直升機(jī)消防員應(yīng)急救護(hù)方案研究

直升機(jī)消防員應(yīng)急救護(hù)方案研究

由于軍事飛機(jī)架在公務(wù)或水平位置較低，且發(fā)動(dòng)機(jī)的紅外輻射強(qiáng)，易于檢測(cè)，因此易受到紅外制導(dǎo)和雷達(dá)制導(dǎo)武器的攻擊。同樣由于飛行高度低，非正常接地前駕駛員選擇操縱動(dòng)作的反應(yīng)時(shí)間短，易墜地受損。因此，要求軍用武裝直升機(jī)有很高的戰(zhàn)場(chǎng)生存性。直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存性與它的被探測(cè)性、機(jī)動(dòng)性、抗彈擊性和抗墜毀性等方面的能力密切相關(guān)。對(duì)新型軍用直升機(jī)來說，戰(zhàn)場(chǎng)生存技術(shù)將成為發(fā)展重點(diǎn)。戰(zhàn)場(chǎng)生存技術(shù)除了抗彈、防彈、紅外抑制、紅外干擾、隱身技術(shù)以外，還包括抗墜毀技術(shù)?？箟嫐Ъ夹g(shù)是提高直升機(jī)生存力，拯救飛機(jī)乘員生命的關(guān)鍵技術(shù)。戰(zhàn)場(chǎng)生存技術(shù)的核心是保護(hù)飛機(jī)乘員免受戰(zhàn)斗攻擊和飛機(jī)墜毀的傷害，尤其是直升機(jī)抗墜毀技術(shù)的運(yùn)用。因此，軍用直升機(jī)，特別是武裝直升機(jī)，如何更好地提高乘員的生存率，解決乘員的救生問題將會(huì)變得更加迫切。一、降低直升機(jī)性能的方法鑒于武裝直升機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要性和不斷發(fā)展的要求，直升機(jī)飛行員的救生問題，已成了直升機(jī)設(shè)計(jì)師的重要研究課題。如果直升機(jī)在飛行中出了極為嚴(yán)重的故障，或在戰(zhàn)場(chǎng)上被敵方擊中無法繼續(xù)飛行時(shí)，直升機(jī)的飛行員必須采取措施，把損傷減低到最小程度。當(dāng)前，世界上有以下幾種比較有效的救生方法。一種辦法是依靠直升機(jī)旋翼自轉(zhuǎn)著陸。如果直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了故障，但還可以操縱，飛行員應(yīng)努力降低直升機(jī)的飛行速度，控制飛行姿態(tài)，依靠旋翼的自轉(zhuǎn)，起到類似降落傘的作用，使直升機(jī)的下墜速度降低并安全著地。但是，如果直升機(jī)發(fā)生故障的高度太低，例如在50m以下，旋翼自轉(zhuǎn)無足夠時(shí)間把墜地速度降下來，此辦法就不太有用了。尤其是對(duì)武裝直升機(jī)來說，其執(zhí)行任務(wù)的高度一般都很低，經(jīng)常是“貼地飛行”，高度僅為5～15m，因此一旦受傷，其飛行速度和姿態(tài)通常無法控制。所以，這種簡單的辦法顯然是不可靠的。另一種辦法是提高直升機(jī)的抗墜毀能力，也就是說，不管飛機(jī)如何墜毀，其墜地速度和加速度必須在人體耐受限以內(nèi)，確保飛行員的生命安全，寧可機(jī)毀，不可人亡。提高直升機(jī)抗墜毀能力的核心是采取一定的吸能措施，不使飛機(jī)墜地時(shí)的巨大撞擊能量傳遞到飛行員身上。該吸能措施主要在座椅、起落架和飛機(jī)機(jī)體下部結(jié)構(gòu)上實(shí)施。機(jī)體下部結(jié)構(gòu)可采用蜂窩夾層材料，利用其墜地后的變形，來吸收一部分能量；而比較好的滑橇式起落架或液壓作動(dòng)筒式起落架能吸收59%的墜地能量。還有一種方法是采用火箭牽引技術(shù)。彈射救生技術(shù)已在固定翼機(jī)上普遍采用，比較成熟，成功率很高。目前，國外也有將彈射救生技術(shù)用到直升機(jī)上，其最大的困難是彈射時(shí)要先將旋翼炸掉?