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随着飞机的飞行速度越来越快，传统的人力逃生已经变得不可能，于是弹射逃生技术应运而生，为拯救飞行员性命做出了巨大贡献。
弹射救生技术是为了在飞机无可挽救的情况下，用于保障飞行员的安全。随着飞机性能的不断提高。它在航空领域中的作用日趋重要。
在早期空战发生应急情况后，飞行员唯一的救生装备就是救生伞。飞机的飞行速度超过250千米/小时，飞行员在座舱内向外跳伞，需要具备熟练的技巧和经验。并要花费一定的时间和较大的体力才能离机。随着飞机速度的增加，离机的阻力增大，花费的时间也会增多。
飞机的飞行速度达到400千米/小时，这种靠人体自身应急离机的方法就不行了。原因有两点：第一，在表速大于400千米/小时、气流阻力为250千克离机时。仅凭人的体力很难克服：第二，在这种速度下，气流可急速将飞行员吹走，使人体与机翼、水平尾翼或垂直尾翼相撞，从而造成对人体的伤害。此外，当飞机处于低空200米、速度超过400千米，小时的条件下，如果没有弹射救生装备，就很难保全飞行员的生命。
非洲军团最好的飞行员——“非洲之星”马尔塞尤，他就是因为跳伞逃生时不慎撞上Bf-109的尾部而丧生的，只要条件允许，当时的飞行员大多喜欢将飞机倒扣，依靠重力帮助自己脱离飞机
破解四大难题
20世纪40年代中期。德国首先把弹射座椅作为军用飞机的救生装备。为了使弹射救生技术不断完善。在血的教训的基础上。经过理论上的探索，解决了以下几大难题。
将人/椅弹离飞机一定的高度
Do-335“箭”式截击机，看到这尾巴上的巨型“绞肉机”，恐怕没有哪个飞行员指望能从这样一架飞机上跳伞逃生，所以纳粹德国开始设计一种能够帮助飞行员躲开这种危险的全新逃生装置
为了使人/椅顺利离开飞机，通过弹射力将人/椅从座舱内弹出，并保证人/椅在飞机上方通过，不会碰撞飞机垂直尾翼等部位。而且火药的喷射力不会伤及人/椅。
弹射人/椅时，作用于人体过载应适度
最早设计的一种弹射装置，是由特殊作动筒中燃烧的火药把人/椅以一定的速度从飞机座舱中弹出，产生的过载不超过人体耐受极限。
著名的“寡妇制造者”F-104战斗机，M3的高速加上高耸的尾翼，早期F-104的弹射座椅装药量不足导致不少人丧命在这柄“砍刀”上
要使人/椅安全通过飞机垂直尾翼上方，所需的弹射速度是相当大的，在15～18米/秒范围内；再者。人/椅在座舱内弹出后的轨迹非常短；所以，弹射的加速度非常大，可为150～200米/秒2，持续时间为0.12～0.18秒。当初速为零、终速为16米/秒、增速路程为0，8米时，其平均加速度为160米/秒2，过载达到16.3g。也就是说，人/椅弹出飞机座舱时，作用于飞行员身体上的平均力量比他的体重大16.3倍。举个例子来说。一个体重90千克的飞行员，作用其身体上的平均力量可高达1470千克。如果飞行员以正确姿态坐在座椅上，还是能够承受这种过载的，因为作用时间非常短，只有0.12～0.18秒。
“地球上最快的人”——斯塔普博士，正在用自己试验高达46G的过载，他的献身精神为后世的航空救生技术发展做出了莫大贡献，注意他的脸部已经充血
过载对人体生理的影响
为了弹射救生的安全可靠，必须了解过载对人体生理的影响。
