中国弹射座椅

　航空知识２００７．０１
　　刘长明

　　１９６９年１１月，我国开始弹射座椅的研制工作。我国的弹射座椅从第二代开始自行研制，先后设计命名了ＨＴＹ－１、ＨＴＹ－２、ＨＴＹ－３、ＨＴＹ－４系列、ＨＴＹ－５、ＨＴＹ－６系列和ＨＴＹ－７系列等型号弹射座椅，其中ＨＴＹ－５和ＨＴＹ－６型座椅均为第三代弹射座椅。
　　第三代弹射座椅采用了双态程序控制技术、椅背火箭技术、微爆穿盖技术及人／椅出舱后稳定等高、新、尖技术，最大救生包线已达１１００千米／小时，改善了低空不利姿态的救生性能，其部分性能与国外现行装备水平基本相当。
　　１９７８年后，我国航空弹射救生专家经常到英国马丁．贝克公司学习考察，相互交流经验，关系甚笃。笔者曾拜读全国政协委员、航空救生老专家沈尔康总师１９７８年带队到马丁．贝克公司考察访问的报告，收获甚丰。马丁．贝克公司是我们在弹射座椅领域中友好的竞争对手。马丁．贝克公司出产的弹射座椅至今享誉全球，要学习他们的长处，追求第一。真可谓＂相知无远近，万里可为邻＂。

◆志在超越

　　我国先后研制了２０余种型号的弹射救生座椅，分别装备于我国各种轰炸机、歼击机、教练机。新型火箭弹射座椅在低空高速和高空高速等复杂不利姿态下的安全救生技术、程序控制技术、出舱稳定技术、高速气流防护技术、穿盖弹射技术等方面取得了重要突破，总体性能达到国外先进的现役装机产品的技术水平，使我国航空救生水平跻身世界四强。国产弹射救生座椅已出口到多个国家。

◆ＨＴＹ－１火箭弹射座椅

　　１９６５年８月３日，歼７飞机飞行员采用带盖座椅弹射救生失败，导致机毁人亡。事隔半年，飞行员又采用带盖座椅离机失效，再次造成一等事故。另外，歼６飞机弹射座椅救生成功率也不高，尤其是在低空应急离机的情况下，飞行员不易得救，客观上要求迅速改进现有弹射座椅。
　　１９６９年１１月，决定研制新型的弹射座椅。弹射座椅技术指标为：零高度和零速度－水平飞行表速为１０００千米／小时能安全救生。其主要技术措施是座椅采用轻型钣金结构，主伞安放在椅背内，在头靠箱中装大、小减速稳定伞，椅盆能自动升降调节，装有惯性肩带锁，采用火箭弹射器为动力等，适用于歼６Ⅱ、歼７、强５等飞机。经过３年多的努力，１９７３年１０月设计命名，经航空产品命名委员会批准，命名为ＨＴＹ－１型火箭弹射座椅。

◆ＨＴＹ－２火箭弹射座椅

　　随着歼７飞机的改型，在ＨＴＹ－１型火箭弹射座椅的基础上，加装了火箭包，改装了分离操纵系统，采用新型救生－１０甲救生伞和稳定－３减速稳定伞，从而改善了弹射座椅的性能。经过大量的试验，证明该座椅性能良好。１９７９年１０月，经航空产品命名委员会批准设计命名，命名为ＨＴＹ－２型火箭弹射座椅，供歼７Ⅱ飞机使用。该型弹射座椅多次弹射成功，在飞机应急状态下拯救了数名飞行员生命，并荣获国家质量金质奖。

描述：图０１　ＨＴＹ－３型火箭弹射座椅
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◆ＨＴＹ－３型火箭弹射座椅

