生死一瞬间：弹射救生

高天流云

　　1912年8月25日，中国航空先驱冯如在广州燕塘驾机飞行时，由于操作系统失灵，飞机坠地，冯如身受重伤，后经抢救无效不幸遇难。
  

　　2001年4月1日，中美南海撞机事件，中国空军飞行员王伟跳伞失踪，10万军民在海天联合大搜救。4月12日我国政府宣布搜救无望，王伟同志牺牲。

　　2008年“5．12”四川汶川地震救援中，彰显航空救生在应对公共应急突发事件中的作用日趋增大……

　　2011年10月14日上午10时47分，一架飞豹战斗轰炸机(机号814，当时双座座舱内有两位飞行员)在参加通航大会表演返航途中坠毁，当天确认有一位飞行员弹射生还……
  

　　此前我们没有完善的航空救生体系，教训曾十分惨痛。

　　飞行员是“天之骄子”、“空中黄金”。同时，每个国民的生命都是宝贵的。如何在翱翔蓝天的同时把牺牲降低到最低？航空救生技术应运而生。

　　据统计，自我人民空军成立以来，在飞机遇险后，有数百名飞行员依靠弹射跳伞获救，但由于没有完善的航空救生体系，也有飞行员在跳伞后牺牲，教训十分惨痛。

　　现代战争中飞行员所面临的不仅是怎样安全地离开失事飞机，关键是跳伞以后如何在各种复杂条件下生存求救。关于南海撞机事件中国的我飞行员王伟，专家分析可能是因为他在撞机后受伤或者弹射时晕厥，没有能力打开救生船和及时脱掉救生伞，负荷过大，随着这些物品一起沉入水中而牺牲。而地面部队亟待解决的是如何快捷安全地确定飞行员的准确位置、实施营救。

　　航空救生技术经历了一个从简单到复杂的过程，由最初的降落伞，发展到弹射座椅，然后发展到航空救生体系。

　　最早的救生装备就是降落伞。早在1797年10月22日，一个叫加纳兰的法国人，从610米的气球上用降落伞安全跳伞着陆，当时轰动了整个欧洲。这可以说是有记载以来第一次用降落伞救生的事例。

　　第一次世界大战时，德国首先为战斗机飞行员配备了救生伞。它的救生伞包在伞包里，伞包坐在飞行员身体下边，伞跟飞行员的背带系统相连，开伞的绳索拉开装置在飞机上，人一跳离飞机，伞包就打开，利用飞行员下降坠落的速度，把伞翼拉出展开，使飞行员平稳着陆。

　　弹射座椅的出现拯救了大批飞行员的生命

　　现代飞机飞行速度很快，在超过每小时500公里时，飞行员爬出座舱跳伞几乎是不可能的，而且在大速度跳伞的情况下，会使飞行员同后面的机翼、垂尾及一些飞机的结构件相撞导致死亡。这就引发了弹射救生装置——弹射座椅的出现。弹射座椅是利用弹射动力，把飞行员和座椅一起弹离飞机的一种救生装置。现在采用的都是火箭弹射座椅穿破座舱盖，座椅上安装有一个破盖枪，把座舱玻璃打破或者在玻璃上布置微爆锁，把玻璃炸开，然后飞行员再出去。我国一些新型飞机也采用了这种舱盖弹射的模式，与英、美等国的现役救生装备水平基本相当。

　　营救速度是确保飞行员跳伞后生命安全的关键环节。二战中，受伤飞行员24小时以后存活概率是80％，3天后的存活率明显下降。据美国空军的统计，20世纪60年代5小时以内获救的飞行员人数占50％；到了20世纪70年代，1小时以内获救的人数就达到了50％，4小时以内获救的达到了97％。

　　世界各国都非常重视航空救援建设

　　美国早在1956年就颁布《全国搜索救援计划》，将军、地双方的搜救工作联系起来。该计划确定美国空军为美国本土范围陆上搜救工作的执行机构。1974年5月，美空军成立“空军救援协调中心”，该中心自成立以来，执行的搜救行动共挽救了1．3万人的生命。英国也早在1941年就建立了航空救生协调中心，来营救在作战训练过程中遇到麻烦的军方人员。到第二次世界大战结束，共救援了8000多名飞行员和5000多名平民，自那以后的50年里，共援救了5．5万人。
  
