彈射救生技術的回顧與展望

回顧

自1783年人類第一次實現氣球載人飛行后，便產生了航空應急救生問題。1903年美國萊特兄弟首次實現了動力飛行以后，在飛機失事時，如何挽救飛行員的生命便提上了議事日程。第一次世界大戰期間，約有800名氣球觀測員從失事的氣球上跳傘獲救。第二次世界大戰中，降落傘已成為軍用飛機必備的救生工具。

隨著飛機飛行速度的不斷提高，只靠飛行員的體力爬出座艙跳傘逃生越來越困難。當飛機飛行速度達到500千米/時，飛行員必須借助外力才能應急離機救生。

二次世界大戰快要結束時，德國首先把彈射座椅用作軍用飛機飛行員的救生工具。彈射救生技術從上世紀中期開始應用于軍機，到目前為止，已經歷了四個發展階段。

第一代彈射座椅：彈射座椅發展的第一階段大約從20世紀40年代中期到50年代中期。這一時期的座椅為彈道式彈射座椅。它主要解決了飛行員在高速條件下的應急離機問題。如英國的MK1、MK5，俄國的米格-15、米格-17飛機上的彈射座椅等。英國的馬丁·貝克飛機公司是這一時期的典型代表。該公司首先使彈射過程自動化。為了提高彈射機構離機的初始速度，研制了多級套筒或多彈式彈射機構，為挽救飛行員做出了貢獻。

第二代彈射座椅：彈射座椅發展的第二階段大約從50年代中期到60年代中期。這一時期的彈射座椅為火箭彈射座椅。它的主要特征是把火箭作為彈射座椅的第二級動力，在第一級動力彈射機構作用下把人椅系統推出座艙后，由火箭繼續推動人椅系統向上運動，使其具有更高的軌跡，以解決零高度-零速度時的彈射救生的問題，并可以在更高的飛行速度（1100千米/時）下應急彈射離機。

第三代彈射座椅：彈射座椅發展的第三階段大約從60年代中期開始一直持續到今天，屬于多態彈射座椅的發展時期，其主要特點是采用了速度傳感器（電子式/機械式），根據應急離機的飛行速度的不同，救生程序執行不同的救生模式，從而縮短了救生傘低速開傘的時間，提高了不利姿態下的救生成功率。國外現役機種裝備的彈射座椅絕大部分為第三代彈射座椅。

目前，國外裝機服役的第三代彈射座椅以俄羅斯的K-36系列、英國的NACES（MK14）和MK16為主要代表。

K-36系列彈射座椅為俄羅斯星星科研生產聯合體于60年代中期研制成功的第三代彈射座椅，目前已生產12000多臺，并形成了獨聯體各國的通用化系列座椅，其突出特點是穩定性和高速性能。尤其是在1989年巴黎航展期間，一架裝有K-36座椅的米格-29飛機在作機動飛行表演時，因發動機故障造成飛機失速，在極其不利的條件下，飛行員應急彈射成功，安全獲救，使K-36系列救生裝置名聲大振。

NACES（MK14）是英國馬丁·貝克公司為美國海軍研制的通用化座椅。裝機服役后，便開始了PI（預規劃產品改進）計劃，該計劃的第三階段計劃利用第四代彈射座椅的技術，使NACES具備第四代彈射救生座椅的基本特征。

MK16系列座椅是英國馬丁·貝克公司于20世紀90年代初研究的新式彈射座椅。 MK16系列的主要特點是彈射機構與座椅骨架為一體化設計，不僅重量輕，而且結構緊湊，電子程控器既能感受離機后的信息，也可以與飛機數據總線相接，感受飛機的各種信息，以實現自動彈射離機。目前已裝機歐洲“臺風”，法國“陣風”，美國F-35等機種。

第四代彈射座椅：彈射座椅發展的第四階段實際始于70年代末期，因而與第三階段的后期相互交織在一起，平行地向前發展。它的主要特點是實現人椅系統離機后的姿態控制，其關鍵技術是可控推力技術和飛行控制技術。

1984年美國又開始了為期五年的乘員彈射救生技術（CREST）計劃，目標更加先進，其宗旨是研制出一些先進技術，如高速氣流防護技術、可變推力（方向和大小）技術、飛控技術、生命威脅邏輯控制技術等，以減少乘員彈射的死亡和重傷的概率。為了試驗驗證CREST計劃，又開展了多軸滑車（MASE）和先進動態模擬假人（ADAM）研制計劃。

