飛行員存活的關(guān)鍵 解讀國產(chǎn)先進彈射座椅.docx

昨天看了四川解放軍又墜了一架J10B。 但是幸好飛行員活下來了。聽說是跳傘成功?，F(xiàn)在觀念終于改了！飛機錢能買到， 一個優(yōu)秀飛行員沒了錢可買不來 我們今天來科普下國產(chǎn)彈射座椅 ，這可是飛飛活命的關(guān)鍵??！ 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) /post_8413015_1.html/ 彈射逃生的歷史可以追溯到最初的跳傘表演，當(dāng)時空中馬戲團的演員從氣球躍下，打開降落傘緩緩著地來取悅觀眾。但一戰(zhàn)大批的空勤人員因為缺乏救生裝備戰(zhàn)死。讓當(dāng)時的航空專家不得不關(guān)注起這方面。降落傘從一開始就是協(xié)助飛行員脫離失控飛機的逃生工具，早期飛機航速慢，可以人力推開座艙蓋再從容的跳離飛機。但隨著飛機速度的提升，這種方法已不能確保飛行員能活下來，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)跳傘時的空速大于360公里/時，飛行員的存活率僅約2%。所以利用機械彈射逃生的概念應(yīng)運而生. 圖為最早的彈射座椅 德國空軍的HE219戰(zhàn)斗機上裝備。彈射方式主要分為兩種：一是人員坐在彈射座椅上脫離飛機，然后開啟降落傘；二是駕駛艙整體與飛機脫離，以座艙為逃生艙對人員提供保護。前者對飛機結(jié)構(gòu)影響較小，成為戰(zhàn)斗機逃生系統(tǒng)的主流；后著因管路配置、結(jié)構(gòu)設(shè)計等因素對戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)影響較大，迄今為止只有很少飛機采用，因此本文將重點討論彈射座椅。 圖為奇葩的F111土豚整體式逃生艙。彈射系統(tǒng)的類型 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / 早期彈射座椅的動力來源可分為兩類，一是儲氣瓶的壓縮空氣、二是火藥燃?xì)?。將高壓空氣注入彈射座椅的汽缸與活塞，使彈射座椅受作用力脫離飛機的做法在技術(shù)上較為簡易，但這種彈射方式對維修和整備時間都不利。另一被稱為彈射槍的設(shè)計能以較小體積和重量提供足夠的彈射力量，彈射槍的結(jié)構(gòu)類似于中國玩的二踢腳，平時內(nèi)筒縮入外筒并以機械裝置鎖定，當(dāng)彈射指令下達時，固定裝置解鎖，兩筒間的起爆裝藥即被引爆，產(chǎn)生高壓氣體將內(nèi)筒伸出，內(nèi)外筒的功能如同活塞與汽缸，并兼具導(dǎo)軌作用，使彈射座椅沿導(dǎo)軌方向離開戰(zhàn)斗機。使用彈射槍的彈射座椅飛離戰(zhàn)斗機的速度能達到15米/秒。因上述脊椎的特性，使得利用火箭為彈射動力并不能一味增加推力。目前多數(shù)彈射座椅都保留了彈射槍，將彈射動力分為兩個階段，先利用彈射槍將彈射座椅與駕駛艙底板分離，再將彈射座椅推升至導(dǎo)軌末端（約需0.20.35秒，加速度不超過15G），等座椅到達導(dǎo)軌末端后，再啟動火箭進一步加速彈射座椅。兩段式彈射動力可以較小加速度增加值獲得較高的彈射彈道，即使在高下沉率的飛行狀態(tài)下彈射，也能確保獲得足夠的開傘高度。一般來說，零高度零速度彈射（即所謂零-零彈射）座椅能在地面靜止?fàn)顟B(tài)下彈射至107米高度。彈射程序的進行 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / 目前彈射座椅在發(fā)展中已漸漸融入許多復(fù)雜的子系統(tǒng)，如人椅分離、可變開傘行程與氣動穩(wěn)定裝置等，以擴展彈射包線、增加逃生成功率。