劉玉浩　宋育武　王海生

自萊特兄弟首次實(shí)現(xiàn)動(dòng)力飛行以來，如何在危險(xiǎn)情況下實(shí)現(xiàn)飛行員的自救便成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。早期的自救手段非常有限，飛行員需要爬出座艙棄機(jī)跳傘。但隨著飛機(jī)性能的不斷改進(jìn)，飛行速度大大提高，這種做法變得越來越?jīng)]有保證。于是，以彈射座椅為基礎(chǔ)的彈射救生方式應(yīng)運(yùn)而生。

從彈道彈射到自動(dòng)飛行

上世紀(jì)40年代，英國北愛爾蘭著名飛機(jī)設(shè)計(jì)師馬丁研制了以火藥彈為彈射動(dòng)力的彈射座椅，并成功進(jìn)行了第一次真人彈射試驗(yàn)，這便是第一代彈射座椅——彈道式彈射座椅。上世紀(jì)50年代，彈道彈射座椅的技術(shù)日臻完善，基本滿足了飛機(jī)在時(shí)速850千米左右、高度50～300米條件下的救生要求，成為噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)普遍采用的救生裝置。

隨著飛機(jī)飛行速度和機(jī)動(dòng)性能的進(jìn)一步提高，該種彈射座椅彈射軌跡低、低空救生性能差等不足已無法滿足高性能飛機(jī)的要求。20世紀(jì)50年代末，以彈射彈為第一級(jí)動(dòng)力，火箭作為第二級(jí)動(dòng)力的火箭彈射座椅——即第二代彈射座椅應(yīng)運(yùn)而生。其主要特征是在彈射機(jī)構(gòu)作用下把人-椅系統(tǒng)推出座艙后，再由火箭繼續(xù)推動(dòng)系統(tǒng)向上運(yùn)動(dòng)，使其具有更高的軌跡，以解決零-零彈射（零高度零速度）救生的問題，并可以在1 000 千米/時(shí)的飛行速度下應(yīng)急彈射。另外在這一時(shí)期，美國在解決超聲速彈射救生的問題也取得了很大的突破，羅克韋爾國際公司研制的X-15敞開式彈射座椅，利用向前伸出的激波桿，把正激波變成為斜激波，以減小作用于飛行員的壓力。X-15可在33 000米高空、4馬赫的飛行速度以及在零高度、167千米/時(shí)的平飛狀態(tài)下安全救生。另一類的超聲速救生設(shè)備為密閉式彈射座椅和分離救生艙。其中以美國斯坦利航空航天公司為B-58轟炸機(jī)研制的密閉式彈射座椅最為成功，而分離救生艙以麥道公司研制的F-111分離救生艙最為成功。F-111救生艙不但具有零-零救生性能，而且在海平面超聲速到18 500米高度以上、2.5馬赫的飛行條件下都具有救生能力。

以多態(tài)程序控制為特點(diǎn)的第三代彈射座椅從上世紀(jì)60年代中期開始研制，其主要特點(diǎn)是采用高度、速度、時(shí)間雙態(tài)控制，解決高低速開傘矛盾，從而提高了中低速情況下低空不利姿態(tài)下的救生性能，國外現(xiàn)役機(jī)種裝備的彈射座椅絕大部分為第三代彈射座椅。但第三代彈射座椅在不利姿態(tài)下的救生能力、對(duì)應(yīng)急離機(jī)環(huán)境的適應(yīng)性、高速氣流的防護(hù)以及高速彈射時(shí)的穩(wěn)定性等方面還存在一定的缺陷，無法滿足四代戰(zhàn)機(jī)的需求。因此在上世紀(jì)70年代末期，西方航空強(qiáng)國就開始了對(duì)第四代彈射座椅的研制，其主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)人-椅系統(tǒng)離機(jī)后的姿態(tài)控制。第四代彈射座椅的關(guān)鍵在于可控推力技術(shù)和飛行控制技術(shù)，實(shí)質(zhì)上第四代彈射座椅是一個(gè)自動(dòng)飛行器，主要解決高速彈射救生和不利姿態(tài)下的救生問題。由于第四代彈射座椅的關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)性很大，雖然經(jīng)過了多年的研究，取得了很大進(jìn)展，但至今尚未裝機(jī)服役。

