一弹化去关头险,青鸟乘风再入云(二)

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 18:51:02
一弹化去关头险,青鸟乘风再入云

——浅谈中外航空弹射座椅的发展(二)


听网友说CD要封闭一个月,这几天紧赶慢赶,再发出一贴。但愿不会真的闭关。

如果真的封了,只好请大家到我的新浪博客做客:兵器迷的天空 去看最新的发帖了。

http://blog.sina.com.cn/u/1455885643

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如果我们把上篇算做弹射座椅的《历史篇》,那么这一篇,就是弹射座椅研制的《技术篇》。

首先说明一下,本系列文章讨论的只是弹射座椅的相关技术,并未覆盖所有航空逃生装备的类型。

这位问了,除了弹射座椅,战斗机还有别什么救生模式吗?

还真有。

比如,1960年代,为使高空高速飞行中的飞机驾驶员跳伞时免受高速、低温、缺氧等因素的伤害,美、苏两国在弹射座椅的基础上,又首先研制成功密闭和半密闭式的弹射救生系统。所以,侯知健先生的文章说“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”,其实值得商榷。美国曾设计了将驾驶舱整体与飞机脱离,即以驾驶员座舱作为逃生系统。比如F111,就是采用整体座舱逃生。该系统具有18500米和2.5马赫的弹射包线。但是后来因为成本高昂,座舱和战机分离技术更加复杂,因而被后续机型放弃。不过,兵器迷认为,这种思路可以避开下面探讨逃生座椅时遇到的很多弊端,也许未来技术水平提高了,这种超前的座舱整体逃生模式,能够凤凰涅槃,亦未可知。

回过头来,说弹射座椅。

一 硬件、程序和启动
首先,从硬件上说,弹射座椅型乘员应急离机救生系统主要包括弹射座椅、伞降系统、个体防护装备、供氧系统和救生物品等,涉及十几个个学科,是典型的人-机-环系统工程。

再从程序上说,飞行员气动弹射程序之后,系统动作大致分为抛盖、出舱、空中自由飞、救生伞拉直,救生伞张满、稳降六个阶段。最后一个阶段稳降其实与一般的伞降已经差别不大,只要前一个阶段救生伞张满时,伞降高度足够,能否安全落地依靠的是伞降环境和飞行员操纵,已经与弹射系统的关系不大了,我们不再讨论。

图1:弹射座椅的工作阶段
图1.jpg


前五个阶段,就是飞行员启动弹射程序后,从抛盖一直到救生伞张满,整个过程一般在3秒之内自动完成。在这个数秒中的短暂过程中,弹射操纵、弹射动力、程序控制、人/椅稳定、人/椅分离、救生伞等子系统及相关部件必须高度协同,以确保万无一失。

过去,为了防止飞行员误操作启动弹射,弹射手柄要远离正常飞行操作区,因此设在飞行员头部附近,要举手下拉。但是,如果遇到5G甚至更高的大过载弹射,飞行员全身都被过载死死压着,很难将手臂抬到头部上方启动弹射手柄。因此,现在的弹射座椅一般都把手柄置于两腿中央,中国的弹射座椅基本都是这个布局(参见第一篇的图?)。不过,侧杆(side-stick)操纵的战斗机,也有把弹射手柄置于右腿外侧的。这两种低置启动布局,都可以有效降低启动弹射的动作难度,也缩短了下达弹射命令时间。

启动弹射之后,座椅束缚装置将飞行员身体及腿部束紧,避免弹射时身体及腿部与座舱内设备的碰撞。
二、抛盖
弹射启动后的第一阶段,即“抛盖”,就是要在弹射飞行员出舱前,释放座舱锁将座舱盖抛弃,为飞行员弹出战机打开通路,离开飞机座舱,同时拉开之相连的牵引伞保险。按照技术原理,抛盖大概有以下四种方式:

机械抛盖:
原理:早先的抛盖方式,是通过液压或高压空气作为动力,驱动机械部件,将座舱舱盖抛离,然后弹射出舱。
缺点:机械系统重量大,关键是反应速度慢。而且,很多弹射的场景都是飞机已经失控的状态,因此液压或气动系统可能已经失效或基本失效,因此可靠性也受到了质疑。先抛盖再出舱,时间间隔不利于尽早开伞,也是一个重要缺陷。

物理穿盖:
原理:依靠弹射器本身动力,配合椅背顶部硬物直接暴力拆迁,撞破座舱盖——采用这种方式的座椅一般椅背的两侧都有穿盖叉做冲角。穿盖和出舱同时进行,这样可以比机械抛盖节省约0.3秒的时间。同时,由于穿盖叉是一个固定的金属结构,结构简单,可靠性高。
缺点:1:万一顶穿不顺利或者只是顶穿了一部分,可能导致飞行员头部和脊椎受伤
2:由于1的问题,即便顶穿过程顺利,飞行员也会下意识的缩头防止撞上舱盖。可就是这一缩头,就容易导致脊椎受伤。因为出舱时要求脊椎挺直,否则难以承受出舱高过载。
3:1970年代末期,开始出现了整体气泡式座舱盖。所用的材料是聚碳酸酯与丙烯酸酯复合的透明材料,再与钢化玻璃复合,强度高,难以实现可靠穿透。

火药抛盖:
原理:采用火箭或其他火工品,将座舱与飞机的连接解锁抛出后飞行员再出舱。在三代战斗机上相当一部分采用了这种火箭或火药抛盖弹射方式。F-22也使用了爆破抛盖,在座舱盖前缘安装了小型火箭,利用火箭抛离座舱盖,大幅缩短抛盖时间,并且还能利用火箭控制座舱盖抛离的轨迹与方向,避免与后继弹射的飞行员发生意外碰撞。
缺点:与物理抛盖类似,耽误弹射时间,但间隔相对较短。或者时间配合不好,弹射器早于舱盖被抛,飞行员头部撞到舱盖受伤。

图2:F16抛座舱盖弹射
图2.png


爆破碎盖:
原理:即将软式爆炸索安装在座舱盖上,爆炸索外铺设弹性胶条以减少向座舱散射的爆炸微粒、控制爆炸方向并降低噪音。弹射时通过电点火装置引爆爆炸索,直接把舱盖炸碎,碎盖和出舱几乎同时进行。