一般來說彈射座椅所具備的主要組件如圖所示，要了解彈射系統(tǒng)的設(shè)計特性，需要分析彈射程序的相關(guān)步驟，才能了解其演進過程和設(shè)計理念。圖為一部電影中 F18彈射過程的CG彈射指令令下達由于彈射時機的選擇并非僅單純考慮戰(zhàn)斗機狀況，還需考慮地點、敵情等因素，因此除部分實驗機和垂直起降戰(zhàn)斗機安裝了自動彈射系統(tǒng)外，其余都由飛行員自行決定彈射時機。彈射指令的下達是由啟動彈射手柄開始，彈射手柄多裝于腿部附近，最早的德國彈射座椅把彈射手柄設(shè)計于頭靠上方，彈射時，人員為將手柄拉下必須挺直背部、縮回手臂，可確保保持正確坐姿，避免受傷。有些甚至將手柄與面罩連動，啟動彈射手柄時順勢拉下面罩，避免破碎的座艙蓋碎片及高速氣流傷害臉部的，但在超過6至8G以上過載彈射時，飛行員無法將手臂抬到頭部上方啟動彈射手柄，所以現(xiàn)在的彈射座椅一般都把手柄置于兩腿中央，以縮短下達彈射命令時間。圖中那個手柄就是彈射手柄 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) /post_8413015_1.html/ 座艙蓋脫離彈射時最先遇到的障礙是座艙蓋，所以在彈射前就要拋掉座艙蓋。早期飛行員可以人力推開座艙蓋，利用氣流把座艙蓋吹離，但隨著空速的增加，座艙蓋因承受外部氣動力作用而無法手動拋離。F-22更狠！為了縮短拋蓋時間，=直接在座艙蓋安裝了小型火箭助推組，利用火箭拋離座艙蓋，大幅縮短拋蓋時間。對多座機或而言，拋蓋一般無法完成，所以還有另外兩招解決：一是利用安裝在彈射座椅頭上方的沖角擊破座艙蓋直接彈射，但現(xiàn)代戰(zhàn)斗機座艙蓋能抗鳥撞，所以不易穿透，還有可能弄傷人員。二是在座艙蓋玻璃內(nèi)側(cè)粘上微型爆炸索，爆炸索外鋪設(shè)彈性膠條以減少向座艙散射的爆炸微粒。彈射時微型爆破索先引爆，將有機玻璃炸成碎片后飛行員再彈射，此時飛行員穿過碎片區(qū)時可能會被割傷，不過氣流會吹離碎片，再加上頭盔、面罩等護具的保護，這種風(fēng)險被降至最低。圖中的線就是切割座艙蓋的導(dǎo)爆索 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / 彈射座椅的動作多座飛機彈射時，由于都集中在很短時間內(nèi)彈射，所以飛行員可能會撞上空中亂飛的物體或其它彈射座椅。為避免這種情況的發(fā)生，多座飛機會設(shè)置彈射間隔時間并采用不同的彈射彈道。利用彈射火箭噴管的折流片產(chǎn)生側(cè)向推力，可以產(chǎn)生偏離垂直平面34米的彈射彈道，即使是并列雙座布局（side-mounted）的飛機也避免飛行員在空中發(fā)生碰撞，再配合彈射火箭啟動時間間隔，可更進一步避免意外的發(fā)生。在戰(zhàn)斗機處于滾轉(zhuǎn)姿態(tài)，甚至倒飛姿態(tài)等復(fù)雜姿態(tài)彈射時，特別是在低空彈射將造成無法挽回的遺憾。使用穩(wěn)定導(dǎo)傘與陀螺控制。彈射火箭推力矢量噴管可防止彈射座椅傾斜，并能修正座椅姿態(tài)。西方彈射座椅大多在彈射座椅上安裝陀螺儀進行姿態(tài)監(jiān)控。目前能做到距地面60米時，即使座艙朝向地面仍可確保彈射座椅由下墜姿態(tài)轉(zhuǎn)向上升姿態(tài)并獲得足夠的開傘高度，確保人員安全逃生。開傘程序 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / 最早出現(xiàn)的彈射座椅僅僅是飛行員離開飛機的工具，后續(xù)的人椅分離及開傘都需要手動操作，如果飛行員在彈射過程中不幸失能或受傷而無法操作上述程序，就會讓整個彈射程序徒勞無功。