江南

自1903年美國萊特兄弟首次實現(xiàn)了動力飛行之后，在飛機失事時如何挽救飛行員的生命便提上了議事日程。法國于1917年首先把降落傘用于軍用飛機。“一戰(zhàn)”期間，約有800名氣球觀測員從失事的氣球上跳傘獲救?！岸?zhàn)”時，戰(zhàn)斗機的時速已提高到600千米以上，只靠飛行員的體力爬出座艙跳傘逃生越來越困難，德國首先開始了對飛行彈射座椅的研究并率先用于實戰(zhàn)。戰(zhàn)后，彈射座椅在英國、美國、瑞典等國迅速發(fā)展，成為高速軍用飛機必不可少的救生設備。

不能承受之重

由于彈射是在緊急情況下進行的，飛行狀態(tài)、速度等難以控制，加之彈射動作瞬間完成，飛行員將要承受很高的過載力，強大的彈射沖擊易使飛行員因身體突然改變位置而引起扭傷或撞擊傷以及脫臼等問題。在彈射瞬間，飛行員身體還將受到高速氣流的吹襲。

根據(jù)事例分析，當飛行時速小于800千米時，離機過程中有23.7%的人被吹掉了氧氣面罩、飛行靴和手套：在飛行時速為900千米時極易造成骨折。另外，高速氣流把裝具吹開也是人員受傷的一個因素。如果強大的氣流把氧氣面罩吹掉、移位或?qū)е聦Ч軘嗔眩^部在沒有保護裝置的情況下會使顏面、眼睛和頸部感到疼痛，耳部、胸部有壓迫感，氣流速度再大的話，沒有防護的條件下會引起皮下、結膜下出血，甚至可以引起面部軟組織撕裂，肺、胃等內(nèi)部器官受損傷。裸露在外部的身體部位在高空低氣溫加吹襲的作用下還可導致凍傷。

在彈射救生過程中，引起飛行員死亡的另一重要原因是與地面猛烈碰撞。美國海軍1967年至1979年共發(fā)生1 376次彈射，死亡人數(shù)占彈射總?cè)藬?shù)的17.1%，其中低空小于61米的彈射占6%、時速大于927千米的彈射占7.2%。當飛行員應急離機成功并安全著陸后，還面臨著自然環(huán)境的威脅和敵方的威脅。從各國彈射救生的統(tǒng)計資料可以看出，安全著陸（水）后沒有得到救生的事例多有發(fā)生，其中降落到海上造成凍溺死亡的占多數(shù)。第二次世界大戰(zhàn)中，降落在歐洲北海的飛行員有50%被凍死。如果降落到高溫干旱的沙漠里，若無飲水，人最多只能生存兩三天。

復雜的工程

彈射椅是一個非常復雜的裝置，如英國馬丁·貝克公司的MK10型彈射椅就有1300多個功能組件，這還不包括座椅本身的架構、降落傘以及求生工具。應急彈射僅僅是一個瞬間：從飛行員啟動彈射程序、座椅彈射離機、人椅自動分離直至救生傘張滿，整個過程在3秒之內(nèi)自動完成，程序控制、人/椅穩(wěn)定、人/椅分離、救生傘等子系統(tǒng)及相關部件必須高度協(xié)同，以確?！叭f無一失”。這是飛機上最為復雜的協(xié)同體系之一，包括彈射座椅、傘系統(tǒng)、個體防護裝備、供氧系統(tǒng)、救生裝備用儀表和救生物品等。它不僅要滿足現(xiàn)代飛機日益提高的戰(zhàn)術技術性能要求，而且還必須符合人體生理和耐限的規(guī)定，是一個涉及數(shù)十個學科的復雜系統(tǒng)工程。

