飞行员生命的保护神,浅谈战斗机弹射座椅

扶摇寰宇杂谈 2022-06-01 14:37:22

自古以来,飞行总是伴随着无数的危险,在数千米高空以数百公里时速飞行的飞机一旦失去了控制,后果将难以想象。

在人类一百多年的飞行史上,众多的飞行事故也让人触目惊心。那么战机飞行员的生命安全如何保障?当飞机突发险情时怎样的装备才能使飞行员安全逃生呢?

战斗机飞行事故

1993年7月24日,美国航空展上,两架米格-29战斗机正在进行精彩的飞行表演。此时飞机时速超过了300公里。两位飞行员精准的操控让25万观众叹为观止。表演进行到6分钟时,却发生了意外。飞机失去了控制,飞行员依靠弹射座椅及时弹射出机舱,赢得宝贵生命。

1997年,隐形飞机F117在美国切萨皮克进行特技飞行表演时突发故障,飞行员弹射出舱,随后机翼折断坠毁。2002年7月27日,乌克兰一架苏-27战斗机在利沃夫进行飞行特技表演时突然失控,飞行员弹射逃生。2009年,英国皇家空军的一架鹞式战斗机在地中海执行海上侦察任务时突然坠毁,飞行员弹射出舱。2010年7月23日,加拿大一架F-18战斗机在超低空飞行表演时忽然失去动力下坠,飞行员紧急弹射。1976年,印度航母的初代“维克兰特”号在阿拉伯海进行演习时,一架海鹰因为弹射失误而坠入海中,飞行员等待航母驶出飞机上方后启动弹射,开创了战斗机水下弹射的先河。

然而飞行弹射救生装置并非万无一失,也不一定能拯救所有处于危难的飞行员。原因在于弹射救生的成功在很大程度上依赖于弹射式飞机的姿态。如果飞机是平飞拉起或中小角度俯冲,飞行员一般都能顺利逃生,但是出现故障的飞机或者被敌人火力击中的战机姿态往往是各种各样不可预测,这就大大增加了弹射逃生的难度。

另外对于飞行员而言反应的时间只有几秒中,而弹射就意味着必须抛弃价值不菲的战机。

现代战机一架就得上千万甚至上亿。如果是试验机的话,还承载着许多宝贵的飞行数据,一旦破坏,将造成巨大的损失。所以,飞行员在处置险情时,往往有先保住飞机的想法,从而失去了宝贵的逃生机会,酿成悲剧。那么什么是飞机的救生装置?

飞机的救生装置发展史

最早的逃生装备就是降落伞。在1797年10月22日,一个叫加纳林的法国人第一次从610米的气球上用降落伞安全降落。1903年,美国莱特兄弟首次实现了动力飞行以后,如何挽救飞行员的生命便正式提上了议事日程。

1917年,法国首先把降落伞用于军用飞机。第一次世界大战,各国开始为作战飞机的飞行员配备降落伞。那个时候飞机的速度非常低,飞行员是通过自己爬出座舱以后,自己跳下去自己开降落伞,然后平安落地。

随着航空技术的不断发展,飞机速度越来越快,当掀开舱盖后,对飞行员而言大气就如同一阵猛烈的飓风扑面掠过,从而使爬出机舱跳伞难度加大。

到第二次世界大战中后期,战斗机的时速已提高到600公里以上。基于这种紧迫的需求,英国开始研制以火药为动力的弹射跳伞装置。1938年,德国开始研究橡筋动力的弹射装置。1947年7月以后,炸药弹射装置被采用。直到1954年,英国空军在飞行训练中有33人逃生,仍有三人丧命。这一结果当时并不令人满意。

人们还发现飞机在低空,尤其是在起降过程中发生事故的几率似乎并不亚于高空。人们迫切的需要更高爆发力的弹射跳伞装置。1961年4月,英国火箭弹射救生系统载人试验达到了90米的高度。

飞行弹射系统

飞行弹射就是将飞行员从飞机中直接弹出,拉开一段安全距离后打开降落伞让飞行员安全着陆。

在这种情况下,目前火箭弹射座椅已经达到了双零,就是在零高度零速度的情况下,飞行员跳伞照样安全。

1989年的第38届巴黎航展上,飞行员科沃丘尔驾驶米格-29飞机进行飞行表演时,因吸入一只飞鸟而发生故障,飞机失去控制。飞机在发生故障时距地面的高度仅有150多米。科沃丘尔离机后仅2秒,飞机就爆炸起火,在最关键时刻挽救科沃丘尔生命的就是飞行弹射。而他的核心装置K36弹射座椅名声大震。

K36系列弹射座椅设计非常注重细节,其突出特点是稳定性和高速性,缩短了救生伞低速开伞的时间,提高了救生成功率。

无论在何种战机的弹射装备中,弹射座椅都是最复杂的装备,有些弹射座椅甚至是由数千个零部件组成。弹射装置通常由抛盖装置、座椅弹射装置、座椅自动解脱器和自动开伞器等组成。座椅上还装有紧急离机使用的弹射操纵系统、弹射动力系统、安全带系统、稳定系统、人椅分离降落伞系统、应急供氧系统和救生包装置。

座椅的稳定一般靠稳定伞,飞行员降落则靠救生伞。一般我们看到飞行员坐在弹射座椅上,并没有像伞兵一样背个大伞包。那么他的降落伞藏在了什么地方呢?