我國對彈射救生技術的研究起步較晚，20世紀50年代到60年代末期，主要是生產前蘇聯的彈射座椅，如米格飛機系列的彈射座椅等，直到70年代初期才開始第二代火箭彈射座椅的研制，目前自行研制的第三代彈射座椅已裝機服役，分別具有電子和機械程序控制器，具有多態程序控制能力，可根據彈射離機時的速度、高度選擇不同的延遲時間，控制射出救生傘及人椅分離的時機，一定程度上提高了低空、中低速不利姿態下的救生性能。

展望

加強新一代彈射救生技術的應用

英、美等國現役彈射座椅的名義性能包線為：在平飛條件下，飛行高度0～15000米，飛行速度0～1100千米/時，M≤2.5。迄今為止尚沒有1100千米/時成功彈射的事例。俄羅斯K-36系列座椅的高速性能比英美等國的要好。

擴大救生性能包線（0～1400千米/時，M數3.0，高度0～21千米）：具有超過MLI-S-18471G要求的機動飛行救生能力；具有自適應連續控制的程序系統（根據生命威脅情況和彈射條件，如乘員重量、彈射速度、高度、溫度及飛機姿態等），采用慣導技術，及時而自動地選擇或調整彈射程序、彈射動力大小及方向。在滿足彈射性能條件下，控制彈射后作用在乘員身上的綜合作用力，使其保持在人體生理耐限范圍內，盡量減少彈射損傷，具有自適應救生能力。采用推力大小和方向可變的動力裝置；具有完善的高速氣流防護措施。

另一個問題是飛行員范圍的不斷擴大。現役彈射座椅是按第5～第95百分位飛行員進行設計的。從目前發展趨勢來看，不但要把乘員的適用范圍擴大到第3～第98百分位，而且還要考慮到女性飛行員的范圍。另外女性飛行員對彈射加速度的耐限值比男性的要低。這些不利因素對彈射救生系統的研制提出了新的挑戰。

此外，新技術、新材料（復合材料、高強度的特紡材料等）、新工藝的應用，將進一步推動彈射救生技術的發展。

擴大彈射救生技術的應用領域

以前的彈射救生技術主要用于高速飛行的軍用固定翼飛機，隨著彈射救生技術的發展，預計今后將向武裝直升機、民用飛機以及載人航天飛行器等領域發展。

近20年的局部戰爭如伊拉克、阿富汗戰爭表明武裝直升機的作用越來越重要，但其救生成功率不能令人滿意，目前僅靠適墜座椅難以滿足直升機救生的要求。俄羅斯卡-50武裝直升機已裝備了牽引火箭式彈射救生系統。預計今后將加大研制直升機救生系統的力度。

20世紀70年代末，英美等國曾為民用飛機的救生問題設想了很多方案，例如分離救生艙、牽引火箭座椅、飛機整體回收等。由于當時的技術還不夠成熟，再加上這些方案對飛機的性能、重量、成本等影響太大，這些方案難以工程化。隨著技術的不斷發展，民用飛機的救生問題將會得到逐步解決，可以預計，小型民用公務機的整體回收或分離救生艙方案將有希望得到實際應用。

自從1961年前蘇聯首次實現載人航天飛行以來，航天救生便提到了議事日程。1986年元月“挑戰號”航天飛機失事后，航天救生的問題曾一度引起人們的高度重視，并提出了很多救生方案，如分離救生艙、密閉式彈射座椅、敞開式彈射座椅、牽引火箭式救生系統等，由于當時服役的航天飛機不可能變動太大，所以最后選用了滑竿式救生方案，但因其救生包線小，只適用于低速飛行狀態。

我國彈射救生技術經過了幾十年的努力，已經跨入了獨立研制彈射救生設備的行列，自行研制的第三代彈射座椅已大量裝機服役，并已開始新一代彈射救生技術的研究工作。但與國外先進彈射救生技術相比還有很大差距。為了縮短與國外的差距，必須選準突破口，加大投資強度，研制出具有我國知識產權的先進救生系統，以實現跨越式發展。