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弹射救生的问题与要求(对弹射救生系统的基本要求)
军用飞机的弹射救生系统是了保证乘员能够迅速逃离负伤的或发生了严重故障,已无法继续驾驶的飞机而设计的,确定弹射方案时需考虑方方面面影响安全的因素,以免在救生过程中出现新的危及乘员生命的风险。例如:
弹射时不能让飞行员撞到座舱盖上(可采取先抛盖,后弹射的办法,或者利用座椅穿破座舱盖)。
离机时的弹射高度必须大于飞机垂直尾翼的高度。救生过程中应保证飞行员和座椅能够能在瞬间越过飞机的立翼,以避免向上运动的飞行员或座椅被快速前行的尾翼打到,对飞行员的生命构成威胁。
弹射时的设计过载等指标应适度,不能超出乘员可承受的极限。通常情况下,飞行员能够承受的最大弹射力在1470千克左右,可承受的瞬间过载在16.3~20g之间。因此,弹射座椅在出舱时的设计加速度一般定为150米/秒2至200米/秒2,终速约16米/秒,持续时间0.12~0.18秒。此外,弹射救生时飞行员还必须按照规定的程序操作,并保持正确的姿势,才能免受伤害。
弹射过程必须安全可靠。不仅要保证离机飞行员的安全,也要考虑未离机飞行员的防护(以并列双座战斗机为例,先离机的弹射座椅的火箭尾焰和产生的音爆,不能伤及或严重影响未离机的乘员)。
除了上述这些基本要求外,在不同的弹射救生环境条件下,为了确保跳伞人员的生命安全,还有一些特殊的指标必须满足。
高空救生的问题与要求
所谓高空救生一般是指在10千米以上高度飞机失事时的救生。高空救生面临的主要问题是:在万米左右的空中,大气密度很低,飞行员弹出座舱后将面临着低温、低压、缺氧等一系列的问题,必须为其配备防护装具。
最贴近地球表面的一层大气,叫做对流层。其高度从海平面起一直到大约11000米止。 对流层的主要特点是,空气温度随着高度的增加而降低(因而又被称为变温层),平均而言,高度每上升1000米,气温约下降6.5℃。与此同时,气压也随高度的增加而降低。由于地球引力的作用,在5500米的高度范围内,包含了大气总量的一半。而整个对流层,大约占了全部大气质量的四分之三。从大约10000米的高度起,直到30500米左右,其大气温度基本不变,平均保持在-56.5℃上下,因此被称为同温层。
如果飞行员在万米高空跳伞,那么当地的气压将只有海平面的26%,空气密度只有海平面的33.7%,温度为零下50多度。与海平面的情况相较,当地氧气含量的比例关系虽然没变,但绝对值大大下降。在这样的环境下待久了,人是很难维持生命体征的。因此,需要为跳伞的飞行员专门设计特殊的装具,如全压服、供氧设备等。一般情况下,弹射座椅和飞行员弹离飞机后,不能立即开伞,而应迅速下降到适宜高度(如3000米~4000米),然后再打开救生伞。
低空救生的问题与要求
所谓低空救生一般是指300米以下高度飞机失事时的救生。低空弹射救生的主要问题是飞行高度低、可供救生和临机处置的时间短,如果不能在有限的时间内弹出,在有效的高度上开伞,将难以保证飞行员降落时不受伤害。为此,需要发展具备零高度、零速度性能的火箭弹射座椅,以便在短时间内将飞行员推送到开伞高度。
低空救生的另外一个难题是,由于高度有限,在复杂情况下(尤其是当飞机处于俯冲、倒飞、迅速下沉等不利姿态时),如何能够保证安全弹射。这需要火箭弹射座椅在救生过程完全实现自动化,并在技术方面保证人/椅能够迅速、机动地上升至安全高度后再开伞。
高速救生的问题与要求
所谓高速救生主要是指飞行速度处于跨声速段时的救生。一般而言,飞行速度在200千米/小时左右时,如果飞机失事,驾驶员可自己爬出座舱跳伞;而当飞行速度超过400千米/小时后,受气流压力的影响,飞行员已很难依靠自己的力量爬出座舱了,必须借助外力离机。而当飞行速度达到800千米/小时以上时,如果不采取保护措施,弹射跳伞的飞行员便会面临受伤或死亡的威胁。
在大速度状态下弹射,迎面而来的高速气流会对人/椅施加一定的压力,不克服这种压力,人/椅是不可能弹离飞机的。但这只是问题的一个方面,另一方面,还要防止高速气流对飞行员的吹袭。
高速跳伞时,强烈的气流对人体的影响是非常严重的,主要表现为以下几点:
(1)动压会对人体形成直接冲击,可使脸部变形、眼结膜充血、皮下出血、软组织撕裂、呼吸困难。
(2)由于迎面来流受到的阻力不均匀,会造成头部扭转、四肢甩打,从而引起肢体骨折、扭伤、关节脱位或脑外伤,以至导致意识丧失和死亡。