缺点:碎盖和出舱几乎同时,因此飞行员穿过碎片区时可能会被割伤。当然,一方面,气流会吹离碎片,再加上头盔、面罩等护具的保护,头部受伤的风险相对很低,但割伤衣服或者手臂还是有可能的。
图3:F35 爆破碎盖弹射,可以看到贴在内侧的爆破索
图3.jpg


总的来说,抛盖和穿盖(或碎盖)是两种主要的弃盖方式。从目前的发展看,穿盖是主流。特别对多座和垂直起降飞机而言,更是这样,因为多人弹射时每个人的座椅出舱角度都不同,那么舱盖抛弃是无论是什么轨迹,都有可能伤及飞行员。而垂直起降或者STOVL飞机,比一般战机会有更多的低空、高下沉率弹射,可能根本就没有足够时间先抛盖再弹射。

其实,三代弹射座椅比二代的优势之一,就是在低空或低速弹射时,开伞时间能比二代快一秒。这一秒钟可以挽救很多飞行员的生命,为此也要花费很多研发和设备资金。在这一秒钟里,有0.3秒,就是穿盖能比抛盖快所带来的贡献。

所以,航空航天科学的进步,就是这般不吝皓首穷思,费劲移山心力,就是这在一秒、一克、一米上下足了功夫啊。

三、出舱
弹射的第二阶段,即“出舱”,上面谈抛盖的时候,已经顺便谈过了出舱。就是安装在座椅后部的导向装置工作,弹射弹被击发,产生气体压力将飞行员连同座椅一起推向舱外。在座椅上升过程中,抗荷服、氧气面罩及耳机等飞行员穿着或佩戴的装置会自动与座舱分离。

这里,还有一个问题需要注意,就是飞行员对出舱过载的承受能力。这也是航空医学的重要课题之一。

航空医学研究表明,人体在弹射座椅系统的主要受力要素有四个:
1 过载:根据人体姿势的不同,脊椎能够承受的瞬间过载为16.3-20G。如果弹射出舱时的脊椎承受过载达到18G,则飞行员有10-15%的脊椎损伤概率。如果最大过载达到25G或者更高,就有可能给飞行员的脊椎造成永久伤害。另外,过大的负荷还可能出现飞行员大脑缺血性晕眩,甚至昏迷的情景。

2 速度:出舱弹射的速度控制在150-250米/秒,终速大约16米/秒。

3 时间:弹射出舱的时间应该在0.12-0.18秒以下,受理时间不能太长。

4 受力:最大承受出舱弹射力应控制在1470公斤以下。

此外,飞行员的正确出舱姿势对于加大承受能力和避免伤害也是有帮助的。如果在出舱弹射过程中,飞行员姿势前倾,则脊椎受到挤压甚至会导致压迫性骨折,脊椎骨形变为楔形甚至形成粉碎性骨折。最好的出舱姿势就是仅仅贴住椅背保持头颈正直,不缩不歪,不俯不仰。因此,在飞行员启动弹射手柄后,现代弹射座椅背的惯性绞盘,会在在弹射枪作用前先将肩带、腿带、腰带后缩,使飞行员牢牢确实固定于椅背上,避免弹射过程时因人员姿势不良、脊椎受力不当而受伤。更多详细内容请参见王立杰先生的文章。

四:空中自由飞
弹射的第三阶段,即所谓“空中自由飞”阶段,是指从飞行员弹射出舱开始,当座椅上升到一定高度时,安装在座椅底部的一个或多个火箭包工作,加速座椅离开座舱的过程。人-椅在空中飞行,引导伞和稳定伞先后拉出,初步稳定座椅姿态,直到救生伞从座椅的头靠伞箱射出为止。

说是“空中自由飞”,听起来很浪漫的感觉——人在弹射座椅上坐着,在蓝天白云间自由飞翔,最好多飞一会儿才好,呵呵。

其实呢,这个阶段也大约就是不到2秒钟。比如,中国某型弹射座椅的数据表明,从启动弹射到救生伞射出,大约是2.48秒。

关键是,这个阶段,其实在很大程度上,决定了救生弹射的成败,在很多时候非常危险,甚至是最危险的弹射阶段。

为什么呢?

因为,飞行员弹射出舱后能否救生成功,首先需要确定的,就是座椅的姿态。在弹射救生领域,座椅的姿态主要是指座椅的滚转角、俯仰角和下沉度。如果座椅的姿态不正常,则会带来三方面的影响。

首先,是影响座椅的弹射轨迹,即弹射高度受到损失。而确保一定的弹射高度,是弹射救生的第一要务。一般在零-零弹射中,第三代座椅的弹射高度能够达到60-100米。中国某型二代座椅的弹射高度为60米,某三代座椅的弹射高度为107米。而在姿态不利的情况下,弹射轨迹高度将急剧降低,甚至很快达到负值(后文有详述),从而丧失救生性能。

第二、不稳定的姿态,将可能导致座椅姿态持续恶化。比如座椅后仰,就容易造成座椅翻滚,而倾斜的座椅可能导致持续翻滚,甚至能够把飞行员甩的严重受伤乃至死亡。

第三、不利姿态对弹射救生的后续阶段,如人椅分离、开伞等动作或动作效果造成严重影响。比如座椅的前倾(俯),就会导致弹射轨迹的前倾而影响开伞动作。

因此,如果能够控制弹射座椅的姿态保持正常,就会大大提高安全救生的概率。实际上,二代弹射座椅主要解决的是弹射“高度”控制,三代座椅解决的主要问题是“速度”控制(就是第一篇谈到的高度+速度双态控制),四代座椅的主要需求目标,就是解决“姿态”控制的问题(即速度+高度+姿态三态控制)。就是这个座椅姿态控制,困扰了各国航空救生机构整整四十年。

这位朋友问了,究竟是什么难点,导致座椅姿态异常呢?在四代座椅的研制中,又是采用何种方法来避免或者纠正这种异常呢?

