直升機飛行員彈射逃生系統研究

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摘要：隨著航空技術的發展，航空飛行器的性能越來越優越，戰場上飛行員的安全問題也成為焦點問題。本文基于對直升機飛行員彈射逃生系統原理的研究，列舉了具體的直升機彈射逃生案例，分析了影響直升機彈射逃生的因素，分層次地闡述了對彈射逃生系統的研究與分析。

關鍵詞：直升機；彈射逃生；影響因素

彈射逃生系統是在飛機發生故障時，依靠座椅下的動力裝置將飛行員彈射出機艙，張開降落傘。它是戰斗機飛行員應急離機、使飛行員安全降落的座椅型逃生裝置。彈射逃生系統性能的優劣，直接關系到飛行員的生命安全，因此受到廣泛的關注和重視。

1彈射逃生系統原理

現代彈射座椅一般由火箭推進器作為動力，在火箭推進器啟動后，飛行員和座椅（下文稱“人椅系統”）一起被彈射出艙。目前世界上最先進的彈射座椅，都采用二級彈射。第一級彈射負責將人椅系統彈射出艙，第二級彈射則是實現人椅分離、打開逃生傘的動力源，由火箭發動機和開傘器構成。當彈射系統啟動時，第一級彈射裝置開始工作，給予人椅系統向上的外力，飛行器拋掉座艙蓋，人椅系統彈射出艙。二級彈射啟動，人椅分離，打開逃生傘。

2彈射逃生實例

2.1戰斗機逃生案例。在1989年第38屆巴黎航展的飛行表演上，一架米格-29戰斗機因進氣道吸進一只飛鳥，導致飛機發生故障，使飛機失去控制。飛機發生故障時距離地面為150米，試飛員跳傘時的高度不足30米，在試飛員離機后僅2秒，飛機就發生爆炸并起火，試飛員僅受輕傷。2002年7月27日，烏克蘭一架蘇-27UB戰斗機在烏西部城市利沃夫進行飛行特技表演時突然失控墜毀，駕駛這架出事戰機的兩名飛行員是托波納里和葉戈羅夫，他們在飛機墜毀前被彈射出機艙，得以生還。2.2當前軍用直升機彈射系統。軍用直升機由于受飛行高度低、飛行速度快、沿途地形復雜、地面火力等因素影響，事故率遠高于軍用固定翼飛機?？?52裝備的K-37-800彈射座騎，是世界上唯一批量生產，應用在直升機上的逃生系統。在緊急情況下，飛行員拉動座椅下方的雙把手，啟動彈射系統，旋翼上的爆炸螺栓首先爆炸，將全部6片旋翼同時炸離，緊接著座艙罩被彈射開，座椅上方的火箭點火射出座艙，而幾乎同時，飛行員與座椅分離，火箭下端的繩索系在飛行員軀體上，借火箭向上的拉力將飛行員拉出座艙，然后開啟降落傘。整個逃生過程只需2.5秒。

3影響直升機彈射逃生的因素分析

直升機彈射逃生系統發展受阻的因素有很多，主要包括以下幾點：3.1直升機結構的影響。直升機機身上方有主旋翼，因此一般情況下直升機無法像固定翼戰斗機一樣向上彈射。而機頭的裝備、武器及艙內設備又極大程度上限制了直升機飛行員逃生的路線。狹小的艙內空間和發動機動力也限制了過大、過重的彈射逃生設備的裝備在直升機上。所以，研究制造重量輕，裝備體積小的彈射逃生設備至關重要，同時對直升機飛行員的戰場生存有著巨大的現實意義。3.2低空特點的影響。武裝直升機是一種超低空的火力平臺，由于逃生時高度只有幾十米至幾百米，逃生傘展開后沒有足夠的充氣時間，減速性能難以達到保證飛行員安全落地的指標，從而嚴重阻礙了直升機彈射逃生系統的發展。3.3彈射座椅的影響。彈射座椅是整個彈射系統的核心部分，其性能的優劣直接決定著飛行員的生命安全及逃生質量，其性能包括彈射座椅的本身材質及彈射過程中的氣動性能。在戰斗中，必須保證逃生系統及彈射座椅要完好無損，這就對座椅的材質提出了較高的要求，整個系統既要總的體積和質量符合武裝直升機的要求，還要保證在直升機受到攻擊時，不會使自身受到損傷。氣動性能要求彈射座椅在出艙后的初速度、加速度、角速度及過載的參數要符合飛行員的生理極限，并使人椅系統沿安全的曲線飛行，確保飛行員從出艙到落地的安全。在整個逃生系統中，逃生傘擔負著至關重要的角色。因降落傘折疊后依然有著較大的體積（相對于武裝直升機座艙內空間），而一般較小的降落傘又不具備良好的減速性能。所以針對武裝直升機設計一系列的專用逃生傘也成為了直升機飛行員彈射逃生的一項關鍵任務。3.4自動化彈射逃生系統可靠性的影響。當前直升機在飛行員彈射逃生時，普遍采用手動操作的方式，這對飛行員彈射時機的判斷力提出了很高要求。當直升機遇險時，飛行員的精神處于高度緊張狀態，對環境的判斷力也變得不夠準確，所以自動化彈射逃生系統就變得尤為重要。自動化彈射逃生系統是在直升機遇險時，能夠自行判斷險情，并通過預設的方案自動啟動彈射逃生裝置，從而進行彈射。面對日益復雜的未來戰場環境，對自動化彈射逃生系統的需求變得越來越高。自動化彈射逃生的關鍵性技術是測控技術,通過自動化測控來檢測當前直升機的狀態，判斷彈射逃生的時機。但是當直升機遇到險情時，涉及諸多因素，包括高度、速度、加速度、失速、橫滾、俯仰、偏航及發動機停車、失火等等因素，使得測控尤為困難。3.5彈射逃生系統時間控制模式的影響。針對第四代彈射座椅的特點，逃生系統需要對系統時間控制模式進行研究，以采集彈射逃生過程中的各項參數，從而實現對人椅系統橫滾狀態和飛行軌跡的控制。彈射逃生系統時間控制模式包括固定時間控制模式、延遲時間控制模式和選擇時間控制模式三種。固定時間控制模式是彈射系統在啟動后以固定的時間進行開傘；延遲時間控制模式是通過采集系統開啟后，彈射座椅出艙瞬間高度及速度參數，根據預設的開傘計劃選擇開傘時機；選擇時間控制模式是對不同的出艙速度選擇不同的開傘時機。雖然逃生系統的時間控制模式越來越智能化，但是仍存在著一定的局限性：①采集數據的準確性、精密程度帶來的影響很大。②采集的數據局限于彈射座椅出艙的瞬間，無法感知人椅系統出艙后的具體情況。③一旦時間控制系統出現故障，將對飛行員的安全逃生帶來巨大的影響。

4結束語

隨著美、俄、英等軍事大國的科技崛起，通過大量的試驗，彈射逃生越來越適合直升機飛行員逃生系統。未來的直升機彈射系統將趨于自動化、精巧化、綜合化，在瞬息萬變的信息化戰場，飛行員的工作量十分巨大，自動化彈射技術必然成為未來的直升機彈射逃生的發展趨勢。

參考文獻：

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作者:沈桂將 單位:陸軍航空兵學院