浅谈中外航空弹射座椅的发展（一）

万磁王

一弹化去关头险，青鸟乘风再入云（一）——浅谈中外航空弹射座椅的发展
一弹化去关头险，青鸟乘风再入云（二）——浅谈中外航空弹射座椅的发展

原作者：兵器迷的天空

　　近期的两篇关于弹射座椅的文章。即王立杰先生的《飞行安全的最后防线——浅谈弹射逃生》和侯知健先生的《谈谈我国战斗机的弹射座椅》。兵器迷看了，实在手痒。
　　手痒的原因有两个，一是这两篇文章都非常专业，兵器迷认同其中的很多的资料和观点，同时学习到很多相关的知识。二是兵器迷对此道也略知一二，因此非常希望谈出来做个分享，既补充一些个人的不同意见，也借此表达对同道的敬意。
　　与前两篇相比，兵器迷的本系列文章，有两个不同的特点。一是会侧重介绍中国研制弹射座椅的相关工作，并更多的探讨飞豹战机事故的弹射因素。二是会从总体脉络上，将几代弹射座椅的发展历程做个总结性的介绍。希望感兴趣的军迷，能够结合这三篇文章的内容，相互印证，判断取舍，对弹射座椅有个更加全面准确的了解。
　　开聊！

一、世界航空弹射座椅的发展历程简述
　　其实在二战之前，战机是没有自动救生设备的，飞行员或其他飞行器成员遇到弃机的紧急情况，只有跳伞。也就是说，战斗机飞行员需要自行爬出座舱，跳离飞机并开伞降落。但是，这个办法很快遇到了一个致命的问题。

在二战中，用倒飞跳伞能提高生存几率

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　　这个问题就是迎面高速气流。
　　随着技术的发展，战斗机的速度越来越快，因此飞行员自行出舱时面临的迎面气流速度也随着提高。飞机到了600公里时速时，飞行员靠自身体力，已经难以克服迎面气流出舱。就算好不容易出舱了，也容易在离机时被高速气流刮到机尾，因而碰到尾翼或平尾。这时候的翼面，如同大刀，足可以把飞行员劈成两半，二战时很多飞行员就是这样死于非命的。统计表明，当空速大于360公里/时，飞行员自行出舱跳伞的存活率仅约2%。
　　在任何一个国家，飞行员都是极其宝贵的战斗资产，因此对航空自动救生设备的需求日益高涨，弹射座椅就是在这个背景下应运而生的。
　　最早的弹射座椅诞生于二战末期，德国空军首先于1943-1944年将以火药为动力的弹射座椅用于He 219型双座夜间战斗机，在此后的七十多年里，弹射座椅的发展按照技术特征划分，大概经历了以下四代。

He 219型双座夜间战斗机配备的弹射座椅

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第一代：弹道式弹射座椅
　　1940年代中期-1950年代中期的弹道式弹射座椅：先利用类似滑膛炮的原理，将人-椅整体弹出，待人椅分离后打开救生伞。一代座椅的主要贡献，就是解决了自动弹射有无的问题。这一代的代表产品如英国马丁贝克公司的MK.1和MK.5，以及俄罗斯的米格-15、17的弹射座椅。

米格-15/17的SM-1弹射座椅

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第二代：火箭弹射座椅
　　1950年代中期-60年代中期的火箭弹射座椅：弹射分为两个过程，首先弹射机构将人-椅弹射出舱，然后由火箭包继续推动人-椅向上运动。这第二个过程，有效的提高了弹射高度，为低空弹射、甚至地面弹射的飞行员解决了低空开伞的问题。因此，二代座椅的主要贡献，就是解决了零高度-零速度弹射（即大家耳熟能详的零-零弹射）问题。这一代的代表产品，如英国马丁.贝克公司70年代为狂风研制的二代弹射座椅MK.10。

第二代弹射座椅引入了零-零弹射概念，在地面也能弹射救生。图为A-4攻击机的道格拉斯Escapac1-C3弹射座椅的两种弹射模式

马丁贝克MK.7弹射座椅从F-104上弹射的情景

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第三代：双态弹射座椅
　　1960年代中期-今的双态弹射座椅：所谓双态，即速度状态和高度状态。三代座椅的弹射包线，达到飞行时速0-1000公里，飞行高度0-20公里。因此，三代座椅的主要贡献，主要是解决了亚音速全高度的弹射问题。这一代的代表产品如下：
　　-首推俄罗斯“星”联合体大名鼎鼎的K-36系列——讨论现代弹射座椅必须知道K36这个名字（这个座椅将在后文的叙述中大放异彩）——装备苏-17、苏-24、苏-25、苏-27、米格-29、米格-31、图-160、雅克-36，雅克-38。

