座艙蓋上的線條藝術(shù)

Yankee

救生系統(tǒng)的升級

為保障飛行員的生命安全，現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)均裝備有先進(jìn)的彈射救生系統(tǒng)。傳統(tǒng)的拋蓋彈射救生系統(tǒng)在飛行員啟動彈射手柄后，拋蓋裝置將座艙蓋拋離彈射區(qū)，座椅隨后開始運(yùn)動。為避免彈射座椅與艙蓋在空中相碰， 設(shè)計時采用延時機(jī)構(gòu)使座椅延時運(yùn)動。但對于以“毫秒”為單位計算的逃生時間，這零點幾秒的延時很可能導(dǎo)致彈射救生失敗。

因此，世界上部分先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)放棄拋蓋救生，轉(zhuǎn)而采用無延時穿蓋彈射救生系統(tǒng)，縮短了脫險時間，為拯救飛行員生命提供了更多的機(jī)會。

1、破蓋沖角式穿蓋彈射救生系統(tǒng)

飛行員發(fā)出彈射指令后，彈射座椅上的破蓋沖角首先沖擊座艙蓋，使艙蓋透明件產(chǎn)生初始裂紋；隨后彈射火箭啟動，依靠座椅上的穿蓋器徹底擊穿艙蓋透明件，清除彈射通道障礙。我國最早在教8中級教練機(jī)上采用了這一技術(shù)，后也在出口的殲7MG 等型號上使用。

這種彈射方式優(yōu)點是技術(shù)相對簡單，縮短了救生時間，提高了在低空復(fù)雜姿態(tài)下的救生成功率。另外由于取消了拋蓋裝置、拋蓋聯(lián)動機(jī)構(gòu)、座椅聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)等三個關(guān)聯(lián)裝置，系統(tǒng)可靠性顯著提高。但其缺點也很明顯。由于破蓋沖角和穿蓋器沖擊艙蓋均屬外力作用，加之該技術(shù)主要用于第二代戰(zhàn)斗機(jī)的非定向航空有機(jī)玻璃艙蓋，破碎后的玻璃碎片大小和形狀很難控制，因此會出現(xiàn)尺寸較大、利角突出的不規(guī)則玻璃碎片傷及飛行員的事故。而且玻璃碎片還可能破壞氧氣面罩等個人裝備，導(dǎo)致即使飛行員成功完成穿蓋過程，也有可能對其身體造成嚴(yán)重?fù)p傷，甚至導(dǎo)致彈射失敗。

2、微爆索式穿蓋彈射救生系統(tǒng)

為避免上述危險情況發(fā)生，微爆索式穿蓋彈射救生系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)用敷設(shè)在座艙蓋玻璃內(nèi)部的微爆索破裂裝置取代破蓋沖角。該裝置由微爆索和柔性傳爆索兩個子部件組成。彈射時要求微爆索在穿蓋器接觸艙蓋透明件前炸裂艙蓋，以降低飛行員頭、肩、膝等部位的撞擊載荷。

飛行員發(fā)出彈射指令之后，微爆索破裂裝置立即起爆，使艙蓋透明件破裂，產(chǎn)生初始裂紋，隨后彈射火箭啟動，依靠座椅的穿蓋器徹底沖破艙蓋，完成彈射通道障礙的清除。使用此種穿蓋方式的艙蓋玻璃破裂效果好、產(chǎn)生的預(yù)制裂紋穩(wěn)定，彈射過程中作用在人體上的穿蓋載荷也相對較小。但是座椅與座艙之間需要一套聯(lián)動機(jī)構(gòu)啟爆微爆索，而且敷設(shè)微爆索的工藝也比較復(fù)雜，艙蓋上的微爆索對飛行員的視界也有一定的影響。該項技術(shù)主要適用于第三代戰(zhàn)斗機(jī)的定向航空有機(jī)玻璃艙蓋。我國最早在FC-1“梟龍”戰(zhàn)斗機(jī)上應(yīng)用了該技術(shù)，并在殲10戰(zhàn)斗機(jī)上得到推廣。

殲10的微爆索呈直線狀沿中線敷設(shè)在座艙蓋頂部。敷設(shè)方法相對簡單，對微爆索材料與敷設(shè)工藝要求也較低，缺點是產(chǎn)生的碎片不夠均勻。目前使用微爆索彈射救生技術(shù)的雅克-130等國外飛機(jī)多采用封閉多邊形微爆索，可擴(kuò)大爆炸面積，提高碎片均勻度。

