彈射座椅開傘程序的方案分析

□董 偉

彈射座椅(以下稱:座椅)是飛行員的最后一道生命保障，而座椅的開傘程序控制是座椅設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。應(yīng)急彈射時(shí)，為了確保乘員不被開傘時(shí)的沖擊過(guò)載損傷，必須要在人椅系統(tǒng)的海拔高度和速度均在設(shè)定的限值以下時(shí)才能人椅分離并射出救生傘(以下稱:開傘)，因此，座椅在執(zhí)行開傘程序時(shí)，必須要判斷人椅系統(tǒng)所處海拔高度及速度是否滿足救生傘允許的開傘限值。座椅配套的救生傘性能指標(biāo)一般都具有兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)，即允許的最大海拔高度(開傘高度限值)以及該海拔高度上允許的最大開傘真速(開傘速度限值)。座椅的開傘程序是座椅彈射出艙后需要完成的一系列控制的最后一個(gè)控制階段，開傘高度限制和開傘速度限值是該控制階段的重要參數(shù)，且開傘高度限值直接決定了開傘速度限值的選取，因而，如何合理使用開傘高度限值，使得在盡可能不低于座椅性能的情況下，既能保證高原與平原跨區(qū)域飛行的兼顧，又能保證平原飛行時(shí)局部高海拔的正常使用一直是座椅研究的重要課題。

一、設(shè)定開傘高度限值的意義

座椅大致的工作流程是，彈射啟動(dòng)后，程序控制器根據(jù)獲得的各種參數(shù)進(jìn)行分析判斷并進(jìn)入相應(yīng)的控制模式，當(dāng)控制模式工作完畢后即進(jìn)入座椅控制環(huán)節(jié)的最后一步——開傘控制程序。座椅能全程連續(xù)感受人椅系統(tǒng)所處的海拔高度參數(shù)，還能全程連續(xù)感受人椅系統(tǒng)的合成速度參數(shù)，因此，開傘模式為實(shí)時(shí)的速度控制模式。

在低空復(fù)雜姿態(tài)下，當(dāng)座椅需要開傘時(shí)，必須要判定人椅系統(tǒng)所處海拔高度及速度這兩個(gè)參數(shù)，只有當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)都滿足救生傘的使用要求時(shí)，座椅控制系統(tǒng)才會(huì)輸出開傘指令。按座椅配套的救生傘指標(biāo):在海拔4，000m 時(shí)的最大開傘真速650km/h;在海拔7，000m 時(shí)的最大開傘真速為600km/h，并且救生傘開傘速度限值與海拔高度相互關(guān)聯(lián)，只要確定了海拔高度，開傘速度限值也就相應(yīng)確定?？梢哉J(rèn)為座椅開傘的兩個(gè)海拔高度關(guān)鍵點(diǎn)4，000m 和7，000m，這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)將座椅彈射后的工作高度劃成了3 個(gè)區(qū)間，各區(qū)間與救生傘開傘速度限值關(guān)系如下:一是海拔7，000m 以上，不允許開傘;二是海拔4，000m到海拔7，000m 之間，開傘速度限值為600km/h;三是海拔4，000m 以下，開傘速度限值為650 km/h。

兩個(gè)海拔高度關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)際控制的內(nèi)容也有所區(qū)別:海拔7，000m 高度關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)開傘與不開傘的控制點(diǎn)，即在海拔7，000m 以上不允許開傘，7，000m 以下時(shí)有條件開傘;海拔4，000m 高度關(guān)鍵點(diǎn)則是確定開傘速度限值的控制點(diǎn)，即在4，000m 以上開傘速度限值為600 km/h，4，000m 以下開傘速度限值為650 km/h。因而座椅在執(zhí)行開傘程序時(shí)必須要預(yù)先輸入一個(gè)海拔高度作為開傘程序控制的依據(jù)，后續(xù)才能根據(jù)該海拔高度值確定開傘時(shí)機(jī)。

二、設(shè)定開傘高度值方案分析

座椅在救生傘及信號(hào)感受模式上采用高、平原通用的救生傘，并采用實(shí)時(shí)感受空中人椅系統(tǒng)合成速度的方式，使得座椅實(shí)現(xiàn)了彈射后實(shí)時(shí)速度控制模式。結(jié)合座椅信號(hào)感受模式，分析座椅的工作程序，從兩個(gè)不同角度對(duì)座椅的開傘程序提出方案。