大名鼎鼎的K-36弹射座椅

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　　-美国麦道公司1970年代设计的“先进概念弹射座椅”ACESII（Advanced Concept Ejection Seat），是美国空军的通用型弹射座椅，装备F-15，F-16，F-117，A-10，B-1B,和B-2。其改进型的速度包线已经达到0-1300公里。

ACESII是与俄罗斯K-36齐名的弹射座椅，这是F-22版

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　　-英国马丁贝克公司1980年代设计的NACES MK.14,采用微机双态控制的典型三代产品，也是美国海军的通用型弹射座椅。装备F-14，F/A-18系列，T-45等机型。

装备美军F-14的马丁贝克公司MK.14弹射座椅

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　　马丁.贝克公司的MK.16，则在MK.14基础上更上一层楼，将低成本、高性能和重量轻结合在一起，成为欧洲三代半机型的通用弹射座椅，装备包括双风（台风和阵风）、EF2000，F-35也选用了这一型号。

F-35的马丁贝克MK.16 US16E弹射座椅

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　　细心的朋友问了，奇怪，为什么美国海军的三代机和四代机都不用本国产品，反而选用了英国的弹射座椅呢？
　　这里边有一个英国马丁贝克公司的励志故事：该公司创立于1928年，开始时只在英国市场打拼，在美国其实默默无闻。后来1950年代，马丁贝克在大西洋对岸开了一家分公司，并在1946年7月24日,该公司第一次完成了真人空中弹射试验。这在当时是非常惊人的，因为弹射座椅尚属创新事务，安全性如何大家都没底，因此都使用假人模型做弹射试验。敢用真人做弹射试验，说明马丁贝克对MK-5的产品可靠性非常自信。这种标新立异的自信也打动了美国人，甚至允许英国人在美国航母上做弹射试验。舰载机飞行员们饶有兴趣的观看了成功的弹射，并且在一片喝彩声中为马丁贝克打开了美利坚海军市场的大门。从此至今，美海军弹射座椅，就大多采用其产品甚至成为一种传统。而山姆大叔的订单，又等于为该公司提供了通向全球市场的通行证。仅其二代弹射座椅MK.10，后来就被62个国家47个不同机型选用。当然，MK.10产品也确实过硬，仅在海湾战争期间就挽救过28名飞行员的生命。而回顾历史，该公司生产的69000多套座椅，迄今为止（材料显示是2014年底）一共挽救了6994名飞行员生命，成为弹射座椅行业的大腕，这是后话。

截止到2015年8月13日马丁贝克弹射座椅的救生数据

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第四代弹射座椅：咳咳，说到这个四代，就有点奇怪了。
　　四代做引从1970年代末就开始研发，其实与第三代座椅的后期发展可以说是相互交织，平行推进。三代座椅解决了速度和高度的双态控制，但是没有解决“第三态”，就是多飞行姿态的弹射问题。因此四代座椅的主要贡献，是解决两个问题。第一个，就是利用可控推力技术和可控飞行技术，实现战机复杂姿态的安全弹射，这是大气层内全状态弹射座椅的最后一个里程碑。四代座椅另外一个任务，就是扩大弹射的速度包线，实现超音速飞行的弹射保障。
　　奇怪在哪儿呢？
　　虽然前三代座椅的研制大致以10年为一个周期，可到了四代，就是这最后一个里程碑，一直从1970年代末走了快40年，直到今天，也没走完。这就是兵器迷说的奇怪之处。
　　为什么这么奇怪呢？
　　莫急，待俺细细道来：
　　前面说过，三代座椅的飞行包线，从高度和速度看，已经相当全面。如果飞机呈水平飞行，姿态稳定，飞行员的弹射可以说是十拿九稳的。
　　但是，问题来了——飞机要是呈水平飞行，姿态稳定，飞行员干吗要弃机跳伞呢？难道说飞着高兴过了钟点儿，一直飞到没油了不成？
　　可以理解，大多数弹射，都是发生在飞机受损、飞控异常、动力停车、飞行失速等飞机已经脱离控制的异常情况，其姿态、速度与高度都不利于弹射跳伞程序。在某些场景下，甚至飞行员都可能已经受伤，无法有效操控飞机的飞行。而在这些恶劣条件下，三代座椅的控制能力有限。而四代座椅要想解决这一问题，必须具有推力矢量可控和飞行可控技术，并在基础上发展自适应救生能力和生命威胁逻辑控制……等等关键技术。

70年代，美国海军测试的VSS弹射座椅，在倒置弹射后能迅速扭转姿态爬升

　　这些技术，哪一项也不是白给的，而且还要集成起来。这四代座椅几乎就是一个自动飞行器了。研发难度之大，可想而知。也正因为这个，四代座椅的研发快半个世纪了，却始终“在路上”。
　　技术性的问题，比较晦涩。愿意和兵器迷一起啃墙皮的同学，咱们第二篇再细聊。
　　有性子急的朋友问了，美德俄法都让你说遍了，那中国的弹射座椅进展到第几代了呢？