座舱盖上的线条艺术

Yankee

救生系统的升级

为保障飞行员的生命安全，现代战机均装备有先进的弹射救生系统。传统的抛盖弹射救生系统在飞行员启动弹射手柄后，抛盖装置将座舱盖抛离弹射区，座椅随后开始运动。为避免弹射座椅与舱盖在空中相碰， 设计时采用延时机构使座椅延时运动。但对于以“毫秒”为单位计算的逃生时间，这零点几秒的延时很可能导致弹射救生失败。

因此，世界上部分先进的战斗机放弃抛盖救生，转而采用无延时穿盖弹射救生系统，缩短了脱险时间，为拯救飞行员生命提供了更多的机会。

1、破盖冲角式穿盖弹射救生系统

飞行员发出弹射指令后，弹射座椅上的破盖冲角首先冲击座舱盖，使舱盖透明件产生初始裂纹；随后弹射火箭启动，依靠座椅上的穿盖器彻底击穿舱盖透明件，清除弹射通道障碍。我国最早在教8中级教练机上采用了这一技术，后也在出口的歼7MG 等型号上使用。

这种弹射方式优点是技术相对简单，缩短了救生时间，提高了在低空复杂姿态下的救生成功率。另外由于取消了抛盖装置、抛盖联动机构、座椅联锁机构等三个关联装置，系统可靠性显著提高。但其缺点也很明显。由于破盖冲角和穿盖器冲击舱盖均属外力作用，加之该技术主要用于第二代战斗机的非定向航空有机玻璃舱盖，破碎后的玻璃碎片大小和形状很难控制，因此会出现尺寸较大、利角突出的不规则玻璃碎片伤及飞行员的事故。而且玻璃碎片还可能破坏氧气面罩等个人装备，导致即使飞行员成功完成穿盖过程，也有可能对其身体造成严重损伤，甚至导致弹射失败。

2、微爆索式穿盖弹射救生系统

为避免上述危险情况发生，微爆索式穿盖弹射救生系统应运而生，该系统用敷设在座舱盖玻璃内部的微爆索破裂装置取代破盖冲角。该装置由微爆索和柔性传爆索两个子部件组成。弹射时要求微爆索在穿盖器接触舱盖透明件前炸裂舱盖，以降低飞行员头、肩、膝等部位的撞击载荷。

飞行员发出弹射指令之后，微爆索破裂装置立即起爆，使舱盖透明件破裂，产生初始裂纹，随后弹射火箭启动，依靠座椅的穿盖器彻底冲破舱盖，完成弹射通道障碍的清除。使用此种穿盖方式的舱盖玻璃破裂效果好、产生的预制裂纹稳定，弹射过程中作用在人体上的穿盖载荷也相对较小。但是座椅与座舱之间需要一套联动机构启爆微爆索，而且敷设微爆索的工艺也比较复杂，舱盖上的微爆索对飞行员的视界也有一定的影响。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。我国最早在FC-1“枭龙”战斗机上应用了该技术，并在歼10战斗机上得到推广。

歼10的微爆索呈直线状沿中线敷设在座舱盖顶部。敷设方法相对简单，对微爆索材料与敷设工艺要求也较低，缺点是产生的碎片不够均匀。目前使用微爆索弹射救生技术的雅克-130等国外飞机多采用封闭多边形微爆索，可扩大爆炸面积，提高碎片均匀度。

若将舱盖微爆索破裂装置比做爆竹的话，柔性传爆索部件就是这个“爆竹”的“捻子”。对“爆竹”而言，“捻子”并非燃烧的越快越好，两者的协调程度直接关系到微爆索穿盖弹射救生系统工作的成败。

柔性传爆索部件的工作原理是将飞行员的逃生指令通过爆轰波信号，以高达6～7千米/秒的波速，瞬时传输至微爆索部件。传统燃气脉冲信号的传输采用不锈钢管，为保证燃气安全，管路设计与敷设繁琐，气密性要求高，重量大，可靠性与维护性也相对较低。因此，我国在研制传爆索部件时选择了柔性材料，其重量相对较轻，也更易安装。

舱盖微爆索破裂技术的采用，使救生系统（不含弹射座椅部分）的重量减轻了50%～80%，可靠性指标达到置信度0.9，可靠度0.98，系统所有部件均可定期更换，日常仅需视情检查，维护性大大提高。另外，从装备国产微爆索式穿盖弹射救生系统的歼10和“枭龙”两型飞机近年来发生的几次弹射救生案例上来看，此系统在可靠性与安全性方面的表现确实比抛盖式弹射救生系统更加优秀。

歼20的选择

歼20前两架验证机均使用视野开阔、无观察死角的一体化座舱盖。这种类似F-22的座舱盖在外形上诚然美观，也符合军事爱好者心目中第5代战斗机应有的“酷炫”形象。但由于其没有加强框架，完全依靠透明件自身支撑结构，因此需要足够厚度保证其结构强度，这导致一体化座舱盖在重量上反大于非一体式座舱盖，其寿命也不如非一体式座舱盖。并且由于舱盖厚度较大，如果采用穿盖弹射技术，微爆索爆炸后难以形成尺寸小且均匀的碎块，弹射危险性较大。所以，使用一体化座舱盖设计且正式列装部队的美国F-16与F-22两型战斗机仍然使用传统的抛盖弹射方式。

随着机载探测设备性能的发展，以及空战武器使用隐蔽性的提高，现代空战的突发性大大增加，飞机很有可能在毫无察觉的情况下被对方武器命中，这就对飞行员逃生系统的响应速度提出了更高的要求。

对于主打超视距空战的第5代战斗机而言，采用一体化舱盖带来的视距内视野优势的价值非常有限，其设计不但不足以抵消对飞行员逃生安全带来的负面影响，而且成本昂贵、重量增加（包括舱盖本身增重以及采用抛盖弹射系统的附加重量）。虽然内部加强框设计会增加飞机正向雷达反射截面积，但这一问题可以通过在舱盖内部镀金属反射膜予以缓解。因此，美国的F-35战斗机就摒弃了F-22的纯一体化座舱盖设计，改用带内部加强框的一体化座舱盖以配合使用穿盖弹射救生系统。

歼20“2011”号原型机的座舱盖虽然增加了内部加强筋，但其透明件部分仍然一体成型，这一点和美国F-35相似，与仍然采用两段式座舱盖设计的俄罗斯T-50明显不同。从这种改进中，能够看到我国设计人员在5代机弹射救生系统的研发过程中不断追赶世界先进水平的实力，座舱盖上的线条艺术在国产战斗机上，又增添一道新彩。