　　１９７３年３月，歼８飞机火箭弹射座椅的研制工作开始。该弹射座椅的主要指标为：平飞安全弹射救生速度为０－８５０千米／小时，平飞安全救生高度为零高度到飞机升限。采取的主要措施有：采取强制开伞技术，用射伞枪射出稳定伞和主伞，以缩短开伞过程，提高弹射座椅的低空救生性能和救生成功率。采用弹射筒加火箭包的组合动力装置和自动化程度较高的弹射操纵系统及分离系统。经过大量的试验，证明该弹射座椅性能良好，接近世界同类先进产品的性能。１９７９年１２月，航空产品命名委员会批准歼８飞机火箭弹射座椅设计命名，命名为ＨＴＹ－３型火箭弹射座椅。
　　１９８３年３月，一架装有ＨＹＴ－３型座椅的歼８飞机在空中出现故障，几乎垂直向下坠落到离地面１８００米时，飞行员被迫弹射跳伞并安全着陆。ＨＴＹ－３弹射座椅于１９８０年荣获全国科学大会奖。

描述：图０２　ＨＴＹ－４型火箭弹射座椅
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◆ＨＴＹ－４火箭弹射座椅

　　１９８０年，根据歼７Ⅲ飞机改型的需要，对救生装置提出了新的要求。在ＨＴＹ－３型座椅基础上作了６项重大改进：采用小冲量火箭包、新型救生－１３型救生伞、新型的ＱＫＳ－７开锁器、简单方便的限腿带，并改进了海上救生包，使椅盆下移而提高了座高。通过这些改进，使该弹射座椅的各项指标和安全性能等得到了改善，达到了零高度、零速度和最大速度为１０００千米／小时的要求。该座椅１９８４年底设计命名，被命名为ＨＴＹ－４型火箭弹射座椅。

描述：图０３　ＨＴＹ－５型火箭弹射座椅
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◆ＨＴＹ－５型火箭弹射座椅

　　ＨＴＹ－５型火箭弹射座椅能保证在飞机飞行速度和飞行高度的很大范围内救护飞行员，包括起飞、着陆滑跑和零高度、零速度和
最大速度为１０００千米／小时的状态。

描述：图０４　ＨＴＹ－６Ｃ穿盖弹射试验
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描述：图０５　ＨＴＹ－６Ｂ弹射试验
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◆ＨＴＹ－６Ｃ型火箭弹射座椅

　　ＨＴＹ－６Ｃ火箭弹射座椅是为满足歼７ＭＧ飞机自行研制的新一代先进火箭弹射座椅。
　　ＨＴＹ－６Ｃ型火箭弹射座椅具有平飞姿态下零高度至飞机升限、零速度至１１００千米／小时速度范围的安全救生能力。同时，由于配备了ＱＫＳ－１４双态控制器，可以根据弹射时不同的飞行速度，确定不同的人／椅分离时间，使ＨＴＹ－６Ｃ火箭弹射座椅具有良好的低空不利姿态的安全救生能力，不利姿态下的安全救生包线。该座椅采取了穿盖弹射技术。

描述：图０６　ＨＴＹ－７Ａ型火箭弹射座椅
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◆ＨＴＹ－７Ａ型全自动火箭助推弹射座椅

　　ＨＴＹ－ＴＡ型座椅为Ｋ８飞机配套的串列式弹射座椅，标牌为ＴＹ－７Ａ（Ｑ）的前座椅装在飞机前舱，标牌为ＴＹ－７Ａ（Ｈ）的后座椅装在飞机后舱，前后座舱之间设置有指令弹射系统。
　　ＨＴＹ－７Ａ型弹射座椅在不同飞行高度、速度和飞行轨迹条件下，为乘员提供了零高
度－零速度，零高度－高速度（１０００千米／小时）、高空（１５００米）－高速（１０００千米／小时）时的安全救生。
　　座椅启动后，装在座椅左侧骨架上部的破盖枪先行破碎舱盖，而装在伞箱两侧的穿盖器为座椅离舱清除弹射通道。

描述：图０７　ＴＹ－８火箭弹射救生系统
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◆ＴＹ－８弹射救生系统

