谈谈我国战斗机/教练机的弹射座椅

万磁王

　　后来研制单位在全国安全救生学术交流会上也坦承，HTY-5的稳定伞“有一点点偏航稳定效果，高速时基本起不到偏航稳定的作用”；而且座椅朝各个方向翻滚时的角速度“最高达到1350度/秒，这种情况下飞行员即使生还，其受伤概率也一定是很高的”。这意味着飞行员会在瞬间峰值达到35~40倍重力、而且重力方向不断急剧变化的情况下，维持2~2.5秒的高倍重力急剧减速状态，每秒钟还要转上接近四圈，已经严重超出了美国海军标准中的安全极限（1000度/秒）。
　　目前HTY-5目前的救生成功率仍然维持在100%，关键原因在于现阶段歼-10的坠机事故几乎全部来自发动机失灵；飞行员仍然对弹射时机有很大的控制能力，可以降低到安全速度范围内弹射。如果真进行900公里/小时以上的高速弹射，以HTY-5在鉴定试飞中的表现，不会比美国海军统计中的60%死亡率低。

这张图其实已经将K-36的高速稳定设计几乎全部展示了

　　2009年HTY-5的电子控制器进行了一次技术升级，进一步优化了低空救生能力；但并没有改进座椅基本设计、强化高速稳定性的公开消息。而我国二代机（包括飞豹系列）上装备的通用型HTY-6座椅，由于性能定位较低，则完全没有稳定性设计。
　　当然时代总在进步，HTY-5毕竟是我国第一次自研弹射座椅，加上80年代确实没有什么技术底子，性能上存在较大局限性才是合理的情况。而且从低空救生能力来说，HTY-5的表现是可以赞同的。在国内新一代弹射座椅的研制虽然目前公开的资料很少，但从对于稳定性设计的特征点披露来看，它对于K-36座椅的核心设计优点基本都进行了继承。
　　实际上说得比较赤裸一点的话，不排除是在K-36平台的基础上，修改具体结构（比如座椅角度）、弹射方式（比如抛盖改穿盖）、强化控制系统，甚至添加主动飞行控制能力等等。在国内的新研制机种里，值得如此下本的应该也只有歼-20了；具体新一代座椅的性能将会进步如何，还有待日后的资料披露。
　　笔者不喜欢讲情怀，作品中所有性能数据等信息均源于已公开发行的专著和文献，任何人均可在新华书店和知网/万方/维普中查询、购买。
　　本文涉及到的资料，部分如下：
　　《某型弹射座椅鉴定试飞技术》

　　《现代火箭救生技术概论》

　　《弹射座椅的发展趋势》

　　《提高弹射救生安全性的探讨》

万磁王

歼-20弹射座椅哪家强？改进型K-36座椅才是未来的最佳选择
　　从目前歼-20曝光照片中的座舱细节研判，目前歼-20采用的弹射座椅头靠下方没有出现稳定杆容纳筒，而且角度也较为接近歼-10上的22度设计。结合一些我国下一代弹射座椅发展方向（强化稳定性设计，几个结构特征点例如挡流板、抬腿机构等特征与K-36高度一致）的资料，基本可以确定现阶段歼-20采用的仍然是歼-10上的HTY-5弹射座椅。

　　然而对于强调超声速巡航、高速飞行时间比例前所未有的四代机来说，HTY-5由于稳定性设计不足引起的高速救生能力缺陷是无法弥补的。而在目前来说，全世界范围内，只有苏-27系列的K-36座椅稳定性设计是最可靠、最成熟、性能最优越的。

万磁王

　　无论是从技术角度来分析，还是考虑到我国已经引进K-36座椅多年并将其国产化的背景；与其最后在HTY-5的基础上改进出一款类似K-36座椅稳定性设计的产品，不如直接在K-36座椅上进行改进，协调座椅靠背的后倾角度、强化开伞控制系统。
　　从莱特兄弟的飞行者一号算起，人类的航空时代不过一百一十多年。在航空史上，还从来没有过其它的任何一款设备，能够达到苏联K-36弹射座椅在高速救生领域的成就。虽然即使在当时也没有世界一流的材料与工艺，但K-36座椅依靠着极为出色的基本设计，即使已经过去了五十年，在性能上依然压制着整个地球的同类产品——包括F-22采用的弹射座椅。

美国对K-36座椅的测试，前方防护板伸出，手肘处限臂器挡板放下，座椅两侧稳定杆伸出，注意飞行员的腿被抬高了

万磁王

　　K-36座椅研制于上世纪60年代，苏联在吸取大量事故经验以后，将新一代弹射座椅的设计核心锁定在了两个方向。第一个方向与西方相同，也是第三代弹射座椅的共同标准：根据具体的弹射情况，比如高度、速度，灵活的调整开伞动作与时机；保证即使是在低空低速、飞机处于极端不利（飞机有很大下沉速度、侧翻、倒扣）的情况仍然有很强的救生能力。在这一方面，K-36同样非常优越；即使是在采用了带有0.3~0.4秒延时的抛盖弹射方式以后，它的低空低速救生表现依然令人叹为观止。
　　尤其是K-36的救生伞和开伞设计也非常先进。它的ПСУ-36救生伞采用了开缝结构，由8个对称开缝实现高低速双模工作：低速时开缝很小，救生伞特性与未开缝、未收口的降落伞接近，阻力大，减速快，很低的高度就能进行安全救生。而高速时，开缝会在大速压下强制打开，直接排出一部分气流来减少开伞载荷，避免损坏。

