“生命之舟”知多少

宋國(guó)慶

彈射座椅，既是飛行員的工作座位，更是飛行員生命安全的最后保障。它在正常飛行時(shí)顯得默默無(wú)奇，但在飛機(jī)遇險(xiǎn)、飛行員遭遇生死時(shí)速時(shí)，卻能在三秒鐘之內(nèi)創(chuàng)造起死回生的“瞬間奇跡”。因此，彈射救生座椅一直以來(lái)被飛行員形象地稱之為藍(lán)天上的“生命之舟”。

本文將從“生命之舟”的起源、發(fā)展過(guò)程、影響其成功救生的關(guān)鍵因素以及未來(lái)的發(fā)展等方面為您一一道來(lái)

“生命之舟”的起源

自從飛機(jī)問(wèn)世以來(lái)，空中安全問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。航空救生的最早嘗試是飛行員從失事的飛機(jī)座艙中爬出，利用降落傘從空中跳傘逃生。當(dāng)飛機(jī)速度超過(guò)500千米/時(shí)的時(shí)候，直接跳傘法無(wú)論是在救生反應(yīng)時(shí)間還是在救生可靠性上都已無(wú)能為力，且存在飛行員與飛機(jī)后部構(gòu)件相撞而導(dǎo)致死亡的巨大風(fēng)險(xiǎn)，于是，彈射座椅成為實(shí)現(xiàn)航空救生的必然選擇。

彈射座椅，全稱是火箭彈射救生座椅，是航空防護(hù)救生系統(tǒng)里的主體部件，從專業(yè)劃分上，它屬于飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的防護(hù)救生子系統(tǒng)。它具有普通座椅的功能，但它又決不僅僅是普通座椅。平時(shí)，它將飛行員安全可靠地約束在座位上，以便飛行員放心大膽地操控飛機(jī)，去完成各項(xiàng)訓(xùn)練或作戰(zhàn)任務(wù)；遇險(xiǎn)緊急啟動(dòng)后，它就是一臺(tái)外形不規(guī)則的機(jī)載飛行器。國(guó)內(nèi)外航空技術(shù)發(fā)展的實(shí)踐早已證明，航空防護(hù)救生裝備是保證人-機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)、充分發(fā)揮飛機(jī)作戰(zhàn)效能、減少作戰(zhàn)損失、保存部隊(duì)作戰(zhàn)實(shí)力乃至鞏固提高戰(zhàn)斗士氣的重要保障，為此，美國(guó)國(guó)防部早在上世紀(jì)八十年代初期，就把乘員安全離機(jī)系統(tǒng)列為對(duì)未來(lái)軍用飛行器產(chǎn)生重大影響的17項(xiàng)關(guān)鍵航空技術(shù)之一。我國(guó)一直以來(lái)也將其列為航空行業(yè)一項(xiàng)重點(diǎn)研究項(xiàng)目，給予了高度關(guān)注。

“生命之舟”的發(fā)展歷程

彈射座椅最早出現(xiàn)在德國(guó)。因第一代產(chǎn)品是像滑膛炮彈一樣被打出座艙，又稱之為彈道式彈射座椅。

第一代座椅存在彈射動(dòng)力小、彈射軌跡高度低、救生傘張滿時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，隨著飛機(jī)速度不斷提高，這一缺陷更加凸顯。

上世紀(jì)五、六十年代第二代彈射座椅面世，其顯著特征是增加火箭作為彈射動(dòng)力，使座椅獲得更高的軌跡，并采用動(dòng)力強(qiáng)制拉出救生傘技術(shù)，從而解決了“零高度-零速度”彈射及越過(guò)飛機(jī)垂尾的安全救生問(wèn)題。

自上世紀(jì)七十年代后，隨飛機(jī)綜合性能的不斷提高，英、美、俄等國(guó)相繼研制出具有雙態(tài)控制模式的第三代彈射座椅。第三代座椅的典型特征是采用了可以感受速度、高度的彈射程序控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)彈射時(shí)的速度、高度選擇不同的延遲時(shí)間，控制人椅分離時(shí)機(jī)，使得彈射座椅在低空不利姿態(tài)和高速條件下的救生能力得到明顯提高。

上世紀(jì)九十年代以來(lái)，美、俄相繼研制成功性能更為優(yōu)異的第四代戰(zhàn)機(jī)，使得飛行員面臨的環(huán)境更趨復(fù)雜危險(xiǎn)，為適應(yīng)飛機(jī)的發(fā)展，美、英、俄等國(guó)均開展了具有更高性能的第四代彈射座椅的研究。第四代彈射座椅的重要特征就是具備對(duì)離機(jī)環(huán)境的自適應(yīng)能力，通過(guò)全面感知離機(jī)環(huán)境參數(shù)，采取推力矢量技術(shù)控制彈射座椅姿態(tài)，達(dá)到提高不利姿態(tài)救生性能的目的，性能較第三代有本質(zhì)提高。

