侃侃战斗机的座舱盖

万磁王

座舱盖的强度要求
　　飞机在高空所处环境大气压强是非常低的，而飞行员需要正常的地面压强来维持其正常的生理需求，而座舱就是通过其气密系统和飞机的增压装置来保证座舱内的气压始终保持满足飞行员对于体外气压的最低要求（266毫米水银柱的压强），而随着飞机升空高度增加，外部气压会降低，这就造成了飞机座舱内外压差越来越大，如果座舱盖结构不够牢固，出现破损，就会产生“爆炸减压”的现象，就像气球爆炸一样内部空气会迅速逃逸到座舱外面，造成座舱内部气压急剧下降，给舱内人员造成巨大伤害，所以座舱盖是否能够顶住这种大压差是衡量座舱合格与否的重要标准。
　　此外，座舱盖风挡结构强度还要涉及到抗鸟撞性能，从统计数据来看，飞鸟撞击在座舱透明区约占全部鸟撞的30%左右。飞行器的风挡为飞行员提供前部视野与安全防护，当它遭到飞鸟撞击后可能导致视区损失或是风挡击穿。这两种情况都会造成机毁人亡的严重后果。因此鸟撞载荷是飞机风挡最严重的外载荷。风挡的抗鸟撞性能指标一般要求是：风挡透明件和支撑结构应具有足够的强度，能承受飞机在海平面上作最大设计平飞速度飞行时1.8千克的飞鸟的撞击而不被穿透。另外，应尽量防止飞鸟撞击产生的碎片伤害飞行员。

F-35座舱盖鸟击测试

万磁王

　　座舱盖设计主要考虑的是在增压载荷、气动载荷和热载荷作用下，座舱盖持续安全使用的能力。以美军准备的第五代战斗机F-22“猛禽”为例，其整体座舱盖厚度为20毫米，迎面强度达到196兆帕（可承受以相对速度1018千米/小时正面的一只1.8千克重飞鸟的撞击）。

由于F-22的整体座舱盖较厚，所以无法穿盖弹射

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座舱盖的人机环境
　　战斗机的座舱盖是飞行员感知外界环境的主要媒介，对于外界情况有一个良好的观察视野这对飞行员操纵飞机至关重要，这就要求飞机的座舱透明件具有高标准的光学性能，飞行员能够非常清晰通过它去观察空域和地面环境，同时不会感到视觉上的疲劳。
　　此外飞行员的视野大小也是座舱盖的设计中考虑的重要因素这一，飞行员在座舱中视野的大小被称为视界，分为下视界、侧视界和后视界三部分。从飞行员眼位出发，向正前方观察小受阻碍的最大范围成为下视界，任飞机进行起飞、降落、盘旋等动作时，飞行员主要是依靠这个区域进行对外观察，目前战机的下视角一般不小于11°，同理，飞行员观察侧下方，不受阻碍的最大范围交侧视界，一般不小于30°，飞行员转动头部，从眼位观察座舱后面外部环境的最大范围成为后视界，现代一般要求战机能够拥有全向的后视界。所以座舱在设计时要结合飞机的外形（如机翼布局、雷达人线罩等）进行通盘考虑。既要将座舱盖设计成更凸出的形状（比如水泡式座舱），又要尽可能减少座舱盖上用于加强和连接的金属框，同时还要最大限度保证座舱足够坚固结买。

在三代机中，F-16拥有最好的视野

万磁王

　　在目前五代机战机里面，F-22“猛禽”会字塔一样高耸的座舱视野更开阔，更有利于近距离格斗时观察周围情况，近距离态势感知能力最优。而T-50为了考虑力学性能和成本，因此采用复合无机玻璃座舱盖，并采用金属框进行连接加固。金属框的出现对飞行员的视线有一定遮挡，T50的座舱盖人机环境设计比起F-22来显然略逊一筹。

T-50采用了类似AV-8B的滑动式座舱盖设计，后向视野较差

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座舱盖的弹射通道设计
　　飞机住空中出现故障的时候，有时候飞行员不得不采取弃机逃生的方式来保证生命安全，通常的方式就是通过座舱内的弹射座椅进行逃生，这就需要座椅在弹射的时候有足够人的空间使飞行员迅速悦离飞机，这个弹射空间就被称为弹射通道。很显然，弹射通道必须经过座舱盖，因此座舱盖的弹射通道设计就很重要。

先抛盖后弹射的F-18和F-16

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　　目前，弹射逃生主要采用的是火箭弹射椅，而座舱逃生的方式主要有两种：抛盖式和穿盖式。抛盖救生顾名思义就是在座舱盖被抛开后，飞行员进行弹射逃生的方式，主要是通过座舱盖的自动解锁系统来解除与座舱盖与机身的链接，使得弹射通道畅通，飞行员顺利脱离飞机。抛盖的方式又细分为风吹抛盖和动力抛盖，风吹抛盖上要指的是在座舱盖与机身断开连接后，借助风力使座舱盖分离的抛盖方式，其优点是系统结构简单，缺点是飞机速度不能提供足够相对风力使得抛盖延时，不利于飞行员快速逃生；动力抛盖就是座舱自身利用燃气、火箭等动力主动抛盖，弥补了风吹抛盖的不足，也逐渐成为了现代战机主要抛盖方式。穿盖救生，就是采用一定方法使得舱盖透明件破裂，使得弹射通道畅通的脱仓方式，这种方式不必等舱盖脱离再进行弹射，缩短了逃生的准备时间，用于穿盖的系统有破盖枪穿盖和微爆索穿盖两种，它们都可以在飞行员弹射之前有效地破除座舱盖，为顺利逃生扫清障碍。为了缩短逃生的准备时间和更轻的结构重量，目前舰载机、短距/垂直起降战机和第五代机座舱普遍采用微爆索穿盖方式。

“鹰狮”战斗机的穿盖弹射测试

结语
　　目前座舱盖的工艺技术发展日新月异，F-22、F-35和T-50战斗机在座舱盖材料技术研究上，都有了新的突破和成果。如何能以更快的速度造出更好、更便宜、更坚固、更耐用的座舱盖，为飞行员打造最好的座舱环境，是一个不容忽视的技术课题。