彈射座椅開傘程序的方案分析

□董 偉

彈射座椅(以下稱:座椅)是飛行員的最后一道生命保障，而座椅的開傘程序控制是座椅設計的一個重要環節。應急彈射時，為了確保乘員不被開傘時的沖擊過載損傷，必須要在人椅系統的海拔高度和速度均在設定的限值以下時才能人椅分離并射出救生傘(以下稱:開傘)，因此，座椅在執行開傘程序時，必須要判斷人椅系統所處海拔高度及速度是否滿足救生傘允許的開傘限值。座椅配套的救生傘性能指標一般都具有兩個相互關聯的參數，即允許的最大海拔高度(開傘高度限值)以及該海拔高度上允許的最大開傘真速(開傘速度限值)。座椅的開傘程序是座椅彈射出艙后需要完成的一系列控制的最后一個控制階段，開傘高度限制和開傘速度限值是該控制階段的重要參數，且開傘高度限值直接決定了開傘速度限值的選取，因而，如何合理使用開傘高度限值，使得在盡可能不低于座椅性能的情況下，既能保證高原與平原跨區域飛行的兼顧，又能保證平原飛行時局部高海拔的正常使用一直是座椅研究的重要課題。

一、設定開傘高度限值的意義

座椅大致的工作流程是，彈射啟動后，程序控制器根據獲得的各種參數進行分析判斷并進入相應的控制模式，當控制模式工作完畢后即進入座椅控制環節的最后一步——開傘控制程序。座椅能全程連續感受人椅系統所處的海拔高度參數，還能全程連續感受人椅系統的合成速度參數，因此，開傘模式為實時的速度控制模式。

在低空復雜姿態下，當座椅需要開傘時，必須要判定人椅系統所處海拔高度及速度這兩個參數，只有當這兩個參數都滿足救生傘的使用要求時，座椅控制系統才會輸出開傘指令。按座椅配套的救生傘指標:在海拔4，000m 時的最大開傘真速650km/h;在海拔7，000m 時的最大開傘真速為600km/h，并且救生傘開傘速度限值與海拔高度相互關聯，只要確定了海拔高度，開傘速度限值也就相應確定。可以認為座椅開傘的兩個海拔高度關鍵點4，000m 和7，000m，這兩個關鍵點將座椅彈射后的工作高度劃成了3 個區間，各區間與救生傘開傘速度限值關系如下:一是海拔7，000m 以上，不允許開傘;二是海拔4，000m到海拔7，000m 之間，開傘速度限值為600km/h;三是海拔4，000m 以下，開傘速度限值為650 km/h。

兩個海拔高度關鍵點實際控制的內容也有所區別:海拔7，000m 高度關鍵點實際上是一個開傘與不開傘的控制點，即在海拔7，000m 以上不允許開傘，7，000m 以下時有條件開傘;海拔4，000m 高度關鍵點則是確定開傘速度限值的控制點，即在4，000m 以上開傘速度限值為600 km/h，4，000m 以下開傘速度限值為650 km/h。因而座椅在執行開傘程序時必須要預先輸入一個海拔高度作為開傘程序控制的依據，后續才能根據該海拔高度值確定開傘時機。

二、設定開傘高度值方案分析

座椅在救生傘及信號感受模式上采用高、平原通用的救生傘，并采用實時感受空中人椅系統合成速度的方式，使得座椅實現了彈射后實時速度控制模式。結合座椅信號感受模式，分析座椅的工作程序，從兩個不同角度對座椅的開傘程序提出方案。

(一)方案1:彈射出艙后根據感受的高度參數確定開傘條件。方案不對座椅的程序控制器預設開傘高度限值，而是根據座椅本身感受的人椅系統所處的海拔高度值為依據來選擇不同的開傘控制程序。由于座椅的各種程序控制模式中，最早的開傘時間是在彈射后的0．3s，因此，在從彈射啟動到0．3s 這段開傘前的時間段內預先判讀出人椅系統所處的海拔高度，并將該海拔高度值作為開傘控制程序的輸入參數，確定出人椅系統所處的海拔高度區間，從而選擇相應的開傘控制程序。其高度區間內工作模式如下:一是海拔7，000m 以上，感受人椅系統速度600 km/h，判讀人椅系統所處海拔高度，當H ＜7，000m 時，立即輸入開傘指令;二是海拔4，000m 到海拔7，000m 之間，感受人椅系統速度≤600 km/h，立即輸入開傘指令;三是海拔4，000m 以下，感受人椅系統速度≤650 km/h，立即輸入開傘指令。

(二)方案2:兩塊程序控制器預先設定不同的開傘高度值。由于我國地域遼闊，地形復雜，簡單以高平原來劃分飛行區域并不能滿足座椅的使用要求，特別是機場海拔低，而周邊海拔較高的飛行區域，需要將兩塊程序控制器的開傘高度限值進行區別設定，即一塊程序控制器以機場海拔為依據進行開傘高度限值的設定，而另一塊程序控制器的開傘高度則以飛行區域的最高海拔為依據進行設定。應急彈射后人椅速度滿足開傘速度限值時，根據兩塊程序控制器感受的高度來判斷是否執行開傘程序。

對于方案1 來說，有以下幾個特點:不需要參考任何飛行區域的參數;彈射時自動判斷開傘高度及速度限值;開傘控制程序與海拔高度無關，具有自適應跨區域救生能力;具有有效解決局部高海拔問題能力;程控器在全救生包線內具有余度功能。

對于方案2，需要機場海拔和飛行區域最高海拔作為依據;需要在地面預設參數;跨區域飛行時，需根據前往區域機場海拔及最高海拔來選擇是否需要重新設定開傘高度限值，因此不具備自適應跨區域救生能力;具有有效解決局部高海拔問題能力;在部分救生包線內具有余度功能。

三、結語

從以上分析可以得出，方案一在自適應跨區域救生方面以及是否需要判斷飛行區域并預設開傘高度限制方面具有決定性的優勢。從座椅救生性能、可操作性等方面綜合來說，座椅更加智能化、方便飛行員的使用、簡化地勤人員對座椅的維護，因此方案一也是座椅在開傘程序控制方面的最終方案。

［1］徐世坤．彈射救生程序控制的發展［J］．國際航空，1994，8

［2］傅前哨．生命的保護神——彈射座椅縱橫談［J］．航空世界，2013，5