第一个难点,就是战机的飞行速度
在飞行员选择弹射时,飞机可能处于不同的飞行速度。试验表明,飞行速度最高在400-600公里时,弹射效果较好,但显然不可能都选择在低速飞行时弹射。而弹射时如果飞行速度过高,即便弹射时座椅初始姿态正常,出舱之后迎面高速气流过大,那么弹射座椅的火箭包动力,就难以克服高速气流带来的气动力,会导致座椅的运动发生较大改变。比如大角度后仰。而座椅的这种姿态变化运动,会反过来改变气动力;接着改变了的气动力进一步改变座椅姿态……这样相互耦合自激励,座椅的空中姿态就会越来越不稳定。

空中自由飞的时间虽然只有2秒多,但在总计3秒的弹射时间里比重是很大的。而且高速飞行时,弹射的双态控制器,会选择开伞时间较晚的程序。这是因为,如果高速时开伞过早,伞会被高速气流撕碎。因此,延迟开伞的持续,就会进一步造成座椅姿态不稳,影响座椅轨迹高度增加,造成弹射性能严重下降。

在图4中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,零-零弹射时,座椅受到的气动力较小,弹射座椅火箭包的推力足以克服气动力造成的座椅抬头力矩。弹射高度超过80米,而在1100公里高速弹射时,火箭包推力无法克服气动力的抬头力矩影响,弹射轨迹最高骤然下降到40米以下。

图4: 某型弹射座椅的救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图4.png


而且,如下图5,在1100公里飞行时速时弹射,座椅俯仰角以大约一秒为周期,在-20°-42°之间大幅摆动,瞬时摆动速度甚至超过1000°,飞行员受到的瞬时过载超过40-50G。这种摆动进一步造成了弹射轨迹高度的损失,伤害了飞行员的肌体,大大降低了救生效果。

图5: 某型弹射座椅的俯仰角图(纵轴为俯仰角,横轴为时间)
图5.png



高速飞行弹射除了对座椅姿态的影响,还带来一个问题。这就是超音速弹射时的高速气流,动压太大,对飞行员身体也会造成伤害。因此多数三代弹射座椅,都有弹射速度限制,以避免高速气流伤害飞行员。

也正是因为这些原因,二代和三代座椅先后突破了时速850公里(0.7倍音速)、1000公里(0.8倍音速)、1100公里(0.9倍音速)的安全弹射,但此后一直未能再获得大的突破。正如侯知健先生文章所谈“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”。虽然美国和中国的最新弹射座椅,理论上速度包线都超过了1200公里音速,但在弹射救生的历史上,只有俄罗斯的K-36系列真正实现过超1马赫的弹射救生,且飞行员安然无恙,而且是个案。因此,超音速弹射,这也是四代需要解决的重大问题之一。
第二个难点:就是战机的姿态角度和下沉率
当战机在低空低速、大下沉率和低空高速俯冲时,飞机的滚转角度会加大。也就是说,虽然座椅相对飞机座舱是向上的,但是座椅相对于地面的速度方向,可就不一定是垂直向上的了。初等力学告诉我们,随着滚转角度的增大,弹射速度垂直于地面的分量会逐步减小。而当滚转角大于90°,甚至倒飞时,弹射速度的垂地速度分量甚至会达到负值。

有朋友生气了——高中物理我都还给老师了,讲什么“弹射速度的垂地速度分量会达到负值”,这不是要我好看吗?

好好,咱们换个说法:打个比方,飞机倒飞时,弹射座椅会直接向地面弹射,这下明白了吧?

类似同理,大滚转、大侧飞、倒飞、俯仰角为大负值、高下沉率,都会导致高度损失急剧增加,最终结果就是救生失败。

在下图6中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,飞行速度是比较适合弹射的450公里。但飞机俯仰角为-60°,滚转角度大于45°时,座椅弹射后一秒左右,弹射高度就会损失到0,意味着弹射后无法进入降落伞拉直和打开阶段,弹射完全失败。

图6: 某型弹射座椅大俯仰角的不同滚转角救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图6.png





在下图7中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,飞行速度是比较适合弹射的250公里。但飞机下沉率为50米/秒,滚转角度大于45°时,座椅弹射后弹射高度也会有很大损失,可能导致弹射失败。

图7: 某型弹射座椅大下沉率的不同滚转角救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图7.png





咱们小结一下:

1 弹射座椅在零-零弹射时,轨迹高度最高,座椅姿态最稳定,救生性能最好。
2 高速弹射时,俯仰角变化,座椅姿态稳定性下降,救生性能下降。
3 低空低速大下沉率,或者低空高速俯冲时,由于滚转角变化和飞机速度分量的变化,救生性能急剧下降。低空大滚转高速弹射,最难以控制的救生姿态,

总之,三代座椅难以保证这些不利姿态的救生质量。

因此,有些媒体宣扬什么“某型国产座椅具有零-零弹射功能,技术先进”,就很让人无语了。因为所谓零-零弹射,就是没高度,没速度的弹射,难度其实是很低的,根本就谈不上什么先进。中国早在1970年代研制的HTY-3就解决了零零弹射,从歼7-III和歼8、强五改等机型就已经能够实现这个目标。而现如今,哪个弹射座椅做不到零-零弹射啊?

当然,看了上面的难点解释,我们知道,其实速度和高度这两个零还不是最容易的弹射条件,如果俯仰、倾斜、下沉率这三个也是零,也就达到了某航空专家说的“五零弹射”,那才是最理想的弹射姿态。

有人问了?五个零,那是什么情况才会发生这样的弹射啊?

嗯,是很奇葩,不过还真有——就是飞机在地面上停着,飞行员误操作,拉了弹射手柄。就是教科书标准的“五零弹射”。

图8 苏-35UB战斗机进行零-零弹射
图8.jpg



因此在实践中,如果飞机需要弹射,那么弹射前,飞行员都会尽量调整飞机,使飞机转入平飞或爬升状态。这样的目的只有两个,一是获得较高弹射轨迹,二是获得有利的飞行姿态,然后再启动弹射。反过来说,飞行员会极力避免在大坡度盘旋、或高速俯冲等大过载、大滚转条件下进行弹射,道理是一样的。

曾经有一个双座机弹射案例,战机失去平衡滚转失控,需要弹射。后座飞行员先弹射,因座椅姿态不利而弹射失败牺牲;反倒是前座飞行员带杆修正姿态,然后再弹射,因为姿态稍好,虽然晚一点弹射,却获得了更高的救生高度而最终获救,就是这个意思。

不过,也有反例。如果弹射战机已经存在较大的下沉率和负仰角,则飞行员需要争取弹射时间,尽早弹射离机。尤其对于抛盖方式和多乘员型飞机,由于抛盖机指令弹射系统延时,会进一步加剧高度损失,对弹射时机的把握更是毫秒必争。