若將艙蓋微爆索破裂裝置比做爆竹的話，柔性傳爆索部件就是這個“爆竹”的“捻子”。對“爆竹”而言，“捻子”并非燃燒的越快越好，兩者的協(xié)調(diào)程度直接關(guān)系到微爆索穿蓋彈射救生系統(tǒng)工作的成敗。

柔性傳爆索部件的工作原理是將飛行員的逃生指令通過爆轟波信號，以高達(dá)6～7千米/秒的波速，瞬時傳輸至微爆索部件。傳統(tǒng)燃?xì)饷}沖信號的傳輸采用不銹鋼管，為保證燃?xì)獍踩?，管路設(shè)計與敷設(shè)繁瑣，氣密性要求高，重量大，可靠性與維護(hù)性也相對較低。因此，我國在研制傳爆索部件時選擇了柔性材料，其重量相對較輕，也更易安裝。

艙蓋微爆索破裂技術(shù)的采用，使救生系統(tǒng)（不含彈射座椅部分）的重量減輕了50%～80%，可靠性指標(biāo)達(dá)到置信度0.9，可靠度0.98，系統(tǒng)所有部件均可定期更換，日常僅需視情檢查，維護(hù)性大大提高。另外，從裝備國產(chǎn)微爆索式穿蓋彈射救生系統(tǒng)的殲10和“梟龍”兩型飛機(jī)近年來發(fā)生的幾次彈射救生案例上來看，此系統(tǒng)在可靠性與安全性方面的表現(xiàn)確實比拋蓋式彈射救生系統(tǒng)更加優(yōu)秀。

殲20的選擇

殲20前兩架驗證機(jī)均使用視野開闊、無觀察死角的一體化座艙蓋。這種類似F-22的座艙蓋在外形上誠然美觀，也符合軍事愛好者心目中第5代戰(zhàn)斗機(jī)應(yīng)有的“酷炫”形象。但由于其沒有加強(qiáng)框架，完全依靠透明件自身支撐結(jié)構(gòu)，因此需要足夠厚度保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，這導(dǎo)致一體化座艙蓋在重量上反大于非一體式座艙蓋，其壽命也不如非一體式座艙蓋。并且由于艙蓋厚度較大，如果采用穿蓋彈射技術(shù)，微爆索爆炸后難以形成尺寸小且均勻的碎塊，彈射危險性較大。所以，使用一體化座艙蓋設(shè)計且正式列裝部隊的美國F-16與F-22兩型戰(zhàn)斗機(jī)仍然使用傳統(tǒng)的拋蓋彈射方式。

隨著機(jī)載探測設(shè)備性能的發(fā)展，以及空戰(zhàn)武器使用隱蔽性的提高，現(xiàn)代空戰(zhàn)的突發(fā)性大大增加，飛機(jī)很有可能在毫無察覺的情況下被對方武器命中，這就對飛行員逃生系統(tǒng)的響應(yīng)速度提出了更高的要求。

對于主打超視距空戰(zhàn)的第5代戰(zhàn)斗機(jī)而言，采用一體化艙蓋帶來的視距內(nèi)視野優(yōu)勢的價值非常有限，其設(shè)計不但不足以抵消對飛行員逃生安全帶來的負(fù)面影響，而且成本昂貴、重量增加（包括艙蓋本身增重以及采用拋蓋彈射系統(tǒng)的附加重量）。雖然內(nèi)部加強(qiáng)框設(shè)計會增加飛機(jī)正向雷達(dá)反射截面積，但這一問題可以通過在艙蓋內(nèi)部鍍金屬反射膜予以緩解。因此，美國的F-35戰(zhàn)斗機(jī)就摒棄了F-22的純一體化座艙蓋設(shè)計，改用帶內(nèi)部加強(qiáng)框的一體化座艙蓋以配合使用穿蓋彈射救生系統(tǒng)。

殲20“2011”號原型機(jī)的座艙蓋雖然增加了內(nèi)部加強(qiáng)筋，但其透明件部分仍然一體成型，這一點和美國F-35相似，與仍然采用兩段式座艙蓋設(shè)計的俄羅斯T-50明顯不同。從這種改進(jìn)中，能夠看到我國設(shè)計人員在5代機(jī)彈射救生系統(tǒng)的研發(fā)過程中不斷追趕世界先進(jìn)水平的實力，座艙蓋上的線條藝術(shù)在國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī)上，又增添一道新彩。