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飞行是勇敢者的事业，战斗机飞行员更是“勇者中的勇者”。对他们来说 危险时刻存在。一旦飞行器无法挽救，飞行员需要应急离机并面临弹射过载、高速气流吹袭、开伞动载等多种载荷相 互叠加的情况，以及降落在海上、高原、寒区、沙漠、热带丛林等不同环境的生存问题。因此，在战斗机上专门设计了生命保障系统和弹射救生系统来确保飞行员的安全。 近年来，随着高度集成化理念的不断应用，学术界逐渐把生命保障系统和弹射救生系统合并，统称为“航空防护救生系统”。不难看出，航空防护救生系统是一个机械、电子、火工、空气动力、测控、人机功效、生理卫生等多学科高度综合的复杂系统，是增强飞行员信心、实现人机高度融合、最大限度发挥飞机综合作战效能的关键系统。至今，只有美国、英国、俄罗斯和中国等少数国家能够全系统独立研制。 对于弹射救生系统来说，就是要在飞机的整个飞行包线内，在可接受的损伤概率内（≤5%），用最小的高度损失、在最合理的时间使飞行员脱离飞机并打开救生伞。弹射救生系统研制过程中面临着三大难题：一是如何使飞行员能够在高速飞行情况下安全离机；二是如何使飞行员从启动弹射到救生伞张满时的高度损失最小；三是如何获得更高的可靠性以及更为真实地进行可靠性验证。 从飞行事故统计数据来看，低空、低速、复杂姿态下弹射的事故概率最高。例如，美国空军F-14、F-15、F-16、F/A-18飞机在1979—1998年，有536次发生弹射的飞行事故，其中有16%的弹射发生在高度30m以下，35%的弹射发生在高度300m以下，87%的弹射发生在高度3000m以下；俄罗斯空海军1973—2006年期间发生弹射的飞行事故，有77%的弹射发生在海拔高度1000m以下，在着陆、下降、陡急下滑、俯冲和尾旋情况下的弹射概率较大，达到了66.3%，且超过40%的弹射伴随着较大的滚转角。由此可见，提高火箭弹射座椅低空复杂姿态下的救生性能至关重要，而 减少弹射时的高度损失是三个难题中的重中之重。 实际上，飞行员弹射离机时的环境、状态远比想象的要复杂得多。美国军用标准MIL-S-18471G中规定了120种典型的弹射离机状态 下的最低安全救生高度，以评价弹射座椅的救生性能，但仍然无法涵盖动态滚转、俯仰、螺旋、尾旋等各种复杂状态。原本在平飞条件下使飞行员能够越过飞机垂尾而获得必要的轨迹高度、顺利展开救生伞的弹射动力，由于状态的变化也可能使飞行员加速撞向地面。 2016年4月27日，海军航母舰载战斗机一级飞行员张超，在驾驶歼15飞机进行陆基模拟着舰训练时，突遇飞机故障。张超为了挽求飞机，错过了最佳弹射时机，在相当于倒飞条件下弹射，终因高度不足，救生伞未能充气导致张超坠地重伤牺牲。歼15的弹射座椅是俄罗斯K-36ДМ-2.06座椅的国产型号，曾经在1989年和1999年巴黎航展上米格-29和苏-30的两次事故中，成功挽救3名俄罗斯飞行员的生命，其优良的性能得到广泛认可，但仍然无法在倒飞和高度不足的条件下实现安全救生。而从“4·27”事故模拟的弹射过程不难看出，必须通过提高弹射救生系统的智能化水平，自动识别不同弹射离机状态，对弹射动力、开伞时机进行控制，甚至改变弹射运动轨迹，以降低高度损失，才能实现安全救生。 弹射救生技术是在20世纪40年代由德国人首次应用到军用飞机上，经历了近80年的发展历程，期间出现了敞开式火箭弹射座椅、密闭式弹座椅、整体分离式救生舱和牵引式救生系统等4个不同的发展方向，以满足不同的使用需求。其中，装备量最大的是敞开式弹射座椅，被广泛应用到各种军用飞机上，目前已经发展到了第四代火箭弹射座椅。 其实，第二代弹射座椅才是真正意义上的火箭弹射座椅，人们经常提到的“0-0”救生性能是这一代弹射座椅要解决的问题，并在20世纪70年代得到较好的解决。 从第三代弹射座椅开始，弹射救生系统不断向智能化方向迈进。