다. 로켓이 추력 벡터를 변경하는 것만으로도 엄청난 차이를 만들었습니다. 서방 엔지니어들은 소련에 그런 기술이 있다는 것조차 몰랐고, 우리 자리에 두기 위해 매우 빨리 작업해야 했습니다.

"나는 그 다음날 Martin-Baker의 회의실에 있었더라면 그들이 어떻게 그것을 따라잡기 위해 노력할지 알아냈을 때였을 것입니다."

Martin-Baker의 좌석은 이제 유사한 기술을 사용하며 제트기 조종사는 더 이상 아래쪽으로 고정되는 좌석이 제대로 작동하기에 충분한 높이인지 걱정할 필요가 없습니다.

공격 헬리콥터가 너무 낮게 날아가서 탈출을 결정하고 행동을 취하기로 결정했을 때 당신은 아마도 죽을 것입니다 - Roger Connor

그러나 헬리콥터 조종사는 생각하지 마십시오. 항공기 설계자들은 회전식 항공기를 위한 유사한 탈출 시스템을 꿈꿨지만 현재 러시아 회사 Kamov에서 만든 두 대의 헬리콥터만 이젝터 시트를 장착하고 있습니다. Ka-50 및 52 공격 헬리콥터 에는 좌석이 점화되기 전에 로터 블레이드를 해제하는 폭발 볼트가 있어 충돌 위험을 피할 수 있습니다.

그러나 스미스소니언 국립항공우주박물관 큐레이터인 로저 코너는 BBC 퓨처와의 인터뷰에서 미국 헬리콥터 제조사들이 모방할 가능성이 있는 것은 아니라고 말했다. "공격 헬리콥터가 너무 낮게 날고 있어서 탈출을 결정하고 행동을 취하기로 결정할 때쯤이면 당신은 아마도 죽을 것입니다. 그래서 왜 거의 일어날 가능성이 거의 없는 탈출 시스템의 무게, 복잡성, 취약성, 비용을 추가합니까? 사용된다."