直升機(jī)飛行員彈射逃生系統(tǒng)分析

沈桂將

摘要：隨著航空技術(shù)的發(fā)展，航空飛行器的性能越來(lái)越優(yōu)越，戰(zhàn)場(chǎng)上飛行員的安全問(wèn)題也成為焦點(diǎn)問(wèn)題。本文基于對(duì)直升機(jī)飛行員彈射逃生系統(tǒng)原理的研究，列舉了具體的直升機(jī)彈射逃生案例，分析了影響直升機(jī)彈射逃生的因素，分層次地闡述了對(duì)彈射逃生系統(tǒng)的研究與分析。

Abstract： With the development of aviation technology， the performance of aviation aircraft is becoming more and more superior， and the safety of pilots on the battlefield has become a focus issue. Based on the research on the principle of helicopter pilot ejection escape system， this paper enumerates the specific helicopter ejection escape cases， analyzes the factors affecting the helicopter ejection and analyzes the ejection escape system hierarchically.

關(guān)鍵詞：直升機(jī);彈射逃生;影響因素

Key words： helicopter;ejection escape;influencing factors

中圖分類號(hào)：V244.21+3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）35-0221-02

0? 引言

彈射逃生系統(tǒng)是在飛機(jī)發(fā)生故障時(shí)，依靠座椅下的動(dòng)力裝置將飛行員彈射出機(jī)艙，張開(kāi)降落傘。它是戰(zhàn)斗機(jī)飛行員應(yīng)急離機(jī)、使飛行員安全降落的座椅型逃生裝置。彈射逃生系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到飛行員的生命安全，因此受到廣泛的關(guān)注和重視。

1? 彈射逃生系統(tǒng)原理

現(xiàn)代彈射座椅一般由火箭推進(jìn)器作為動(dòng)力，在火箭推進(jìn)器啟動(dòng)后，飛行員和座椅（下文稱“人椅系統(tǒng)”）一起被彈射出艙。目前世界上最先進(jìn)的彈射座椅，都采用二級(jí)彈射。第一級(jí)彈射負(fù)責(zé)將人椅系統(tǒng)彈射出艙，第二級(jí)彈射則是實(shí)現(xiàn)人椅分離、打開(kāi)逃生傘的動(dòng)力源，由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和開(kāi)傘器構(gòu)成。

當(dāng)彈射系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，第一級(jí)彈射裝置開(kāi)始工作，給予人椅系統(tǒng)向上的外力，飛行器拋掉座艙蓋，人椅系統(tǒng)彈射出艙。二級(jí)彈射啟動(dòng)，人椅分離，打開(kāi)逃生傘。

2? 彈射逃生實(shí)例

2.1 戰(zhàn)斗機(jī)逃生案例

在1989年第38屆巴黎航展的飛行表演上，一架米格-29戰(zhàn)斗機(jī)因進(jìn)氣道吸進(jìn)一只飛鳥(niǎo)，導(dǎo)致飛機(jī)發(fā)生故障，使飛機(jī)失去控制。飛機(jī)發(fā)生故障時(shí)距離地面為150米，試飛員跳傘時(shí)的高度不足30米，在試飛員離機(jī)后僅2秒，飛機(jī)就發(fā)生爆炸并起火，試飛員僅受輕傷。

2002年7月27日，烏克蘭一架蘇-27UB戰(zhàn)斗機(jī)在烏西部城市利沃夫進(jìn)行飛行特技表演時(shí)突然失控墜毀，駕駛這架出事戰(zhàn)機(jī)的兩名飛行員是托波納里和葉戈羅夫，他們?cè)陲w機(jī)墜毀前被彈射出機(jī)艙，得以生還 。

2.2 當(dāng)前軍用直升機(jī)彈射系統(tǒng)

軍用直升機(jī)由于受飛行高度低、飛行速度快、沿途地形復(fù)雜、地面火力等因素影響，事故率遠(yuǎn)高于軍用固定翼飛機(jī)?？?52裝備的K-37-800彈射座騎，是世界上唯一批量生產(chǎn)，應(yīng)用在直升機(jī)上的逃生系統(tǒng)。在緊急情況下，飛行員拉動(dòng)座椅下方的雙把手，啟動(dòng)彈射系統(tǒng)，旋翼上的爆炸螺栓首先爆炸，將全部6片旋翼同時(shí)炸離，緊接著座艙罩被彈射開(kāi)，座椅上方的火箭點(diǎn)火射出座艙，而幾乎同時(shí)，飛行員與座椅分離，火箭下端的繩索系在飛行員軀體上，借火箭向上的拉力將飛行員拉出座艙，然后開(kāi)啟降落傘。整個(gè)逃生過(guò)程只需2.5秒。

3? 影響直升機(jī)彈射逃生的因素分析

直升機(jī)彈射逃生系統(tǒng)發(fā)展受阻的因素有很多，主要包括以下幾點(diǎn)：

3.1 直升機(jī)結(jié)構(gòu)的影響

直升機(jī)機(jī)身上方有主旋翼，因此一般情況下直升機(jī)無(wú)法像固定翼戰(zhàn)斗機(jī)一樣向上彈射。而機(jī)頭的裝備、武器及艙內(nèi)設(shè)備又極大程度上限制了直升機(jī)飛行員逃生的路線。狹小的艙內(nèi)空間和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力也限制了過(guò)大、過(guò)重的彈射逃生設(shè)備的裝備在直升機(jī)上。所以，研究制造重量輕，裝備體積小的彈射逃生設(shè)備至關(guān)重要，同時(shí)對(duì)直升機(jī)飛行員的戰(zhàn)場(chǎng)生存有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 低空特點(diǎn)的影響