(一)方案1:彈射出艙后根據(jù)感受的高度參數(shù)確定開傘條件。方案不對(duì)座椅的程序控制器預(yù)設(shè)開傘高度限值，而是根據(jù)座椅本身感受的人椅系統(tǒng)所處的海拔高度值為依據(jù)來(lái)選擇不同的開傘控制程序。由于座椅的各種程序控制模式中，最早的開傘時(shí)間是在彈射后的0．3s，因此，在從彈射啟動(dòng)到0．3s 這段開傘前的時(shí)間段內(nèi)預(yù)先判讀出人椅系統(tǒng)所處的海拔高度，并將該海拔高度值作為開傘控制程序的輸入?yún)?shù)，確定出人椅系統(tǒng)所處的海拔高度區(qū)間，從而選擇相應(yīng)的開傘控制程序。其高度區(qū)間內(nèi)工作模式如下:一是海拔7，000m 以上，感受人椅系統(tǒng)速度600 km/h，判讀人椅系統(tǒng)所處海拔高度，當(dāng)H ＜7，000m 時(shí)，立即輸入開傘指令;二是海拔4，000m 到海拔7，000m 之間，感受人椅系統(tǒng)速度≤600 km/h，立即輸入開傘指令;三是海拔4，000m 以下，感受人椅系統(tǒng)速度≤650 km/h，立即輸入開傘指令。

(二)方案2:兩塊程序控制器預(yù)先設(shè)定不同的開傘高度值。由于我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，簡(jiǎn)單以高平原來(lái)劃分飛行區(qū)域并不能滿足座椅的使用要求，特別是機(jī)場(chǎng)海拔低，而周邊海拔較高的飛行區(qū)域，需要將兩塊程序控制器的開傘高度限值進(jìn)行區(qū)別設(shè)定，即一塊程序控制器以機(jī)場(chǎng)海拔為依據(jù)進(jìn)行開傘高度限值的設(shè)定，而另一塊程序控制器的開傘高度則以飛行區(qū)域的最高海拔為依據(jù)進(jìn)行設(shè)定。應(yīng)急彈射后人椅速度滿足開傘速度限值時(shí)，根據(jù)兩塊程序控制器感受的高度來(lái)判斷是否執(zhí)行開傘程序。

對(duì)于方案1 來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)特點(diǎn):不需要參考任何飛行區(qū)域的參數(shù);彈射時(shí)自動(dòng)判斷開傘高度及速度限值;開傘控制程序與海拔高度無(wú)關(guān)，具有自適應(yīng)跨區(qū)域救生能力;具有有效解決局部高海拔問(wèn)題能力;程控器在全救生包線內(nèi)具有余度功能。

對(duì)于方案2，需要機(jī)場(chǎng)海拔和飛行區(qū)域最高海拔作為依據(jù);需要在地面預(yù)設(shè)參數(shù);跨區(qū)域飛行時(shí)，需根據(jù)前往區(qū)域機(jī)場(chǎng)海拔及最高海拔來(lái)選擇是否需要重新設(shè)定開傘高度限值，因此不具備自適應(yīng)跨區(qū)域救生能力;具有有效解決局部高海拔問(wèn)題能力;在部分救生包線內(nèi)具有余度功能。

三、結(jié)語(yǔ)

從以上分析可以得出，方案一在自適應(yīng)跨區(qū)域救生方面以及是否需要判斷飛行區(qū)域并預(yù)設(shè)開傘高度限制方面具有決定性的優(yōu)勢(shì)。從座椅救生性能、可操作性等方面綜合來(lái)說(shuō)，座椅更加智能化、方便飛行員的使用、簡(jiǎn)化地勤人員對(duì)座椅的維護(hù)，因此方案一也是座椅在開傘程序控制方面的最終方案。

［1］徐世坤．彈射救生程序控制的發(fā)展［J］．國(guó)際航空，1994，8

［2］傅前哨．生命的保護(hù)神——彈射座椅縱橫談［J］．航空世界，2013，5