(3)如果气流将个人的防护装具吹掉,将引起缺氧、体温骤降等问题,并造成伤亡;若飞行员穿的抗荷服或代偿服被损坏,将使其失去保护作用。
人体对动压的耐受阈限为0.316千克/厘米2,超过此值,就会受伤。如果动压达到0.598千克/厘米2,就将面临死亡的威胁。试验结果表明,飞机表速在800千米/小时时,迎面气流对人体的动压达到0.310千克/厘米2;而当飞机表速在1100千米/小时时,对人体的动压将高达0.580千克/厘米2。因此,人们一般将800千米/小时和1100千米/小时作为高速跳伞的两个临界速度。
为了保证飞行员在高空、高速弹射救生时的安全,需为其配备分离式座椅、供氧装置、头盔面罩或密闭式头盔、抗荷服或代偿服等,并采用护头、护臂、护腿装置,以便在离机时将人体的四肢固定住,抵御在高速气流吹袭下产生的冲击、撞击,并防止低压、缺氧等因素等人身造成伤害。
弹射座椅的进步与划代 作为战斗机、攻击机、轰炸机等作战飞机必备的航空救生装置,从上个世纪40年代至今,弹射座椅的技术水平以及安全性、可靠性一直在不断地提升,到目前为止,机载弹射座椅已发展出了三代,并正在向第四代迈进。
第一代弹射座椅
第一代弹射座椅的典型代表是英国马丁·贝克公司设计的MK系列的早期产品。该公司于1944年开始研制,1946年6月装在“流星”式喷气战斗机上试验的MK-1弹射座椅,属于第一代的初期型。这种救生座椅以火药弹为弹射动力,是上个世纪40年代技术最先进的弹道式弹射救生座椅之一。它基本上解决了飞行员在生理极限范围内的高速离机问题。
MK-1存在的主要缺陷是弹射高度不够,在低空飞行状态下跳伞,往往开伞不充分,结果导致降落伞尚未完全打开飞行员便坠地了,极易造成伤亡。针对这一问题,马丁·贝克公司对MK-1弹道式弹射救生座椅进行了改进,研制出了性能更好的MK-3型弹射座椅。
1955年9月,MK-3试验成功。这种第一代弹射座椅的中期型,具有更高的可靠性,其最显著的特点是,实现了零高度、小速度状态的弹射救生。即在相对高度为零(如起飞、着陆状态),速度很低的情况下,仍能保证将飞行员和座椅送到安全开伞高度。
随后,马丁·贝克公司又开发出了第一代弹射座椅的后期型——MK-4。该型座椅实现了弹射救生的程序自动化。从1956年开始,MK-4型弹射座椅陆续装备部队使用。在许多国家的空军中服役了大约十年左右的时间。
军用飞机的弹射救生系统是了保证乘员能够迅速逃离负伤的或发生了严重故障,已无法继续驾驶的飞机而设计的,确定弹射方案时需考虑方方面面影响安全的因素,以免在救生过程中出现新的危及乘员生命的风险。例如:
弹射时不能让飞行员撞到座舱盖上(可采取先抛盖,后弹射的办法,或者利用座椅穿破座舱盖)。
离机时的弹射高度必须大于飞机垂直尾翼的高度。救生过程中应保证飞行员和座椅能够能在瞬间越过飞机的立翼,以避免向上运动的飞行员或座椅被快速前行的尾翼打到,对飞行员的生命构成威胁。
弹射时的设计过载等指标应适度,不能超出乘员可承受的极限。通常情况下,飞行员能够承受的最大弹射力在1470千克左右,可承受的瞬间过载在16.3~20g之间。因此,弹射座椅在出舱时的设计加速度一般定为150米/秒2至200米/秒2,终速约16米/秒,持续时间0.12~0.18秒。此外,弹射救生时飞行员还必须按照规定的程序操作,并保持正确的姿势,才能免受伤害。
弹射过程必须安全可靠。不仅要保证离机飞行员的安全,也要考虑未离机飞行员的防护(以并列双座战斗机为例,先离机的弹射座椅的火箭尾焰和产生的音爆,不能伤及或严重影响未离机的乘员)。
除了上述这些基本要求外,在不同的弹射救生环境条件下,为了确保跳伞人员的生命安全,还有一些特殊的指标必须满足。
高空救生的问题与要求
所谓高空救生一般是指在10千米以上高度飞机失事时的救生。高空救生面临的主要问题是:在万米左右的空中,大气密度很低,飞行员弹出座舱后将面临着低温、低压、缺氧等一系列的问题,必须为其配备防护装具。
最贴近地球表面的一层大气,叫做对流层。其高度从海平面起一直到大约11000米止。 对流层的主要特点是,空气温度随着高度的增加而降低(因而又被称为变温层),平均而言,高度每上升1000米,气温约下降6.5℃。与此同时,气压也随高度的增加而降低。由于地球引力的作用,在5500米的高度范围内,包含了大气总量的一半。而整个对流层,大约占了全部大气质量的四分之三。从大约10000米的高度起,直到30500米左右,其大气温度基本不变,平均保持在-56.5℃上下,因此被称为同温层。
