Asientos eyectables

En aviación militar, cuando las cosas van mal hay que abandonar la aeronave lo antes posible. No importa cómo de sofisticado y seguro sea el aparato donde se viaje, siempre será necesario incorporarle un sistema que permita al piloto abandonar la aeronave de forma rápida en caso de emergencia.

Aunque la historia ha proporcionado numerosos sistemas de paracaídas, hasta 1783 no aparece el diseño que conocemos hoy en día. Louis Sebastián Lenormand lo utilizó para realizar el primer salto desde una torre de Montpellier. También demostró que podía ser empleado para salvar vidas en caso de incendio, lanzándose con él desde cualquier ventana. Aunque su uso desde globos había sido habitual en el pasado, no sería hasta 1912 cuando se utilizó desde un avión, demostrando que era posible a las altas velocidades asociadas con el vuelo. A pesar de ser un elemento que aumentaba la seguridad, durante la I Guerra Mundial sólo se emplearon en globos, ya que eran demasiado voluminosos y poco prácticos en aviación. Para finales de la contienda bélica, los alemanes habían ya diseñado un sistema que permitía guardar el paracaídas en una caja compacta, haciendo más práctica su inclusión en alguna parte de la cabina.

foto: Los fabricantes de los asientos suelen realizar cientos de pruebas con ordenador.

En 1919 se estrena el paracaídas de mochila que conocemos hoy en día, con la típica cuerda para desplegarlo. En esa época también se desarrolla una frenética campaña de ensayos para perfeccionar el de asiento. Tras 1.500 saltos exitosos, la USAF decide comprar este nuevo accesorio y lo hace obligatorio para cualquier aeronave militar a partir de 1922. Este mismo año, el primer piloto norteamericano salva la vida. El éxito es tal que para el final de la II Guerra Mundial (SGM) más de 34.000 personas se salvaron y hoy se estima que lo han hecho más de 100.000. Los ejércitos no tardaron mucho en darse cuenta de otras aplicaciones. A principios de la SGM, la Unión Sovié­tica, por ejemplo, fue la primera en lanzar en paracaídas a soldados en misión de combate.

Sin embargo, la llegada de los aviones a reacción, a medidos de los años cuarenta, hizo comprender que no eran suficientes a las altas velocidades a las que volaban esta nuevas máquinas, apareciendo entonces los asientos eyectables. Como los alemanes fueron los primeros en desarrollar reactores y aeronaves propulsadas por cohetes, también fueron los precursores en poner a punto e incluir esos asientos en sus diseños. Los primeros modelos, por ejemplo los Heinkel He-219 y He-280, emplea­ban un sistema de propulsión a base de aire comprimido, que llegaron a contabilizar más de cincuenta eyecciones exitosas. Mientras tanto, los suecos también concibieron un sistema basado en asientos propulsivos.

foto: Para evitar problemas, el primer elemento a desprender es la carlinga de la aeronave, realizándose la eyección unos milisegundos más tarde

Pero la maestría en el diseño de asientos eyectables no surgiría hasta 1946, cuando se crea la empresa británica Martin Baker, inicialmente con el propósito de construir aeronaves y, después, para diseñar sistemas de evacuación de forma exclusiva. Sin embargo, en Estados Unidos y la URSS la idea por sí mismo no parecía justificar la creación de una firma dedicada a tal efecto y fueron los propios fabricantes de aeronaves los que optaron por diseñar los asientos eyectables para sus modelos. El tiempo daría la razón a la inglesa, ya que se ha convertido prácticamente en la única constructora de este tipo de sistemas en Occidente.

Otros sistemas

Los alemanes también estudiaron la posibilidad de que, en caso de emergencia, se pudiera separar la cabina del piloto del resto de la aeronave. La idea la recogieron los rusos y la incorporaron en el Sukhoi Su-17, donde el aviador tenía la opción de eyectarse normalmente o hacerlo junto con el cockpit, previa explosión controlada para separarlo del resto del fuselaje. El mismo concepto fue empleado por los norteamericanos en el General Dynamics F-111. Pero el perfeccionamiento de las medidas de protección al piloto, como ropa, cascos y asientos cohete, hicieron más populares los sistemas individuales, que evitaban el uso de grandes paracaídas, necesarios para realizar un descenso controlado de la cabina.