現(xiàn)代飛機上大多采用微型爆破索系統(tǒng)和在座椅上安裝破蓋器的辦法將飛機艙蓋沖破，為飛行員彈射開辟道路，而此前許多彈射系統(tǒng)采用的是拋座艙蓋。拋座艙蓋就是在彈射之前啟動相應程序?qū)w機艙蓋整個拋射出去，這個過程往往會占用零點幾秒的時間?？蓜e小看這零點幾秒，因為飛機在起飛、著陸階段出事的概率最高，在這種時候哪怕0.1秒都是很寶貴的。所以西方國家采用過一種穿破座艙蓋的辦法：彈射座椅上有一個破蓋槍，把玻璃炸開，達到清除彈射通道障礙的目的。打破艙蓋和彈射動作幾乎同時發(fā)生，從而節(jié)省了這寶貴的零點幾秒。

直升機求生也玩“彈射”

伊拉克戰(zhàn)爭表明，武裝直升機的作用越來越重要，但其救生成功率并不能令人滿意，一旦出現(xiàn)緊急情況，結果往往是機毀人亡。目前，直升機的救生技術主要分為兩派，即俄羅斯的彈射救生和西方國家的抗墜毀理論。與固定翼飛機不同，直升機座艙上方有飛速旋轉(zhuǎn)的巨大槳片。人們通常認為，垂直彈射的結果將會導致飛行員非死即傷。為了研制直升機彈射技術，俄羅斯投入了大量的資金并花了整整7年時間，研制成功了K-37零-零火箭式彈射救生系統(tǒng)，并裝備在卡-50和卡-52攻擊直升機上，這也是世界上唯一裝備彈射救生座椅的直升機。

目前，裝備了K-37彈射座椅的俄飛行員的應急離機成功率達到100%，它開創(chuàng)了直升機駕駛員彈射救生的先河，填補了直升機救生領域的一項空白。

西方國家的抗墜毀理論建立在一個詳細的調(diào)查基礎上，統(tǒng)計表明，直升機墜落往往都在20米以下的低空，而且此時的旋翼能有效地降低墜落速度，只要能把降落速度降低到可接受的程度，完全可以保證飛行員的安全。所以，西方國家加強了機身和起落架，特別設計了座椅，以保證能緩沖沖擊力：改造了油箱，使它不會爆炸：一般的直升機還會在駕駛艙、發(fā)動機等重要部位加裝裝甲，并且起落架具有很強的緩沖能力，使直升機發(fā)生事故墜落時連著飛行員一起墜落，通過旋翼的自旋有效降低降落速度并保持操控性，最終保證飛行員的安全。如美軍的AH-64阿帕奇直升機，就加裝了裝甲并對起落架進行加固。

彈射救生技術展望

戰(zhàn)機彈射救生經(jīng)歷了較長的發(fā)展階段。第一代彈射座椅是利用滑膛炮的原理，把人和座椅作為“炮彈”射出飛機座艙，然后使人椅分離打開救生傘。這種方法用在飛行速度相對較低的飛行時代還可以滿足需求。第二代彈射座椅為火箭彈射座椅，主要特征是把火箭作為彈射座椅的第二級動力，以解決零一零彈射救生的問題，并可以在更高的飛機飛行速度（1100千米/時）下應急彈射離機。第三代彈射座椅屬于多態(tài)彈射座椅，主要特點是采用了速度傳感器，根據(jù)應急離機的飛行速度的不同，救生程序執(zhí)行不同的救生模式，提高了救生成功率。國外現(xiàn)役機種裝備的彈射座椅絕大部分為第三代彈射座椅。美國洛克希德·馬丁公司研制的SR一71彈射座椅曾在23774米的高空拯救過飛行員。這種座椅在改裝后曾用于美國“哥倫比亞”號航天飛機試飛員的應急救生設備。

20世紀70年代末，美國的第三代彈射座椅ACESII裝機服役之后，便開始了第四代彈射座椅的研制工作，稱它為最高性能彈射座椅（MPES）計劃。該計劃采用了可改變推力方向的球形火箭發(fā)動機和微波輻射技術，使座椅自動導向。它的主要特點是實現(xiàn)人椅系統(tǒng)離機后的姿態(tài)控制，其關鍵技術是可控推力技術和飛行控制技術。第四代彈射座椅實質(zhì)上是一個自動飛行器，主要解決高速彈射救生和不利姿態(tài)下的救生問題，但由于其關鍵技術風險性很大，雖經(jīng)多年研究并取得很大進展，但至今尚未裝機服役。