bélyegkép|300px|Katapultálás veszélyesen alacsonyra került F–16-os repülőgépből. A katapultülés mögött és felett látszik a lerobbantott kabintető bélyegkép|300px|Katapultálás a repülőgép-hordozóról lesodródott A–4 Skyhawk repülőgépből bélyegkép|300px|A MiG–21, MiG–23 és MiG–25 repülőgépeken alkalmazott KM–1 katapultülés
A katapultülés a katonai repülőgépeken vészelhagyásra szolgáló szerkezet, amely biztosítja a pilóta számára a gyors eltávolodást a repülőgéptől, a biztonságos földetérést, valamint a segítség megérkezéséig a túlélést földön vagy vízen. Csak veszélyes üzemű repülőeszközökbe, általában katonai repülőgépekbe építik be.
A második világháborúig a pilóták a repülőgépet a pilótakabinból történő kiugrással viszonylag egyszerűen el tudták hagyni, azonban a háború végén megjelent sugárhajtású repülőgépek túl gyorsak voltak, és a gépelhagyás vagy lehetetlen volt, mert a pilóták ki sem tudták nyitni a pilótakabin ajtaját, vagy kiugrásuk után kerültek életveszélybe, mert a repülőgéphez csapódhattak, és nagy magasságban a túl ritka levegő is veszélybe sodorhatta őket.
A legelső katapultülések csak bizonyos repülési sebesség és magasság mellett működtek, majd megjelentek a földön mozgó gépből is működtethető ülések (ilyen például a csehszlovák L–39 Albatros kiképzőgép VSz1–BRI ülése). A jelenleg korszerűnek számító típusok ülése (ilyen például a JAS 39 Gripen Martin-Baker Mk. 10, a MiG–29 K–36, valamint az F–15 és F–16 ACES II ülése) zéró-zéró rendszerű, ezek földön álló gépből (zéró magasság, zéró sebesség) is biztonságosan mentenek.
A katapultálás folyamatát általában egy kar meghúzásával indítják, ezután egy szerkezet összerántja a pilóta kezeit és lábait, hogy ezek meg ne sérüljenek. A pilótakabin tetejét a katapultálás előtt általában lerobbantják, szabaddá téve az ülés útját, de egyes repülőgépeknél (például a helyből felszálló Harriernél) a plexitetőt betörve zajlik le a katapultálás. A repülőgéptől történő biztonságos eltávolodást általában egy szilárd hajtóanyagú kivetőtöltet idézi elő, amely rakétaként működve, az ülést egy sínen gyorsítva lövi ki, általában függőlegesen fölfelé (egyes régi repülőgépeken lefelé). Zuhanás közben általában egy stabilizáló ernyő nyílik ki, nagy magasságból történt katapultálás esetén a pilóta oxigénellátását az ülésbe épített oxigéntartályból oldják meg. Pár ezer méteres magasságban leválik a pilótáról a katapultülés, és kinyílik a fő mentőernyő, amellyel a pilóta földet ér. Vízfelszínre érkezés esetén automatikusan mentőcsónak fúvódik föl. A pilóta megtalálását rádióadó segíti.
A vészelhagyó rendszer működési elve A katonai repülőeszközök alaprendeltetésüknek megfelelő tevékenységük jelentős részét az ellenség tűzhatás körzetében folytatják, így könnyebben bekövetkezhet jelentős sérülésük, illetve ennek következményeként irányíthatóságuk teljes vagy részleges elvesztése.
Amennyiben a hajózó személyzet kiképzettsége, a harci sérülés jellege, valamint a repülőeszköz térbeli kényszermozgása lehetővé teszi a bent tartózkodók elhagyhatják azt ejtőernyővel. A sikeres gépelhagyás és az ejtőernyő üzemképessége azonban korántsem elégséges feltétele a biztonságos földet érésnek, mert:
A –főként harci helikopterek számára repülésbiztonsági szempontból előírt földközeli magasság lehetetlenné teszi az ejtőernyő működésbelépését (kinyílás, belobbanás) A merevszárnyú repülőgépek esetében a repülési sebesség növekedése is korlátként jelentkezik, mivel a növekvő torlónyomás a gépet elhagyó hajózót egyre laposabb a kiálló sárkánnyal ütköző pályára kényszerítheti
Valójában a 400 km/h-nál nagyobb repülési sebességeken a fülkéjét elhagyó repülőgépvezetőre , a megnövekedett torlónyomás következtében olyan nagy légellenállási erő hat, amelynek leküzdésére fizikai ereje nem elég, így a gépet sem képes önállóan elhagyni. Az erőkifejtésen kívül további problémaként jelentkezik a test szabadon maradó lágy részeinek védelme, a megnövekedő torlónyomás okozta fizikai behatások.
