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在航空工业航宇襄北试验基地,先后4代共7型弹射救生座椅通过研制试验与性能鉴定,装置在各型国产战机上;也是这里,结束了我国出口飞机须要装置外国座椅才能卖出去的历史。
现在引人瞩目的国产民用大飞机C919,其客舱座椅也来自航宇嘉泰。纵不雅观环球航空发展史,安全防护救生产品不仅必不可少,而且还随着航空器速率、材料等领域的发展而不断进步。让我们从老照片开始,聊聊弹射座椅的发展史——
“二战”期间,降落伞已成为军用飞机必备的救生工具。但随着飞机的翱翔速率不断提高,纯挚靠翱翔员的体力,爬出座舱、完成跳伞逃生的难度越来越大,且大速率情形下的跳伞,翱翔员很随意马虎与飞机机翼、垂直尾翼相撞。
当时的研究表明,飞机的翱翔速率达到500千米/时之后,翱翔员就必须借助外力才能应急离机、跳伞救生。由此,弹射座椅应运而生。
中国航展上中国航空工业集团展区曾展出的两款弹射座椅。
本日来看,战斗机翱翔员坐下的这把“弹射座椅”集机器、电子、火工、气动、人机工程、航空生理卫生学等多学科于一体,是保障翱翔员生命安全的关键装备。目前全天下仅有中英美俄这4个国家具备弹射座椅的研制能力。
虽说,弹射座椅的观点可以追溯到上世纪20年代乃至更早,但真正实用化的弹射座椅要到“二战”后期才涌现。德国和瑞典率先为新一代高性能战斗机配备了可堪一用的弹射座椅。
上图为“二战”期间,德国工程师们申请的诸多弹射座椅专利中的一个;下图为“二战”德国战机上利用弹射座椅的连续画面,弹射座椅从座舱中弹出、跃过飞机的垂尾。
最初的弹射座椅因此弹簧或压缩空气作为弹射出舱的动力源,只管当时技能条件有限,但这在翱翔员的救生办法上已是很大的进步。
“二战”德国准备为He-162喷气式战斗机配备的压缩空气式弹射座椅。
压缩空气式弹射座椅存在着压缩空气容看重量大、弹射能量小等先天不敷,因此以炸药为弹射动力成为当时弹射座椅的另一条技能路线。
瑞典萨博(SAAB)公司在1941年为萨博J-21战斗机研制配套的弹射座椅时,就从压缩空气动力转为炸药动力。博物馆中的这架萨博J-21战斗机还原了弹射座椅弹射出舱的环境。
战后,随着喷气时期的到来,飞机的速率越来越快、直至打破了音障,翱翔员再以过去纯靠自己、手动办法跳伞来逃生是不可能的了,对弹射座椅的需求愈加急迫。
1959年的荷兰苏斯特贝格,该国在全国航空日时,空军基地的开放活动中,弹射座椅(演习器)进行了演示,从围不雅观职员的表情变革可见人们对这一新事物的新奇与惊异。
本日,西方战斗机上普遍装备利用的是英国马丁贝克公司的弹射座椅产品。该公司名称来自创始人詹姆斯马丁和瓦伦丁贝克——后者是一战期间的王牌翱翔员。
公司于1934年创立,最初的产品是飞机,但当贝克在公司新机试飞中不幸罹难,马丁决心研制能够拯救翱翔员生命的“弹射座椅”。
下图为马丁贝克公司传奇的开端:Pre-Mk1弹射座椅。
1962年9月13日,英国赫特福德郡哈特菲尔德机场外,在非常低的高度上“闪电”F1战斗机上的试飞员鲍勃索雷弹射救生(弹射座椅型号为马丁贝克Mk.4)。上图这张传奇照片的拍摄者是试飞员的邻居吉姆米兹,当天他本想为邻居拍张翱翔照。
马丁贝克公司官网数据显示,截至目前,该公司的弹射座椅产品已经7722次成功拯救翱翔员的生命。
战后,美国弹射座椅领域的发展一度涌现近乎一型战机一型弹射座椅的“乱象”,这给战机的采购、利用、掩护造成了大麻烦。20世纪70年代中期,美国军方开始推动标准化、通用化的ACES(前辈观点弹射座椅)。
历经半个世纪,这条ACES产品线目前归属于雷神技能公司旗下的柯林斯宇航。2020年美国空军开始陆续以ACES5升级F-15、F-16、F-22、A-10和B-1等机型上的ACESⅡ弹射座椅。
比拟美国空军机型的普遍采取ACES弹射座椅,美国海军方面则在20世纪80年代中期选择了马丁贝克公司基于Mk14弹射座椅开拓的“海军机组职员通用弹射座椅”(NACES)(下图)。
不过,在F-35战斗机家族上这种海军空军之别已经不存在了,F-35上的弹射座椅是马丁贝克公司Mk16的定制版US16E(上图)。
上图为1989年6月8日,巴黎航展上翱翔演出的米格-29战斗机由于发动机吞鸟动怒,翱翔员在飞机触地前2.5秒果断弹射,并终极安全降落在了坠机爆炸火球30米处。这次极其不理想的状态下的弹射成功,苏联/俄罗斯红星设计局K-36D弹射座椅的表现惊艳众人。
名声大噪的K-36D弹射座椅乃至吸引了冷战后的美国人,专门评估了美国飞机改装K-36D的可能性(上右图)。画面上可见颇为独特的硬式稳定杆和稳定减速伞的组合。不过终极美国人并没有批量购买俄国货,而是将K-36D的诸多长处运用在了ACESⅡ的改进上。