此外,在弹射时,人椅的重心位置应与推力轴线保持住一定范围之内,避免重心过于靠前或者靠后,以获得良好的弹射弹道。

五:降落伞拉直-降落伞张满
弹射的第四阶段,即所谓“降落伞拉直”阶段,则是从降落伞从头靠伞箱射出,乘员与座椅的各种约束接触,人-椅分离瞬间开始,到救生伞系统全长拉直为止。那么,什么又算是降落伞全长拉直呢?在专业上,降落伞拉直定义为:

伞绳拉直长度=伞绳长度+伞衣半径

也就是说,当降落伞的全长达到伞绳长与伞衣半径长度之和的时候,降落伞就拉直了。

再往下,就是弹射的第五阶段——“救生伞张满阶段”。是从降落伞拉直开始,直到降落伞第一次充满为止。

降落伞拉直阶段和降落伞张满阶段,人-椅系统的研究对象,变化为人-伞系统。而且大家完全可以理解,随着降落伞的充气体积增大,这个人-伞系统的外形、质量在充气过程中连续显著变化。因此,充气过程的人-伞系统轨迹和开伞动载的计算方法非常复杂,而且到今天都远未完美。国内外关于这两个阶段的模型,其模拟程度并不高。

实际上,空中自由飞阶段如果是正常的,即高度条件、姿态条件、速度条件良好,就能够为后续的降落伞拉直和充满提供有利的条件,那么这两个阶段就会比较顺利。而这些约束条件是有严格规定的。比如,GJB1800A-2007 《弹射座椅型乘员应急离机救生系统通用规范》就规定:救生伞第一次张满时,乘员离地高度不得低于6米。这样的细则,我们就不赘述了,

与出舱的时候类似,在出舱之后到开伞,为了避免飞行员身体受到损伤,同样要求适时做出防护动作。即收紧身体,抵抗冲击。但如果弹射过程中飞行员已受伤,就可能无法完成这些动作,导致受到二次伤害。如果造成脊柱损伤,即使跳伞成功,也无法恢复飞行,甚至造成终身残疾。我国著名飞行员徐勇凌在1987年第一次遇险弹射前,准备时间相对充裕,做出了必要的防护动作:蜷曲手脚,保持脊柱直立。身体基本没有受到损伤。而1999年低空、高速弹射时,来不及做出防护动作,出舱时受到冲击而身体受损,开伞时更无力作出防护动作,造成腰部肌肉被严重拉伤。经过康复治疗,徐勇凌后来得以重返蓝天,这已经是非常幸运的了。

六、低空复杂弹射的首要关键因素
结合前面的讨论,最后再强调一点。这就是,虽然弹射高度对安全弹射具有非常重要的意义,但仍非低空复杂姿态安全弹射的首要关键。

首先,从上面的讨论我们知道,弹得更“高”其实是弹得离飞机“远”,但复杂姿态下未必是离地面更高。这也是为什么,俄罗斯的K36系列最新改型弹射座椅,在速度小于650公里/小时,且滚转角度大于90度时,主动力火箭包根本不工作,就是为了避免形成高度损失。退一步,即使弹的确实离地面有高度,如果弹射时飞机下沉率很高,安全高度也会迅速损失。最后,如果仅仅弹射高就能解决一切,那只要增大火箭包弹射力量就好了。但短时间弹射太高,说明弹射载荷很大,飞行员身体也未必受得了。

那么,低空复杂弹射的关键要素究竟是什么呢?

这就是:从启动弹射到降落伞张满这五个阶段的总时长。缩短这个总时长,才是低空弹射的设计关键。只要能够让降落伞尽快张满,哪怕飞行员有每秒60米的下沉率,也会迅速降低到每秒5-10米左右。请大家记住这个关键,我们下一篇分析时要用到它。

第一篇发贴后,CD有网友说“中国的弹射成功率水平是世界倒数的”。这个话说得似乎以偏概全,有失公允。一方面,中国三代机如J11系列和J10系列的弹射成功率还是非常高的,歼10自不必说(2014年底为止100%弹射成功),就是歼11有过惨痛的弹射失败,但弹射成功率高这个事实,还是需要肯定的。另一方面,我军弹射座椅中,弹射失败率较高的,是这样两个机型。

第一、        早期的歼7,采用米高扬设计的带离式弹射救生装置,系统复杂,质量低劣,很容易失败。到歼7II已经获得很大改善,1985年全年发生5次弹射,全部成功。

第二、        早期的轰6,彼时中国尚未攻克多乘员弹射座椅的折流片侧推技术,弹射程序非常繁琐。6人机组中,2人向上弹射4人向下弹射。从弹射离机到伞张满达10秒以上,低空离机成功概率极低,导致在后来的一等事故中牺牲了41名飞行空勤人员。到了轰6-K已经获得解决。

以上两个机型,弹射座椅都有很大的设计缺陷,也附带有质量问题。因此设计和工艺改进后,弹射效果有很大提高。近年来公开媒体报道较多的,反倒是歼轰-7飞豹战机的一等事故(机毁人亡)。那么,我们又如何利用上述知识,去分析其具体原因呢?

预知后事如何,且听下回分解。

注:所有资料来自于互联网公开报道和公开出版物,如:
    《弹射座椅性能研究》
《弹射座椅性能仿真分析》
《飞行姿态对弹射座椅的影响》
空军之翼侯知健先生的《谈谈我国战斗机的弹射座椅》
空军之翼王立杰先生的文章《飞行安全的最后防线——浅谈弹射逃生》
本文还引用了《兵器知识》等多份军工杂志的信息和图片,在此一并致谢!
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如果我们把上篇算做弹射座椅的《历史篇》,那么这一篇,就是弹射座椅研制的《技术篇》。

首先说明一下,本系列文章讨论的只是弹射座椅的相关技术,并未覆盖所有航空逃生装备的类型。

这位问了,除了弹射座椅,战斗机还有别什么救生模式吗?