　　ＴＹ－８弹射救生系统是在吸收了俄罗斯Ｋ－３６座椅先进技术的基础上，结合我国飞行员的实际情况进行适应性改进而研制的第三代弹射救生系统。ＴＹ－８救生系统具有良好的出舱姿态稳定性，优越的高速气流防护性及较高的可靠性，其救生速度、高度范围大，救生性能达到了国际领先水平。 　　其主要技术指标，弹射速度０－１４００千米／小时，弹射高度０－２５千米，弹射筒工作最大过载≤２０ｇ，射救生伞时间０．７－２．４５秒，救生性能可满足美军标ＭＩＬ－Ｓ－１８４７１Ｇ的要求。

描述：图０８　Ｘ型火箭弹射座椅试验
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◆Ｘ型火箭弹射座椅

　　２０世纪８０年代末开始研制的Ｘ型弹射座椅，以国外三种先进弹射座椅（美国的ＡＣＥＳ－２、Ｓ４Ｓ弹射座椅和英国ＭＫ－１２弹射座椅）的技术指标和先进技术为起点，专门设计了出舱稳定装置、电子式程序控制器、新型弹射机构、椅背火箭、新型救生伞、稳定伞、高速挡臂器等多种新部件和穿盖弹射等多项新技术。该型弹射座椅提高了低空低速不利姿态的救生性能，扩大了高速弹射救生包线，提高了座椅系统的综合性能，构成了一代新型火箭弹射座椅，达到了目前世界高性能座椅的先进水平。其重大创新成果包括：
　　突破了敞开式弹射座椅高速为１１００千米／小时的救生包线，达到高速为１２００千米／小时包线；同时解决了强大气流对人／椅系统出舱后的稳定性，而且解决了高速气流吹袭对人体生理的影响。
　　首次在我国采用电子程序控制器，大幅度提高了低空低速不利姿态的救生性能，如飞机处于俯冲、滚转、侧滑、倒飞等不利姿态的救生性能。
　　人／椅系统弹射出舱后，人／椅分离前处于＂直立＂的稳定姿态，因此，具有开伞时间短、高度损失小的优点。
　　２００５年，Ｘ型火箭弹射座椅经受了真人实战考核，已应用于＂枭龙＂等飞机，２００４年被评为国防工业科学技术一等奖，２００５年被评为国家科学技术进步二等奖。

－Ｅｎｄ－

微爆索穿盖弹射救生技术

　　赵培林

◆弹射救生系统的演进

　　飞机设计师面临的最具挑战性的工作之一，就是在飞机发生故障时如何安全、快速、可靠地营救飞行员，因此弹射救生系统又被称为飞行员的＂生命之舟＂。
　　传统的弹射救生方案是先启动弹射手柄，飞机联动装置将活动舱盖抛离弹射区，然后座椅才开始运动。这一过程需要一定的时间。经试验表明，弹射时飞行速度越低，所需的时间越长，在零－零（即飞机高度和速度均为零时）弹射状态，一般需要０．３－０．４秒。飞机设计师为避免弹射座椅与舱盖在空中相碰，往往采用延时机构使座椅延时０．３－０．４秒才开始运动。对低空复杂姿态下的飞机来说，时间的损失可能导致弹射救生失败，减少从弹射启动到座椅开始运动的时间，为拯救飞行员的生命提供了更多的机会。
　　目前先进的战斗机已普遍放弃了抛盖弹射救生系统，而采用穿盖弹射技术，即无延时弹射救生系统，缩短了从启动弹射到座椅开始运动的时间。穿盖弹射救生技术大致可分为两类。
　　一类是使用破盖枪，在弹射座椅接触舱盖透明件前，破盖枪工作，使舱盖透明件产生破裂和初始裂纹，然后依靠座椅的穿盖器破裂舱盖透明件，达到清除弹射通道障碍的目的。该技术主要适用于第二代战斗机的非定向航空有机玻璃舱盖。
　　第二类是采用微爆索穿盖弹射救生系统。在弹射座椅接触舱盖透明件前，微爆索破裂系统工作，当舱盖透明件产生破裂和初始裂纹后，依靠座椅的穿盖器来完成弹射通道障碍的清除。该项技术主要适用于第三代战斗机的定向航空有机玻璃舱盖。
　　＂枭龙＂采用了大量现代先进的航空技术，微爆索穿盖弹射救生系统就是其一，它由舱盖微爆索破裂系统和ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅组成。

