飛機怎樣彈射救生？

7月19日，中國國產(chǎn)最新型殲轟7(FBC-1)“飛豹”雙座雙發(fā)戰(zhàn)斗轟炸機在中俄“和平使命—2009”聯(lián)合演習(xí)期間墜毀，兩名飛行員雙雙遇難。自1903年美國萊特兄弟首次實現(xiàn)了動力飛行以后，在飛機失事時如何挽救飛行員的生命便提上了議事日程。法國于1917年首先把降落傘用于軍用飛機。一戰(zhàn)期間，約有800名氣球觀測員從失事的氣球上跳傘獲救。二戰(zhàn)時，戰(zhàn)斗機的時速已提高到600公里以上，只靠飛行員的體力爬出座艙跳傘逃生越來越困難，要冒著被強風(fēng)吹倒或被刮撞到飛機尾翼上的危險。德國首先開始了對飛行彈射座椅的研究并率先用作實戰(zhàn)。戰(zhàn)后，彈射座椅在英國、美國、俄國、瑞典等國迅速發(fā)展，成為高速軍用飛機必不可少的救生設(shè)備。

不能承受之重

由于彈射是在緊急情況下進(jìn)行的，飛行狀態(tài)、速度等難以控制，加之彈射動作瞬間完成，飛行員將要承受很高的過載力(從14G到20G不等)，強大的彈射沖擊易使飛行員身體因突然位置改變而引起扭傷或撞擊傷以及脫臼等問題。在彈射瞬間，飛行員身體將受到高速氣流的吹襲。根據(jù)事例分析，當(dāng)飛行速度小于800千米/小時，彈射離機基本是安全的;飛行速度大于800千米/小時時，離機過程中有23.7%的人被吹掉了氧氣面罩、飛行靴和手套，在飛行速度為900千米/時時極易造成骨折。另外，高速氣流把裝具吹開也是人員受傷的一個因素。如果強大的氣流把氧氣面罩吹掉、移位或?qū)Ч軘嗔?，頭部在沒有保護(hù)裝置的情況下即使在600千米/小時都會使顏面、眼睛和頸部疼痛，耳部胸部有壓迫感，氣流速度再大而沒有防護(hù)會引起皮下、結(jié)膜下出血，甚至可以引起面部軟組織撕裂，肺胃等內(nèi)部器官的損傷。裸露在外部的身體部位在高空低氣溫加吹襲的三重作用下還可導(dǎo)致凍傷。

在彈射救生過程中，引起飛行員死亡的另一重要原因是由于與地面猛烈碰撞造成的。美國海軍1967年至1979年共發(fā)生1376次彈射，死亡人數(shù)占彈射總?cè)藬?shù)的17.1 %，其中，低空小于61米彈射占6%、大于927千米/小時速度彈射占7.2%。當(dāng)飛行員應(yīng)急離機成功并安全著陸后，還面臨著自然環(huán)境的威脅和敵方的威脅。從各國彈射救生的統(tǒng)計資料可以看出，安全著陸(水)后沒有得到救生的事例多有發(fā)生，其中降落到海上造成凍溺死亡的占多數(shù)。第二次世界大戰(zhàn)中，降落在歐洲北海的飛行員有50%被凍死。高度干旱對人體也存在巨大威脅，在高溫干旱的沙漠里，如無飲水人最多只能生存兩三天。

復(fù)雜的工程

彈射椅是一個非常復(fù)雜的裝置，如馬丁·貝克公司的MK10型彈射椅就有1300多個功能組件，這還不包括座椅本身的架構(gòu)、降落傘以及求生工具。應(yīng)急彈射僅僅是一個生命的瞬間。從飛行員啟動彈射程序、座椅彈射離機人椅自動分離直至救生傘張滿，整個過程在3秒之內(nèi)自動完成。在這個過程中，彈射操縱 、彈射動力、程序控制、人/椅穩(wěn)定、人/椅分離、救生傘等子系統(tǒng)及相關(guān)部件必須高度協(xié)同，以確?！叭f無一失”。這是飛機上最為復(fù)雜的協(xié)同體系之一，包括彈射座椅、傘系統(tǒng)、個體防護(hù)裝備、供氧系統(tǒng)、救生裝備用儀表和救生物品等。它不僅要滿足現(xiàn)代飛機日益提高的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能要求，而且還必須符合人體生理和耐限的規(guī)定，是一個涉及數(shù)十個學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)工程。

現(xiàn)代飛機上大多采用微型爆破索系統(tǒng)和在座椅上安裝破蓋器的辦法將飛機艙蓋沖破，為乘員彈射開辟道路。而此前，許多彈射系統(tǒng)采用的是拋座艙蓋。就是在彈射之前啟動相應(yīng)程序?qū)w機艙蓋整個拋射出去，這個過程往往占用零點幾秒的時間?？蓜e小看這個零點幾秒，因為飛機在起飛、著陸階段出事的概率最高，在這個情況下，0.1秒都是很寶貴的。所以西方現(xiàn)在采用的都是穿破座艙蓋的辦法，就是說，彈射座椅上有一個破蓋槍，把玻璃打爛，或者在玻璃上布置微爆鎖，把玻璃炸開，達(dá)到清除彈射通道障礙的目的。打破艙蓋和彈射動作幾乎同時發(fā)生，從而節(jié)省了這寶貴的0.1秒。