我國彈射救生技術(shù)的發(fā)展

我國彈射救生技術(shù)，經(jīng)歷了從仿制到自行研制的階段。HTY-1、HTY-2型座椅是我國最早研制的彈射救生裝置，為第二代火箭彈射座椅。其中HTY-2型座椅具備了零高度、250～850千米/小時(shí)的安全救生性能。但是，這兩款座椅僅相當(dāng)于國外20世紀(jì)五六十年代的水平，救生可靠性差，尤其不能適應(yīng)現(xiàn)代高性能戰(zhàn)機(jī)的救生需求。多年來，中國航空救生研究所本著“瞄準(zhǔn)世界水平超前預(yù)研一代、著眼型號(hào)需求抓緊研制一代、滿足裝備配套優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)一代”的戰(zhàn)略思想，先后研制成功了HTY-3、HTY-4系列、HTY-5、HTY-6系列、HTY-7系列等十余個(gè)型號(hào)的火箭彈射座椅。其中，HTY-6型火箭彈射座椅屬第三代彈射座椅。這種座椅具備高度0～ 2l千米、速度0～1 000千米/小時(shí)范圍的安全救生能力，其性能與國外現(xiàn)役飛機(jī)彈射座椅相當(dāng)，被我國空軍確定為通用型座椅。HTY-5型座椅是目前我國自行研制的最先進(jìn)的第三代火箭彈射座椅。不久前，這種座椅成功地經(jīng)受了6次空中飛行彈射鑒定試驗(yàn)，較系統(tǒng)地考驗(yàn)了其在平飛、俯沖、下沉、橫滾、倒飛等各種不利姿態(tài)下的安全救生性能。此外，我國還研制有TY-7A出口型彈射座椅，例如出口給埃及的80架K-8E教練機(jī)配備的便是這種座椅。該座椅不僅價(jià)格便宜，某些性能上還優(yōu)于英國的馬丁·貝克座椅。目前世界上在彈射座椅方面最有成就的當(dāng)屬俄羅斯，其次是美國，再下來就是中國和英國——兩者水平相當(dāng)。

另外研制彈射座椅還必須具備三個(gè)重要條件：第一個(gè)是要有火箭橇滑軌試驗(yàn)的能力，中國航空救生研究所擁有亞洲惟一的火箭橇滑軌試驗(yàn)場(chǎng)，精度世界領(lǐng)先?；鸺粱売糜谠囼?yàn)?zāi)M飛機(jī)在空中高速飛行時(shí)飛機(jī)失事飛行員逃生的一瞬間，它是產(chǎn)品研制過程中必備的試驗(yàn)條件，彈射座椅在定型之前要做許多試驗(yàn)。包括像火箭滑軌有速度試驗(yàn)要做幾十次；其次是要具備水冰沖擊試驗(yàn)?zāi)芰?，這兩個(gè)試驗(yàn)除了試驗(yàn)主體之外，還有大量的光射、遙射、電射、傳感方面的一些技術(shù)與它進(jìn)行配套；第三，火箭彈射座椅不光是把飛行員彈射出來，最主要是使飛行員能承受得了大載荷和強(qiáng)烈的氣流，所以要有一套保護(hù)系統(tǒng)，如代償服、抗荷服、保護(hù)頭盔等。這些都是為了避免高速出艙時(shí)高速氣流對(duì)人體的傷害。

未來的彈射救生技術(shù)

盡管各國現(xiàn)役彈射座椅的性能包線名義上范圍很廣——彈射高度0～15 000米，彈射速度0～1 100千米/時(shí)。而實(shí)際數(shù)據(jù)卻和理論值大相徑庭——在速度高于550千米/時(shí)彈射時(shí)，約有43%的彈射者死亡或受重傷，在速度高于950千米/時(shí)彈射時(shí)，約有69%的彈射者死亡或受重傷，迄今為止尚沒有1 100千米/時(shí)成功彈射的實(shí)例。所以，日后需要進(jìn)一步加強(qiáng)彈射座椅的防護(hù)性，減少高速彈射時(shí)飛行員的受傷或死亡幾率。

現(xiàn)役彈射座椅的另一個(gè)問題是飛行員甄選的范圍不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)役彈射座椅是按第5～第95百分位飛行員進(jìn)行設(shè)計(jì)的。從目前發(fā)展趨勢(shì)來看，不但要把乘員的適用范圍擴(kuò)大到第3～第98百分位，而且還要考慮到女性飛行員的范圍。擴(kuò)大乘員范圍不僅使人體重量范圍擴(kuò)大，人體尺寸范圍增加，同時(shí)也使人體重心分布范圍和慣性矩范圍大大增加。另外女性飛行員對(duì)彈射加速度的耐限值比男性的要低，這些不利因素對(duì)彈射救生系統(tǒng)的研制提出了新的挑戰(zhàn)。

人體工程學(xué)百分位的概念

百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計(jì)對(duì)象總?cè)藬?shù)的百分比。大部分的人體測(cè)量數(shù)據(jù)是按百分位表達(dá)的，把研究對(duì)象分成一百份，根據(jù)一些指定的人體尺寸項(xiàng)目，從最小到最大順序排列，進(jìn)行分段，每一段的截至點(diǎn)即為一個(gè)百分位。以身高為例：第5百分位的尺寸表示有5%的人身高等于或小于這個(gè)尺寸。換句話說就是有95%的人身高高于這個(gè)尺寸。第95百分位則表示有95%的人等于或小于這個(gè)尺寸，5%的人具有更高的身高。

責(zé)任編輯：王鑫邦endprint