Un pilota tira la maniglia. Due secondi e mezzo dopo, si ritrovano a fluttuare sotto un paracadute. Nel frattempo, sono stati sottoposti a forze che ucciderebbero un essere umano non assicurato, e l'ingegneria che rende possibile la sopravvivenza è tra le più estreme e precise di tutto il settore aerospaziale.

La sequenza

I moderni sedili eiettabili – il Martin-Baker Mk.16 è attualmente lo standard nella maggior parte dei caccia occidentali – eseguono la seguente sequenza in circa 2,5 secondi: T+0,0 secondi: Il pilota tira la maniglia di espulsione (tra le gambe o sopra la testa, a seconda del velivolo). La cupola viene sganciata o frantumata da un piccolo cordone detonante incorporato nel plexiglas. In alcuni velivoli, il sedile viene sparato attraverso la cupola tramite un dispositivo di rottura della cupola, una punta affilata posta sopra il poggiatesta. T+0,3 secondi: Il razzo catapulta del sedile si attiva. Non si tratta di una spinta leggera. Il sedile accelera a 12-14 g, ovvero da dodici a quattordici volte la forza di gravità, proiettando il pilota e il sedile lungo le guide e fuori dall'abitacolo. La spinta iniziale è una carica balistica; un razzo di sostegno si accende immediatamente dopo per portare il sedile a un'altitudine di sicurezza. T+0,5 secondi: Il sedile si solleva dall'aereo. I sistemi di stabilizzazione si attivano – un paracadute di frenata (nei sedili più vecchi) o stabilizzatori giroscopici e razzi di manovra (nei sedili moderni) – per impedire che il sedile si capovolga. Una rotazione incontrollata ad alta velocità sottoporrebbe il pilota a forze rotazionali letali. T+1,0–1,5 secondi: Il sequenziatore elettronico del sedile determina i tempi di apertura in base all'altitudine e alla velocità. Ad alta quota, il sedile precipita in caduta libera fino a un'altitudine respirabile prima di aprire il paracadute. A bassa quota, il paracadute si apre immediatamente. Il sedile decide letteralmente cosa fare in base alla sua posizione. T+2,0–2,5 secondi: Il paracadute principale si apre. Le cinture di sicurezza si sganciano separando il pilota dal sedile. Un kit di sopravvivenza, contenente una zattera di salvataggio, una radio di emergenza, acqua e dispositivi di segnalazione, si apre automaticamente. Il pilota scende all'interno della calotta.

“Quando mi sono eiettato, sono uscito con un terzo di secondo di anticipo. Se avessi aspettato un terzo di secondo in più prima di tirare la maniglia, avrei impattato contro l'acqua ancora presente nel sedile.”
— Capitano Brian Udell, USAF, che detiene il record per l'espulsione ad altissima velocità da un aereo da caccia statunitense (quasi 800 mph da un F-15E Strike Eagle, 1995). La raffica di vento gli strappò via l'elmetto e gli ruppe tutti i vasi sanguigni del viso.

Il problema della fisica

Un sedile eiettabile deve risolvere simultaneamente tre problemi ingegneristici contraddittori. In primo luogo, deve accelerare il pilota abbastanza velocemente da permettergli di superare la coda dell'aereo. Lo stabilizzatore verticale di un aereo da caccia può trovarsi a 5-6 metri sopra il bordo della cabina di pilotaggio. A 500 nodi, il sedile ha una frazione di secondo per salire al di sopra di quell'altezza prima che il flusso d'aria lo spinga all'indietro contro la coda. La soluzione è l'accelerazione brusca, ed è per questo che le forze di eiezione causano regolarmente fratture da compressione della colonna vertebrale. In secondo luogo, deve decelerare il pilota dalla velocità dell'aereo alla velocità di lancio con il paracadute senza ucciderlo. A 600 nodi, la sola spinta del vento esercita forze superiori a 40 g sugli arti esposti. I sedili moderni utilizzano sistemi di ritenuta per braccia e gambe che ritraggono automaticamente gli arti del pilota prima dell'eiezione. Caschi con visiera e maschere per l'ossigeno proteggono il viso. Ciononostante, le eiezioni ad alta velocità causano regolarmente lesioni: fratture, lussazioni della spalla, danni alla colonna vertebrale. In terzo luogo, deve funzionare a ogni combinazione di altitudine e velocità, da altitudine e velocità zero (il caso "zero-zero", come un incidente in pista) fino a 50.000 piedi e Mach 2. Il sequenziatore elettronico all'interno del sedile è programmato con un albero decisionale che seleziona la sequenza di dispiegamento corretta per ogni scenario.

