宋國慶

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。它在正常飛行時顯得默默無奇，但在飛機遇險、飛行員遭遇生死時速時，卻能在三秒鐘之內創(chuàng)造起死回生的“瞬間奇跡”。因此，彈射救生座椅一直以來被飛行員形象地稱之為藍天上的“生命之舟”。

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

“生命之舟”的起源

自從飛機問世以來，空中安全問題日益成為人們關注的重點。航空救生的最早嘗試是飛行員從失事的飛機座艙中爬出，利用降落傘從空中跳傘逃生。當飛機速度超過500千米/時的時候，直接跳傘法無論是在救生反應時間還是在救生可靠性上都已無能為力，且存在飛行員與飛機后部構件相撞而導致死亡的巨大風險，于是，彈射座椅成為實現航空救生的必然選擇。

彈射座椅，全稱是火箭彈射救生座椅，是航空防護救生系統里的主體部件，從專業(yè)劃分上，它屬于飛機機電系統的防護救生子系統。它具有普通座椅的功能，但它又決不僅僅是普通座椅。平時，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，去完成各項訓練或作戰(zhàn)任務；遇險緊急啟動后，它就是一臺外形不規(guī)則的機載飛行器。國內外航空技術發(fā)展的實踐早已證明，航空防護救生裝備是保證人-機系統協調、充分發(fā)揮飛機作戰(zhàn)效能、減少作戰(zhàn)損失、保存部隊作戰(zhàn)實力乃至鞏固提高戰(zhàn)斗士氣的重要保障，為此，美國國防部早在上世紀八十年代初期，就把乘員安全離機系統列為對未來軍用飛行器產生重大影響的17項關鍵航空技術之一。我國一直以來也將其列為航空行業(yè)一項重點研究項目，給予了高度關注。

“生命之舟”的發(fā)展歷程

彈射座椅最早出現在德國。因第一代產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力小、彈射軌跡高度低、救生傘張滿時間長等缺陷，隨著飛機速度不斷提高，這一缺陷更加凸顯。

上世紀五、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力，使座椅獲得更高的軌跡，并采用動力強制拉出救生傘技術，從而解決了“零高度-零速度”彈射及越過飛機垂尾的安全救生問題。

自上世紀七十年代后，隨飛機綜合性能的不斷提高，英、美、俄等國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構，根據彈射時的速度、高度選擇不同的延遲時間，控制人椅分離時機，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。

上世紀九十年代以來，美、俄相繼研制成功性能更為優(yōu)異的第四代戰(zhàn)機，使得飛行員面臨的環(huán)境更趨復雜危險，為適應飛機的發(fā)展，美、英、俄等國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離機環(huán)境的自適應能力，通過全面感知離機環(huán)境參數，采取推力矢量技術控制彈射座椅姿態(tài)，達到提高不利姿態(tài)救生性能的目的，性能較第三代有本質提高。

我國彈射座椅的研制工作起步較晚，60年代以前因米格-15/17/19等飛機的引進，曾生產過彈道式彈射座椅。1961年，沈陽飛機設計研究所組建，高空救生設備研究室彈射座椅設計組正式列入編制，我國才有了專門研制彈射座椅的技術人員。1968年3月，中國航空救生研究所創(chuàng)建。從此，我國有了專門從事航空彈射救生設備研究、設計、試驗和制造的專業(yè)型機構，航空救生技術得到了較快的發(fā)展。

1974年，1型火箭彈射座椅在我國誕生。隨后在消化吸收俄制座椅的基礎上，又開發(fā)研制了2、3、4型系列火箭彈射座椅，其中3型座椅首次達到“零高度-零速度”水平，4型座椅的救生性能更是達到了當時主流戰(zhàn)機的飛行速度上限。2003年，我國航空防護救生領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，與彈射座椅緊密關聯的個體防護及降落傘專業(yè)實現了技術融合，有力促進了我國航空防護救生領域整體技術水平的提升，彈射座椅的技術發(fā)展也進入了快車道。目前，聚焦于座椅自適應能力，高速救生性能顯著提升的第四代彈射座椅技術，正在逐步應用于各類國產新型彈射座椅中。據統計，國產彈射座椅迄今為止已拯救了數百名飛行員的生命，其中由中航工業(yè)航宇所生產的彈射座椅更是實現了“救生性能包線”內100%的救生成功率，核心性能參數指標比肩英、美、俄等老牌航空救生技術強國，為我國航空救生事業(yè)和國防力量的建設做出了應有的貢獻。

“生命之舟”的救生關鍵

從技術角度看，彈射座椅的研制是一項系統工程，涉及到結構強度、火工動力、飛行力學、降落傘、傳感器、信號傳輸、自動控制、生物力學、人工智能、生存營救、特種材料、特種試驗等多學科專業(yè)的綜合應用。尤其是工作過程涵蓋柔性與剛性兩類截然不同的介質條件，還要實現極高可靠性的無縫對接，使得其研制難度不言而喻。