直升機救生也玩“彈射”

伊拉克戰(zhàn)爭表明武裝直升機的作用越來越重要，但其救生成功率并不能令人滿意，一旦出現(xiàn)緊急情況結(jié)果往往是機毀人亡。目前世界直升機的救生技術(shù)主要分為兩派，即俄羅斯的彈射救生和西方的抗墜毀理論。與固定翼飛機不同，直升機座艙上方有飛速旋轉(zhuǎn)的巨大槳片，人們通常認(rèn)為，垂直彈射的結(jié)果將會導(dǎo)致飛行員非死即傷。為了研制直升機彈射技術(shù)，俄羅斯投入了大量的資金并花了整整7年時間，研制成功了K-37零-零火箭式彈射救生系統(tǒng)并裝備在卡-50和卡-52攻擊直升機上，這也是世界上唯一裝備彈射救生座椅的直升機。

目前，裝備了K-37彈射座椅的俄飛行員的應(yīng)急離機成功率達(dá)到100%，它開創(chuàng)了直升機駕駛員彈射救生的先河，填補了直升機救生領(lǐng)域的一項空白。好萊塢007電影里有相關(guān)精彩的鏡頭?？?50安裝了K-37型彈射座椅，當(dāng)直升機被擊毀或發(fā)生嚴(yán)重機械事故需要彈射時，飛行員拉動救生把手，啟動旋翼槳葉根處的爆炸螺栓。爆炸螺栓將6片槳葉炸離槳翼，同時爆炸螺栓也將座艙蓋炸飛。這時K-37型彈射座椅啟動，將飛行員彈射出去。在彈射救生時，彈射飛行員的卡-50必須離開友機150米以外，否則，炸飛的槳葉可能會傷害友機。

西方的抗墜毀理論建立在一個詳細(xì)的調(diào)查基礎(chǔ)上，統(tǒng)計表明，直升機墜落往往都在20米以下的低空，而且此時的旋翼能有效地降低墜落速度，只要能把降落速度降低到可接受的程度，完全可以保證飛行員的安全。所以，西方加強了機身和起落架，特別設(shè)計了座椅，以保證能緩沖沖擊力，改造了油箱，使它不會爆炸，一般的直升機還會在駕駛艙，發(fā)動機等重要部位加裝裝甲，并且起落架具有很強的緩沖能力，使直升機發(fā)生事故墜落時，連著飛行員一起墜落，通過旋翼的自旋有效降低降落速度并保持操控性，最終保證飛行員的安全。如美軍的AH-64阿帕奇直升機，加裝了裝甲以及對起落架進(jìn)行加固。

彈射救生技術(shù)展望

戰(zhàn)機彈射救生經(jīng)歷了較長的發(fā)展階段。第一代彈射座椅是利用滑膛炮的原理把人和座椅作為“炮彈”射出飛機座艙，然后使人椅分離打開救生傘。這種方法用在飛行速度相對較低的飛行時代還可以滿足需求。第二代彈射座椅為火箭彈射座椅，主要特征是把火箭作為彈射座椅的第二級動力，以解決零-零彈射救生的問題，并可以在更高的飛機飛行速度(1100千米/小時)下應(yīng)急彈射離機。第三代彈射座椅屬于多態(tài)彈射座椅，主要特點是采用了速度傳感器，根據(jù)應(yīng)急離機的飛行速度的不同，救生程序執(zhí)行不同的救生模式，提高了救生成功率。國外現(xiàn)役機種裝備的彈射座椅絕大部分為第三代彈射座椅。美國洛克希德?馬丁公司研制的SR-71彈射座椅曾在23774米的高空，在M數(shù)大于3.0時，拯救過飛行員。這種座椅在改裝后曾用于美國“哥倫比亞”號航天飛機試飛員的應(yīng)急救生設(shè)備。

20世紀(jì)70年代末，美國的第三代彈射座椅ACESⅡ裝機服役之后，便開始了第四代彈射座椅的研制工作，稱它為最高性能彈射座椅(MPES)計劃。該計劃采用了可改變推力方向的球形火箭發(fā)動機和微波輻射技術(shù)，感受天地之間的溫度差，指令改變推力方向，使座椅自動導(dǎo)向。它的主要特點是實現(xiàn)人椅系統(tǒng)離機后的姿態(tài)控制，其關(guān)鍵技術(shù)是可控推力技術(shù)和飛行控制技術(shù)。第四代彈射座椅實質(zhì)上是一個自動飛行器，主要解決高速彈射救生和不利姿態(tài)下的救生問題，但由于其關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)險性很大，雖經(jīng)多年研究并取得很大進(jìn)展，但至今尚未裝機服役。