　　第三代战斗机在设计性能要求上都强调了高机动和全空域作战，空战中飞行员弹射救生时所处的姿态比以前更加复杂，为了在弹射救生时提高飞行的安全性对弹射救生系统也提出了更高的要求。作战飞机在执行战斗任务时需要面对很多的危险和困难，而平时训练中可能出现的故障或失误也可能造成飞行事故，性能优良和安全可靠的弹射座椅在危机时将会提供飞行员第二次生命。随着我国越来越重视航空救生的发展，愿我们的蓝天轿子更加自由翱翔！  

听竹观海

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高天流云

法国幻影2000弹射座椅

法国幻影2000弹射座椅

瑞典“鹰狮”双座马丁.贝克 MK10 弹射座椅

德国亨克尔162“火蜥蜴”的弹射座椅

伊朗F-4E弹射座椅

SKS-94弹射座椅

北欧海盗的弹射座椅

中国TY-5火箭弹射座椅

中国TY-7A火箭弹射座椅

高天流云

世界上独一无二的俄罗斯卡-50直升机弹射座椅

俄罗斯K-36D 弹射座椅

俄罗斯米格-17的弹射座椅

俄罗斯米格-23 KM-1M 弹射座椅

俄罗斯米格-29在航展表演时坠毁

俄罗斯米格-29在航展表演时坠毁

俄罗斯米格-31弹射座椅

俄罗斯苏-27 K-36Д弹射座椅

俄罗斯苏-30在航展表演时坠毁

高天流云

美国康维尔XFV-1垂直起降战斗机德弹射座椅

美国韦伯零-零弹射座椅

美国F-4“鬼怪”的弹射座椅

高天流云

美国A-5侦察型的ＨＳ１Ａ弹射坐椅

　　第四代弹射座椅

　　第四阶段弹射座椅的发展实际始于70年代末期，因而与第三阶段的后期相互交织在一起，平行地向前发展。它的主要特点是实现人椅系统离机后的姿态控制，其关键技术是可控推力技术和飞行控制技术。

　　第四代弹射座椅实质上是一个自动飞行器，主要解决高速弹射救生和不利姿态下的救生问题。由于第四代弹射座椅的关键技术风险性很大，虽然经过了二十多年的研究（如MPES计划、CREST计划、第四代弹射救生技术的验证计划等），取得了很大进展，但至今尚未装机服役。

　　

　　20世纪70年代末，美国的第三代弹射座椅ACESⅡ装机服役之后，便开始了第四代弹射座椅的研制工作，称它为最高性能弹射座椅（MPES）计划。该计划采用了可改变推力方向的球形火箭发动机和微波辐射技术，感受天地之间的温度差，指令改变推力方向，使座椅自动导向，其技术是先进的，但是当时的微波辐射技术还不够成熟，风险性太大，致使该计划难以转入型号研制。

　　1984年美国又开始了为期五年的乘员弹射救生技术（CREST）计划，目标更加先进，其宗旨是研制出一些先进技术，如高速气流防护技术、可变推力（方向和大小）技术、飞控技术、生命威胁逻辑控制技术等，以减少乘员弹射的死亡和重伤的概率。

　　为了试验验证CREST计划，又开展了多轴滑车（MASE）和先进动态模拟假人（ADAM）研制计划。

　　CREST计划基本上是成功的，部分关键技术（如滞流栅网等）已证明是成功的，为该计划配套研制的试验设备（如MASE、ADAM等）对以后的弹射救生技术发展将有很大的推动作用。但是，CREST计划的核心技术（变推力大小和方向的可控推力技术和飞行控制技术）还不够成熟，技术上的风险太大使CREST计划没能转入工程研制。

　　为了解决CREST计划出现的问题，美国于1993年又开始了第四代弹射救生技术验证计划。该计划重点解决可控推力技术和飞行控制技术。经过地面10次火箭滑车验证试验，证明针栓式可控推力技术和惯性导航飞控技术是可行的，目前已具备转入型号研制的水平。

　　ACESⅡ和NACES座椅的PI计划将采用第四代弹射救生技术验证计划已验证的关键技术提高座椅的性能，使之具有第四代座椅的基本性能。

　　我国对弹射救生技术的研究起步较晚,20世纪50年代到60年代末期,主要是生产前苏联的弹射座椅,如米格飞机系列的弹射座椅等，直到70年代初期才开始第二代火箭弹射座椅的研制,目前自行研制的第三代弹射座椅已装机服役。

高天流云

美国F-106B 弹射试验

　　第三代弹射座椅

　　弹射座椅发展的第三阶段大约从60年代中期开始一直持续到今天，属于多态弹射座椅的发展时期，其主要特点是采用了速度传感器（电子式/机械式），根据应急离机的飞行速度的不同，救生程序执不同的救生模式，从而缩短了救生伞低速开伞的时间，提高了不利姿态下的救生成功率。国外现役机种装备的弹射座椅绝大部分为第三代弹射座椅。