当过载对人体躯干作用时间过长时，会引起血液大量流动。如果过载对人体作用时间超过1秒以上，就会破坏人体血液循环。作用时间少于0.5秒。由于血液的惯性，血液循环的破坏还来不及损害人体组织。所以，容许过载的大小取决于作用时间。就是说，过载延续时间愈长，愈难忍受。如坐在座椅上的飞行员。当过载是“头一骨盆”的方向，过载作用时间为1秒钟时。人体能承受过载7～8g；若过载作用时间为0.2秒，则人体能承受的过载为18～20g。人体在承受大过载时，就像受到一种冲击，使全身振动，尤其是头部与躯干。
当过载作用时间超过0.5～1.0秒时，它的作用方向就很重要，因为血液从人体脑部向下流。人体能承受较大过载；若血液从人体下部流向脑部。则人体只能承受较小过载。
为使飞行员能承受较大过载。最好过载能逐步地增加。
弹射时气流(速压)的影响
跳伞过生日的老布什，注意嘴角正被强气流撕扯，高速战斗机飞行员面临的风速比这还要强数倍
从飞机应急弹射救生开始，气流会给予人/椅一种压力，不克服这种压力，人/椅是不可能弹离飞机的；而且气流还会对飞行员的脸部、呼吸道造成伤害以及损伤头盔、服装等。
气体的压力随着飞行表速的增大而增加。其变化见下表：
·空气中的灰尘可能损坏脸部和眼睛；
·呼吸感到困难和异常。可能损坏呼吸器官；
·气流可以带走人体皮肤大量的热量，使人体感到骤冷。
·气流可移动或吹掉与飞行员生命攸关的头盔与供氧面罩；
·飞行员穿的抗荷服或代偿服可能被损坏而失去保护作用：
·当表速超过600千米/小时。气流能把飞行员的脚从脚蹬板上吹掉；如果表速超过700千米/小时，可能引起飞行员膝骨关节韧带伸长；如果表速超过1000千米/小时以上。飞行员的头部、四肢都需要防护和固紧。 人/椅怎样弹射救生
马丁·贝克Mk12H弹射座椅
人/椅弹射救生系统有单座弹射、串列双座弹射和并列双座弹射之分。为了了解人/椅怎样弹射救生，这里先简要介绍弹射座椅的一般构造。
弹射座椅一般由骨架、椅盆、头靠和椅盆升降机构等部分组成。座椅上还装有应急离机使用的弹射操纵系统、弹射动力系统、安全带系统、稳定系统、人/椅分离系统、降落伞系统、应急供氧系统和救生包装置等。
在很长的一段时间内，人/椅完全依靠弹道式弹射器(弹射筒)弹离飞机，这种座椅称为弹道式弹射座椅。这种完全依靠弹道式弹射器的弹射座椅可将人/椅弹离飞机并越过飞机垂尾。同时又能保证飞行员不会因为过大的弹射过载而受到伤害。随着军用飞机速度的提高，弹道式弹射座椅已不适用。于是火箭弹射座椅应运而生。1958年，美国人率先在弹射座椅上采用了弹射火箭，即将一枚火箭发动机与弹道式弹射器组合在一起。称之为火箭弹射器。其原理是以弹道式弹射器作为初始的助推段，迅速将人/椅弹离飞机。继而以弹射火箭作为续航段动力，继续提升人/椅高度，以确保越过飞机垂尾，并达到安全开伞的高度。而其弹射过载又不会过大。人/椅离机后的稳定一般依靠稳定伞，飞行员的安全降落则依靠救生伞。
弹射座椅按弹射方向分为向上弹射座椅和向下弹射座椅，但一般都采用向上弹射方式。而早期的图22飞机就是从底部向下弹射出座椅的。
图-22的弹射救生机构，机组成员是向下弹射的
从飞机底下弹出。没有飞过尾翼的问题，所以弹射的过载比向上弹射的过载要小得多。但是。这种弹射方法不是所有飞机都适用。因为飞行员的下方经常安装有各种设备，弹射离机时飞机飞行高度不能太低；另外，其过载作用方向是“从脚到头”，很不利于飞行员的生理健康。