La storia di Martin e Baker

Un'unica azienda domina il mercato dei sedili eiettabili: la Martin-Baker, un'azienda britannica fondata nel 1934. Sir James Martin sviluppò il primo sedile eiettabile pratico dopo la morte del suo socio in affari, il capitano Valentine Baker, in un incidente aereo. Martin dedicò il resto della sua carriera a garantire che nessun pilota morisse in un incidente che un sedile eiettabile avrebbe potuto prevenire. La prima eiezione in volo con un sedile Martin-Baker avvenne il 24 luglio 1946, quando Bernard Lynch si eiettò da un aereo modificato. Meteora Gloster a 320 mph sopra l'aeroporto di Chalgrove. Da allora i sedili Martin-Baker hanno salvato oltre 7.700 vite. L'azienda mantiene un registro di ogni pilota che si è eiettato in uno dei suoi sedili e ogni sopravvissuto riceve una cravatta e l'iscrizione all'Ejection Tie Club. L'unico concorrente principale è la serie russa NPP Zvezda K-36, utilizzata in tutti i moderni caccia russi, incluso il Su-27, Su-35, E Su-57. Il K-36 è ampiamente considerato uno dei migliori sedili eiettabili mai costruiti: è stato progettato per gestire espulsioni a velocità fino a 1.400 km/h ed è dotato di un sistema automatico di ritenuta per braccia e gambe.

Il costo umano

L'eiezione salva vite. Ma non lo fa in modo indolore. Le lesioni da compressione spinale si verificano in circa il 20-301% dei casi di eiezione. L'accelerazione di 14 g comprime le vertebre e, anche con i sedili moderni progettati per minimizzare il carico, la colonna vertebrale umana non è stata progettata per sopportare questo. Molti piloti che si eiettano non volano mai più, non a causa dell'incidente che ha causato l'eiezione, ma a causa dell'eiezione stessa. Le eiezioni ad alta velocità sono peggiori. La raffica di vento a oltre 500 nodi può fratturare gli arti, strappare i caschi e causare ipossia a causa dell'improvvisa esposizione all'aria ad alta quota. I piloti che si eiettano sopra i 40.000 piedi rischiano il congelamento e la malattia da decompressione durante la caduta libera prima dell'apertura del paracadute. Nonostante tutto ciò, i calcoli sono chiari: senza un sedile eiettabile, il tasso di sopravvivenza in un'emergenza aerea irreversibile è prossimo allo zero. Con un sedile eiettabile, è superiore al 901%. Il volo più violento che un pilota possa mai affrontare è anche quello che gli salverà la vita.

“Non c’è altro modo per descrivere quello che è successo dopo se non dicendo che è stata la definizione stessa di violenza.”
— Il capitano dell'aeronautica Trent Meisel, descrivendo la sua espulsione da un F-16

“"Un'espulsione è il risultato di circa 70 miracoli non correlati tra loro che si verificano in circa sette secondi."”
— Il generale David Goldfein, che si eiettò da un F-16 sopra la Serbia nel 1999

Fonti: Martin-Baker, RAF Museum, Smithsonian National Air and Space Museum, NPP Zvezda, USAF Safety Center