目前各国空军大量装备的是第三代弹射座椅，包括美国的ACESⅡ型座椅、英国的MK14型座椅、俄罗斯的K-36ДМ-2.06座椅，以及我国配套的HTY-5型弹射座椅。 而第四代弹射座椅的智能化程度进一步提高，被称为具有自适应控制能力的弹射座椅，可以实时感受弹射离机过程中各种参数，包括速度、高度、经纬度、三向过载、下沉率、三向角度和角速率等，并在依据这些参数进行危险程度评估的基础上，对弹射姿态、轨迹以及动力系统工作状态等进行控制，在保证损伤程度相对较低的情况下，降低最低安全救生高度，提高救生性能。目前，完全意义上的第四代弹射座椅还没有服役，但新研制的座椅已经具备第四代弹射座椅的一些特征。 我国的弹射救生技术发展 我国的弹射救生技术从1968年开始走上专业化发展道路，20世纪80年代中期，摆脱米格飞机弹射座椅的影响，按照英美等西方国家的军用标准，迈上了独立研制了第三代弹射座椅的征程，经过十余年的努力终获成功。多次在珠海航展上展出的TY5B座椅，其低空不利姿态性能与ACESⅡ和MK14座椅相当。 自1998年起，我国自行研制的弹射座椅已随K8飞机、歼7MG飞机、歼教7飞机、“枭龙”飞机、L15飞机出口多个国家。20世纪90年代末，随着苏-27飞机的引进，配套的K-36ДМ-2.06弹射座椅也进入中国，多种不同设计理念的碰撞，使我国弹射救生技术的发展有了博采众家之长的机会。 我国新一代弹射座椅应该既具有良好的高速救生性能，又有出色的低空复杂姿态救生性能，还要在系统集成能力和使用维护性等方面有所突破。为了验证第四代弹射座椅相关技术，我国专门建造了多轴滑车和不利姿态弹射塔，在2007年利用歼教7飞机出口型弹射座椅进行改装，成功开展了动态滚转等复杂姿态下的弹射试验，验证了基于惯性测量的弹射轨迹与姿态控制技术和多模态程序控制技术，为新一代弹射座椅的研制铺平了道路。 未来发展趋势 未来局部战争模式将是以高度信息化、高度智能化和具有全球快速打击能力的武器为平台的空天地一体化作战方式为主，空中打击力量应是以高度人工智能为基础、可实现有人驾驶和无人驾驶实时转换、具有通过有人机指挥无人机进行群控制和云攻击能力的智能战斗机。包括三大类武器平台：一是跨大气层、近地轨道飞行的空天战斗机；二是高空、超高速远程战斗轰炸机；三是高机动、对地攻击武器平台。 防护救生系统是飞行器中直接与飞行员接触的机电系统，是人机界面的重要组成部分，从未来高度智能化的空中打击平台的发展趋势来看，防护救生系统除了保持传统的防护救生功能外，还应承担人工智能和生物智能有机结合，实现最大限度的人机综合的“中间桥梁”，按照空天地一体化系统作战的思想，防护救生技术也必将呈现以敞开式弹射座椅、分离式整体座舱、牵引式救生系统为基础，并满足临近空间和超声速防护需求的多种救生模式齐头并进的发展趋势。 不仅如此，随着通用航空的大力发展，大量的初级教练机和运动飞机的救生需求，会促使弹射救生技术在 面向高、精、尖军用市场的同时，以更加平民化的方式大举进军民用市场。  2017年ABACE将于4月11-13日召开，本届展会是由美国公务航空协会（NBAA）和亚洲公务航空协会(AsBAA)联合举办，并与上海机场集团（SAA）合作的。各飞机制造商、分系统制造商等将展示最新型的飞机、航空设备和产品，展会上还将召开涉及公务航空方方面面的教育会议，并为参展商和与会者提供与业界专家互相交流的机会。 在本届ABACE上，《国际航空》杂志将发行3期ShowNews，向与会者汇集发布来自于展会的最新消息。 点击公众号菜单，“航展报道”--“ABACE 2017”，更多独家新闻等你来看。想与专业观众分享您的故事，欢迎联系iam@iag.cn。   欢迎大家在文末留言，分享您的看法。 |
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