；鸺隣恳壬夹g(shù)雖然具有結(jié)構(gòu)緊湊，占空間小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但由于直升機(jī)空中出現(xiàn)故障形式不同，不能很好地滿足火箭牽引救生系統(tǒng)較高的可控性和可靠性等要求。比如飛機(jī)應(yīng)具有一定的飛行高度并處于可操縱狀態(tài)，飛行員還必須具有正常操縱飛機(jī)的能力，而戰(zhàn)傷后的直升機(jī)一般很難同時(shí)具備這些要求。因此，火箭牽引救生技術(shù)用于武裝直升機(jī)的救生還有一定的限制。二、直升機(jī)結(jié)構(gòu)的抗墜性設(shè)計(jì)從武裝直升機(jī)任務(wù)效率的觀點(diǎn)看，抗墜毀技術(shù)并不能提高直升機(jī)的生存性。不過，這種技術(shù)能保護(hù)墜落直升機(jī)上飛行員的生命。幸存的飛行員能重新駕駛直升機(jī)投入戰(zhàn)斗，這無疑會(huì)提高部隊(duì)的作戰(zhàn)能力。另一方面，駕駛具有抗墜毀能力直升機(jī)的飛行員不必?fù)?dān)心被擊中后自己的生命安全，可以放心大膽全力以赴地投入戰(zhàn)斗。這對(duì)提高直升機(jī)的生存力也有一定的影響。抗墜毀性，是指直升機(jī)在發(fā)生意外事故墜毀時(shí)，保護(hù)乘員生命安全的能力。提高直升機(jī)的抗墜毀性應(yīng)當(dāng)在直升機(jī)開始設(shè)計(jì)時(shí)，就對(duì)座艙、座椅、起落架、油箱密封性等采取特殊的措施，使直升機(jī)在墜地時(shí)（只要墜地撞擊速度在設(shè)計(jì)值以內(nèi)），通過一部分結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的變形和破壞，吸收或轉(zhuǎn)移大部分撞擊能量，使乘員所受地面沖擊力最小，座艙盡可能保持完整，油箱系統(tǒng)部件不滲漏。因此，直升機(jī)墜地后機(jī)體和系統(tǒng)雖然遭到極大的破壞，但乘員不僅能幸存下來，而且還能在危險(xiǎn)環(huán)境中得以生存。在直升機(jī)墜毀中，乘員生存的可能性取決于以下幾個(gè)方面：直升機(jī)結(jié)構(gòu)的抗墜毀性———直升機(jī)結(jié)構(gòu)保持生存空間的能力；系留系統(tǒng)強(qiáng)度———在墜毀過程中，防止乘員、貨物或設(shè)備甩脫的約束機(jī)構(gòu)強(qiáng)度；乘員加速度環(huán)境———墜毀時(shí)，乘員所經(jīng)受加速度的大小和持續(xù)時(shí)間（假設(shè)約束完好）；乘員環(huán)境危險(xiǎn)———在乘員附近的障礙物、凸出物和松脫的設(shè)備可能造成碰傷；墜后危險(xiǎn)———撞擊后，火、水和暴露等因素對(duì)乘員生存構(gòu)成的威脅。目前美國和意大利等國都按照美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1290的要求進(jìn)行抗墜毀設(shè)計(jì)。按此標(biāo)準(zhǔn)，直升機(jī)在垂直下落速度達(dá)12.8m/s時(shí)，乘員的幸存率為95%，墜落時(shí)不應(yīng)有動(dòng)部件進(jìn)入座艙，座艙容積的減小量不應(yīng)大于15%。要達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)中必須對(duì)直升機(jī)的機(jī)體、起落架、座椅及其他部件采取抗墜毀措施。三、抗墜落工程1.結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)不管是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或者設(shè)計(jì)上的修改，只要能降低在墜毀中可能出現(xiàn)的塌陷程度，或減少墜毀時(shí)乘員所承受的加速度，或兩方面都能減少，就可以提高乘員的生存力。