◆先进的舱盖微爆索破裂系统

　　首先介绍一下＂枭龙＂／ＦＣ－１型飞机的座舱盖结构。它主要由固定式风挡、活动舱盖组成。
　　＂枭龙＂的风挡是整体圆弧形，透明件采用单层厚度为１８毫米的微交联丙烯酸甲酯定向有机玻璃（符合美军标）。风挡是透明气密舱盖前面的固定部分，和机身座舱段、活动舱盖构成密封座舱，为飞行员提供一个必需的生存和工作环境。其前下视角达到１３度，为飞行员提供良好的视界，以完成起飞着陆和战斗任务。风挡是一个满足各方面要求的多功能综合结构，能承受高速的气动载荷、过载、气动热载荷、增压载荷、高低温交变载荷，可抗击速度为５３０千米／小时、重１．８千克飞鸟的撞击载荷。
　　枭龙／ＦＣ－１型飞机采用了后退后折返水泡式活动舱盖，由全数控加工的组合式铝合金骨架、单层厚度为６．３５毫米的微交联丙烯酸甲酯定向有机玻璃（符合美军标）组成，舱盖透明件呈水泡形，采用了电作动筒为开启动力的正常操纵系统。
　　根据我国多年的研究实践证明，以微爆索穿盖弹射救生技术为主方案的战斗机，其舱盖透明件如采用拉伸定向微交联航空有机玻璃，厚度只要小于７毫米就容易实现穿盖弹射救生，而采用非定向航空有机玻璃的厚度应小于８毫米。
　　舱盖微爆索破裂系统由微爆索子系统（ＭＤＣ）和柔性传爆索子系统（ＦＣＤＣ）组成。微爆索破裂舱盖透明件是依靠爆炸产生的爆轰波进行能量传递。穿盖弹射时要求微爆索在座椅穿盖器接触到舱盖透明件之前工作，使舱盖玻璃破裂，削弱其强度，将舱盖玻璃对飞行员头、肩、膝部的撞击载荷、过载和过载增长率控制在人体生理耐受范围内。其中头部撞击载荷不应超过３．５千牛，作用时间不得超过２０毫秒，肩部、膝部撞击载荷不应超过６．７千牛。而且玻璃破裂后的碎片、微爆索工作后的残渣等飞溅物不能对飞行员有损伤或造成严重外伤（贯穿伤）。最理想的是没有任何损伤或即使损伤，身体经短期的恢复就能驾机飞行。
　　柔性传爆索（ＦＣＤＣ）在飞机微爆索穿盖弹射救生系统中是一个传输能量信号的重要子系统，直接关系到微爆索穿盖弹射救生系统的成败。由于其在航空航天及军事领域的重要用途，西方军事强国将它视为核心机密，对我国实施严密封锁。但我国已成功地研制出了适用于现代战机的高性能、高寿命和高可靠性的柔性传爆索系统。
　　传统的燃气传输通常采用不锈钢管，以保证燃气有足够的压力，使各成件能可靠地工作。如果采用传统的管路，为保证燃气不泄漏，管路的设计与敷设将非常麻烦，而且气密性要求高，重量代价很大，其可靠性、维护性也较低。因此，＂枭龙＂采用了我国自行研制的柔性传爆索子系统，它利用爆轰波传递能量及信号，爆轰波的波速为６０００米／秒－７０００米／秒，基本上可认为是无延时传播，而且柔性的传爆索比不锈钢管更易于敷设安装，重量也比不锈钢管轻。
　　舱盖微爆索破裂系统一般由摇臂－机械起爆器－传爆索－飞靶－传爆索－微爆索等组成。飞行员只需做一个动作，系统就能完成弹射救生的全过程。
　　舱盖微爆索破裂技术的采用，使系统重量减轻了５０％－８０％，可靠性指标达到置信度０．９，可靠度０．９８。该系统所有部件均定期更换，日常仅视情检查，维护方便，系统的维修性有较大提高。

