谈谈我国战斗机/教练机的弹射座椅

万磁王

　　推迟机翼失速极限的办法有很多，战斗机里最常用的手法就是机动襟翼；它可以通过灵活改变机翼的弯度，兼顾平飞时的低阻力与大迎角时的高失速极限。但是机动襟翼需要进行电气化的自动控制，它是根据空速等传感器数据来自动工作的；当时设计单位认为风险较大，放弃了这一设计。

机械飞控飞机也可以采用机动襟翼，比如我国在歼-7E/G上的应用就很成功

　　最终飞豹由于欠缺机动襟翼（它后缘的襟翼不允许高速下使用，也无法自动调节，只能用于起飞和降落），而且本身机翼设计受时代水平限制并不很好；飞行中机翼容易形成气流分离，对失速比较敏感，很容易进入尾旋。虽然在机翼外侧设有锯齿，老飞豹上还有翼刀，但都没有太明显的改善作用。

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二：双座抛盖设计需要消耗更多的救生时间
　　飞豹作为战斗轰炸机，在执行任务时主要都是在中低空、甚至是超低空活动。一旦出现失速，往往没有挽救飞机的机会，而是必须马上进行弹射逃生。但双座飞机的弹射本身就相当麻烦，后、前座必须拉开弹射时的间隔，否则弹射座椅的火箭喷流互相烧毁座椅伞具烧伤飞行员、前后飞行员相撞、伞具空中纠缠的概率会非常高。

K-36系列座椅为了适应并列双座布局，添加了弹射轨迹发散功能

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　　美国针对这种问题开发了弹射轨迹发散技术，在座椅弹射以后通过侧向火箭等动力使前后座椅向左右不同的方向交错飞行，使弹射间隔可以缩短到0.5秒。而缺乏这种设计的飞机，不只是飞豹，也包括苏-27、苏30在内，需要0.9~1.2秒的时间。而且飞豹系列飞机一直沿用了抛盖弹射设计，抛除座舱盖本身又需要0.3~0.4秒的时间。而这多出的零点几秒、一秒多的时间，在战斗机低空弹射时往往就是生与死的差别。

抛盖弹射

　　我国曾有一次教八飞机双座弹射，后舱飞行员先行弹射获得成功；而前舱飞行员弹射时就已经错过时机不幸牺牲。这样的事故，在飞豹上也出现过。2011年10月14日，陕西蒲城，试飞院一架编号814的JH-7A原型机在飞行表演时坠毁，前舱试飞员余锦旺牺牲，后舱飞行员在触地前一刻弹射逃生。

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三：HTY-6通用型弹射座椅性能不佳
　　我国自主开发了两款服役的第三代弹射座椅，歼-10由于采用了高过载座舱设计，座椅后倾达到22度，因此为它专门开发了一款性能较高的HTY-5座椅。而歼-11B/歼-15等型号，则装备了苏-27系列原装的K-36D座椅基础上开发的仿制型，这个系列的弹射座椅性能也是国内最好的。尤其是高速救生能力，K-36系列的性能在全世界范围内都是独一无二的领先。

HTY-6弹射座椅

　　而新飞豹上适用于13度后倾设计的第三代HTY-6弹射座椅，因为主要作为装备二代机的通用型装备开发，性能比较有限，不论是高速救生能力还是低空救生能力，都和歼-10上装备的HTY-5差距很远。
　　被人们津津乐道的零零弹射能力，其实只是第二代弹射座椅的基本要求。而第三代弹射座椅的关键，在于根据弹射时的高度、速度、姿态等条件不同，选择最合适的开伞方式和延迟时间，尽可能减短飞行员从启动弹射到开伞的时间。
　　比如飞机高速弹射时，如果飞行员一弹出去就开主伞，巨大的气动阻力和减速过载能够直接就把伞衣撕碎、把飞行员甩扯到致伤致死；必须先开稳定伞，再经过一段时间的延时，姿态稳定速度减小以后才能开主伞。但如果低空弹射还照搬这些动作顺序和延时，飞行员等不及开伞就要摔到地上。
　　相较于HTY-5的三要素（速度、高度、时间）电子程控器，HTY-6采用了简化的双要素机械控制器，只能根据弹射时的高度、速度来确定开伞，控制水平在三代弹射座椅里是最简陋的。这使它在面临低空复杂姿态——比如飞机侧翻、甚至倒扣状态下的弹射时，性能表现比较弱，需要更大的高度才能完成对飞行员的安全救生。

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结语：
　　由于气动和控制设计过于保守，缺乏对机翼气流的控制能力，飞豹本身就容易进入失速尾旋状态。而由于它主要在中低空甚至超低空活动，一旦失速飞行员就很难有挽回飞机的机会，必须弹射。而弹射系统本身性能的不足，又明显降低了飞行员的救生成功率。飞豹的几次严重事故，都是由这三个因素联合作用引发的。
　　血洒长空，英魂铸剑；愿为国捐躯的英雄们安息，愿未来的装备越来越先进完善。