其方法包括：提高乘員區(qū)結(jié)構(gòu)的能量吸收能力，以便為這些區(qū)域提供附加的保護(hù)措施；改進(jìn)最早與地面接觸的結(jié)構(gòu)，以降低拱地程度，從而減小加速度和撞擊力；改進(jìn)尾槳、尾斜梁、外掛架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而且在一定情況下，保證在機(jī)體墜毀時(shí)使這些損壞的部件安全脫離機(jī)體(部件在直升機(jī)墜毀時(shí)脫離機(jī)體將有助于減少飛機(jī)質(zhì)量，從而降低座艙結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求)；加強(qiáng)駕駛艙和座艙結(jié)構(gòu)，使之能乘受較大的力而不塌陷；改進(jìn)機(jī)身的結(jié)構(gòu)，以增加無人區(qū)域的結(jié)構(gòu)變形或塌陷，從而具有附加的結(jié)構(gòu)吸能作用。機(jī)身的形狀對(duì)上述方法都有一種固有的影響。有人認(rèn)為，如果把機(jī)身設(shè)計(jì)成矩形橫截面，這種機(jī)身會(huì)具有圓筒形或橢圓形機(jī)身截面同樣的抗墜毀特性；然而，實(shí)際上并非如此。通常，圓形或橢圓形截面會(huì)形成較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。機(jī)身的曲面蒙皮和平面地板，或者基本上是平面的內(nèi)艙壁之間的空隙可以容納吸能材料。因此，曲面的機(jī)身構(gòu)型一般比矩形具有更好的耐墜毀性能。(1)機(jī)液壓沖擊力在主要是縱向墜毀中，對(duì)地面的擠壓和拱鑿形成了座艙地板上大部分加速度。因此，討論減少拱地的方法是第一個(gè)需要考慮的問題。當(dāng)直升機(jī)前部變形因而形成鏟斗，加速?zèng)_擊泥土?xí)r，會(huì)出現(xiàn)兩種有害的影響。第一、可能出現(xiàn)大的直升機(jī)加速度；第二、加速泥土所需要的大撞擊力可能集中在較小的面積上，從而使駕駛艙保護(hù)殼體發(fā)生塌陷。因此減少拱地現(xiàn)象將會(huì)由此而降低機(jī)身地板加速度水平，同時(shí)也可防止保護(hù)殼體壓曲。減少拱地現(xiàn)象可通過取消易于鉆鑿地面的表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有大且平的表面，以便使直升機(jī)能沿地面滑行。(2)強(qiáng)化重、難點(diǎn)作用可用下述幾種方法減少垂直撞擊對(duì)座艙全面塌陷造成的威脅：第一，在可能的情況下，不論在原始設(shè)計(jì)還是改型中，或者在貨物與設(shè)備的系留裝置中，從直升機(jī)頂部到座艙地板的質(zhì)量轉(zhuǎn)移應(yīng)是有利的。第二，對(duì)座艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面加強(qiáng)以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗塌陷能力。對(duì)連接大質(zhì)量部件的上部結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)可進(jìn)一步防止在垂直撞擊時(shí)出現(xiàn)全面塌陷。第三，修改座艙結(jié)構(gòu)增強(qiáng)其彈性吸能作用，或在出現(xiàn)低于全面塌陷載荷的過載時(shí)具有塑性吸能作用。這樣的修改有益于保持座艙結(jié)構(gòu)的整體性。第四，在出現(xiàn)低于座艙塌陷載荷的過載時(shí)，增強(qiáng)下地板結(jié)構(gòu)的吸能作用，提高座艙的耐塌陷性能。也可以用可擠壓的下地板結(jié)構(gòu)來減少大垂直加速度對(duì)座艙地板形成的威脅。(3）支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)架在設(shè)計(jì)上必須使之連接到基本支持構(gòu)件（機(jī)頭部分、機(jī)翼、后機(jī)身部分等）下，減少發(fā)生火災(zāi)的危害，同時(shí)也減少發(fā)動(dòng)機(jī)脫離安裝支架后在機(jī)內(nèi)沖撞而對(duì)其他結(jié)構(gòu)造成局部損壞。