一般情况下,它分两种情况。一种情况是放在弹射座椅座位底部我们称其为是椅盆,就称其为是坐式伞。还有一种我们看不见叫背式伞,就是放在飞行员的背部是折叠的,平时是看不到的。

现代弹射座椅已发展成为一种自动程序装置,只要飞行员拉动弹射手柄,座椅从弹出座舱到飞行员乘降落伞着陆的一系列动作都按程序自动完成。

弹射座椅工作模式

那么当需要使用弹射来逃生时,弹射座椅又是如何工作的呢?在它的弹射座椅边儿上有一个拉手叫操纵拉手。拉动操纵拉手后会先抛舱盖。同时在飞行员的上方有一个布帘一样的东西,这个实际上是把面部罩住。

我们可以想象顺势弹射那个瞬间来讲,弹射的重力加速度达到了14到20个G,这种情况下对人的面部要保护一下。

现在世界上最新型的弹射座椅已经逐渐取消了上方拉手的模式,因为这种模式相较于座椅上的操纵拉手略显负责,而且反应时间比座椅拉手要慢。最关键的是现在最新型的飞行员头盔已经足以保护飞行员的头部安全,面帘式的弹射座椅已经被最新式的战机所淘汰。

座椅弹射出舱后稳定系统开始工作,稳定伞射出并展开,座椅稳定并开始减速。等座椅降到能安全释放降落伞的高度和速度后分离系统工作。打开安全带锁,人椅分离并拉出降落伞,飞行员乘伞着陆。当然如果运气好的话,整个过程会在转瞬间安全的完成。

然而现代战机的仪器设计往往过于精密,稍有不慎就会罢工。如果情况危机需要紧急弹射而座舱盖又打不开,面对这样情况怎么办呢?

第一个做的工作就是要把弹射通道变得畅通。如果舱盖不能自动抛掉就只能把它击碎,这个击碎也是由一种爆炸装置来操作。

我们有时候看到飞行员弹射跳伞的视频我们看到的画面是打开舱盖的同时弹射座椅和飞行员同时就弹出来了,可以说速度非常之快。然而一旦舱盖弹开了,弹射装置却还是失效那就要用一种比较传统古老的办法,使飞机朝下翻扣过来。飞行员从座舱里漏出去,解开保险带,再实现手拉开伞。

从飞行员启动弹射座椅弹射离机,人椅自动分离直至救生伞张满,整个过程必须在3秒之内自动完成。当飞机在几十米低空失控,是逃生还是挽救飞机都需要飞行员在第一时间做出判断。而这个决策时间就算只有0.1秒,也足够让飞行员失去弹射的机会。

双座舱战机有两名飞行员,两人可以相互帮助,相互配合。当一名飞行员身体不适时,可由另外一名飞行员驾驶,相当于上了双保险。但当突发意外必须抛弃战机时,弹射工作就更加复杂了。

一个飞行员的弹射所产生的碎片、烟火以及张开的降落伞,完全可能会干扰另一个飞行员的弹射,对逃生带来致命的伤害。

对于并行双座战机通常采用同步弹射即一次把两个飞行员一起弹出去,但在弹起的瞬间分别增加一个外侧水平方向的火箭推进。左边的飞行员向左,右边的飞行员向右。这样两个飞行员弹出来后,自然的左右分开,互不干扰。

而对于一前一后的串行双座战机情况更为复杂,通常采用的是先后弹射。即先把后座上的飞行员弹出去,然后再弹前座飞行员,利用时间差拉开空间距离,避免干扰。

当然对于前座飞行员来说,由于它必须等后座弹射之后再弹射,时间上滞后。而且飞机的状况已经有所变化,所以危险性要大得多。通常前后座弹射的时间差可能达到1秒钟甚至更多。如果是低空弹射,这个时间很可能就意味着生与死的间隔。

那么飞行员在弹射出机舱的一瞬间也就是0.2秒的时间内,将要承受多大的弹射力量?有数据显示,一般会达到15个G,也就是飞行员要承受相当于自身重量的15倍的作用力。因此飞行员的弹射过程中也会有脊椎、腰椎受伤的情况。不仅如此,飞行员弹射出舱还有可能掉入海洋、江河、湖泊中,也可能落在沙漠、高寒和森林等地区。

弹射座椅的救生装置

飞行员还要面对各种复杂的情况。弹射座椅还配备了救生装置和搜索营救装置,以及在地区生存所必需的五十多种物品,以便飞行员能获得营救。这个救生物品实际上是与弹射座椅以及飞行员一同弹射出来的。首先是自卫武器,比如手枪。另外还有能够进行通讯联络的一些仪器设备。比如说有GPS、信号发生器等等。这些对飞行员在第一时间点联络起到了非常大的作用。

除此之外还有少量的生活必需品、必备的药品等等,这些都是常规的救生物品。这些保障用品尤其是食品、药品,要能够保证三天以上用量的。

有数据显示,弹射救生装置的年平均救生率为80%。在最危险最紧急的情况下飞行员所能依赖的最后手段就是飞行弹射。迄今为止,飞行弹射已经挽救了上万多名飞行员的生命。虽然目前世界上所有的火箭弹射都具备接近静态条件下的零高度零速度弹射,但飞行员能否安全着陆还会受到飞机速度、姿态、弹射角度等很多因素的影响。

在无人战斗机还没有完全装备空军的时候,飞行弹射还将是飞行员有效的逃生之路。

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评论列表
  • 2022-06-03 22:49

    弹射座椅二战时德国首先研发,英国马丁贝克最有的