我國(guó)彈射座椅的研制工作起步較晚，60年代以前因米格-15/17/19等飛機(jī)的引進(jìn)，曾生產(chǎn)過(guò)彈道式彈射座椅。1961年，沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所組建，高空救生設(shè)備研究室彈射座椅設(shè)計(jì)組正式列入編制，我國(guó)才有了專門研制彈射座椅的技術(shù)人員。1968年3月，中國(guó)航空救生研究所創(chuàng)建。從此，我國(guó)有了專門從事航空彈射救生設(shè)備研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造的專業(yè)型機(jī)構(gòu)，航空救生技術(shù)得到了較快的發(fā)展。

1974年，1型火箭彈射座椅在我國(guó)誕生。隨后在消化吸收俄制座椅的基礎(chǔ)上，又開發(fā)研制了2、3、4型系列火箭彈射座椅，其中3型座椅首次達(dá)到“零高度-零速度”水平，4型座椅的救生性能更是達(dá)到了當(dāng)時(shí)主流戰(zhàn)機(jī)的飛行速度上限。2003年，我國(guó)航空防護(hù)救生領(lǐng)域的三家主要單位重組整合，成立了中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，與彈射座椅緊密關(guān)聯(lián)的個(gè)體防護(hù)及降落傘專業(yè)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)融合，有力促進(jìn)了我國(guó)航空防護(hù)救生領(lǐng)域整體技術(shù)水平的提升，彈射座椅的技術(shù)發(fā)展也進(jìn)入了快車道。目前，聚焦于座椅自適應(yīng)能力，高速救生性能顯著提升的第四代彈射座椅技術(shù)，正在逐步應(yīng)用于各類國(guó)產(chǎn)新型彈射座椅中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)產(chǎn)彈射座椅迄今為止已拯救了數(shù)百名飛行員的生命，其中由中航工業(yè)航宇所生產(chǎn)的彈射座椅更是實(shí)現(xiàn)了“救生性能包線”內(nèi)100%的救生成功率，核心性能參數(shù)指標(biāo)比肩英、美、俄等老牌航空救生技術(shù)強(qiáng)國(guó)，為我國(guó)航空救生事業(yè)和國(guó)防力量的建設(shè)做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

“生命之舟”的救生關(guān)鍵

從技術(shù)角度看，彈射座椅的研制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、火工動(dòng)力、飛行力學(xué)、降落傘、傳感器、信號(hào)傳輸、自動(dòng)控制、生物力學(xué)、人工智能、生存營(yíng)救、特種材料、特種試驗(yàn)等多學(xué)科專業(yè)的綜合應(yīng)用。尤其是工作過(guò)程涵蓋柔性與剛性兩類截然不同的介質(zhì)條件，還要實(shí)現(xiàn)極高可靠性的無(wú)縫對(duì)接，使得其研制難度不言而喻。

事實(shí)上，迄今為止，并沒(méi)有能夠確保在任何狀態(tài)下都能安全救生的成熟技術(shù)，包括英、美、俄在內(nèi)，現(xiàn)今的彈射救生都是建立在一定的條件范圍內(nèi)的，在國(guó)內(nèi)的軍標(biāo)中稱之為“救生性能包線”，指的就是彈射座椅能完成救生任務(wù)的條件范圍。在實(shí)際應(yīng)用中常將“救生性能包線”拆分為兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)：一是飛機(jī)平飛安全救生包線，包括高度包線范圍和速度包線范圍；二是低空不利姿態(tài)下救生性能，包括120種規(guī)定狀態(tài)的滿足率和最低安全救生高度，其中最低安全救生高度是指保證飛行員能夠安全著陸（著水）的最低彈射高度。一旦超出了指標(biāo)范圍，救生成功率往往難以保證。

如果仔細(xì)研究上述指標(biāo)，再結(jié)合彈射座椅的發(fā)展歷程，就會(huì)發(fā)現(xiàn)：研究彈射座椅就像從事一項(xiàng)極限運(yùn)動(dòng)，從解決最理想化的低速平飛時(shí)的救生問(wèn)題，接著開始處置“零高度零速度”的極端狀況，到如今，隨著飛機(jī)性能的不斷發(fā)展，飛行員在空中所遇到的緊急狀況也越來(lái)越多樣化，要解決不同高度、不同速度、不同姿態(tài)這種充滿無(wú)數(shù)變量組合的復(fù)雜狀況，需要投入了巨大的人力物力來(lái)研究。美國(guó)早在1963年就在新澤西建成了擁有5條長(zhǎng)度為1.8～2.3千米火箭撬試驗(yàn)滑軌的海軍航空兵工程站彈射試驗(yàn)場(chǎng)，又在霍洛曼空軍基地興建了多軸火箭滑車彈射軌道（MASE），俄羅斯的星星聯(lián)合體則建有巨型垂直彈射塔（BVC），我國(guó)也擁有被譽(yù)為“亞洲第一軌”的高精度火箭橇試驗(yàn)滑軌以及不利姿態(tài)彈射塔、高速吹襲試驗(yàn)臺(tái)等，其目的都是為了解決彈射救生中的試驗(yàn)驗(yàn)證問(wèn)題。除此之外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也大量用于其中，英美等國(guó)甚至設(shè)計(jì)改造了專門的試驗(yàn)飛機(jī)用于進(jìn)行空中彈射試驗(yàn)，以獲得更為真實(shí)的參考數(shù)據(jù)。世界上目前也僅有英美俄中四個(gè)國(guó)家擁有獨(dú)立開展彈射救生技術(shù)研發(fā)和制造的能力。