　　目前装机服役的第三代弹射座椅以俄K-36系列、美ACESⅡ系列、英NACES（MK-14）和MK-16为代表。

　　K-36系列弹射座椅为俄罗斯星星科研生产联合体于60年代中期研制成功的第三代弹射座椅，目前已生产12000多台，并形成了独联体各国的通用化系列座椅，其突出特点是稳定性和高速性能。根据俄罗斯资料报道，在飞行高度为1000米，当量空速为1350千米/小时的条件下，飞行员仍能应急弹射成功。尤其是在1989年巴黎航展期间，一架装有Ｋ-36座椅的米格-29飞机在作机动飞行表演时，因发动机故障造成飞机失速，在极其不利的条件下，飞行员应急弹射成功，安全获救，使Ｋ-36系列救生装置名声大振。

　　20世纪90年代初期，俄罗斯星星联合体在Ｋ-36的基础上研制出了Ｋ-36Д-3.5弹射座椅。这种弹射座椅水平飞行的性能包线与Ｋ-36系列座椅相同，而在不利姿态条件下的救生性能有了很大的改进。例如，飞机飞行速度为278千米/小时，倒飞的最低安全高度从原来的95米降低到46米。主要改进之处是：采用了电子程控技术，可控推力技术，火箭发动机倒飞切断技术，横滚姿态控制技术，使Ｋ-36Д-3.5初步具备了第四代弹射座椅一些特征，目前已装机服役（如苏-30，苏-37），并参与了美国ＪＳＦ飞机的竞标。

　　ＡＣＥＳⅡ是麦道公司于20世纪70年代末研制成功的第三代弹射座椅，目前已生产10000多台，成为美国空军的系列化座椅。该座椅装机服役以来，经过不断改进，性能有所提高。

　　在越南战争期间，美国为了减少飞行员应急跳伞后被越南军队俘虏的危险，曾投巨资研究各种救生方案，如飞行座椅，热气球空中救生系统（ＰＡＲＤ）以及空中回收系统等，后来，由于越南战争结束，这些方案未得到实际应用。

　　NACES（MK-14）是英国马丁•贝克公司为美国海军研制的通用化座椅。装机服役后，便开始了PI（预规划产品改进）计划，该计划的第三阶段计划利用第四代弹射座椅的技术，使NACES具备第四代弹射救生座椅的基本特征。

　　MK-16系列座椅是英国马丁•贝克公司于20世纪90年代初研究的新式弹射座椅。

　　MK-16系列的主要特点是弹射机构与座椅骨架为一体化设计，不仅重量轻，而且结构紧凑，电子程控器既能感受离机后的信息，也可以与飞机数据总线相接，感受飞机的各种信息，以实现自动弹射离机。目前已装机服役EF-2000，法国阵风，美国JSF（F-35）等机种。

高天流云

美国F-105弹射座椅

　　第二代弹射座椅

　　弹射座椅发展的第二阶段大约从50年代中期到60年代中期。这一时期的弹射座椅为火箭弹射座椅。它的主要特征是把火箭作为弹射座椅的第二级动力，在第一级动力弹射机构作用下把人椅系统推出座舱后，再由火箭继续推动人椅系统向上运动，使其具有更高的轨迹，以解决0-0弹射救生的问题，并可以在更高的飞机飞行速度（1100千米/小时）下应急弹射离机。

　　美国塔利（Talleg）公司把弹射机构和火箭发动机组合在一起形成火箭弹射器，具有两级动力，体积小、重量轻，直到目前为止，仍是美国弹射座椅（如ACESⅡ）的主要动力装置。

　　英国马丁•贝克公司采用了另一种组合形式，把火箭发动机和弹射机构分开安装，弹射机构保持原来的位置和形式，而把火箭包设计成多管并列的扁平组合体，安装在椅盆下面，即通称为椅下火箭包（简称为火箭包）。这种组合形式实现起来难度不大，目前是英国马丁•贝克公司弹射座椅的主要动力形式。

　　在这一时期，美国为了解决超音速弹射救生的问题，投入了大量的人力，物力，参加的公司也很多。例如，罗克韦尔国际公司研制的X-15敞开式弹射座椅，利用向前伸出的激波杆，把正冲波变成为斜冲波，以减小作用于人椅系统上的压力。可在33. 6千米、 M=4.0以及在0高度，167千米/小时的平飞状态下安全救生。又如,美国洛克希德•马丁公司研制的SR-71弹射座椅曾在23774米的高空，在M数大于3.0时，拯救过飞行员。这种座椅在改装后曾用于美国"哥伦比亚"号航天飞机试飞员的应急救生设备。