這方面的最早改進是自化開傘與人椅分離裝置?，F(xiàn)代先進彈射座椅引入了自動化彈射程序后，能通過座椅上的高度計與空速管等傳感器，把速度和高度作為開傘時機參數(shù)自動計算出開傘的最佳時機。高空缺乏足夠的氧氣，過早開傘會致飛行員在高空滯留時間過長，導(dǎo)致組織缺氧而昏迷。故能做到彈射高度超過開傘安全高度時，由時間延遲裝置控制直到低于限制高度，而且人椅分離裝置在限制高度以上也被鎖死，并持續(xù)為飛行員供氧。人椅分離彈射彈道的最高點就是人椅分離的時機，最簡單的脫離方式是重力脫離，分離時依序釋放肩帶和腿帶，人椅自然分離。但有時因人椅相對姿態(tài)問題無法順利脫離，所以又出現(xiàn)了氮氣瓶和椅背椅墊氣囊，除釋放腿帶和肩帶外，氮氣瓶內(nèi)的高壓氮氣會注入彈射座椅背部與臀部的氣囊，產(chǎn)生把飛行員推離座椅的力量。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) /post_8413015_1.html/ 著陸這是彈射過程中最重要的階段，將近90%的受傷發(fā)生在這一階段，避免落地受傷?？紤]到地球表面70%的面積被水覆蓋，飛行員落海應(yīng)盡快與降落傘脫離，避免因降落傘浸水后把人員拉入海中。海水致動釋放裝置為日益普遍的裝備，落海時電子組件與海水接觸形成通路，裝置立即引爆傘具上的螺栓，使人傘快速分離。中國產(chǎn)彈射座椅國產(chǎn)彈射座椅外界一直報道得較少，而火箭彈射座椅是殲擊機飛行員應(yīng)急離機的唯一途徑。中國先后共研制出8型。HTY-1至HTY-8。H是火箭、T是彈射、Y是椅的漢語拼音頭字母。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / HTY-1，二代，是中國首次利用彈射火箭作為動力的彈射座椅，起步很高。HTY-2，二代，將帶離式改為敞開式，曾裝備殲-6、殲-7。HTY-3，二代，屬于中國首型“零-零”座椅，即零高度、零速度。主要裝備殲-8。HTY-4，二代，中國首型達到1000公里/小時救生包線性能指標(biāo)的座椅，飛行員救生系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)零高度，且可在0-1000公里/小時速度的安全救生。3、4型裝備殲-6、強-5和殲-8。HTY-5，三代，研制時間早，但定型裝備晚，屬于微爆索穿艙火箭彈射座椅，專門裝備殲-10。也裝備梟龍。HTY-6，通用性好，可裝備多個機型，如殲-7、殲-8和殲轟-7。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / HTY-7，裝備K-8教練機和A-5J等多型飛機。HTY-8，三代，性能最好，包線最大，達到世界先進水平的座椅。裝備殲-11。目前國內(nèi)裝備的主流彈射座椅有HTY-5，6，7，8四種系列，分別用于 殲10，殲8F，K8/JF-17和殲11B/飛鯊，根據(jù)航展或其它網(wǎng)絡(luò)途徑上公開的資料和圖片，對這四型彈射座椅進行一個簡單圖片介紹。HTY-5型火箭彈射座椅HTY-5算是目前國產(chǎn)現(xiàn)役最先進的彈射座椅了，航宇公司曾在一份宣傳冊上說HTY-5是國內(nèi)第三代彈射座椅，和其它型號比相比安全救生包線最寬，新技術(shù)最多，性能最先進。