即便如此，盡管“救生性能包線”是業(yè)界普遍認(rèn)可的技術(shù)衡量指標(biāo)，但實(shí)際情況仍比理論研究更為復(fù)雜，人類仍在嘗試找出在復(fù)雜條件、極端條件以及任意姿態(tài)下都能成功救生的辦法。和飛行員的生命相比，“萬(wàn)無(wú)一失”仍然不夠。國(guó)際上，彈射座椅技術(shù)仍在深入發(fā)展，從被動(dòng)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向主動(dòng)適應(yīng)是主要趨勢(shì)，全參數(shù)感應(yīng)、矢量控制等技術(shù)的引入，使得新一代的座椅越來(lái)越接近于一個(gè)智能化的飛行器，其可靠性也勢(shì)必越來(lái)越高。近幾年來(lái)，我軍裝備更新速度加快，越來(lái)越多的先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)列裝或換裝新型座椅，救生成功率也有了更高的保障，而隨著座椅換裝覆蓋面的不斷擴(kuò)大，周期性換裝機(jī)制的不斷成熟，我軍航空防護(hù)救生的整體水平也必將迎來(lái)進(jìn)一步的提升與跨越。

從飛行員的角度看，由于迄今為止所有的彈射救生都要依賴于人的觸發(fā)，在遂行飛行訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)過(guò)程中，一旦在空中出現(xiàn)突發(fā)的危急情況，最佳救生時(shí)機(jī)（高度、速度和飛行姿態(tài)）往往稍縱即逝。此時(shí)，豐富的飛行經(jīng)驗(yàn)在很大程度上決定了彈射時(shí)機(jī)的把握。同時(shí)，由于受長(zhǎng)期以來(lái)的軍隊(duì)文化影響，我國(guó)軍機(jī)一遇緊急情況，飛行員第一反應(yīng)往往是保障飛機(jī)安全，保障國(guó)家和群眾的財(cái)產(chǎn)和生命安全，因此將故障飛機(jī)迫降或者盡力控制飛機(jī)到偏遠(yuǎn)區(qū)域后再?gòu)椛渫秋w行員的首選，也難免因此而錯(cuò)過(guò)了最佳彈射救生時(shí)機(jī)。這大概是技術(shù)層面之外導(dǎo)致某些彈射救生失敗的一個(gè)因素。

從國(guó)民角度看，歷史上由于我國(guó)對(duì)重大航空事故均采取保密措施，過(guò)去人們對(duì)此了解較少。但隨著我軍軍事透明度和國(guó)防教育的深化，國(guó)民對(duì)國(guó)防事務(wù)的關(guān)注度也日益提高，在數(shù)碼產(chǎn)品的普及和互聯(lián)網(wǎng)尤其自媒體高度發(fā)達(dá)的社會(huì)背景下，飛機(jī)救生失敗往往引發(fā)激烈討論，無(wú)論這種討論是否專業(yè)，經(jīng)過(guò)媒體發(fā)酵，在客觀上都使得彈射救生成為一段時(shí)間內(nèi)備受關(guān)注的熱門話題。越來(lái)越多的國(guó)民關(guān)注和了解彈射座椅和其背后的故事，對(duì)于我們的國(guó)防教育尤其是航空知識(shí)普及，是具有積極意義的。

“生命之舟”的未來(lái)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公務(wù)飛行，商用飛行、空中游覽、私人駕照培訓(xùn)，得到越來(lái)越多人的青睞。由此不難想象，通用航空將會(huì)是繼干線飛機(jī)、支線飛機(jī)之后另一個(gè)迅速崛起的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。在美國(guó)有座舉世聞名的飛機(jī)小鎮(zhèn)，每幢別墅前停的不是小汽車，而是小型飛機(jī)。但同時(shí)通用航空的快速發(fā)展也必然帶來(lái)飛行安全問(wèn)題，尤其是通用航空的“民用”特色，決定了通用航空器自身的安全性及其救生性能更是重中之重，這必然給彈射座椅的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。因?yàn)樵趶椛渥渭易謇镉形怀蓡T叫“超輕型彈射座椅”特別適合配裝在通用飛機(jī)上。雖說(shuō)它是“超輕型”但同樣可以創(chuàng)造“瞬間奇跡”！

未來(lái)，彈射座椅還將在追求更高救生性能水平的“極限運(yùn)動(dòng)”中不斷創(chuàng)新超越，為無(wú)數(shù)飛行者提供安全保障，在危難之際拯救更多的生命，去成就人類自由飛翔的偉大夢(mèng)想！

（作者單位系中航工業(yè)航宇公司）