ПСУ-36救生伞

　　ПСУ-36救生伞的最大开伞高度达到6000米，最大开伞速度达到650公里/小时。而歼-10采用的HTY-5最大开伞高度4000米，最大开伞速度600公里/小时。飞豹、歼八等二代机采用的HTY-6座椅最大开伞高度和速度则仅有3000米、520公里/小时。

万磁王

　　而K-36座椅的第二个设计方向，是西方所根本没有想到、也没有做到的；就是将弹射座椅作为一个独立的飞行器看待，采用特殊的设计使座椅弹射出座舱以后能够大幅改变自身的气动外形，形成稳定可控的飞行状态。在这个基础上，K-36得以极大程度的缓和了弹射座椅在减速过程中对飞行员形成的巨大过载，而且极大的缓和了高速气流对飞行员的吹袭伤害。这就是K-36座椅在高速救生领域独步天下的秘诀。而类似的将弹射座椅作为独立飞行器、实现飞行姿态能主动控制的思路，已经是第四代弹射座椅的性能特征——迄今为止，人类尚未完全研制成功这一级别的产品。最为接近的三代半座椅，仍然是K-36家族的最新改型。

K-36座椅，注意大腿的托架，弹射时会举高。头靠两侧的圆筒里藏着收拢状态的稳定杆

万磁王

　　K-36座椅的气动控制设计分为两个部分，气流防护系统与姿态稳定系统。气流防护系统有两个作用，首先是减弱高速气流对飞行员吹袭，其次是减小座椅的整体阻力，避免减速过于急剧，超过飞行员生理承受能力的极限。
　　高速气流具备非常大的能量和破坏性——爆炸形成的冲击波从本质上讲，就是气流的高速运动。当飞行员暴露在高速气流中时，即使是佩戴有护目镜、氧气面罩；仍然非常容易被气流吹伤面部、顺着呼吸和消化系统结构吹伤肺部以及食道肠胃。
　　K-36的气流防护系统由导流板、抬腿机构、限臂器挡板三者共同组成。在弹射时，导流板和抬腿机构都会升起，导流板和限臂器挡板会挡住相当一部分迎面气流，使其绕开飞行员的头胸部和手臂；而抬腿机构会抬起飞行员的大腿向上太高，减小迎风面积。K-36D在1352公里/小时下的减速过载，仅与美国第三代ACESII座椅（装备F15等）在833公里/小时下相当；而同一款座椅在1352公里/小时下的受力，几乎三倍于833公里/小时。

K-36的稳定杆/伞系统如何避开座椅后方的紊流区，这个角度更直观

万磁王

　　K-36D不仅高速过载低，而且姿态稳定性非常好。这得益于它采用了两根伸开后长达1.8米的稳定杆、以及可旋转的稳定伞系统。两根稳定杆在航向基础上外展15度，使稳定伞处于椅背后的紊流区以外；不论姿态如何变化，始终有一根的稳定功能处于强而有效的状态下，能够迅速把座椅拽回正常姿态。这使K-36D座椅能够始终保持着“立姿”状态，这个状态下减速过载的方向始终是飞行员的胸背方向，人体耐受能力最高，受伤几率最小。
　　K-36座椅的性能之优异，就连美国也心服口服赞不绝口，以至于在90年代联合俄罗斯研发K-36座椅的改进型，并参加其下一代战斗机的竞标。这一项目下催生的K-36D-3.5座椅，一改俄式装备粗重、控制功能简单的劣势，集俄美之长获得了部分四代弹射座椅的性能，是现在世界上最先进的型号。
　　K-36D-3.5的改进主要来自三个方面，首先是重新设计了一遍结构，采用新的材料和工艺；这使它在增加了不少部件以后，总体尺寸更小，重量大幅减轻25公斤，而且座椅靠背角度可调，可以装备在更多飞机型号上。尤其是新火箭包通过改进燃料配方和工艺，其寿命和整个座椅相等，维护成本比原来K-36低得多。

K-36-D-3.5弹射座椅，看上去就瘦了很多

万磁王

　　其次K-36D-3.5大幅改进了控制系统等机构的性能，开伞速度反应极快。新的电子程控系统中预备了高达50种弹射模式，在弹射瞬间会根据飞机总线上提供的7种参数进行选择，实现开伞高度、时间的最优化。比如在速度小于等于650公里/小时（可以直接开救生伞），飞机的侧翻角度大于90度时，K-36-D-3.5的主动力火箭包就不再工作，避免形成高度损失。
　　同时K-36-D-3.5还在头靠部位增加了两个姿态调节火箭，喷口指向两侧；这样在飞机处于侧翻弹射状态时，朝下的姿态火箭就会启动，帮助弹射座椅往高处飞，获得更大的开伞高度。依靠开伞程序优化和姿态主动控制能力，它的低空低速射伞时间从0.7秒缩短到了0.2秒；飞机在287公里/小时下倒飞弹射的高度从100米缩减到了50米。

K-36D-3.5与K-36D在287公里/小时速度下的倒飞弹射性能对比

　　虽然和四代弹射座椅的完整主动控制飞行能力比起来，三代半型号的K-36-D-3.5性能还有所不足，但其技术水平已经遥遥领先其它任何一种现役座椅。K-36座椅所达到的成就，早已超越了时代、国籍与政治意识形态，已经不仅仅是用“苏联航空工业史上一项无可比拟的荣耀”可以形容，它足以证明人类的智慧与牺牲相凝结，在飞行事业发展中能绽放出怎样璀璨的光芒。