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) /post_8413015_1.html/ 其中救生包線首次達到0-1100Km/h，在低空不利姿態(tài)下救生性能首次能滿足美軍標(biāo)MIL-S-18471F（AS）中規(guī)定的22種狀態(tài)中的16種，采用了椅載的電子程序控制器和新型救生傘，為提高低空救生能力打下了技術(shù)基礎(chǔ)。圖為J10早期的彈射座椅實驗該彈射座椅首次采用了穿蓋彈射方式，首次提出了上肢約束防護和雙肩帶慣性拉緊的防護技術(shù)，有效避免了高速氣流吹動造成人體傷害。首次采用了出艙穩(wěn)定裝置，新的穩(wěn)定傘等技術(shù)。 圖中可以清晰的看到彈射座椅沖角。 這次四川出事的J-10B使用的就是這型彈射座椅。飛行員幸存！HTY-6型彈射座椅 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / HTY-6彈射座椅最早是為J-8III配套研制的，現(xiàn)在主要用于J-8F/FR等新殲8飛機和替換原有殲7改型飛機的彈射座椅。HTY-6的救生包線是0-21Km高度，0-1000Km/h速度。HTY-6C也是穿蓋彈射的，能完全滿足美軍標(biāo)那22種狀態(tài)中的14種，總體性能超過了英國的 馬丁貝克MK10L，據(jù)說低空不利姿態(tài)下的救生能力也超過了毛子的K-36HTY-6C是國內(nèi)第一種實現(xiàn)了救生包自動開包的彈射座椅，還增加了手動分離系統(tǒng)，可以解決山區(qū)彈射時海拔高度與定表高度不協(xié)調(diào)的小概率事件問題。HTY-7，用于K8，F(xiàn)C-1/JF-17 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) / 型座椅為飛機配套的串列式彈射座椅，標(biāo)牌為（）的前座椅裝在飛機前艙，標(biāo)牌為（）的后座椅裝在飛機后艙，前后座艙之間設(shè)置有指令彈射系統(tǒng)。座椅啟動后，裝在座椅左側(cè)骨架上部的破蓋槍先行破碎艙蓋，而裝在傘箱兩側(cè)的穿蓋器為座椅離艙清除彈射通道。12年委內(nèi)瑞拉中國產(chǎn)K-8教練機事故中該型座椅挽救兩名飛行員生命。H彈射座椅H彈射座椅是在吸收了俄羅斯K36座椅先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國飛行員的實際情況進行適應(yīng)性改進而研制的第三代彈射救生系統(tǒng)。H型彈射座椅具有良好的出艙姿態(tài)穩(wěn)定性，優(yōu)越的高速氣流防護性及較高的可靠性，其救生速度、高度范圍大，救生性能達到了國際領(lǐng)先水平。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) /post_8413015_1.html/ 其主要技術(shù)指標(biāo)，彈射速度到1400千米小時，彈射高度0到25千米，彈射筒工作最大過載20G，彈射救生傘時間0.7-0.25秒，救生性能可滿足美軍標(biāo)準(zhǔn)的要求。主要配備給J11等仿制蘇系飛機使用。國內(nèi)唯一生產(chǎn)彈射座椅的廠商中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司（簡稱：中航工業(yè)航宇）是我國唯一從事航空防護救生/空降空投裝備研制的現(xiàn)代高科技企業(yè)，世界航空生命安全領(lǐng)域主要研發(fā)機構(gòu)之一，隸屬于中國航空工業(yè)集團，是中航機電系統(tǒng)公司主要成員單位之一。公司總部位于湖北襄陽，員工約4000人。 轉(zhuǎn)自鐵血社區(qū) ht