[科普中国]-航空航天逃逸系统

简介

逃逸系统由低空和高空两种发动机组成，低空发动机也叫逃逸塔，在飞船的顶部。高空发动机安装在整流罩上。逃逸系统的任务是在火箭起飞前900秒到起飞后120秒时间段内，也就是飞行高度在0千米至39千米时，万一火箭发生故障，它可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落到安全地带，帮助飞船上的航天员脱离险境。逃逸系统的构成非常复杂，由五种固体发动机、整流罩的上半部分、支撑机构、栅格翼及其释放机构以及灭火装置等组成，它必须与其它正常飞行时所使用的系统协同工作才能完成逃逸任务。五种发动机分别是逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机。前三种负责39千米高度以下也就是火箭从点火到飞行120秒时的逃逸工作，后两种在39至110千来高度内，即火箭飞到120秒至200秒时发挥作用。2

种类火箭逃逸系统火箭的逃逸系统由逃逸塔、上部整流罩、棚格翼及其释放装置、上支撑机构、下支撑机构和灭火装置组成。逃逸系统加上飞船的轨道舱和返回舱构成逃逸飞行器，长15.1米，重11.26吨，最大直径3.8米，逃逸设计可靠性为0.995。当需要逃逸时，上部整流罩上的栅格翼打开，支撑结构夹住飞船轨道舱和返回舱，然后返回舱与推进舱解锁、上下整流罩解锁、逃逸发动机点火，逃逸飞行器脱离运载火箭。当到达安全位置时，飞船返回舱再与逃逸飞行器分离，安全返回地面。逃逸系统的动力装置有逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机。逃逸塔安装在火箭顶部，塔高8米，从远处看像是火箭上的避雷针，它的作用是在火箭起飞前900秒到起飞后160秒时间内，也就是飞行高度在0～110千米的区间，万一火箭发生故障，它可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船上的航天员脱离险境。逃逸塔内安装自上而下为控制、分离、主逃逸和高空逃逸发动机，前三种负责39千米高度以下的逃逸，后一种负责在39～110千米高度上的救生。逃逸系统上采用栅格翼，保证救助时飞行器的稳定性，满足航天员的安全要求。火箭整流罩里的灭火装置，也能保证逃逸时飞船的安全。火箭逃逸发动机是首次研制，经过多次技术攻关，完成四种结构的百余台，地面热试车数十台，保证了每次交付合格率100%的质量目标。经过第一次零高度逃逸救生飞行试验和飞船的发射回收试验，证明逃逸发动机的综合指标优于国外同类发动机的性能。3

地面逃逸系统航天员安全逃逸任务由火箭与飞船上的故检、逃逸、应急救生系统及上升段的地面逃逸控制系统共同完成。这里的地面逃逸系统和待发段逃逸系统有别，是指航天员搭乘运载火箭从火箭起飞触点接通至船箭分离的动力飞行段，由测控通信系统实时收集运载火箭的各类遥外测飞行参数及飞行实况图像，按照事前制定的各类判决准则实时判断运载火箭飞行情况，当出现危及航天员安全的各类故障模式后，由逃逸指挥员在逃逸专家组的支持下判决确认故障并适时下达“逃逸”命令，逃逸控制台形成逃逸指令链，传到地面S频段统一系统遥控设备向航天器发送无线逃逸指令，完成航天员逃逸的整个系统。4

型号举例“水星”飞船逃逸系统“水星”飞船的逃逸系统是采用发动机将飞船升高760 m，然后开启降落伞，此种方法产生的动力过载达309；“阿波罗”飞船也是采用应急发动机救生方案。在发射前后的30 min内，随时可使飞船发射到1220 m的高空，水平距离可达610 m。个人救生方案主要是指航天员使用弹射座椅逃离乘员舱，然后展开降落伞返回地面。一般在20 km以下的高度发生紧急情况时使用这种系统，弹射座椅逃离方向与地面成15°夹角，可将航大员弹射到约152 m高度，着陆时离开运载火箭305 m。这种系统在高空弹射时应备有15 min供氧能力的供氧设备，并使用稳定伞使系统稳定。在轨发生事故时可采用的方案包括：从地面发射营救航天器，轨道上备有营救航天器和采用再入救生系统。后者采用太空逃逸、再入和返回地球三步法救生。1

阿波罗逃逸系统阿波罗发射逃逸系统是由洛克希德火箭推进器公司所建造。其目的是当紧急事故发生时，如：发射前发射台失火、发射制导系统失灵、或运载火箭失控而很可能即将导致爆炸等，以迅速将指令舱带离运载火箭并即刻中止任务。

对阿波罗载人飞行来说，这意味着使用逃逸火箭，逃逸火箭必须经过试验。为此，专门为阿波罗研制丁一种模拟飞行故障情况下，阿波罗的发射逃逸系统工作的试验火箭，即小兵2号火箭。利用小兵二号进行了多次逃逸实验。

1963年11月7日，首次进行了发射台故障的逃逸试验，使用一套真实的阿波罗发射逃逸系统。逃逸火箭点火后，把阿波罗指令抢模型从支架上拖离，飞行的顶点高度为1524米，并成功回收。这次试验的目的是确定稳定性和飞行特性，所使用的阿波罗指令舱模型的尺寸、形状、重量和重心位置与真实的阿波罗指令舱完全一样。试验模型带有遥测设备，用以记录飞行时的工程数据。但是、没有安装真实的生命保障和电子设备。