事實上，迄今為止，并沒有能夠確保在任何狀態(tài)下都能安全救生的成熟技術，包括英、美、俄在內，現今的彈射救生都是建立在一定的條件范圍內的，在國內的軍標中稱之為“救生性能包線”，指的就是彈射座椅能完成救生任務的條件范圍。在實際應用中常將“救生性能包線”拆分為兩個技術指標：一是飛機平飛安全救生包線，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。一旦超出了指標范圍，救生成功率往往難以保證。

如果仔細研究上述指標，再結合彈射座椅的發(fā)展歷程，就會發(fā)現：研究彈射座椅就像從事一項極限運動，從解決最理想化的低速平飛時的救生問題，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)這種充滿無數變量組合的復雜狀況，需要投入了巨大的人力物力來研究。美國早在1963年就在新澤西建成了擁有5條長度為1.8～2.3千米火箭撬試驗滑軌的海軍航空兵工程站彈射試驗場，又在霍洛曼空軍基地興建了多軸火箭滑車彈射軌道（MASE），俄羅斯的星星聯合體則建有巨型垂直彈射塔（BVC），我國也擁有被譽為“亞洲第一軌”的高精度火箭橇試驗滑軌以及不利姿態(tài)彈射塔、高速吹襲試驗臺等，其目的都是為了解決彈射救生中的試驗驗證問題。除此之外，計算機仿真技術也大量用于其中，英美等國甚至設計改造了專門的試驗飛機用于進行空中彈射試驗，以獲得更為真實的參考數據。世界上目前也僅有英美俄中四個國家擁有獨立開展彈射救生技術研發(fā)和制造的能力。

即便如此，盡管“救生性能包線”是業(yè)界普遍認可的技術衡量指標，但實際情況仍比理論研究更為復雜，人類仍在嘗試找出在復雜條件、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，“萬無一失”仍然不夠。國際上，彈射座椅技術仍在深入發(fā)展，從被動應對轉向主動適應是主要趨勢，全參數感應、矢量控制等技術的引入，使得新一代的座椅越來越接近于一個智能化的飛行器，其可靠性也勢必越來越高。近幾年來，我軍裝備更新速度加快，越來越多的先進戰(zhàn)機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大，周期性換裝機制的不斷成熟，我軍航空防護救生的整體水平也必將迎來進一步的提升與跨越。

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)，在遂行飛行訓練和作戰(zhàn)任務過程中，一旦在空中出現突發(fā)的危急情況，最佳救生時機（高度、速度和飛行姿態(tài)）往往稍縱即逝。此時，豐富的飛行經驗在很大程度上決定了彈射時機的把握。同時，由于受長期以來的軍隊文化影響，我國軍機一遇緊急情況，飛行員第一反應往往是保障飛機安全，保障國家和群眾的財產和生命安全，因此將故障飛機迫降或者盡力控制飛機到偏遠區(qū)域后再彈射往往是飛行員的首選，也難免因此而錯過了最佳彈射救生時機。這大概是技術層面之外導致某些彈射救生失敗的一個因素。

從國民角度看，歷史上由于我國對重大航空事故均采取保密措施，過去人們對此了解較少。但隨著我軍軍事透明度和國防教育的深化，國民對國防事務的關注度也日益提高，在數碼產品的普及和互聯網尤其自媒體高度發(fā)達的社會背景下，飛機救生失敗往往引發(fā)激烈討論，無論這種討論是否專業(yè)，經過媒體發(fā)酵，在客觀上都使得彈射救生成為一段時間內備受關注的熱門話題。越來越多的國民關注和了解彈射座椅和其背后的故事，對于我們的國防教育尤其是航空知識普及，是具有積極意義的。

“生命之舟”的未來

隨著經濟的發(fā)展，公務飛行，商用飛行、空中游覽、私人駕照培訓，得到越來越多人的青睞。由此不難想象，通用航空將會是繼干線飛機、支線飛機之后另一個迅速崛起的朝陽產業(yè)。在美國有座舉世聞名的飛機小鎮(zhèn)，每幢別墅前停的不是小汽車，而是小型飛機。但同時通用航空的快速發(fā)展也必然帶來飛行安全問題，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)展帶來了機遇。因為在彈射座椅家族里有位成員叫“超輕型彈射座椅”特別適合配裝在通用飛機上。雖說它是“超輕型”但同樣可以創(chuàng)造“瞬間奇跡”！

未來，彈射座椅還將在追求更高救生性能水平的“極限運動”中不斷創(chuàng)新超越，為無數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想！

（作者單位系中航工業(yè)航宇公司）