当年实验中的歼10配套的HTY-5型弹射座椅弹射瞬间
火箭弹射座椅应急离机向上弹射的过程是这样的：飞行员拉动弹射手柄，首先抛掉座舱盖，安全带系统和弹射动力系统随即启动。弹射弹击发后推动座椅上升，而安全带系统工作后，飞行员的肩带被拉紧，其两腿收回并固定；护臂装置展开以限制双臂偏摆，并将飞行员肢体定位锁紧，以避免飞行员在弹射和高速气流吹袭后受伤。座椅弹射出舱后。稳定系统射出并展开，座椅遂稳定和减速。在座椅降到规定的、能安全释放降落伞的高度和速度后，分离系统打开安全锁，人/椅分离。并拉出降落伞。飞行员乘救生伞着陆。 单座飞机在低速飞行遇到应急情况时，使用目前比较通用的打开座舱盖锁，由气动力和冷气或火药燃气抛放座舱盖的方法，往往需消耗0.5秒的时间。只有在这段延迟时间之后，人/椅才能弹离，以避免在空中与座舱盖相撞。在低空应急时，这段延迟时间可能会影响到人/椅弹射成功。
串列双座飞机在遇到应急情况时，通常是后座先抛盖、人/椅弹射；然后是前座抛盖、人/椅弹射。以某双座教练机联动抛盖弹射试验结果为例：要使与飞机脱离的前、后舱盖和人/椅在弹射后互不干扰，就得使前座人，椅在后座舱盖抛放1.486秒之后才能弹射。在这极短的时间内。失事飞机飞行高度的损失达40米，这将严重影响降落伞正常开伞的高度，从而危及飞行员的生命安全。为了提高人/椅弹射成功率，总是希望尽量缩短弹射之前抛盖的时间，于是出现了穿盖弹射。这种方式对飞行员来说，会有较高的脊柱损伤概率及体表或装备刮伤的概率。28页所示为弹射座椅穿盖试验。
“鹞”的美国近亲，AV-8B的座舱，飞行员头顶舱盖上的白色条纹就是穿盖逃生时用于爆破玻璃的爆炸索
另外，多年弹射试验证实，穿盖弹射比抛盖后弹射的稳定性要好，增加了弹射成功的可靠性。
20世纪70年代出现了一种新技术，就是在飞机座舱盖玻璃上敷设微型爆炸索。当座椅一开始向上运动时。就立即把座舱盖玻璃炸碎。为了使座舱盖玻璃大部分能够提前破碎。目前多半是在舱盖玻璃上部和周围敷设微型爆破索。
串列双座飞机舱盖的微型爆破索炸掉舱盖玻璃后，后座舱玻璃先被炸掉，后座飞行员离舱，可以避免烧伤前座飞行员。前后舱弹射时差波动范围为200毫秒。但这对前座舱飞行员而言，离机时间的延迟意味着救生时间的减少。而两座椅弹射离机时间间隔越小，在飞机低速飞行时两座椅轨迹相互干扰的可能性就越大。最可能的情况是：人/椅分离之后，后舱的空座椅追赶前舱的人/伞系统并与人相撞。鉴于上述原因。采用火箭发动机向座椅提供侧向推力，使两座椅弹射轨迹向侧向延伸。而散发火箭在弹射座椅上的应用，显著地提高了串列双座弹射救生系统性能。
巴黎航展上那架倒霉的苏-30成了俄制弹射座椅的最佳广告，这个瞬间后舱驾驶员已经弹至画面最左侧，前舱驾驶员的弹射火箭刚刚将飞行员推出座舱
并列双座椅应急同时离机，采用火箭发动机向座椅提供侧向推力，右座椅向右侧发射。左座椅向左侧发射。发射火箭位于椅盆下的左侧，则座椅右向发射；发射火箭位于椅盆下缘的右侧，则座椅向左发射。由座椅上的电点火线路提供点火信号使发射火箭点火。在零一零双座椅弹射时，两座椅弹射可侧向达到30米距离。
现代弹射座椅能在0～25千米飞行高度和0～1200千米/小时空速的飞行包线内有效工作。在飞机平飞状态具有零高度一零速度救生性能。但在俯冲、横滚、高下沉速度等飞行状态。仍需要一定的离地高度，称之为最低安全救生高度。据统计，弹射座椅平均救生率大约为80％。 林林总总的救生装备