武裝直升機(jī)是一種超低空的火力平臺(tái)，由于逃生時(shí)高度只有幾十米至幾百米，逃生傘展開(kāi)后沒(méi)有足夠的充氣時(shí)間，減速性能難以達(dá)到保證飛行員安全落地的指標(biāo)，從而嚴(yán)重阻礙了直升機(jī)彈射逃生系統(tǒng)的發(fā)展。

3.3 彈射座椅的影響

彈射座椅是整個(gè)彈射系統(tǒng)的核心部分，其性能的優(yōu)劣直接決定著飛行員的生命安全及逃生質(zhì)量，其性能包括彈射座椅的本身材質(zhì)及彈射過(guò)程中的氣動(dòng)性能。

在戰(zhàn)斗中，必須保證逃生系統(tǒng)及彈射座椅要完好無(wú)損，這就對(duì)座椅的材質(zhì)提出了較高的要求，整個(gè)系統(tǒng)既要總的體積和質(zhì)量符合武裝直升機(jī)的要求，還要保證在直升機(jī)受到攻擊時(shí)，不會(huì)使自身受到損傷。

氣動(dòng)性能要求彈射座椅在出艙后的初速度、加速度、角速度及過(guò)載的參數(shù)要符合飛行員的生理極限，并使人椅系統(tǒng)沿安全的曲線飛行，確保飛行員從出艙到落地的安全。在整個(gè)逃生系統(tǒng)中，逃生傘擔(dān)負(fù)著至關(guān)重要的角色。因降落傘折疊后依然有著較大的體積（相對(duì)于武裝直升機(jī)座艙內(nèi)空間），而一般較小的降落傘又不具備良好的減速性能。所以針對(duì)武裝直升機(jī)設(shè)計(jì)一系列的專用逃生傘也成為了直升機(jī)飛行員彈射逃生的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。

3.4 自動(dòng)化彈射逃生系統(tǒng)可靠性的影響

當(dāng)前直升機(jī)在飛行員彈射逃生時(shí)，普遍采用手動(dòng)操作的方式，這對(duì)飛行員彈射時(shí)機(jī)的判斷力提出了很高要求。當(dāng)直升機(jī)遇險(xiǎn)時(shí)，飛行員的精神處于高度緊張狀態(tài)，對(duì)環(huán)境的判斷力也變得不夠準(zhǔn)確，所以自動(dòng)化彈射逃生系統(tǒng)就變得尤為重要。自動(dòng)化彈射逃生系統(tǒng)是在直升機(jī)遇險(xiǎn)時(shí)，能夠自行判斷險(xiǎn)情，并通過(guò)預(yù)設(shè)的方案自動(dòng)啟動(dòng)彈射逃生裝置，從而進(jìn)行彈射。

面對(duì)日益復(fù)雜的未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)自動(dòng)化彈射逃生系統(tǒng)的需求變得越來(lái)越高。自動(dòng)化彈射逃生的關(guān)鍵性技術(shù)是測(cè)控技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化測(cè)控來(lái)檢測(cè)當(dāng)前直升機(jī)的狀態(tài)，判斷彈射逃生的時(shí)機(jī)。但是當(dāng)直升機(jī)遇到險(xiǎn)情時(shí)，涉及諸多因素，包括高度、速度、加速度、失速、橫滾、俯仰、偏航及發(fā)動(dòng)機(jī)停車、失火等等因素，使得測(cè)控尤為困難。

3.5 彈射逃生系統(tǒng)時(shí)間控制模式的影響

針對(duì)第四代彈射座椅的特點(diǎn)，逃生系統(tǒng)需要對(duì)系統(tǒng)時(shí)間控制模式進(jìn)行研究，以采集彈射逃生過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人椅系統(tǒng)橫滾狀態(tài)和飛行軌跡的控制。彈射逃生系統(tǒng)時(shí)間控制模式包括固定時(shí)間控制模式、延遲時(shí)間控制模式和選擇時(shí)間控制模式三種。固定時(shí)間控制模式是彈射系統(tǒng)在啟動(dòng)后以固定的時(shí)間進(jìn)行開(kāi)傘;延遲時(shí)間控制模式是通過(guò)采集系統(tǒng)開(kāi)啟后，彈射座椅出艙瞬間高度及速度參數(shù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的開(kāi)傘計(jì)劃選擇開(kāi)傘時(shí)機(jī);選擇時(shí)間控制模式是對(duì)不同的出艙速度選擇不同的開(kāi)傘時(shí)機(jī)。

雖然逃生系統(tǒng)的時(shí)間控制模式越來(lái)越智能化，但是仍存在著一定的局限性：

①采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、精密程度帶來(lái)的影響很大。

②采集的數(shù)據(jù)局限于彈射座椅出艙的瞬間，無(wú)法感知人椅系統(tǒng)出艙后的具體情況。

③一旦時(shí)間控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將對(duì)飛行員的安全逃生帶來(lái)巨大的影響。

4? 結(jié)束語(yǔ)

隨著美、俄、英等軍事大國(guó)的科技崛起，通過(guò)大量的試驗(yàn)，彈射逃生越來(lái)越適合直升機(jī)飛行員逃生系統(tǒng)。未來(lái)的直升機(jī)彈射系統(tǒng)將趨于自動(dòng)化、精巧化、綜合化，在瞬息萬(wàn)變的信息化戰(zhàn)場(chǎng)，飛行員的工作量十分巨大，自動(dòng)化彈射技術(shù)必然成為未來(lái)的直升機(jī)彈射逃生的發(fā)展趨勢(shì)。

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