位于機(jī)身上部的大質(zhì)量部件（如旋翼軸、傳動(dòng)系統(tǒng)）的支撐結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上應(yīng)能承受下述載荷：側(cè)向18g，縱向20g，垂直方向20g。這些要求可保證上部構(gòu)件不致穿透乘員保護(hù)殼體。應(yīng)急艙門周圍框架必須很牢固，以防止墜毀狀態(tài)下由于變形而使應(yīng)急艙門無法使用。此外，在飛機(jī)翻倒時(shí)，在直升機(jī)最大總重作用下，艙門框架最低限度還能承受5g的載荷。2.起落架吸能作用旨在改善耐墜毀性能的起落架設(shè)計(jì)有兩個(gè)重要的問題需考慮。第一，起落架必須盡最大可能防止機(jī)身觸及撞擊表面。這就要求起落架具有一定的強(qiáng)度和相應(yīng)的能量吸收能力。第二個(gè)問題是一旦起落架承受的強(qiáng)度和能量吸收能力超過了設(shè)計(jì)極限怎么辦。此時(shí)，設(shè)計(jì)者必須保證起落架的損壞不會(huì)使乘員受傷或造成墜毀后起火的危險(xiǎn)。在主要是垂直撞擊的事故中，起落架的吸能作用很重要。因?yàn)?，只有?dāng)所有可能用于止動(dòng)的距離都被用來為機(jī)身剖面提供可控減速度，在機(jī)身座艙觸地之前盡可能減少其觸地速度，才能為乘員提供最大的保護(hù)作用。直升機(jī)起落架的最新研究成果表明，起落架在設(shè)計(jì)上要能吸收7.6m/s垂直撞擊速度下直升機(jī)的撞擊能量。根據(jù)各種吸能裝置的有效差異程度，撞擊沖程至少應(yīng)有45.7cm。為了防止起落架支撐結(jié)構(gòu)造成損壞，應(yīng)使起落架的位置遠(yuǎn)離燃油系統(tǒng)和乘員區(qū)?；?qū)⑵鹇浼茉O(shè)計(jì)成能在受撞擊時(shí)間向外伸出，使損壞點(diǎn)所處的位置對(duì)重要區(qū)域所構(gòu)成的危險(xiǎn)減至最低。3.限制載荷座椅系統(tǒng)座椅、連接件和支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以使乘員相對(duì)直升機(jī)結(jié)構(gòu)（座椅連在上面）的速度減至零。另外，約束系統(tǒng)和座椅都應(yīng)盡量減小而不是放大由直升機(jī)結(jié)構(gòu)傳遞給乘員的減速載荷。由于束帶和座椅使乘員和直升機(jī)互連并與乘員長時(shí)間的接觸，因此，在增加耐墜毀性的時(shí)候不應(yīng)使舒適性有很大降低。在生存墜毀中，通過座椅結(jié)構(gòu)變形、載荷限制裝置或兩種辦法的組合來減小支撐結(jié)構(gòu)傳遞的載荷。設(shè)置限制載荷座椅系統(tǒng)的目的是利用座椅和地板之間的空間，使座椅和乘員相對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移來減小傳給乘員的載荷。其意義是，在整個(gè)墜毀脈沖期間使乘員承受的載荷在人能忍受的范圍內(nèi)。影響座椅約束系統(tǒng)設(shè)計(jì)的因素包括：人的忍受極限，設(shè)計(jì)的輸入脈沖，乘員的重量，座椅、減震墊及約束系統(tǒng)的重量。影響載荷限制座椅設(shè)計(jì)的因素還包括座椅活動(dòng)部分的重量和可用的行程距離。在設(shè)計(jì)空勤人員座椅時(shí)考慮的乘員重量范圍是66～96kg，這兩個(gè)重量分級(jí)別代表5%～95%部隊(duì)飛行員的體重和裝備重量?？涨谌藛T座椅的強(qiáng)度應(yīng)以75%的士兵體重和裝備重量為依據(jù)，但能量吸收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮乘員全部重量范圍。為在有效的行程長度內(nèi)確定最佳的載荷限制系統(tǒng)，應(yīng)進(jìn)行減震