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歼-10的弹射座椅的高速缺陷

HTY-5弹射试验，注意座椅与座舱之间有根稳定绳，它对座椅出舱姿态进行稳定

　　歼-10上装备的HTY-5弹射座椅，是我国第一种三代座椅。HTY-5的主要结构和控制系统设计均参考自当时英美的早期第三代座椅，在基本设计风格上和我国长期使用的苏联座椅完全不同。
　　比如主动力火箭的形式，俄式产品喜欢做成火箭包，平铺在座椅最底部；而HTY-5则采用椅背火箭，贴着靠椅安装，这是非常典型的西方风格。而HTY-5采用三要素（高度、速度、时间）电子程控器来进行开伞控制，更是同时期苏联/俄罗斯产品并不具备的先进技术——当然具体的控制效果高低另当别论。

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　　实际上翻阅1984~1987年我国涉及到弹射救生的研究资料，其实验内容和引用数据、论证思路、远景性能规划等方面，都明显是沿袭西方设计思想；实际上这一领域，苏联开拓的方向才是光辉大道，但显然国内根本没接触到苏联的先进设计思想。
　　包括HTY-5在内，所有的西方式早期三代弹射座椅都存在一个非常致命的设计缺陷：高速飞行时的稳定性非常差，极易使飞行员在高速弹射时受伤、死亡。美国海军统计了1976-1989年间的弹射事件，其中弹射速度超过926公里的弹射共计10人；就在这10人中，伤亡高达6死2重伤，只受到轻微伤害的仅有2人。

HTY-5的动力火箭，装在椅背的外侧

　　而HTY-5的救生性能，并未超过美国海军这一时期所采用的装备水平。尤其是在一些对材料、工艺、设计要求较高的方面，HTY-5受制于国内工业和科研基础还要弱一些，比如救生伞的最大开伞速度等性能。

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　　因为一直找不到突破的方法，西方在弹射救生理论中长期认为，敞开式弹射座椅的速度极限不能超过1100公里/小时，这也成为了HTY-5设计时的指标极限。而美国更是在1984年下定了巨大的决心，展开了新的研制规划，要把弹射座椅的最大救生速度做到1300公里/小时。
　　然而苏联人早已看穿了一切，装备于苏-27/米格29的K-36弹射座椅具备极其出色的高速稳定性设计，其最大弹射速度可以达到1400公里/小时。时至今日，除了K-36座椅自己的山寨仿制货；仍然没有任何一型西方式的弹射座椅，包括F-22的座椅在内，能在高速弹射救生领域与之一战。

很多人误以为弹射座椅是靠火箭动力出舱的，其实它是用活塞弹射筒给弹出去的。依靠火箭做二级动力，弹射座椅才能在人受得了的情况下飞更高；这就是所谓零高度、零速度弹射的性能突破。00弹射，只是第二代弹射座椅的标准，真的不是什么先进能力

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　　首先最容易理解的就是高速气流的吹袭，如果不加以固定和约束来保护的话；高空速度达到873公里/小时（文献中压力3700公斤/平米，计算出高度6500~7000米间；若在海平面只需619公里/小时）以后，不到0.1秒就能让髋关节完全外展。一个身强体壮的毛腿大汉，在瞬间（不到0.1秒，人体视觉都看不到过程）被人强掰M字大开腿或者一字马到底无法反抗，是一种怎样的感悟？这可真是个知乎体的好问题。
　　虽然现代弹射座椅都会很有情趣的用约束带绑住飞行员的腿，用铁架子（限臂器向下偏转）挡住飞行员的手；但在实际高速弹射中，仍然无法阻止飞行员的肢体甩打。高速弹射失败中最重要的死因，就是座椅弹出座舱后受到巨大的气动阻力，带着飞行员在空中以很大过载进行减速时，又极其剧烈的朝各个方向进行翻滚；同时肢体和头部受气流吹袭和翻滚的作用，猛烈的扭曲甩打造成头、脖子、胸部的严重外伤。

注意卡住飞行员小腿的束缚机构，大腿边上有挡板，肩臂不仅有挡板还添加了阻拦网

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　　事实上西方三代弹射座椅的稳定设计快速发展是在90年代以后，当时他们已经获取了苏联K-36座椅的资料和实物，美国还与俄罗斯进行了K-36的联合改进研制。包括HTY-5在内，西方早期三代弹射座椅对高速稳定性并非没有考虑，但具体设计往往并没有什么........用。例如HTY-5的稳定设计有两个，一个是7米长的稳定绳，对座椅弹射出座舱的过程有一定效果；另一个是在座椅的背后，有一个两点连接式的稳定伞。
　　由于稳定伞始终处于座椅背面的紊流区内，它事实上不能起到有意义的效果。这一点最早在试飞鉴定中被确认：“高速弹射试验中人椅系统稳定性较差，三向角速度值较大且变化剧烈，应采取措施，提高座椅在高速状态下弹射时人椅系统的稳定性。”当时的弹射速度还不到1000公里/小时。

F-35弹射座椅的稳定伞，HTY-5设计与之非常类似

HTY-5