[科普中国]-弹射座椅如此先进为何还会发生机毁人亡事件？

　　弹射座椅：飞行员最后的“守护神”

　　 弹射座椅一般工作流程

　　新闻提示

　　11月12日，我空军歼-10女飞行员余旭，在飞行训练中不幸牺牲，一时间引发全国人民的广泛关注。飞行是勇敢者的运动，鹰击长空的画面令人心动，但赏心悦目的飞行表演背后，是对飞行员近乎苛刻的素质要求和风险挑战。作为重要逃生装置的弹射座椅，在飞机的整个寿命周期中可能从不启用，或者仅出场数秒，虽然只用一次，但对于飞行员而言不可或缺,被誉为飞行员最后的“守护神”。那么，历经三代的弹射座椅是否可靠？为什么弹射完成后还会出现飞行员伤亡事件？本文将为您逐一解答。

　　伴飞行而生

　　弹射并非万无一失

　　自飞机诞生以来，工程师们就在思考飞行安全的问题。早期的飞机航速较慢，主要依靠飞行员自主跳伞逃生。进入喷气时代后，战机时速飙升至上千公里，自主跳伞已不可能实现。各国开始研究可使飞行员弹出机舱的座椅，至今已经发展了三代。

　　第一代弹射座椅，最早配置在二战时德国空军的He219夜间战斗机上，以压缩空气为动力，利用推进器抛开舱盖，将人和座椅整体弹出，待人椅分离后打开伞具。虽初具实效，但尚有欠缺。第二代火药动力方案于是出炉，以火药（微爆索）炸开舱盖，在人椅离开机舱后，借助火药产生的二级推力继续上升再人椅分离。这一创举有效解决了低空开伞的难题。其中比较有代表性的，是20世纪70年代英国为“狂风”战斗机研制的MK.10弹射座椅。

　　随着超音速时代来临，老旧单一的弹射座椅渐渐落伍，第三代弹射座椅应运而生。在采用速度传感器后，可根据离机速度执行多态化救生模式，有效地缩短了低速开伞的时间。其中最成功的是俄罗斯的K-36弹射座椅，它在离舱后可改变自身气动外形，实现飞行姿态的主动控制，这已经是第四代弹射座椅的理念——将弹射座椅视为独立飞行器。时至今日，世界各国现役机种装备的弹射座椅仍以第三代为主。

　　既然弹射座椅如此先进，为何还会发生机毁人亡的事件？事实上，每当事故发生，跳伞还是挽救飞机都需要飞行员当机立断，生死抉择往往不到1秒钟。双座飞机的弹射更为复杂，为防止空中相撞，一般先弹出后座飞行员，这样留给前座飞行员的时间更为短暂。异常飞行时，飞机巨大的过载也会影响弹射操作，飞行员甚至会产生黑视、丧失意识。在这种情况下，即使是逃生率最高的弹射座椅也很难保证安全。

　　在实际应用中，飞行速度越快，弹射成功率越低。在密集编队飞行中，弹射的姿态、角度甚至风速都关乎逃生成败。二战中，就不乏离机成功后撞上尾翼的飞行员。高空高速弹射后，飞行员遭遇的气流侵袭不亚于“迎面撞车”，即便跳伞成功后，还要面临在陌生地域实施空降的问题。所以说，弹射座椅并非万无一失。

　　为实战而设

　　飞行员的“第二生命”

　　1999年，巴黎航展上，一架苏-30飞机擦地坠毁，但该机配备的K-36弹射座椅发挥作用，以近零高度挽救了2名飞行员的生命。至此，始于第二代MK.10弹射座椅的“零-零”（零高度、零速度）弹射概念被发挥到极致。截至目前，现役战机采用的座椅大部分具备“零-零”弹射的能力。

　　“零-零”弹射听起来很可靠，但实际上也仅仅满足于实验平台。在实战中，飞行员必须将手从操作杆移至手柄处扳动，这0.1秒的反应时间关乎存亡。现役弹射座椅面临的另一个难题是飞行员的群体不断扩大，从目前发展趋势看，不但要考虑乘员的适用范围，还要顾及女飞行员的出现，飞行员体型差异导致人体重心分布范围和惯性矩范围大大增加。另外，女飞行员对弹射加速度的耐限值比男性要低，这些不利因素对弹射救生系统的研制提出了新的挑战。各国空军纷纷致力于此，如美国LME公司研制出脊椎预加载弹射机构，纵向可满足裸重42-111千克乘员的安全弹射要求。

　　既然如此，那么培养女飞行员还有没有必要？让我们看看世界上主要航空强国的做法：美国、俄罗斯、英国等国家早就拥有女歼击机飞行员，美国更是拥有50多名，驾驶机型包括F-16战斗机。研究表明，随着战斗机座舱的改进，飞行员不必局限于强壮的男性，先进的操作系统类似于平板电脑，经过训练的女性完全可以胜任。同时，由于女性特有的细心缜密，女飞行员在武器操控、仪器使用、地形识别等方面都有超过男性的表现，这也是培养女飞行员的意义所在。

　　和平时期，飞行特技被誉为“刀尖上的舞蹈”“实战的延伸”。高水平的飞行编队机翼间隔不到1米，高度差基本为零，每次训练都在追求飞机性能和人体生理的极限。实际上，许多飞行特技在实战中证明了自身价值。1981年，以色列空军空袭了伊拉克核反应堆。以军6架F-15、8架F-16彼此距离不足1米，雷达显示为一架大飞机，成功骗过伊军防空网。

　　待银鹰换羽

　　打造“飞机中的飞机”

　　随着新技术变革推进和新型复合材料的突破，弹射救生技术的应用领域不再局限于军用固定翼飞机，还开始向武装直升机、民用飞机和载人航天器等领域延伸。

　　冷战后，几次重要战争凸显了武装直升机的作用，但救生成功率并不能令人满意。俄罗斯卡-50攻击直升机装备的牵引火箭式弹射系统，填补了该领域的空白。可以预见，在不久的将来，直升机救生系统的研制必将趋于完善。

　　当前，战机正从三代机向四代机（美国标准）进行过渡，而航空救生系统发展则相对滞后。现役和在研的几种四代机依然采用第三代弹射座椅，难以满足复杂飞行状态下的航空救援，第四代弹射座椅的研制迫在眉睫。

　　实质上，第四代弹射座椅是一个自动飞行器，被称为“飞机中的飞机”。由于关键技术尚未攻克，到现在仍未装机服役。美国先后制定了MPES计划、CREST计划谋求弹射技术智能化，并取得了重大突破，早期试图实现飞行智能导向的微波辐射技术也进入实用阶段。未来，第四代弹射座椅会成为兼顾飞行可控技术、自适救生能力、生命威胁逻辑控制的模块化系统，智能化、人性化的新型弹射座椅将会拥有更多的用武之地。

　　虽然并非完美，但弹射座椅仍堪称航空界最伟大的发明之一。据英国马丁贝克公司统计：截止2014年，因该公司弹射座椅获救的飞行员逾7000人。自弹射座椅问世以来，飞行员的伤亡率在大幅度下降，不得不说：弹射座椅功不可没。

　　（作者：田博单位：空军某部  制 图：孙雨婷）