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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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弹射逃生,真能万无一失吗?

2017-07-20 10:48:00

  现代战机逃生系统,是在战机遇到空中停车等重大险情、几乎没有“回天之力”的情况下,保障飞行员生命安全的最后一根“救命稻草”。该系统主要包括弹射座椅、伞降系统、防护设备、供氧系统和救生物品等。 系统能在飞机遇险时,依靠飞行员座椅下的火箭动力装置,将飞行员弹射出机舱,然后张开降落伞,使飞行员安全降落。

  但在2016年11月12日,我空军八一飞行表演队年轻的女中队长余旭,在河北省唐山市玉田县上空进行双翼翻滚训练时发生事故,余旭选择弹射跳伞逃生但不幸撞到僚机副翼,血洒蓝天,壮烈牺牲,给人们留下无尽哀伤。

  随着科技的进步,特别是包线日益扩展,现代战斗机往往能够做出种种匪夷所思的机动,但这也进一步对弹射逃生提出了挑战。 战机弹射逃生,真能万无一失吗?

  相对成熟的单座战机逃生系统

  弹射座椅是现代作战飞机和一些小型民用飞机上必备的保护飞行员生命安全的航空救生设备。当飞机失事时,飞行员只要按动弹射装置,飞机座舱罩立刻就会像一个充气的弹射器,在1/3秒钟内,把飞行员连同其座椅一起抛出机舱。它既可用于被迫离机,也可用于主动离机——被迫离机时,飞行员只需拉一下座椅的扶手即可,其余动作均自动完成;主动离机时,降落伞与座椅自动脱离,飞行员主动跳出机舱。

  在飞行员被弹出飞机后,一种供紧急情况下使用的“环境测定装置”便会开始工作,它能不停地测定弹射座椅的高度和通过空气的速度。 如果下降速度不到250节(约合463千米/小时),一个宽8. 5米的降落伞就会从座位上弹出,座椅将和飞行员分离,飞行员可借助降落伞缓慢下落;当下降速度超过250节时,拖靶降落伞就会在1秒钟内从座椅背面自动打开。当飞行员离开机舱向下坠落4秒钟后,一个充满气的救生筏和救生装备包就会自动从降落伞的背带上落下。包内装有各种救生物品,包括小型无线电台、信号镜子、信标、罗盘、哨子、闪光灯、毛毯、海水染色标记和生存手册等,同时借助配带的“归航设备”,飞行员就可准确报告自己所在的具体地点,以便有关方面及时组织营救。

  经过多年的完善发展,以上这类单座战机逃生系统已被世界各国普遍采用,它们的技术性能比较成熟,救生成功率也相当高。

  俄罗斯就有一种名为 K-36D的战机弹射逃生系统,40年来共挽救了500多名飞行员的生命,其中97% 的人不仅成功逃生,而且脱险后的健康状况都良好。 尤其值得一提的是,就在不久前,俄罗斯一架米格- 29歼击机在完成一次常规飞行训练后,着陆时在莫斯科郊外的库宾卡机场坠毁。 就在飞机离地面仅有3 米高的千钧一发之际,飞行员被紧急弹出机舱,幸免于难。此事被认为是世界航空史上的一大奇迹。

  复杂的双座战机逃生系统

  与单座逃生系统并存的,还有一种双座战机逃生系统。根据座舱乘员布局为串列式和并列式的不同,其逃生系统分为两种。串连式的一般会有两把弹射座椅,后座比前座高一些,而并列式则可能共用一个弹射装置。

  不同型号双座战机的弹射方式也有所不同,有些是依靠动能刺穿飞机的座舱盖,另一些则是在弹射之前将座舱盖抛出。并列式座舱战机可以同时向不同方向弹射,也可以选择整体弹射方式;串列式战机则一般由后舱飞行员先行弹出,大约1秒钟之后前舱飞行员才弹出,为的是使双方能始终保持一个安全的高度差(几十米)。因此,与后舱飞行员相比,双座战机的前舱飞行员显然不易逃生。当两人为挽救飞机而等到最后一刻才决定弃机逃生时,前舱飞行员的逃生难度已经很大。

