全球最资讯丨弹射座椅，空中卫士的空中卫士

2022-07-02 08:10:14 来源：科普中国

有人说，挽救飞行员生命的最后一道防线就是战斗机的弹射救生系统。

从第二次世界大战开始，飞机的飞行速度突破500km/h，在如此高的速度下飞行员已经无法顶着狂风爬出机舱跳伞，跳伞时被吹撞到机翼上死亡的事例也不罕见。在军事航空救生的实践中，人们观察到，要更快地远离飞机才能保证飞行员的安全。

弹射救生这一方式最早由二战时的德军提出，至今已发展出了敞开式弹射座椅、分离式弹射座椅和弹射座舱等多种形式，本质都是依靠动力装置将飞行员弹出飞机，然后使用降落伞着陆。

(资料图)

其中应用最广泛的是弹射座椅，仅英国弹射座椅制造商马丁·贝克公司生产的MK系列弹射座椅就已经拯救了7675名飞行人员的生命。

由德国亨克尔公司（Heinkel）生产的的He 219是世界第一种安装弹射座椅的飞机

图片来源：wikipedia

弹射座椅在平时作为飞行员座椅使用。当飞机处于危急时刻，已经无法挽回，飞行员就要启动弹射救生系统。弹射座椅的操纵手柄通常在飞行员双膝之间，是一个颜色鲜艳的拉环，只需要向上拉出，弹射救生系统就会自动开始工作，这大大缩短了逃生的时间，增加了飞行员顺利逃生的可能。

黄色的拉环就是弹射座椅操纵手柄图片来源：wikipedia

拉动手柄后，抛盖火箭自动点火，将座舱玻璃盖掀开抛向后方，这是弹射的第一步。如果战斗机采用的是穿盖弹射，那就会更快一点，几乎不需要等待，舱盖上的导爆索就会精准地炸碎玻璃，打开弹射通道。

座舱盖上分布着弯曲的导爆索

图片来源：Guangyu Liu, Microstructure and mechanical properties of tin-based alloys for miniature detonating cords

抛盖弹射方式的示意图，首先会掀起玻璃舱盖，然后将座椅弹射出去图片来源：wikipedia

打开救生通道的同时，弹射座椅的动力装置自动启动，先是座椅背面的弹射器将飞行员和座椅一起向上推起，与机舱分离。同时，座椅自带的应急供氧系统开始为飞行员供氧，安全带自动锁定，将飞行员牢牢固定在座椅的背靠上，防止剧烈的机动对飞行员产生伤害。

紧接着，座椅底部的火箭发动机开机，人与座椅骤然加速，迅速坐着“火箭”上升到安全高度，此时的过载高达十几个G，人在这样的过载下会短暂昏迷。如果飞行员还有意识，将会看到失事的飞机在身下继续朝前飞去。

新型的弹射座椅已经能够采集飞机的姿态和速度等数据，自动控制弹射轨迹，防止在飞机姿态恶劣的情况下飞行员向着地面 “倒栽葱”弹射，因此可以在高度极低的情况下发挥作用，甚至可以在飞机0速度和0高度时进行“零零弹射”。

2003年Mt. Home航展上，F-16飞行员在飞机坠毁前的0.8秒成功弹射，仅受轻伤

图片来源：SSgt Bennie J. Davis III

值得一提的是，如果战斗机是双座，只要一个弹射座椅的手柄被拉动，两名飞行员就都会被弹射出舱，这出于两方面考虑，一是一旦弹射，飞机的外形就会被破坏，无法正常飞行，另一飞行员没有继续留在飞机里的必要；二是可以在战友失能无法自救时帮助其逃生。两名飞行员会先后被弹射，间隔大约是1秒，以防止弹射座椅或者其他部件在空中相撞。

弹射时，前座和后座并不是同时弹出的

图片来源：US Navy

成功脱离飞机之后，弹射座椅的背部会自动展开一面小伞。这面伞叫稳定阻尼伞，用于稳定座椅的飞行姿态。在稳定阻尼伞和微调发动机的调整下，飞行员和座椅逐渐停止了惯性造成的旋转，速度也减缓到适合打开降落伞的程度。

弹射后，座椅背部的稳定伞打开

图片来源：US Navy

到了准备开伞的阶段，沉重的座椅本体就基本完成了它的使命，开伞器射出了收纳在座椅中的降落伞，降落伞连接着飞行员和救生包，同时其余的安全带自动打开，人与座椅分离——这听起来有点像火箭升空的过程，弹射器和火箭发动机组成的两级推进装置为“火箭”提供动力，各个部件在完成使命后分离，而“火箭”真正运输的“载荷”是被弹射的飞行员本人。运载火箭将卫星和飞船等载荷送往太空执行任务，而弹射座椅这枚特殊的“火箭”升空是为了在危机时保护珍贵的“载荷”。开伞后的两三秒之间，几十平米的大伞就能完全展开，带着飞行员缓缓降落。

弹射座椅配备的降落伞带着试验人员降落

图片来源：DoD / MIlitary Affairs

成功降落并不意味着完全脱离危险。弹射跳伞的飞行员完全有可能降落到人迹罕至的荒野、森林，甚至海面，在救援到来之前需要独自面对各种恶劣的自然环境，这时，固定在降落伞下的救生包就能派上用场。救生包作为弹射救生系统的一部分，平时被收纳在座椅下方，在弹射救生的关键时刻能够提供信号发生器、定位设备等装置，帮助飞行员呼救；救生筏、药品、生活必需品等则能维持飞行员的生命体征，等待救援到来。

如果是在战时，情况就更加复杂，落单的飞行员通常是敌人非常感兴趣的高价值目标，因此跳伞成功的飞行员还需要主动藏匿并使用救生包中的武器自卫，等待己方部队的搜救。

美国国民警卫队第 169 战斗机联队配备的救生包及自卫武器

图片来源：S.C. Air National Guard

与 “安全第一”的客机不同，战斗机存在的初衷就是交锋和对抗。战斗机飞行员驾驶着数倍于音速的钢铁利刃在空中战场上来去，刀尖起舞，注定面临着更多的危险，弹射救生系统在危急时刻给了军事飞行人员最后一重保护，每一次成功的弹射就意味着一位战士能平安从战场归来。也许在未来，无人化装备能够代替血肉之躯打赢战争，但在那之前仍然需要有人为守卫领空而负重前行。

出品：科普中国

作者：Aloysius

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