　　另一类的超音速救生设备为密闭式弹射座椅和分离救生舱。其中以美国斯坦利航空航天公司为B-58轰炸机研制的密闭式弹射座椅最为成功，而分离救生舱以麦道公司研制的F-111分离救生舱最为成功。

　　F-111救生舱不但具有0-0救生性能，而且在海平面超音速到18500米高度以上、M=2.5的飞行条件下都具有救生能力。

　　统计数据表明，密闭式弹射座椅的救生成功率低于敞开式弹射座椅，而分离救生舱的救生成功率与敞开式弹射座椅大体相当，但由于这两种救生设备的重量大（例如，B-1轰炸机采用分离救生舱与采用敞开式弹射座椅相比，飞机重量增加2268千克），成本和维护费用大，因而未得到广泛应用。

高天流云

早期飞行员是背负伞包

　　四个发展阶段 四代弹射座椅

　　第一代弹射座椅

　　弹射座椅发展的第一阶段大约从20世纪40年代中期到50年代中期。此间形成的第一代弹射座椅为弹道式弹射座椅，即利用滑膛炮的原理把人和座椅作为"炮弹"射出飞机座舱，然后使人椅分离打开救生伞。它主要解决了飞行员在高速条件下的应急离机问题。如英国的MK.1、MK.5，俄国的米格-15、米格-17飞机上的弹射座椅等。

　　英国的马丁•贝克飞机公司是这一时期的典型代表。该公司首先使弹射过程自动化。为了提高弹射机构离机的初始速度，研制了多级套筒或多弹式弹射机构，为挽救飞行员做出了贡献。

　　在其他国家，如前苏联的米高扬飞机设计局也设计出许多弹道式弹射座椅。如米格-21飞机的带离式"CK"弹射座椅，利用弹射时座椅与座舱盖的扣合使最大速度可达到1200千米/小时。

高天流云

　　10月14日，2011中国国际通用航空大会在陕西蒲城举行飞行表演时，814号飞豹战机出现意外坠机。

我国研发的弹射座椅

在这幅美妙的画面中，您可曾想到如果出现意外，战机中的飞行员该如何逃生呢？

　　自从天空变成杀戮战场，战斗机群越来越高的速度带来了新的设计问题——如何让飞行员在紧急状况下死里逃生，而二战开始出现的喷气机更增加了飞行员从损坏的战机中安全逃生的困难，要飞行员在高速的空气动力效应和相对风速作用下脱离座舱是困难的，即使成功了，风压也可能使他撞上机尾而造成不可挽回的悲剧。而设置战机弹射逃生系统，则是设计师可以应对的唯一手段。

　　弹射救生技术从上世纪中期开始应用于军机，到目前为止已发展有四代产品。伴随着军机性能的提高，如何扩大弹射座椅的性能包线，解决不利姿态条件下的救生问题，延展座椅对飞行员的适用范围，一直是人们不断追求的目标，而新技术的出现为此创造了条件。

　　自1783年人类第一次实 现气球载人飞行后，便产生了航空应急救生问题。1903年美国莱特兄弟首次实现了动力飞行以后，在飞机失事时，如何挽救飞行员的生命便提上了议事日程。法国于1917年首先把降落伞用于军用飞机。

　　第一次世界大战期间，约有800名气球观测员从失事的气球上跳伞获救。第二次世界大战中，降落伞已成为军用飞机必备的救生工具。

　　随着飞机飞行速度的不断提高，飞行员爬出座舱跳伞日益困难。第二次世界大战时，战斗机的时速已提高到600公里以上，飞行员跳伞要冒着被强风吹倒或被刮撞到飞机尾翼上的，只靠飞行员的体力爬出座舱跳伞逃生越来越困难。当飞机飞行速度达到500千米/小时时，飞行员必须借助外力才能应急离机救生。

　　二次世界大战快要结束时，德国首先把弹射座椅用作军用飞机飞行员的救生工具。战后，弹射座椅在英国、美国、俄国、瑞典等国迅速发展，成为高速军用飞机必不可少的救生设备。

　　据国外2003年统计数据，仅英国马丁•贝克一家公司，累计生产了各种型号的弹射座椅约69000台，挽救了6994人的生命，平均每10台座椅救活一名飞行员。