从歼-10的经验教训推测歼-20的抗过载设计

万磁王

　　在上世纪四十年代，加拿大曾经研制过另一种水压结构的抗荷服。它在飞行员头部高度设置了水箱，在双层裤子中设置了一个充水夹层。在高过载时，裤子内的水压会同步增大，为人体提供1.7G的抗荷效果。因为使用起来太麻烦，水压抗荷服短暂装备后就被淘汰了，但这种技术仍在实验室中发展。早在90年代瑞士、德国、美国的联合实验中，类似的夹层结构充液服就完成了持续性12G过载试验，飞行员在9G下甚至还能完成吃东西的动作。

第四代战斗机的抗荷服性能提升来自于气囊覆盖面积的提升——它已经覆盖了飞行员的完整躯干和下肢。包裹的这么厚实，闷热可想而知

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　　然而这些实验室中的高效抗荷方案，始终无法摆脱设备复杂沉重、可靠性差等各种缺陷，至今无法真正实用普及。在经历各种失败和挫折后，现代抗荷服的发展路线仍然只能围绕气囊加压式结构展开。比如歼-10现在配用的KH7，它就是典型的五囊结构，五个气囊分别对应腹部、大腿、小腿；而散热则通过气囊内的气体不断通风完成。
　　由于基本原理上无法得到突破，新一代抗荷服的性能提升主要依靠增大气囊对人体表面的覆盖面积来实现。在面积上，新抗荷服气囊对飞行员下身的覆盖面积将从45%提升到60~90%的范围；而在具体结构上，很可能从五气囊进化成多个可伸缩气囊。在不充气时，这些气囊会缩小成多个小囊，减少气囊对人体的覆盖面积，有利于透气散热；而在充气时，小囊膨胀并连接成一个大气囊，可以提供更大的体表覆盖面积，提升加压效果。
　　此外歼-20会进一步加强加压呼吸的效果，而关键措施之一就是配备囊式抗荷背心；通过在胸部外施压增加对抗压力后，飞行员呼吸时承受的氧气压力可以得到非常明显的提高。新型抗荷背心的结构非常可能类似F-22配备的CSU-17/P背心，采用方便穿脱的前开口、胸前双气囊和颈后小气囊组合结构。

CSU-17/P背心

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五．歼-20将会有空前强大的环控系统
　　很多新的抗过载技术可以用于指导新型飞机研制，但却难以应用于已有型号改进。最明显的例子就是座舱抗过载设计，座椅、驾驶杆、油门杆、脚蹬、仪表台基本框架的设计在飞机定型以后都是难以进行较大幅度改动的。不仅如此，就连飞行员穿着的抗荷服也一样要受到来自飞机平台的限制。
　　和普通人在盛夏中觉得不适、抱怨连天的闷热相比，飞行员的闷热是以生理耐受极限为衡量标准的，因为战斗机座舱很多时候（比如低空高速飞行、高机动飞行）实在是太热了。即使是各国设计师们尽可能增大了座舱环控系统的通风量和制冷量，现在世界上仍然不存在完全解决座舱过热问题的战斗机。

低空高速飞行中，狭小的座舱将受到高达十几千瓦的热功率烘烤

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　　以狂风战斗机为例，它在超低空以0.9倍声速飞行时座舱的热功率接近13千瓦。这其中由前机身和空气高速摩擦产生的热量达到9千瓦，其余则是雷达散热和太阳照射座舱带来的热量。读者可以试想自己和13千瓦的电炉挤在轿车内是什么感觉；何况战斗机座舱空间远比轿车小。这种问题还在变得越来越严重：四代机不仅强调持续性的超声速飞行，而且都标配功率特别大的有源相控阵雷达。
　　当人体的体表温度超过35度时，抗荷耐力就会开始大幅度下降，严重时幅度甚至可以达到2G以上，同时热应激还会使飞行员出现头晕、恶心、呼吸困难等一系列反应，丧失完成作战任务的能力。美国空军作战部就是因此而做出了规定，气温超过38度以后禁止战斗机在900米以下飞行，超过45度则完全禁止飞行。
　　越是先进的抗荷服覆盖人体的面积也越大，散热越是困难；为了保证飞行员体温不超标，座舱温度需要降的更低。西方研究证明，当飞行员穿着覆盖下身面积＞90%，以及有胸部气囊的新一代抗荷服进行高机动飞行时，座舱温度需要低到6度才能保证飞行员不因为体温过高而损失抗荷能力。如果欠缺一套通风和制冷能力特别强大的座舱环控系统，要在夏季低空飞行中满足这一要求是不可能的。

这就是为什么F-35飞行员飞行服采用网格面料的原因

　　面对这种情况，歼-20必然会在设计中强调两点。首先是前机身上的气动加热和雷达等电子设备产生的废热进行优化程度更高的处理，进一步减少它们对座舱的影响；比如努力提高液冷循环（将热量传递给燃油进行预热）的效率等。其次是吸取F-22环控设备的教训，不过度苛求环控系统的低重量、小体积、高度综合化；而是以绝对性能指标和可靠性为重，首先保证可靠性和座舱拥有足够的通气量和制冷量等关键指标。不出意外的话，歼-20上的环控系统很可能会是迄今为止单座战斗机中性能最为强大的。

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结语
　　“武器装备的性能”与“人的因素”实际上从来就不是孤立、以至于对立的因素。尤其是在设计、制造、使用都非常复杂的高技术装备中，不利于使用者操作使用的武器不可能获得良好的实用性能。而欠缺技能精湛、经验丰富、理论水平优秀的使用者对项目论证、研制、改进过程进行准确的指引，一个国家就算拥有合格的工业科研能力也造不出性能优良的武器系统。
　　纵观历史，我国曾经长期被武器与人的两元对立论调所毒害。可喜的是，在歼-10的发展过程中，这种趋势得到了明显的扭转；我们完全有理由相信，歼-20将会在武器与人的结合上达到一个全新的高度。