“生命之舟”知多少

宋国庆

弹射座椅，既是飞行员的工作座位，更是飞行员生命安全的最后保障。它在正常飞行时显得默默无奇，但在飞机遇险、飞行员遭遇生死时速时，却能在三秒钟之内创造起死回生的“瞬间奇迹”。因此，弹射救生座椅一直以来被飞行员形象地称之为蓝天上的“生命之舟”。

本文将从“生命之舟”的起源、发展过程、影响其成功救生的关键因素以及未来的发展等方面为您一一道来

“生命之舟”的起源

自从飞机问世以来，空中安全问题日益成为人们关注的重点。航空救生的最早尝试是飞行员从失事的飞机座舱中爬出，利用降落伞从空中跳伞逃生。当飞机速度超过500千米/时的时候，直接跳伞法无论是在救生反应时间还是在救生可靠性上都已无能为力，且存在飞行员与飞机后部构件相撞而导致死亡的巨大风险，于是，弹射座椅成为实现航空救生的必然选择。

弹射座椅，全称是火箭弹射救生座椅，是航空防护救生系统里的主体部件，从专业划分上，它属于飞机机电系统的防护救生子系统。它具有普通座椅的功能，但它又决不仅仅是普通座椅。平时，它将飞行员安全可靠地约束在座位上，以便飞行员放心大胆地操控飞机，去完成各项训练或作战任务；遇险紧急启动后，它就是一台外形不规则的机载飞行器。国内外航空技术发展的实践早已证明，航空防护救生装备是保证人-机系统协调、充分发挥飞机作战效能、减少作战损失、保存部队作战实力乃至巩固提高战斗士气的重要保障，为此，美国国防部早在上世纪八十年代初期，就把乘员安全离机系统列为对未来军用飞行器产生重大影响的17项关键航空技术之一。我国一直以来也将其列为航空行业一项重点研究项目，给予了高度关注。

“生命之舟”的发展历程

弹射座椅最早出现在德国。因第一代产品是像滑膛炮弹一样被打出座舱，又称之为弹道式弹射座椅。

第一代座椅存在弹射动力小、弹射轨迹高度低、救生伞张满时间长等缺陷，随着飞机速度不断提高，这一缺陷更加凸显。

上世纪五、六十年代第二代弹射座椅面世，其显著特征是增加火箭作为弹射动力，使座椅获得更高的轨迹，并采用动力强制拉出救生伞技术，从而解决了“零高度-零速度”弹射及越过飞机垂尾的安全救生问题。

自上世纪七十年代后，随飞机综合性能的不断提高，英、美、俄等国相继研制出具有双态控制模式的第三代弹射座椅。第三代座椅的典型特征是采用了可以感受速度、高度的弹射程序控制机构，根据弹射时的速度、高度选择不同的延迟时间，控制人椅分离时机，使得弹射座椅在低空不利姿态和高速条件下的救生能力得到明显提高。

上世纪九十年代以来，美、俄相继研制成功性能更为优异的第四代战机，使得飞行员面临的环境更趋复杂危险，为适应飞机的发展，美、英、俄等国均开展了具有更高性能的第四代弹射座椅的研究。第四代弹射座椅的重要特征就是具备对离机环境的自适应能力，通过全面感知离机环境参数，采取推力矢量技术控制弹射座椅姿态，达到提高不利姿态救生性能的目的，性能较第三代有本质提高。

我国弹射座椅的研制工作起步较晚，60年代以前因米格-15/17/19等飞机的引进，曾生产过弹道式弹射座椅。1961年，沈阳飞机设计研究所组建，高空救生设备研究室弹射座椅设计组正式列入编制，我国才有了专门研制弹射座椅的技术人员。1968年3月，中国航空救生研究所创建。从此，我国有了专门从事航空弹射救生设备研究、设计、试验和制造的专业型机构，航空救生技术得到了较快的发展。

1974年，1型火箭弹射座椅在我国诞生。随后在消化吸收俄制座椅的基础上，又开发研制了2、3、4型系列火箭弹射座椅，其中3型座椅首次达到“零高度-零速度”水平，4型座椅的救生性能更是达到了当时主流战机的飞行速度上限。2003年，我国航空防护救生领域的三家主要单位重组整合，成立了中航工业航宇救生装备有限公司，与弹射座椅紧密关联的个体防护及降落伞专业实现了技术融合，有力促进了我国航空防护救生领域整体技术水平的提升，弹射座椅的技术发展也进入了快车道。目前，聚焦于座椅自适应能力，高速救生性能显著提升的第四代弹射座椅技术，正在逐步应用于各类国产新型弹射座椅中。据统计，国产弹射座椅迄今为止已拯救了数百名飞行员的生命，其中由中航工业航宇所生产的弹射座椅更是实现了“救生性能包线”内100%的救生成功率，核心性能参数指标比肩英、美、俄等老牌航空救生技术强国，为我国航空救生事业和国防力量的建设做出了应有的贡献。

“生命之舟”的救生关键

从技术角度看，弹射座椅的研制是一项系统工程，涉及到结构强度、火工动力、飞行力学、降落伞、传感器、信号传输、自动控制、生物力学、人工智能、生存营救、特种材料、特种试验等多学科专业的综合应用。尤其是工作过程涵盖柔性与刚性两类截然不同的介质条件，还要实现极高可靠性的无缝对接，使得其研制难度不言而喻。

