关机弹射救生系统

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编者按：2011年10月14日，陕西西安，一架参加2011中国国际通用航空大会飞行表演的试飞院“飞豹”战机，参加飞行表演后在返回途中失事坠毁。飞机后座飞行员弹射跳伞生还，前座飞行员遇难。虽然事故原因仍在调查之中，但广大军迷和航空爱好者纷纷对飞机弹射救生表现出极大关注。本刊记者为此特地采访了一些航空弹射救生系统专家。

记者(以下简称记)：首先，请您大致介绍一下飞机弹射救生系统的发展。

专家(以下简称专)：自从有人驾驶飞机上天就出现一个话题：空中出现问题怎么办?在100多年前，飞机上天后没多久就出现了事故，牺牲了一名飞行员，当时的杂志做了报道。没过多久，又有3人牺牲，以后，又有5个。后来因飞机事故牺牲的人数呈几何级数上升，所以媒体不再报道了。当时把飞行看作是冒险事业。

后来出现了用降落伞救生，拯救了上万人。二战时，苏联有的飞行员跳了十多次伞，获救后再上天作战，有的后来还成为苏联英雄或王牌飞行员。喷气式飞机问世后，不能直接单靠降落伞救生，因为高速飞机遇到了几个问题。第一，高速飞行时，迎面气流使飞行员无力爬出座舱，超过600千米／小时，克服气流就超过人的体力极限了。第二，即使爬出座舱后也容易碰到飞机尾翼，生存力很低。这样，二战末期弹射座椅就出现了。

弹射座椅出现后至今经历了三代。

第一代，以弹出座舱为主要目的。这一阶段从二战末到上世纪50年代中期。第一代座椅的动力只有弹射筒，最开始是两节，后来是三节。筒内装的是火药。火药弹内装管形药柱，等面燃烧，可以产生很平滑的推力。这一代座椅最后可以做到零高度救生，但不能做到零高度、零速度救生。因为光靠弹射筒弹射的高度不足以打开降落伞安全落地，有速度的时候也就十几米。所以第一代座椅只解决了高速离机问题，没有解决低空救生问题。

因为弹射救生事故往往发生在低空，因此要解决弹射高度不够的问题，所以除了弹射筒外，加装了助推火箭。第二代弹射座椅可以做到“零高度、零速度”弹射——既可以没有高度，也可以没有速度就能弹射。没有速度怎么开伞呢?就靠弹的高度更高一些，靠自由坠落开伞。二代座椅的动力，弹射筒主要负责出舱阶段，因为该阶段用火箭效率低，没有速度，推进率低。出舱一米后，火箭接续弹射筒助推，火箭也是等面燃烧，缓燃。火箭燃料是固体燃料。有的在椅盆下装火箭包，有的在椅背后装椅背火箭，多种多样。世界上研制弹射座椅的主要国家弹射动力大部分是这样。

但这一代弹射座椅仍然有一个问题，就是它只有高度控制，没有速度控制。例如可以控制座椅在过高的高度时不开伞，只在4000米以下时才开。但没有办法控制速度，速度高或低时都经历一个固定的延迟时间开伞。但速度高时是不能开伞的，如果开了，伞会被撕碎，需要减速，因此需要速度控制，这样就产生所谓“双态”，即要高度控制，又要速度控制，这就是第三代弹射座椅。

第四代座椅还没有出现，俄罗斯已经研制所谓“三代半”弹射座椅了，其特征就是实现部分的“姿态控制”。此前第三代只解决了高度。速度控制，没有解决姿态控制，也就是在复杂姿态下，救生能力低。第四代最终希望做到“自适应”，高度、速度、姿态能够自动控制程序修正姿态。尽管这种想法在80年代就已出现，美国已经搞了几十年，但离装备还早。遇到的最大问题是无法“感知天地”，尤其是夜晚。比如倒飞时弹射，座椅最好是能自己转正向上。但是它怎么能感知自己现在是倒飞还是正飞?白天有天地线，但夜晚呢?美国试验过依据大地辐射原理，靠微波辐射来感知。但在目前还没有一个简便易行的办法来判断飞机座椅的姿态，并及时输入到座椅的控制程序中。能将飞机的数据等信息输入到座椅中是最好的。总之，各种姿态、全包线范围的救生是下一步面临的课题。三代椅基本解决了音速以下的包线救生。超音速的只有俄罗斯K-36能达到1.2倍音速。3.5代还无法进行俯仰控制，如何找正转向是个难题。美国MPES飞机搞了30多年依然无法达到实用。从探索研究发展到预研，投入了大量经费，依然无法进入型号。

研制下一代座椅需要搜集历次救生失败的例子，找出在那些状态下如何成功救生的办法。还要解决各种问题，如高速度时的激波问题、高空缺氧问题、寒区救生等一系列问题。还有一些情况是事先无法预知的，例如两机相撞时的救生，怎样建立预警机制。苏联曾在舰载机上用过自动弹射技术，但后来不用了，因为有时会失灵，例如正常飞行也弹射了。

当然四代还需要达到性能好、重量轻、成本低。性能好，指在飞机所有的包线都能救生，损伤概率还要低。

总之，今后的目标是明确的，但实现起来很艰难。十年之内难以到实用。

记：弹射座椅的动力和燃料有讲究吗?

专：弹射座椅要保证能弹座舱多装火药就可以，但难点在于，为了保证人的安全，这个力量不能过大，否则人的脊柱无法承受。目前最大能承受18g，还有5％～10％的损伤概率。此外同样的力还有一个加速度，就是你用多长时间增长，例如现在上限是增长率150－25g／秒，不能超过这个值。如果猛一加速，人的脊柱承受不了。过去常说三要素，就是“过载、增长率、作用时间”，这是指弹射筒阶段。

记：能谈谈直升机的弹射救生问题吗?是不是直升机不打算走这条路了?

专：直升机顶上有旋翼，很麻烦。原来有的用“炸桨”的办法。后来还有斜着弹射出去，但有一个出去后的方向问题。直升机本身负载较小，也不希望弹射系统过于复杂。后来还出现过牵引弹射，把伞射出去，苏联曾经研究过。所以直升机目前还主要走抗坠毁这条路。

记：我国的弹射座椅发展情况如何?

专：我国弹射座椅的研制已经达到了三代水平，并已全面列装。我国HTY(即“火箭、弹射、椅”的汉语拼音头字母)系列弹射座椅从1型开始已经研制了8个型号。第一个型号就已经是助推火箭座椅了(第二代座椅)。2型装歼－6、歼－7、3、4型最初装歼－8。较新的6型是通用型，装歼－7、歼－8和歼轰－7等。5型搞的早，定型得晚，所以编号占到前面，是为歼－10专用的。然后是7型、8型。7型装教练8。