还真有。

比如,1960年代,为使高空高速飞行中的飞机驾驶员跳伞时免受高速、低温、缺氧等因素的伤害,美、苏两国在弹射座椅的基础上,又首先研制成功密闭和半密闭式的弹射救生系统。所以,侯知健先生的文章说“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”,其实值得商榷。美国曾设计了将驾驶舱整体与飞机脱离,即以驾驶员座舱作为逃生系统。比如F111,就是采用整体座舱逃生。该系统具有18500米和2.5马赫的弹射包线。但是后来因为成本高昂,座舱和战机分离技术更加复杂,因而被后续机型放弃。不过,兵器迷认为,这种思路可以避开下面探讨逃生座椅时遇到的很多弊端,也许未来技术水平提高了,这种超前的座舱整体逃生模式,能够凤凰涅槃,亦未可知。

回过头来,说弹射座椅。

一 硬件、程序和启动
首先,从硬件上说,弹射座椅型乘员应急离机救生系统主要包括弹射座椅、伞降系统、个体防护装备、供氧系统和救生物品等,涉及十几个个学科,是典型的人-机-环系统工程。

再从程序上说,飞行员气动弹射程序之后,系统动作大致分为抛盖、出舱、空中自由飞、救生伞拉直,救生伞张满、稳降六个阶段。最后一个阶段稳降其实与一般的伞降已经差别不大,只要前一个阶段救生伞张满时,伞降高度足够,能否安全落地依靠的是伞降环境和飞行员操纵,已经与弹射系统的关系不大了,我们不再讨论。

图1:弹射座椅的工作阶段
图1.jpg


前五个阶段,就是飞行员启动弹射程序后,从抛盖一直到救生伞张满,整个过程一般在3秒之内自动完成。在这个数秒中的短暂过程中,弹射操纵、弹射动力、程序控制、人/椅稳定、人/椅分离、救生伞等子系统及相关部件必须高度协同,以确保万无一失。

过去,为了防止飞行员误操作启动弹射,弹射手柄要远离正常飞行操作区,因此设在飞行员头部附近,要举手下拉。但是,如果遇到5G甚至更高的大过载弹射,飞行员全身都被过载死死压着,很难将手臂抬到头部上方启动弹射手柄。因此,现在的弹射座椅一般都把手柄置于两腿中央,中国的弹射座椅基本都是这个布局(参见第一篇的图?)。不过,侧杆(side-stick)操纵的战斗机,也有把弹射手柄置于右腿外侧的。这两种低置启动布局,都可以有效降低启动弹射的动作难度,也缩短了下达弹射命令时间。

启动弹射之后,座椅束缚装置将飞行员身体及腿部束紧,避免弹射时身体及腿部与座舱内设备的碰撞。
二、抛盖
弹射启动后的第一阶段,即“抛盖”,就是要在弹射飞行员出舱前,释放座舱锁将座舱盖抛弃,为飞行员弹出战机打开通路,离开飞机座舱,同时拉开之相连的牵引伞保险。按照技术原理,抛盖大概有以下四种方式:

机械抛盖:
原理:早先的抛盖方式,是通过液压或高压空气作为动力,驱动机械部件,将座舱舱盖抛离,然后弹射出舱。
缺点:机械系统重量大,关键是反应速度慢。而且,很多弹射的场景都是飞机已经失控的状态,因此液压或气动系统可能已经失效或基本失效,因此可靠性也受到了质疑。先抛盖再出舱,时间间隔不利于尽早开伞,也是一个重要缺陷。

物理穿盖:
原理:依靠弹射器本身动力,配合椅背顶部硬物直接暴力拆迁,撞破座舱盖——采用这种方式的座椅一般椅背的两侧都有穿盖叉做冲角。穿盖和出舱同时进行,这样可以比机械抛盖节省约0.3秒的时间。同时,由于穿盖叉是一个固定的金属结构,结构简单,可靠性高。
缺点:1:万一顶穿不顺利或者只是顶穿了一部分,可能导致飞行员头部和脊椎受伤
2:由于1的问题,即便顶穿过程顺利,飞行员也会下意识的缩头防止撞上舱盖。可就是这一缩头,就容易导致脊椎受伤。因为出舱时要求脊椎挺直,否则难以承受出舱高过载。
3:1970年代末期,开始出现了整体气泡式座舱盖。所用的材料是聚碳酸酯与丙烯酸酯复合的透明材料,再与钢化玻璃复合,强度高,难以实现可靠穿透。

火药抛盖:
原理:采用火箭或其他火工品,将座舱与飞机的连接解锁抛出后飞行员再出舱。在三代战斗机上相当一部分采用了这种火箭或火药抛盖弹射方式。F-22也使用了爆破抛盖,在座舱盖前缘安装了小型火箭,利用火箭抛离座舱盖,大幅缩短抛盖时间,并且还能利用火箭控制座舱盖抛离的轨迹与方向,避免与后继弹射的飞行员发生意外碰撞。
缺点:与物理抛盖类似,耽误弹射时间,但间隔相对较短。或者时间配合不好,弹射器早于舱盖被抛,飞行员头部撞到舱盖受伤。

图2:F16抛座舱盖弹射
图2.png


爆破碎盖:
原理:即将软式爆炸索安装在座舱盖上,爆炸索外铺设弹性胶条以减少向座舱散射的爆炸微粒、控制爆炸方向并降低噪音。弹射时通过电点火装置引爆爆炸索,直接把舱盖炸碎,碎盖和出舱几乎同时进行。

缺点:碎盖和出舱几乎同时,因此飞行员穿过碎片区时可能会被割伤。当然,一方面,气流会吹离碎片,再加上头盔、面罩等护具的保护,头部受伤的风险相对很低,但割伤衣服或者手臂还是有可能的。
图3:F35 爆破碎盖弹射,可以看到贴在内侧的爆破索
图3.jpg


总的来说,抛盖和穿盖(或碎盖)是两种主要的弃盖方式。从目前的发展看,穿盖是主流。特别对多座和垂直起降飞机而言,更是这样,因为多人弹射时每个人的座椅出舱角度都不同,那么舱盖抛弃是无论是什么轨迹,都有可能伤及飞行员。而垂直起降或者STOVL飞机,比一般战机会有更多的低空、高下沉率弹射,可能根本就没有足够时间先抛盖再弹射。

其实,三代弹射座椅比二代的优势之一,就是在低空或低速弹射时,开伞时间能比二代快一秒。这一秒钟可以挽救很多飞行员的生命,为此也要花费很多研发和设备资金。在这一秒钟里,有0.3秒,就是穿盖能比抛盖快所带来的贡献。

所以,航空航天科学的进步,就是这般不吝皓首穷思,费劲移山心力,就是这在一秒、一克、一米上下足了功夫啊。

三、出舱
弹射的第二阶段,即“出舱”,上面谈抛盖的时候,已经顺便谈过了出舱。就是安装在座椅后部的导向装置工作,弹射弹被击发,产生气体压力将飞行员连同座椅一起推向舱外。在座椅上升过程中,抗荷服、氧气面罩及耳机等飞行员穿着或佩戴的装置会自动与座舱分离。