初期的弹射座椅中,有的将弹射手柄设置在了座椅顶部。
当弹射手柄在座椅顶部时,翱翔员在拉下弹射手柄后,会顺带拉下“面帘”,将翱翔员的头部和氧气面罩都置于面帘的保护之下、免受高速气流的劈面吹袭。
而当翱翔员头盔技能进步后,在座椅前部、翱翔员两腿中间设置弹射手柄则成了主流设计,而手柄的颜色普遍能干的黄或红。
一种密闭式弹射座椅。
目前我们说的弹射座椅,一样平常也被定义为洞开式弹射座椅,那么相对的就有“密闭式”。这便是20世纪50、60年代昙花一现的密闭式弹射座椅。
美国B-58轰炸机弹射密闭式弹射座椅。
为了能实现跨声速乃至超声速条件下的弹射救生,密闭式弹射座椅范例的运用是在美国B-58“盗贼”轰炸机上,可折叠和展开的蛤壳式密闭门将翱翔员密闭在这个“胶囊”之中。
“断头保命”的救生系统设计方案。
与“密闭式”理念类似,20世纪50、60年代还一度涌现过让飞机“断头保命”的救生存划。而现实中曾运用过的是在F-111多用场战斗机、B-1A轰炸机上的分离座舱弹射救生系统,但其缺陷在于,系统太重、日常利用本钱和掩护用度偏高、低空救生性能相对较差。
已经被拆解的B-52G轰炸机,得见其机首底部的2名导航员席位、弹射座椅向下弹射的舱盖。
当弹射座椅在大型飞机例如轰炸机上利用时,可能会碰着的一个问题是要向下弹射。比如在美国空军B-52轰炸机上2名雷达导航员的席位是位于下层甲板,以是弹射座椅就只能选择向下弹射。
弹射座椅的向下弹射画面并不多见,上图为美国在B-47和B-52轰炸机上测试画面。
如果考虑到理论上轰炸机多是在中高空翱翔,那么“向下弹射”的生存概率倒没有那么糟。综合公开信息来看,俄罗斯空天军的图-160轰炸机上也为机组成员配备了弹射座椅。
图-160的座舱,可见K-36LM弹射座椅上标志性的赤色弹射拉环。
而俄罗斯K-37-800M火箭牵引座椅是第一套真正用于直升机的火箭牵引救生系统,是目前天下上最前辈的直升机救生座椅,实现了与战斗机上弹射座椅初步相称的主动应急救生性能。
俄罗斯“红星”设计局的K-37-800M火箭牵引座椅装备在卡-50/52武装直升机上。图中可见卡-52武装直升机的座舱盖上敷有微爆索、翱翔员座椅后方可见白色的牵引火箭。
在弹射座椅的研制过程中,为了验证其性能是否达到设计指标,一定少不了地面综合性能试验环节,这个中的关键试验设备便是火箭橇滑轨。
弹射座椅试验用的火箭撬滑轨。
火箭橇滑轨对弹射座椅进行有速率弹射试验,即利用固体火箭发动机作为动力,推进滑车在滑轨上高速滑行以仿照翱翔速率,在达到预定速率或预定位置时启动座椅弹射,并通过电测设备、光测设备来记录全体试验过程。
此外,弹射座椅还要进行空中翱翔弹射试验,以更靠近真实情形,特殊是仿照机动翱翔中不利姿态下的弹射。空中翱翔弹射试验常日是用假人来进行,弹射试验机一样平常是具有前后舱的战斗机、教练机或轰炸机改装而成。
上述三幅图分别为美国的F-84,英国马丁-贝克公司的格罗斯特“流星”Mk.7弹射试验机,俄罗斯的米格-25和苏-27。
弹射座椅的运用也不但是航空器上,冷战期间,美苏两国的太空飞船和航天飞机上就为航天员准备了弹射座椅。第一位到访太空的航天员尤里加加林,乘坐“东方”1号飞船返回舱返回地球时便是通过座下的VZA弹射座椅(同样是来自红星设计局)弹射出舱、“跳伞”落地的。
塔斯社发布的加加林在“东方”号的弹射座椅上测试演习画面和重返地球的“东方”1号返回舱画面,可见舱壁上的“大洞”、加加林早已跳伞落地。
美国“双子座”飞船上为两名航天员准备的弹射座椅。它们是为了在火箭发射(比如,运载火箭在发射台上发生爆炸的极度情形)、后期载人返回等阶段中为航天员供应紧急逃生手段。
在航天飞机时期,美国的“哥伦比亚”号、“企业”号,苏联的“狂风雪”号,它们都曾为机组职员准备了弹射座椅。“哥伦比亚”号上早期安装的弹射座椅是洛克希德公司的SR-1弹射座椅(同款在SR-71和U-2这两型高空侦察机上利用)。“狂风雪”号上操持为机组配备红星设计局的K-36RB弹射座椅。
下右图为展开的干系假人试验测试。
弹射座椅还曾救了“登月第一人”一命。1968年5月6日,尼尔阿姆斯特朗在进行仿照登月演习,他在操控1号登月演习车仿照月球低落过程时,用于加压燃料箱的氦气意外耗尽导致失落去掌握。阿姆斯特朗在离地面约200英尺(60米)的地方利用了“韦伯弹射座椅”弹射救生,他唯一受的伤只有舌头咬破了。
1969年,2号登月演习车坐席上的阿姆斯特朗。
总之,弹射座椅作为航空科技的主要一部分,其发展和运用辐射环球航空和航天业界,在彰显科技进步的同时,也是凸显以人为本、关乎公民生命的主要创新产品,小小座椅,藏着大大关怀。
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