En aviación general, el uso de paracaídas balísticos, como el empleado en el Cirrus SR-20, permiten salvar la aeronave en situaciones comprometidas. El primer empleo de este sistema está registrado en octubre de 2002, cuando un piloto norteamericano lo utilizó tras experimentar problemas de control en su SR-22. Desde entonces se ha hecho muy popular, estando disponible como opción especial incluso en el popular Cessna 172. En Alemania es, por ejemplo, obligaorio emplearlo en ultraligeros. En helicópteros, únicamente existen asientos eyectables en el ruso Kamov Ka-50. En este caso, debido a que tiene una configuración de rotores coaxiales y contrarrotatorios, es necesario desprender primero las palas y posteriormente se lanza el piloto.

foto: Los asientos modernos también tienen incorporados sistemas de supervivencia tanto en tierra como en el mar tras la eyección.

En España, el asiento eyectable se empleó, por ejemplo, en noviembre de 2002, cuando el prototipo DA-6 del Eurofighter Typhoon sufrió una parada simultánea de sus dos motores sobrevolando el polígono de tiro de Anchuras (Toledo) a una altura de 13.500 m. a Mach 0,7 de velocidad. La tripulación, formada por el piloto jefe de ensayos de EADS CASA Eduardo Cuadrado y el del Ejército del Aire, perteneciente al Centro Oficial de Ensayos en Vuelo de ese avión, Ignacio Lombo, intentaron reencender sin éxito los propulsores, tras lo cual se eyectaron. Afortunadamente, ninguno de los dos sufrió daños. Más recientemente, en abril de 2009, un F-18 se estrelló en el Polígono de tiro de Las Bárdenas (Navarra), pero el aviador logró lanzarse y salvó su vida.

A pesar de ser un elemento que salva vidas, el piloto puede sufrir daños por la rápida aceleración, el corte con fragmentos rotos de la carlinga o por el propio impacto contra el aire, especialmente cuando la aeronave vuela a un alto número de Mach. Aunque se estima que el 89 por ciento sobrevive, una gran mayoría sufre serios daños. Las estadísticas muestran que el 11 por ciento de los pilotos que han empleado este sistema mueren, mientras que un 42 por ciento se lesiona y tan sólo un 47 llega ileso al suelo. Entre las consecuencias, cabe destacar la fractura de la columna, patologías diversas en el dorso lumbar o daños en las piernas y manos. Muchos también sufren desadaptación al vuelo e incluso fobia al avión.

La eyección del piloto puede suponer importantes daños en su integridad física, que aparecen fundamentalmente en la salida del asiento de la cabina, aunque hay otros factores, como la falta de decisión, la desaceleración brusca, la fuerza aerodinámica o el contacto con la tierra. Por ejemplo, lanzarse a velocidades por encima de la del sonido puede ser peligroso, debido a que la fuerza de eyección alcanza los 20 g, lo que causa daños serios, incluso la muerte.

Secuencia de funcionamiento

Los asientos eyectables se activan por medio de unas anillas situadas en las cercanías del piloto. Cuando se acciona, el sistema sujeta las piernas para evitar que sufran daño alguno, a la vez que se evita el contacto con la aeronave. A continuación, se encienden unos cohetes situados en la parte inferior que lanzan el asiento hacia arriba, que deben ser lo suficientemente potentes para elevar al piloto desde tierra y que éste aterrice, sin exponerle a aceleraciones excesivas que le provoquen daños. La altura alcanzada será suficiente para que, incluso cuando se eyecte desde tierra, le de tiempo al paracaídas a abrirse. Es un sistema tan complicado que puede llegar a tener varios miles de piezas. Suele estar instalado sobre unos raíles con rodamientos en los extremos, que le guían y le proporcionan un determinado ángulo de salida.