如果飞行员在万米高空跳伞,那么当地的气压将只有海平面的26%,空气密度只有海平面的33.7%,温度为零下50多度。与海平面的情况相较,当地氧气含量的比例关系虽然没变,但绝对值大大下降。在这样的环境下待久了,人是很难维持生命体征的。因此,需要为跳伞的飞行员专门设计特殊的装具,如全压服、供氧设备等。一般情况下,弹射座椅和飞行员弹离飞机后,不能立即开伞,而应迅速下降到适宜高度(如3000米~4000米),然后再打开救生伞。
低空救生的问题与要求
所谓低空救生一般是指300米以下高度飞机失事时的救生。低空弹射救生的主要问题是飞行高度低、可供救生和临机处置的时间短,如果不能在有限的时间内弹出,在有效的高度上开伞,将难以保证飞行员降落时不受伤害。为此,需要发展具备零高度、零速度性能的火箭弹射座椅,以便在短时间内将飞行员推送到开伞高度。
低空救生的另外一个难题是,由于高度有限,在复杂情况下(尤其是当飞机处于俯冲、倒飞、迅速下沉等不利姿态时),如何能够保证安全弹射。这需要火箭弹射座椅在救生过程完全实现自动化,并在技术方面保证人/椅能够迅速、机动地上升至安全高度后再开伞。
高速救生的问题与要求
所谓高速救生主要是指飞行速度处于跨声速段时的救生。一般而言,飞行速度在200千米/小时左右时,如果飞机失事,驾驶员可自己爬出座舱跳伞;而当飞行速度超过400千米/小时后,受气流压力的影响,飞行员已很难依靠自己的力量爬出座舱了,必须借助外力离机。而当飞行速度达到800千米/小时以上时,如果不采取保护措施,弹射跳伞的飞行员便会面临受伤或死亡的威胁。
在大速度状态下弹射,迎面而来的高速气流会对人/椅施加一定的压力,不克服这种压力,人/椅是不可能弹离飞机的。但这只是问题的一个方面,另一方面,还要防止高速气流对飞行员的吹袭。
高速跳伞时,强烈的气流对人体的影响是非常严重的,主要表现为以下几点:
(1)动压会对人体形成直接冲击,可使脸部变形、眼结膜充血、皮下出血、软组织撕裂、呼吸困难。
(2)由于迎面来流受到的阻力不均匀,会造成头部扭转、四肢甩打,从而引起肢体骨折、扭伤、关节脱位或脑外伤,以至导致意识丧失和死亡。
(3)如果气流将个人的防护装具吹掉,将引起缺氧、体温骤降等问题,并造成伤亡;若飞行员穿的抗荷服或代偿服被损坏,将使其失去保护作用。
人体对动压的耐受阈限为0.316千克/厘米2,超过此值,就会受伤。如果动压达到0.598千克/厘米2,就将面临死亡的威胁。试验结果表明,飞机表速在800千米/小时时,迎面气流对人体的动压达到0.310千克/厘米2;而当飞机表速在1100千米/小时时,对人体的动压将高达0.580千克/厘米2。因此,人们一般将800千米/小时和1100千米/小时作为高速跳伞的两个临界速度。
为了保证飞行员在高空、高速弹射救生时的安全,需为其配备分离式座椅、供氧装置、头盔面罩或密闭式头盔、抗荷服或代偿服等,并采用护头、护臂、护腿装置,以便在离机时将人体的四肢固定住,抵御在高速气流吹袭下产生的冲击、撞击,并防止低压、缺氧等因素等人身造成伤害。
弹射座椅的进步与划代 作为战斗机、攻击机、轰炸机等作战飞机必备的航空救生装置,从上个世纪40年代至今,弹射座椅的技术水平以及安全性、可靠性一直在不断地提升,到目前为止,机载弹射座椅已发展出了三代,并正在向第四代迈进。
第一代弹射座椅
第一代弹射座椅的典型代表是英国马丁·贝克公司设计的MK系列的早期产品。该公司于1944年开始研制,1946年6月装在“流星”式喷气战斗机上试验的MK-1弹射座椅,属于第一代的初期型。这种救生座椅以火药弹为弹射动力,是上个世纪40年代技术最先进的弹道式弹射救生座椅之一。它基本上解决了飞行员在生理极限范围内的高速离机问题。
MK-1存在的主要缺陷是弹射高度不够,在低空飞行状态下跳伞,往往开伞不充分,结果导致降落伞尚未完全打开飞行员便坠地了,极易造成伤亡。针对这一问题,马丁·贝克公司对MK-1弹道式弹射救生座椅进行了改进,研制出了性能更好的MK-3型弹射座椅。
1955年9月,MK-3试验成功。这种第一代弹射座椅的中期型,具有更高的可靠性,其最显著的特点是,实现了零高度、小速度状态的弹射救生。即在相对高度为零(如起飞、着陆状态),速度很低的情况下,仍能保证将飞行员和座椅送到安全开伞高度。
随后,马丁·贝克公司又开发出了第一代弹射座椅的后期型——MK-4。该型座椅实现了弹射救生的程序自动化。从1956年开始,MK-4型弹射座椅陆续装备部队使用。在许多国家的空军中服役了大约十年左右的时间。