这里,还有一个问题需要注意,就是飞行员对出舱过载的承受能力。这也是航空医学的重要课题之一。

航空医学研究表明,人体在弹射座椅系统的主要受力要素有四个:
1 过载:根据人体姿势的不同,脊椎能够承受的瞬间过载为16.3-20G。如果弹射出舱时的脊椎承受过载达到18G,则飞行员有10-15%的脊椎损伤概率。如果最大过载达到25G或者更高,就有可能给飞行员的脊椎造成永久伤害。另外,过大的负荷还可能出现飞行员大脑缺血性晕眩,甚至昏迷的情景。

2 速度:出舱弹射的速度控制在150-250米/秒,终速大约16米/秒。

3 时间:弹射出舱的时间应该在0.12-0.18秒以下,受理时间不能太长。

4 受力:最大承受出舱弹射力应控制在1470公斤以下。

此外,飞行员的正确出舱姿势对于加大承受能力和避免伤害也是有帮助的。如果在出舱弹射过程中,飞行员姿势前倾,则脊椎受到挤压甚至会导致压迫性骨折,脊椎骨形变为楔形甚至形成粉碎性骨折。最好的出舱姿势就是仅仅贴住椅背保持头颈正直,不缩不歪,不俯不仰。因此,在飞行员启动弹射手柄后,现代弹射座椅背的惯性绞盘,会在在弹射枪作用前先将肩带、腿带、腰带后缩,使飞行员牢牢确实固定于椅背上,避免弹射过程时因人员姿势不良、脊椎受力不当而受伤。更多详细内容请参见王立杰先生的文章。

四:空中自由飞
弹射的第三阶段,即所谓“空中自由飞”阶段,是指从飞行员弹射出舱开始,当座椅上升到一定高度时,安装在座椅底部的一个或多个火箭包工作,加速座椅离开座舱的过程。人-椅在空中飞行,引导伞和稳定伞先后拉出,初步稳定座椅姿态,直到救生伞从座椅的头靠伞箱射出为止。

说是“空中自由飞”,听起来很浪漫的感觉——人在弹射座椅上坐着,在蓝天白云间自由飞翔,最好多飞一会儿才好,呵呵。

其实呢,这个阶段也大约就是不到2秒钟。比如,中国某型弹射座椅的数据表明,从启动弹射到救生伞射出,大约是2.48秒。

关键是,这个阶段,其实在很大程度上,决定了救生弹射的成败,在很多时候非常危险,甚至是最危险的弹射阶段。

为什么呢?

因为,飞行员弹射出舱后能否救生成功,首先需要确定的,就是座椅的姿态。在弹射救生领域,座椅的姿态主要是指座椅的滚转角、俯仰角和下沉度。如果座椅的姿态不正常,则会带来三方面的影响。

首先,是影响座椅的弹射轨迹,即弹射高度受到损失。而确保一定的弹射高度,是弹射救生的第一要务。一般在零-零弹射中,第三代座椅的弹射高度能够达到60-100米。中国某型二代座椅的弹射高度为60米,某三代座椅的弹射高度为107米。而在姿态不利的情况下,弹射轨迹高度将急剧降低,甚至很快达到负值(后文有详述),从而丧失救生性能。

第二、不稳定的姿态,将可能导致座椅姿态持续恶化。比如座椅后仰,就容易造成座椅翻滚,而倾斜的座椅可能导致持续翻滚,甚至能够把飞行员甩的严重受伤乃至死亡。

第三、不利姿态对弹射救生的后续阶段,如人椅分离、开伞等动作或动作效果造成严重影响。比如座椅的前倾(俯),就会导致弹射轨迹的前倾而影响开伞动作。

因此,如果能够控制弹射座椅的姿态保持正常,就会大大提高安全救生的概率。实际上,二代弹射座椅主要解决的是弹射“高度”控制,三代座椅解决的主要问题是“速度”控制(就是第一篇谈到的高度+速度双态控制),四代座椅的主要需求目标,就是解决“姿态”控制的问题(即速度+高度+姿态三态控制)。就是这个座椅姿态控制,困扰了各国航空救生机构整整四十年。

这位朋友问了,究竟是什么难点,导致座椅姿态异常呢?在四代座椅的研制中,又是采用何种方法来避免或者纠正这种异常呢?

第一个难点,就是战机的飞行速度
在飞行员选择弹射时,飞机可能处于不同的飞行速度。试验表明,飞行速度最高在400-600公里时,弹射效果较好,但显然不可能都选择在低速飞行时弹射。而弹射时如果飞行速度过高,即便弹射时座椅初始姿态正常,出舱之后迎面高速气流过大,那么弹射座椅的火箭包动力,就难以克服高速气流带来的气动力,会导致座椅的运动发生较大改变。比如大角度后仰。而座椅的这种姿态变化运动,会反过来改变气动力;接着改变了的气动力进一步改变座椅姿态……这样相互耦合自激励,座椅的空中姿态就会越来越不稳定。

空中自由飞的时间虽然只有2秒多,但在总计3秒的弹射时间里比重是很大的。而且高速飞行时,弹射的双态控制器,会选择开伞时间较晚的程序。这是因为,如果高速时开伞过早,伞会被高速气流撕碎。因此,延迟开伞的持续,就会进一步造成座椅姿态不稳,影响座椅轨迹高度增加,造成弹射性能严重下降。

在图4中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,零-零弹射时,座椅受到的气动力较小,弹射座椅火箭包的推力足以克服气动力造成的座椅抬头力矩。弹射高度超过80米,而在1100公里高速弹射时,火箭包推力无法克服气动力的抬头力矩影响,弹射轨迹最高骤然下降到40米以下。

图4: 某型弹射座椅的救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图4.png


而且,如下图5,在1100公里飞行时速时弹射,座椅俯仰角以大约一秒为周期,在-20°-42°之间大幅摆动,瞬时摆动速度甚至超过1000°,飞行员受到的瞬时过载超过40-50G。这种摆动进一步造成了弹射轨迹高度的损失,伤害了飞行员的肌体,大大降低了救生效果。