牵引救生装置
火箭牵引式逃生系统现在常用在载人航天器上，图为“神舟”飞船逃生试验
牵引救生装置是在紧急情况下。用火箭将飞行员牵引离机并安全降落到地面或水面的航空救生设备。又称扬基救生系统。1967年开始用于轻型军用飞机。牵引救生装置主要组成部分包括：起动机构、火箭发射器、牵引火箭、牵引绳和降落伞等。
牵引救生装置与弹射座椅救生的不同之处在于：牵引火箭只牵引飞行员离开座舱，座椅仍留在飞机上。有些飞机上乘员座位旁没有应急舱，应急时牵引救生装置必须移动到救生舱门处，首先爆开舱门，再启动牵引装置；多乘员的救生可在同一舱门处依次进行，这属于移动式牵引救生装置。
20世纪70年代末，开始研究将牵引救生-装置用于直升机。大体上有两种办法：一是侧向牵引离机，飞行员启动(或抛掉)直升机侧向应急舱门，通过牵引火箭将飞行员牵引出舱，离开直升机一段距离后。牵引绳和火箭与飞行员分离，救生伞张开。二是向上牵引离机，向上牵引前，首先将旋翼浆叶抛离，随后启动“火箭引导一降落伞”系统。
在飞机做超声速飞行中采用敞开式弹射座椅，如果没有良好的防护措施会导致飞行员伤亡。早在1946年，有远见的专家们就曾考虑用密闭式救生装置解决这个矛盾，但实际的研制工作在上世纪50年代初才开始。1950年，美国古德伊尔公司为美国海军研制出第一个救生舱，但没有得到采用。苏联苏霍伊设计局于1949年开始超声速战斗机苏-17的研制时，在分离座舱的设计中，曾考虑利用炸药使包括座舱的机头部分与机体分离，分离的机头减速后，再利用弹射座椅救生。但由于种种原因，该方案也未能实现。
后来，经过技术的发展，在飞机上实际使用过的密闭式救生装置有下列三种不同式样。
1。舱盖带离弹射座椅。这种装置由弹射座椅加座舱盖构成。弹射时，舱盖在飞机上的连接锁扣被打开。并随着座椅的上升扣在座椅上；飞行员则处于舱盖与座椅之间。可以免受迎面气流吹袭。座椅稳定减速后，舱盖按程序自动抛掉。接着，人/椅分离，救生伞展开。飞行员乘伞安全着陆。这种舱盖带离弹射装置曾用在苏联早期的米格21飞机上。由于其低-空救生性能差，飞机平飞时的安全救生高度需要110米，后来的米格21改型飞机就改用了敞开式火箭弹射座椅。
B-58的胶囊型弹射座椅
2。密闭弹射座椅。该座椅的外形与标准的弹射座椅差别不大，安装在飞机的驾驶舱内。正常飞行时，密闭门是敞开的，飞行员可以正常操纵飞机。应急时，密闭门首先关闭，把飞行员密闭起来。然后再抛掉飞机舱盖。靠火箭推力把座椅推出飞机。密闭座椅进入大气以后，首先稳定减速，接着打开降落伞；飞行员则一直坐在座椅上，安全降落后飞行员才打开密闭门离开座椅。如果在陆上降落，座椅底部的减震气囊起缓冲作用；如果在海上降落，该座椅还备有飘浮气囊，保证座椅能在海上飘浮。这种密闭式座椅只容纳一名飞行员，多座轰炸机要像配备一般座椅那样，给每个乘员各配备一个。这种密闭座椅由美国斯坦利航空公司研制。并用于B-58和×B-70轰炸机上。1963年，美国空军的爱德华·默里乘B-58飞机在6100米上空对这种装置进行了真人试验并获得成功。这种装置虽然能保护飞行员免受高速气流及高空的低压、缺氧和低温的影响而适合于高空高速救生，但它和舱盖带离弹射座椅的方法一样，存在着低空救生性能不足的缺点。据各国飞机弹射救生事故的统计表明。大量的应急弹射救生是在低空进行的，即使在上世纪60年代以来飞机的速度和升限有很大提高的情况下，仍保持着这种趋势。而密闭座椅总的救生性能还不及敞开式弹射座椅，其救生成功率的统计数仅为62％，因而在后来的新飞机设计中未被选用。