◆优异的ＴＹ５Ｂ穿盖弹射座椅

　　枭龙的弹射救生系统在设计上充分考虑了其具有的外贸背景。
　　座舱进行了特别设计，既能配装国内最先进的ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅，也能配装英国马丁．贝克公司的ＭＫ．ＣＮ１６ＬＥ弹射座椅，为用户提供了多种选择方案。下面仅就国产ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅做一简介。
　　ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅是在我国第三代火箭弹射座椅ＨＴＹ－５的基础上，专门为＂枭龙＂改进研制的。ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅（简称为ＴＹ５Ｂ座椅）具有多态程序控制和良好的高速防护效能，可靠性高、使用维护性好，尤其在低空复杂姿态下的救生性能十分卓越，是世界上先进的第三代弹射救生系统之一。
　　ＴＹ５Ｂ座椅采用了较多的高新技术，尤其是电子程序控制技术、椅背火箭技术及出舱稳定装置均为我国首次应用，正是这些高新技术与成熟技术地综合应用，使ＴＹ５Ｂ火箭弹射座椅具有了引人注目的优异性能。
　　平飞安全救生包线　弹射速度范围为０－１１００千米／小时；弹射高度范围为０－飞机升限。
　　低空复杂姿态下的安全救生性能基本满足美军标规定的２２种状态最低安全高度要求。低空复杂姿态下从飞行员启动弹射手柄到救生伞张满的时间不大于３秒。
　　着陆速度　救生伞在标准情况下（人／伞系统重量１００千克，大气压力１０１３２５帕），着陆速度不大于６米／秒。
　　具有完善的防护高速气流吹袭能力在机动飞行和负过载飞行条件下，能为飞行员提供安全可靠的约束。可分别携带海上、沙漠、寒区、热带和亚热带丛林救生物品，满足不同地区的使用要求。
　　高性能座椅　乘座舒适，操纵简单，具有良好的后视界。
　　可靠性　在９０％置信度下达到０．９８。
　　维修性　平均修复时间不超过０．８５小时，最大修复时间不超过２．５小时（维修度为９５％时）。
　　其它改进　为满足用户的特殊要求，ＴＹ５Ｂ座椅还进行了多项重大改进。增加了飞行员的适用范围，能满足飞行员裸重５４．５－９１千克的要求。座椅椅盆的调节为：中位至上位６２毫米（沿铅垂线方向），中位至下位８０毫米（沿铅垂线方向）。救生伞采用了压力封包技术。对飞行员的背带系统进行了改进，提高了舒适性等。
　　ＴＹ５Ｂ座椅从２００２年开始正式研制以来，先后完成了各项设计，并成功地通过了各项试验。

◆结束语

　　微爆索穿盖弹射救生系统是第三代战机广泛采用的先进技术之一，在国外已成功挽救了无数飞行员的宝贵生命。它也将被广泛运用于第四代战斗机（如美国的Ｆ－３５）的穿盖弹射救生系统上。
　　目前仅有少数西方先进航空大国能够掌握微爆索穿盖弹射救生技术。成都飞机设计所在２０世纪九十年代与航天部门合作开始研发该项技术，是我国唯一掌握该项技术的飞机设计研究所，已成功地将该项技术运用在该所设计研制的＂枭龙＂等多个飞机型号上。我们相信随着微爆索穿盖弹射救生技术的发展，将极大地提升飞机的战斗力，使弹射救生系统真正成为飞行员的＂生命之舟＂。

－Ｅｎｄ－