foto: Secuencia de eyección a alta cota

La secuencia de funcionamiento comienza cuando el piloto tira de la anilla de eyección (instante 0). A partir de ese momento, y dentro de los 0,3 segundos siguientes, un carrete de inercia tira de unas correas que amarran al piloto al asiento. De forma simultánea, un pequeño actuador, situado en la parte trasera de la carlinga, elimina el cierre de ésta o, directamente, la abre. Transcurrido medio segundo, el asiento trasero, en caso de aeronaves biplaza, se eyecta. Durante 0,2 segundos se espera para evitar el impacto con el delantero y, a continuación, se hace lo propio con este. La posición de las anillas puede variar según el modelo. En el sistema más antiguo se sitúan a la altura de la cabeza del piloto. De esta forma, al tirar con las dos manos protege la cara con los brazos y se reduce el impacto contra el aire, ya que puede estar volando a gran velocidad en ese momento. En esta configuración, los brazos están tensos y apretados contra el cuerpo, haciendo más difícil que pierdan su posición durante la eyección.

En otros modelos, las anillas se sitúan entre las rodillas del piloto, asegurando de esta manera que las manos y los brazos permanecen protegidos y plegados al cuerpo. El problema de las dos descritas hasta ahora es que, durante maniobras complicadas del avión, puede llegar a ser muy difícil subir los brazos a la altura de la cabeza o alcanzar las anillas centrales. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que los brazos, cuando se les somete a grandes fuerzas de aceleración, tienden a responder mejor al movimiento aductor externo. Por ello, la última generación de asientos incorpora la palanca de eyección en los laterales del asiento.

En aviones biplaza con asientos en tandem, primero se eyecta al asiento trasero, independientemente de quién haya comandado la acción, y posteriormente el de delante. De esta forma se asegura que no colisionarán en vuelo. En el caso de lado a lado, como en el S-3, suele ser simultánea, ya que si uno lo hiciera antes que el otro la pluma de los cohetes podría herir al que se quedara en cabina. Sin embargo, en el A-6 Intruder este potencial problema no se tiene en cuenta y se permite la eyección por separado. Cuando es simultánea, si uno de los asientos viaja vacío se suele poner lastre para evitar que se eleve demasiado e impacte contra el piloto que asciende en el otro.

Separación de la carlinga

La primera de las acciones que hay que realizar para eyectarse es deshacerse de la carlinga. En los primeros diseños, el propio piloto tenía que abrirla por sí mismo, pero, conforme aumentó la velocidad de vuelo, esta acción se hizo más y más difícil, por lo que se buscaron otros sistemas. El primero empleaba un pequeño acumulador de aire comprimido que movía un pistón y se encargaba de alejar la cabina de la posible trayectoria del piloto. Pero como resultaba muy pesado, se pensó en otras técnicas. En la actualidad, se pueden encontrar dos configuraciones: un pequeño cordón pirotécnico que produce suficiente presión como para romper la carlinga sin dañar al piloto; y cohetes para separarla del avión, siendo más rápidos en conseguir su objetivo.

foto: Existen también sistema de simulación que ayudan a entrenar la secuencia y las acciones que debe realizar el piloto

En los aviones de despegue vertical, como operan cerca del suelo, puede que no tengan tiempo para eyectarse mediante la secuencia normal. En estos casos, se intenta ahorrar algunos milisegundos dotando a los asientos de un cabecero afilado, con un mecanismo que desplaza la carlinga hacia atrás al elevarse el asiento, a la vez que la rompe. Conforme aumenta la velocidad del avión, es necesario instalar una carlinga de más resistencia, por ejemplo que soporte el impacto de un pájaro, por lo que se hace más difícil romperla con el filo del asiento. En estos casos, se vuelve a recurrir al uso del cordón pirotécnico (AV-8 Harrier). La eyección del piloto y de su asiento supone una aceleración enorme. Como referencia, la de un Ferrari de 0 a 100 km/h. en 3,9 segundos supone 0,7 g, mientras que el despegue por catapulta desde un portaaviones asciende hasta 2,5. Sin embargo, en el caso de un asiento por catapulta la aceleración puede ascender hasta los 20 g, mientras que por medio de cohetes alcanza como muchos los 10.