图5: 某型弹射座椅的俯仰角图(纵轴为俯仰角,横轴为时间)
图5.png



高速飞行弹射除了对座椅姿态的影响,还带来一个问题。这就是超音速弹射时的高速气流,动压太大,对飞行员身体也会造成伤害。因此多数三代弹射座椅,都有弹射速度限制,以避免高速气流伤害飞行员。

也正是因为这些原因,二代和三代座椅先后突破了时速850公里(0.7倍音速)、1000公里(0.8倍音速)、1100公里(0.9倍音速)的安全弹射,但此后一直未能再获得大的突破。正如侯知健先生文章所谈“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”。虽然美国和中国的最新弹射座椅,理论上速度包线都超过了1200公里音速,但在弹射救生的历史上,只有俄罗斯的K-36系列真正实现过超1马赫的弹射救生,且飞行员安然无恙,而且是个案。因此,超音速弹射,这也是四代需要解决的重大问题之一。
第二个难点:就是战机的姿态角度和下沉率
当战机在低空低速、大下沉率和低空高速俯冲时,飞机的滚转角度会加大。也就是说,虽然座椅相对飞机座舱是向上的,但是座椅相对于地面的速度方向,可就不一定是垂直向上的了。初等力学告诉我们,随着滚转角度的增大,弹射速度垂直于地面的分量会逐步减小。而当滚转角大于90°,甚至倒飞时,弹射速度的垂地速度分量甚至会达到负值。

有朋友生气了——高中物理我都还给老师了,讲什么“弹射速度的垂地速度分量会达到负值”,这不是要我好看吗?

好好,咱们换个说法:打个比方,飞机倒飞时,弹射座椅会直接向地面弹射,这下明白了吧?

类似同理,大滚转、大侧飞、倒飞、俯仰角为大负值、高下沉率,都会导致高度损失急剧增加,最终结果就是救生失败。

在下图6中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,飞行速度是比较适合弹射的450公里。但飞机俯仰角为-60°,滚转角度大于45°时,座椅弹射后一秒左右,弹射高度就会损失到0,意味着弹射后无法进入降落伞拉直和打开阶段,弹射完全失败。

图6: 某型弹射座椅大俯仰角的不同滚转角救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图6.png





在下图7中,我们看到,国产某三代弹射座椅在相关测试中显示,飞行速度是比较适合弹射的250公里。但飞机下沉率为50米/秒,滚转角度大于45°时,座椅弹射后弹射高度也会有很大损失,可能导致弹射失败。

图7: 某型弹射座椅大下沉率的不同滚转角救生高度轨迹图(纵轴为高度,横轴为时间)
图7.png





咱们小结一下:

1 弹射座椅在零-零弹射时,轨迹高度最高,座椅姿态最稳定,救生性能最好。
2 高速弹射时,俯仰角变化,座椅姿态稳定性下降,救生性能下降。
3 低空低速大下沉率,或者低空高速俯冲时,由于滚转角变化和飞机速度分量的变化,救生性能急剧下降。低空大滚转高速弹射,最难以控制的救生姿态,

总之,三代座椅难以保证这些不利姿态的救生质量。

因此,有些媒体宣扬什么“某型国产座椅具有零-零弹射功能,技术先进”,就很让人无语了。因为所谓零-零弹射,就是没高度,没速度的弹射,难度其实是很低的,根本就谈不上什么先进。中国早在1970年代研制的HTY-3就解决了零零弹射,从歼7-III和歼8、强五改等机型就已经能够实现这个目标。而现如今,哪个弹射座椅做不到零-零弹射啊?

当然,看了上面的难点解释,我们知道,其实速度和高度这两个零还不是最容易的弹射条件,如果俯仰、倾斜、下沉率这三个也是零,也就达到了某航空专家说的“五零弹射”,那才是最理想的弹射姿态。

有人问了?五个零,那是什么情况才会发生这样的弹射啊?

嗯,是很奇葩,不过还真有——就是飞机在地面上停着,飞行员误操作,拉了弹射手柄。就是教科书标准的“五零弹射”。

图8 苏-35UB战斗机进行零-零弹射
图8.jpg



因此在实践中,如果飞机需要弹射,那么弹射前,飞行员都会尽量调整飞机,使飞机转入平飞或爬升状态。这样的目的只有两个,一是获得较高弹射轨迹,二是获得有利的飞行姿态,然后再启动弹射。反过来说,飞行员会极力避免在大坡度盘旋、或高速俯冲等大过载、大滚转条件下进行弹射,道理是一样的。

曾经有一个双座机弹射案例,战机失去平衡滚转失控,需要弹射。后座飞行员先弹射,因座椅姿态不利而弹射失败牺牲;反倒是前座飞行员带杆修正姿态,然后再弹射,因为姿态稍好,虽然晚一点弹射,却获得了更高的救生高度而最终获救,就是这个意思。

不过,也有反例。如果弹射战机已经存在较大的下沉率和负仰角,则飞行员需要争取弹射时间,尽早弹射离机。尤其对于抛盖方式和多乘员型飞机,由于抛盖机指令弹射系统延时,会进一步加剧高度损失,对弹射时机的把握更是毫秒必争。

此外,在弹射时,人椅的重心位置应与推力轴线保持住一定范围之内,避免重心过于靠前或者靠后,以获得良好的弹射弹道。

五:降落伞拉直-降落伞张满
弹射的第四阶段,即所谓“降落伞拉直”阶段,则是从降落伞从头靠伞箱射出,乘员与座椅的各种约束接触,人-椅分离瞬间开始,到救生伞系统全长拉直为止。那么,什么又算是降落伞全长拉直呢?在专业上,降落伞拉直定义为:

伞绳拉直长度=伞绳长度+伞衣半径

也就是说,当降落伞的全长达到伞绳长与伞衣半径长度之和的时候,降落伞就拉直了。

再往下,就是弹射的第五阶段——“救生伞张满阶段”。是从降落伞拉直开始,直到降落伞第一次充满为止。

降落伞拉直阶段和降落伞张满阶段,人-椅系统的研究对象,变化为人-伞系统。而且大家完全可以理解,随着降落伞的充气体积增大,这个人-伞系统的外形、质量在充气过程中连续显著变化。因此,充气过程的人-伞系统轨迹和开伞动载的计算方法非常复杂,而且到今天都远未完美。国内外关于这两个阶段的模型,其模拟程度并不高。