A veszélybe került repülőgépvezető, sérült, kormányozhatatlan repülőgépét, a leggyorsabban és biztonsággal ülésével együtt segédenergia- rendszerint szilárd hajtóanyagú rakéta- felhasználásával hagyhatja el. A legegyszerűbb szerkezeti felépítésű katapultülés működési elvének lényege, hogy az üléscsészében helyet foglaló repülőgépvezető parancsjelére működésbe lép a pirotöltet és a nagy sebességgel kiterjedő gázok felfelé, növekvő sebességgel ( gyorsulva), elmozdítják a hengerben lévő gázdugattyút a hozzá kapcsolódó üléssel. Az ülés görgőkön gyorsul a fülkébe rögzített „S” hosszúságú vezetősínen, a fülkéből történő kilépése pillanatára, azaz mikor a dugattyú a hengert elhagyja „U” függőleges sebességet biztosít számára. Ekkor az ülés vízszintes sebessége megegyezik a repülőgépével, vagyis „Vrep”.
A katapultülés akkor tekinthető biztonságosnak, ha az ülés a benne lévő repülőgépvezetővel, bármilyen repülési sebességen és magasságon történő katapultálás esetén, legalább hbizt,min=hFV+ 1,5 m Relatív repülési magasságot ér el.
A katapultülés alapvető feladata, a repülőgépvezető előírt sebességgel és gyorsulással történő, sérülésmentes kivetése az irányíthatatlan repülőgépből. A repülőgép vészelhagyása meglehetősen szélsőséges körülmények között történhet ( zuhanás, emelkedés, orsómozgás közben), ami szükségessé teszi különböző- a repülőgépvezető testi épségét védő- alrendszerek, berendezések és tárgyak felszerelését az ülésre.. Ezek kialakításához gondosan mérlegelni kell a végrehajtóra ható stressz tényezőket. Ezek közül a legfontosabbak:
Indításkor lökésszerű fej-medence irányú túlterhelés Torlónyomás az arcon és a mellkason, illetve az ennek következtében létrejövő aerodinamikai fékezés okozta hát-mell irányú túlterhelés Hirtelen barometrikus nyomásváltozás A gépelhagyást követő kereszttengely körüli forgómozgás okozta túlterhelés Földetéréskor a törzset, végtagokat érő ütés
Így a szélsőséges stresszhelyzet miatt fontos, hogy a repülőgépvezető szerepe a katapultálási folyamat során minél egyszerűbb legyen.
A korszerű katapult berendezések működtető mechanizmusa, az ülés indítása előtt általában, piropatronok segítségével- eltávolítja a repülőgépvezető feletti fülketetőt, de lehetséges az üvegezett fülketető üléssel történő áttörése is.
Olyan repülőeszközöknél (hadászati bombázó repülőgép) amelyek rendeltetésszerű feladatukat nagy magasságon teljesítik, lehetséges a törzsből lefelé történő katapultálás is. Nagy repülési sebességeken kisebb túlterheléssel valósítható meg a gépelhagyás, de gurulás közben és földközelben egyáltalán nem- ezért ritkán alkalmazott megoldás.
A katapultülések többségét olyan automatikával szerelik fel, amely érzékeli az indítás pillanatában a repülési magasságot és sebességet. Ennek megfelelően a repülőgép elhagyási folyamat elemeit egyszerűsítheti, vagy túlzottan nagy magasság és sebesség esetén késleltetheti a gépből kirepült ülés mechanizmusainak működésbe lépését.