La aceleración a la que hay que dotar el asiento depende de la condición de vuelo y del tipo de avión. En el caso de eyección a nivel del suelo y con la aeronave parada supone el caso más crítico. En esta situación es necesario lanzarle a una altura suficiente como para permitir la apertura del paracaídas, lo que supone hasta 25 g. En vuelo, la altura no es un problema y lo que dimensiona la aceleración es evitar la colisión contra la cola del avión a su máxima velocidad. Por tanto, depende de la distancia, tanto vertical como horizontal, entre el piloto y el empenaje de cola, así como de la velocidad de vuelo y la geometría del propio avión. En el bombardero estratégico B-1B Lancer la aceleración debe ser de al menos 15 g, mientras que en el caza F-4 Phantom asciende hasta los 18.

El peso del piloto también es un factor a tener en cuenta. Si el asiento se calibra para un piloto medio, aquellos con uno menor (normalmente mujeres) sufrirán una mayor aceleración, mientras que los más pesados puede que no lleguen a esquivar la cola del avión. La altura mínima de eyección depende de diversos factores, como la velocidad de caída, la de la aeronave y de los ángulos de descenso, alabeo y cabeceo del aparato. En la actualidad, el asiento se puede eyectar incluso con el avión en vuelo invertido. Posteriormente, un sistema giroscópico integrado en el asiento lo estabiliza y lo sitúa en posición horizontal.

Desplegado del paracaídas

En los primeros sistemas de eyección, el piloto era también el responsable de desplegar el paracaídas. Sin embargo, en el supuesto de que hubiera perdido el conocimiento o estuviera herido, no era posible. Diseños posteriores introdujeron un sistema automático temporizado que disparaba el paracaídas y separaba al piloto del asiento transcurrido un lapso de tiempo determinado. Sin embargo, este sistema también presentaba problemas, ya que un lapso fijo independiente de la altura podía traer problemas. Por ejemplo, si la apertura del paracaídas se producía por encima de los 10.000 pies, la ausencia de oxígeno podía hacer que el piloto perdiera la consciencia. Para evitarlo, se incorporó una máscara para realizar eyecciones por encima de los 60.000 pies. También se les dotó de un sistema barométrico que abría el paracaídas a la altura adecuada.

En cualquier caso, a grandes alturas se intenta que el piloto realice una caída libre, ya que se puede dar el caso que pierda la máscara de oxígeno durante la eyección, por lo que interesa dejarle lo antes posible a una altura donde pueda respirar normalmente. A baja cota se suele emplear un pequeño paracaídas amarrado al asiento, que lo estabiliza durante la eyección a alta velocidad y reduce la caída del piloto en su descenso. Cuando el asiento está por debajo de los 10.000 pies, un sensor barométrico abre el paracaídas principal. En caso de fallo del barómetro, el piloto suele tener a su disposición una palanca lateral que sirve para la apertura de emergencia.

Algunos sistemas poseen una pequeña carga explosiva que acelera el desplegado del paracaídas, ahorrando tiempo, factor éste último extremadamente importante a baja cota. Tam­bién poseen barcas para el caso de caída en el mar. El asiento se puede separar del piloto bien al abrir los amarres de hombros y rodillas, o bien al desplegar el paracaídas principal. La separación hombre-asiento se realiza para evitar la instalación de un paracaídas más grande, además que el asiento puede crear problemas en el impacto contra el suelo o incluso hundir al piloto si éste cae al mar.

Aunque los asientos eyectables han salvado miles de vidas desde que empezaron a utilizarse, es una técnica que no está exenta de riesgos para el piloto, llegando incluso a causarle la muerte. Los sistemas modernos hacen más hincapié en reducir el impacto en su integridad física, intentando minorar la exposición a fuertes aceleraciones.

Revista Defensa nº 378, septiembre 2009, Alberto García Pérez