事实上，迄今为止，并没有能够确保在任何状态下都能安全救生的成熟技术，包括英、美、俄在内，现今的弹射救生都是建立在一定的条件范围内的，在国内的军标中称之为“救生性能包线”，指的就是弹射座椅能完成救生任务的条件范围。在实际应用中常将“救生性能包线”拆分为两个技术指标：一是飞机平飞安全救生包线，包括高度包线范围和速度包线范围；二是低空不利姿态下救生性能，包括120种规定状态的满足率和最低安全救生高度，其中最低安全救生高度是指保证飞行员能够安全着陆（着水）的最低弹射高度。一旦超出了指标范围，救生成功率往往难以保证。

如果仔细研究上述指标，再结合弹射座椅的发展历程，就会发现：研究弹射座椅就像从事一项极限运动，从解决最理想化的低速平飞时的救生问题，接着开始处置“零高度零速度”的极端状况，到如今，随着飞机性能的不断发展，飞行员在空中所遇到的紧急状况也越来越多样化，要解决不同高度、不同速度、不同姿态这种充满无数变量组合的复杂状况，需要投入了巨大的人力物力来研究。美国早在1963年就在新泽西建成了拥有5条长度为1.8～2.3千米火箭撬试验滑轨的海军航空兵工程站弹射试验场，又在霍洛曼空军基地兴建了多轴火箭滑车弹射轨道（MASE），俄罗斯的星星联合体则建有巨型垂直弹射塔（BVC），我国也拥有被誉为“亚洲第一轨”的高精度火箭橇试验滑轨以及不利姿态弹射塔、高速吹袭试验台等，其目的都是为了解决弹射救生中的试验验证问题。除此之外，计算机仿真技术也大量用于其中，英美等国甚至设计改造了专门的试验飞机用于进行空中弹射试验，以获得更为真实的参考数据。世界上目前也仅有英美俄中四个国家拥有独立开展弹射救生技术研发和制造的能力。

即便如此，尽管“救生性能包线”是业界普遍认可的技术衡量指标，但实际情况仍比理论研究更为复杂，人类仍在尝试找出在复杂条件、极端条件以及任意姿态下都能成功救生的办法。和飞行员的生命相比，“万无一失”仍然不够。国际上，弹射座椅技术仍在深入发展，从被动应对转向主动适应是主要趋势，全参数感应、矢量控制等技术的引入，使得新一代的座椅越来越接近于一个智能化的飞行器，其可靠性也势必越来越高。近几年来，我军装备更新速度加快，越来越多的先进战机列装或换装新型座椅，救生成功率也有了更高的保障，而随着座椅换装覆盖面的不断扩大，周期性换装机制的不断成熟，我军航空防护救生的整体水平也必将迎来进一步的提升与跨越。

从飞行员的角度看，由于迄今为止所有的弹射救生都要依赖于人的触发，在遂行飞行训练和作战任务过程中，一旦在空中出现突发的危急情况，最佳救生时机（高度、速度和飞行姿态）往往稍纵即逝。此时，丰富的飞行经验在很大程度上决定了弹射时机的把握。同时，由于受长期以来的军队文化影响，我国军机一遇紧急情况，飞行员第一反应往往是保障飞机安全，保障国家和群众的财产和生命安全，因此将故障飞机迫降或者尽力控制飞机到偏远区域后再弹射往往是飞行员的首选，也难免因此而错过了最佳弹射救生时机。这大概是技术层面之外导致某些弹射救生失败的一个因素。

从国民角度看，历史上由于我国对重大航空事故均采取保密措施，过去人们对此了解较少。但随着我军军事透明度和国防教育的深化，国民对国防事务的关注度也日益提高，在数码产品的普及和互联网尤其自媒体高度发达的社会背景下，飞机救生失败往往引发激烈讨论，无论这种讨论是否专业，经过媒体发酵，在客观上都使得弹射救生成为一段时间内备受关注的热门话题。越来越多的国民关注和了解弹射座椅和其背后的故事，对于我们的国防教育尤其是航空知识普及，是具有积极意义的。

“生命之舟”的未来

随着经济的发展，公务飞行，商用飞行、空中游览、私人驾照培训，得到越来越多人的青睐。由此不难想象，通用航空将会是继干线飞机、支线飞机之后另一个迅速崛起的朝阳产业。在美国有座举世闻名的飞机小镇，每幢别墅前停的不是小汽车，而是小型飞机。但同时通用航空的快速发展也必然带来飞行安全问题，尤其是通用航空的“民用”特色，决定了通用航空器自身的安全性及其救生性能更是重中之重，这必然给弹射座椅的发展带来了机遇。因为在弹射座椅家族里有位成员叫“超轻型弹射座椅”特别适合配装在通用飞机上。虽说它是“超轻型”但同样可以创造“瞬间奇迹”！

未来，弹射座椅还将在追求更高救生性能水平的“极限运动”中不断创新超越，为无数飞行者提供安全保障，在危难之际拯救更多的生命，去成就人类自由飞翔的伟大梦想！

（作者单位系中航工业航宇公司）