A katapultálás folyamatának és hatására fellépő stressz-tényezők fegyelembevételével az ülésre a következő alrendszereket illetve berendezéseket kell felszerelni:
Arcot vagy törzset a levegő dinamikus nyomásától védő szerkezet Fej és a gerincoszlop függőleges, az ülés háttámláján megtámasztott, feszített helyzetét biztosító berendezés A karok és a térdek fülkekiváltás-keretnek ütközéstől védő támaszok A lábak pedáloktól történő bevonását és üléshez rögzítését végző mechanizmus Nagy repülési magasságon a repülőgépvezetőt oxigénnel ellátó autonóm rendszer Automatikusan működésbe lépő, hosszú működési idejű vészjeladó rádió Földetérés után a minimális létfeltételeket biztosító tárgyak ( ivóvíz, önvédelmi fegyver, jelzőrakéta, konzerv, gumicsónak, cápariasztó stb)
A folyamatot megindító működtető kart vagy indító fogantyút többnyire az ülés karfáján vagy a repülőgépvezető lábai között helyezik el, úgy hogy a rendeltetésszerű használat csak optimális testhelyzetben váljon lehetővé. A véletlen működtetés megelőzésére a kar vagy fogantyú meghúzása többnyire mindkét kéz együttes használatát igényli. A katapultálás megkezdése után a kartámasz lecsapódik, így megakadályozzák a kéz illetve a könyök elmozdulását, hasonló a feladata a merevbeépítésű térdvédő támasznak illetve a lábtámasznak. Ide az ülés beindulása után a lábelfogó mechanizmus vonja be és rögzíti a bokát. Az elsütő berendezés üzembe helyezése az indító fogantyú meghúzásával történik.
Martin Baker Mk10 katapultülés A Gripen rendszerbe állításával több olyan fontos eszköz került a magyar légierő állományába, amellyel érdemes külön, részletesebben foglalkozni. Ezek közül az egyik az angol fejlesztésű és gyártású katapultülés, amely ugyan nem tartozik a legmodernebb típusok közé, de természetesen megfelelő hatékonysággal biztosítja a remélhetőleg soha be nem következő súlyos vészhelyzetekben pilótáink életének megmentését.
Az angol Martin Baker ha nem is egyeduralkodó, de mindenképpen vezető szerepet tölt be a repülőgép fedélzeti vészmentő rendszerek fejlesztése és gyártása terén. A néhány második világháborús német kísérlettől eltekintve az angol cég volt az első, amely már gyakorlatban is alkalmazható és biztonságos katapultüléseket fejlesztett ki a sugárhajtású harci gépek pilótái számára.
Az túlzás nélkül állítható, hogy a legtöbb tapasztalatot az MB mérnökei gyűjthették össze, mivel az eddig általuk legyártott 70 ezer különféle típusú katapultülés közül már hétezernél több lett „rendeltetésszerűen” felhasználva.
Az ötvenes évek közepétől tömegesen elterjedő Martin Baker katapultok ma nyolcvan ország nyolcvannyolc repülőgép típusában állnak készen a pilóták életének megmentésére.
Az ezredik, Martin Baker üléssel végrehajtott katapultálásra 1965. május 31-én került sor, amikor a Royal Navy XN648 lajstromjelű Sea Vixen elfogó vadászgépe lezuhant. A két Mk2 típusú ülés kiválóan működött és a pilóta valamint az operátor sértetlenül megúszta az eseményt. A kétezredik életmentés 1969. március 29-én következett be, Vietnamban. Az amerikai OV-1 Mohawk gépet légvédelmi ágyú találata érte, amit követően a jobb oldalon helyet foglaló megfigyelő sikeresen katapultált MkJ5 ülésével, a pilóta nem. A háromezredik esetre alig több mint két évet kellett várni. 1970. július 20-án ugyancsak Vietnamban találatot kapott az USAF egyik F-4 Phantom vadászbombázója, amelynek jobb szárnya megrongálódott és kigyulladt. Személyzete az MkH7-nek köszönhetően sikeresen megmenekült. A négyezredik Martin Baker ülés 1976. április 21-én mentett életet, amikor bajba került az indiai haditengerészeti légierő egyik már akkor is ősréginek számító De Havilland Vampire típusú gyakorló gépe. Az Mk3-as üléseknek köszönhetően mindkét pilóta túlélte az eseményt, noha a gépelhagyásra kis magasságban és alacsony sebesség mellett került sor. Ötezredszer 1983. február 17-én katapultáltak az angol üléssel. Az olasz légierő F-104S Starfightere kötelék repülés közben az előtte lévő gép gáz-sugarába került, aminek következtében átesett és kormányozhatatlanná vált. Mindössze húsz méteres magasságban repült ki az ülés a pilótával, de ennek ellenére az Mk7 jól működött és szerencsésen végződött az eset. A hatezredik 1990. december 31-én történt, a Bermudák közelében, ahol az amerikai haditengerészet egyik repülőgép hordozójára leszállt egy Grumman EA-6B Prowler elektronikai zavaró gép. A fékhorog rendben beakadt, de a vastag drótkötél elszakadt, és a gép a leszálló fedélzet végén a tengerbe zuhant. A rövid rendelkezésre álló idő ellenére mind a négy hajózó eredményesen katapultált az MkGRU7 ülések segítségével.