  2010年5月6日,我军飞行员冯思广和张德山在驾驶双座教练机时遭遇发动机空中停车,为避免飞机坠落人口稠密地区,他们果断改变飞行轨迹。按照这型飞机座椅弹射程序,后舱先于前舱1.1秒弹射,就在这1.1秒之间,先行弹出的后舱飞行员张德山跳伞成功。而前舱飞行员冯思广跳伞时,飞机高度已降至32米,俯角增大到16度,座椅弹射后降落伞未及张开即坠地,前舱飞行员冯思广壮烈牺牲。

  难以规避的逃生风险

  面对着时有发生的飞行事故,相关人士纷纷呼吁加快研发新一代更安全可靠的弹射装置。据专家介绍,目前国际上通用的主流装备多为第三代弹射座椅,它能在0~25千米飞行高度和0~1200千米/小时空速的飞行包线内有效工作,原则上可以具备“零高度、零速度”救生性能,能够挽救大部分飞行员的生命。然而整个弹射逃生是一个非常复杂的过程,面临着巨大的风险,飞机在处于俯冲、横滚、高下沉速度等特殊飞行状态时,仍需要一定的离地高度(即最低安全救生高度)。据统计,弹射座椅平均救生率大约为80%。因此,目前的弹射逃生系统还无法做到万无一失,其成功率会受到多种因素影响。

  首先,弹射的方式包括抛盖弹射和穿盖弹射,如果抛盖不及时或抛盖角度出现误差,就有可能对随之弹出的飞行员造成伤害;而在穿盖弹射时,要对座舱盖进行破碎,也有可能会对飞行员造成伤害。

  其次,飞行的速度、高度也是确保跳伞安全的重要因素。飞行速度越快,对飞行员可能造成的伤害就越大——飞行员突然被弹出舱外,遇到迎面而来的强大气流,就如同撞上了一面“气墙”。此外,目前弹射装置采用的二级火箭、二次点火、抛射座椅等步骤都需要准备时间,如果飞机具备一定飞行高度,比如几百米以上,那么留给飞行员的反应时间还会相对充裕,也便于飞行员调整飞行姿态,反之则风险陡增。

  而当飞机出现故障、难以保持平稳飞行状态时,飞行员的逃生就会面临更多的不确定性——如果是处在侧飞、倒飞、俯冲或横滚等异常状态时,横着弹出去怎么办、冲着地面弹出去又怎么办?为此,弹射座椅必须在被弹出去后能够向上爬升,动力装置需要增加带推力矢量的控制技术,同时在弹射前要把所有的飞行参数输入控制中心,按照相应的逻辑、控制率,根据事先计算好的轨迹进行调整,其过程非常复杂,稍有差池便会造成人员伤亡。

  事实上,飞行员处置空中险情的时间往往只有数秒,所有飞行员在空中遇险时都会面临两难选择。现代战机造价高昂,一架战机动辄就得上千万甚至上亿。 如果飞行员执飞的是试验机, 那往往还保存着许多珍贵的飞行数据,一旦飞机坠毁,对新飞机的试验进程将造成极大影响。 因此,许多飞行员往往会在两难选择中浪费时间,从而失去宝贵的逃生机会。

  即便在军事技术无比发达的今天,飞行事故在国内外仍时有发生,血的教训在呼唤着人们的智慧。

  为了满足战机安全逃生的要求,从上世纪80年代起,我国就研发了指令弹射系统和座椅轨迹发射火箭,并将弹射速度指标扩展至 0~1000 千米/小时。如今,第三代弹射座椅已经装备部队,并多次在紧急情况下挽救飞行员的生命,我国已成为继俄、美、英三国之后,第四个能独立研制、生产和试验弹射救生装备的国家。目前,我国已经启动了第四代弹射救生装置研制规划, 以满足更为先进的第四代战机的需要。

  相信随着科学技术的飞速发展,在不久的将来,人们一定会研制出智能化程度更高、可载人飞行、自主选择逃生路线的新一代弹射座椅。

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