F-111的整体式逃生系统
3。分离座舱。最初出现的分离座舱是美国为F-8U和F-104等飞机设计的，其分离部分是带有机头部分的座舱段。只进行过一系列试验而未被采用。1961年，又开始了F-111分离座舱的发展工作。也做了大量的地面、水上和空投试验。这种分离座舱不带机头部分，而只包括驾驶舱在内的一部分前机身。1964年进行了首次飞行试验。在1967年10月的一架F-111试验机发生紧急事故中，第一次使用了这种分离座舱，两名飞行员得救。
上世纪70年代初，美国又为B-1A轰炸机设计了一种类似的分离座舱。该舱包括舱身、分离切断装置、火箭动力系统、稳定面和稳定伞、回收伞、着陆缓冲装置和水上飘浮装置。其工作程序由程序控制系统自动完成。
B-1A的整体式逃生系统做得更彻底，将整个座舱“连根拔”
当乘员启动弹射操纵手柄后。通过燃爆系统将操作指令传输到子系统各部件，按预定程序工作。首先将乘员固定紧，接着引爆爆炸索和爆炸螺栓，将舱体与机身结构的连接板和连接接头炸断，并用以火药为动力的剪切器将飞机操纵系统和管路等切断。接着，火箭发动机点火。将座舱推离飞机。在这一过程中，通过陀螺平台调整火箭推力方向来稳定座舱的俯仰和滚动。之后，气流平衡面和稳定减速伞也相继打开。共同保持座舱的姿态稳定并加快减速。待座舱的高度和速度降到回收伞的开伞限制值以下，稳定伞被释放。并射出回收伞。在稳定伞即将释放前，两侧的阻流板打开，其作用是在稳定伞释放后和主回收伞张开前的一段过渡时间内稳定座舱。舱体靠回收伞平稳着陆。着陆速度为9米/秒。舱体底部有5个着陆缓冲气囊，着陆前自动充气；着陆时。气囊的泄气门被着陆冲击力冲开，以吸收；中击能量。舱体的前后部位配备有水上漂浮气囊。其两侧有平衡姿态的漂浮气囊。因此，舱体落水后能漂浮在水面上并且不会倒置，以便飞行员打开舱门安全脱险。
经过前3架B-1A轰炸机原型机的研制表明，采用分离座舱与采用敞开式弹射座椅相比，飞机的重量增加了2268千克，成本和维护费用也提高了很多；后来在B-B1轰炸机上放弃了分离座舱，而选用了ACES-2型敞开式火箭弹射座椅作为乘员的救生装置。
B-1A由于需求改变下马后，采用低空高亚音速突防的B-1B改回了普通的弹射座椅逃生，注意驾驶舱天窗后面左右各二，一共四个的方框，那些就是弹射时打开的紧急逃生舱门
虽然分离座舱有重量大、成本和维护费用高的缺点，并且其低空救生性能比火箭弹射座椅还差一些。但它具有良好的高空和高速救生性能，并且集座舱、应急离机装置和防护装置三种功能于一体，这是火箭弹射座椅所无法实现的，所以分离座舱还是有发展前途的。据美国的统计资料，1967～1968年，F-111和FB-111飞机的分离座舱应急救生86人，成功70人，救生成功率为81％，与美国空军火箭弹射座椅的平均救生成功率基本相同。在这些成功的救生事例中。有两起是当量空速超过了1100千米/小时，如果使用敞开式火箭弹射座椅，飞行员就不一定能得救。 |
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