实际上,空中自由飞阶段如果是正常的,即高度条件、姿态条件、速度条件良好,就能够为后续的降落伞拉直和充满提供有利的条件,那么这两个阶段就会比较顺利。而这些约束条件是有严格规定的。比如,GJB1800A-2007 《弹射座椅型乘员应急离机救生系统通用规范》就规定:救生伞第一次张满时,乘员离地高度不得低于6米。这样的细则,我们就不赘述了,

与出舱的时候类似,在出舱之后到开伞,为了避免飞行员身体受到损伤,同样要求适时做出防护动作。即收紧身体,抵抗冲击。但如果弹射过程中飞行员已受伤,就可能无法完成这些动作,导致受到二次伤害。如果造成脊柱损伤,即使跳伞成功,也无法恢复飞行,甚至造成终身残疾。我国著名飞行员徐勇凌在1987年第一次遇险弹射前,准备时间相对充裕,做出了必要的防护动作:蜷曲手脚,保持脊柱直立。身体基本没有受到损伤。而1999年低空、高速弹射时,来不及做出防护动作,出舱时受到冲击而身体受损,开伞时更无力作出防护动作,造成腰部肌肉被严重拉伤。经过康复治疗,徐勇凌后来得以重返蓝天,这已经是非常幸运的了。

六、低空复杂弹射的首要关键因素
结合前面的讨论,最后再强调一点。这就是,虽然弹射高度对安全弹射具有非常重要的意义,但仍非低空复杂姿态安全弹射的首要关键。

首先,从上面的讨论我们知道,弹得更“高”其实是弹得离飞机“远”,但复杂姿态下未必是离地面更高。这也是为什么,俄罗斯的K36系列最新改型弹射座椅,在速度小于650公里/小时,且滚转角度大于90度时,主动力火箭包根本不工作,就是为了避免形成高度损失。退一步,即使弹的确实离地面有高度,如果弹射时飞机下沉率很高,安全高度也会迅速损失。最后,如果仅仅弹射高就能解决一切,那只要增大火箭包弹射力量就好了。但短时间弹射太高,说明弹射载荷很大,飞行员身体也未必受得了。

那么,低空复杂弹射的关键要素究竟是什么呢?

这就是:从启动弹射到降落伞张满这五个阶段的总时长。缩短这个总时长,才是低空弹射的设计关键。只要能够让降落伞尽快张满,哪怕飞行员有每秒60米的下沉率,也会迅速降低到每秒5-10米左右。请大家记住这个关键,我们下一篇分析时要用到它。

第一篇发贴后,CD有网友说“中国的弹射成功率水平是世界倒数的”。这个话说得似乎以偏概全,有失公允。一方面,中国三代机如J11系列和J10系列的弹射成功率还是非常高的,歼10自不必说(2014年底为止100%弹射成功),就是歼11有过惨痛的弹射失败,但弹射成功率高这个事实,还是需要肯定的。另一方面,我军弹射座椅中,弹射失败率较高的,是这样两个机型。

第一、        早期的歼7,采用米高扬设计的带离式弹射救生装置,系统复杂,质量低劣,很容易失败。到歼7II已经获得很大改善,1985年全年发生5次弹射,全部成功。

第二、        早期的轰6,彼时中国尚未攻克多乘员弹射座椅的折流片侧推技术,弹射程序非常繁琐。6人机组中,2人向上弹射4人向下弹射。从弹射离机到伞张满达10秒以上,低空离机成功概率极低,导致在后来的一等事故中牺牲了41名飞行空勤人员。到了轰6-K已经获得解决。

以上两个机型,弹射座椅都有很大的设计缺陷,也附带有质量问题。因此设计和工艺改进后,弹射效果有很大提高。近年来公开媒体报道较多的,反倒是歼轰-7飞豹战机的一等事故(机毁人亡)。那么,我们又如何利用上述知识,去分析其具体原因呢?

预知后事如何,且听下回分解。

注:所有资料来自于互联网公开报道和公开出版物,如:
    《弹射座椅性能研究》
《弹射座椅性能仿真分析》
《飞行姿态对弹射座椅的影响》
空军之翼侯知健先生的《谈谈我国战斗机的弹射座椅》
空军之翼王立杰先生的文章《飞行安全的最后防线——浅谈弹射逃生》
本文还引用了《兵器知识》等多份军工杂志的信息和图片,在此一并致谢!
更多文章,请见个人博客
http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_1455885643_0_1.html
这是传说中的神文吗?
科普好文章,顶顶顶
那哥们是个天朝黑。。。啥都能黑一把。。。不必理会。
那哥们是个天朝黑。。。啥都能黑一把。。。不必理会。
天朝黑?请搜索本坛2009年文章《鸭式气动布局的演义评说》两篇,看看你口中的那位天朝黑是如何用公开文献资料分析,给出歼20气动布局“纵向面积分布良好的鸭式升力体布局+小面积全动V垂尾,双dsi进气道”推测结果的。
不管别人说的对与错,扣个“黑”的帽子就“不必理会”?还真是天真的斗争逻辑
剑起沧澜 发表于 2015-8-21 16:25
天朝黑?请搜索本坛2009年文章《鸭式气动布局的演义评说》两篇,看看你口中的那位天朝黑是如何用公开文献 ...
同意。兵器迷希望军迷在讨论的过程中,不管对方的观点如何,目的是不是黑,我们都只评论其观点,不评论人。

不评论人的身份,资历,背景,就事论事,绝不论人。

不揣测他的目的和内心想法。

谢谢。


天朝黑?请搜索本坛2009年文章《鸭式气动布局的演义评说》两篇,看看你口中的那位天朝黑是如何用公开文献 ...
呵呵,你误会了。我说的是8楼 Bearcat
同意。兵器迷希望军迷在讨论的过程中,不管对方的观点如何,目的是不是黑,我们都只评论其观点,不评论人 ...
同意,既然我认为他是黑子也就事论事的同意了他后一句。不能因为自己做事做烂了就不让别人说。
我军弹射成功率最低的,还要加上飞豹,几乎所有的坠机中,只有一个飞行员逃生成功,其他不是牺牲就是重伤,楼主能不能讲下为什么飞豹的弹射救生系统如此不堪。
问8楼一个简单问题,一等事故机毁人亡,二等事故机毁人生,计算弹射成功率必然用二等做分子,一等+二等作分母(还替你省掉了一等全都有弹射动作,二等全都有弹射动作的假设前提),连二等有多少都不知道就跑来算比率,你的数学老师究竟是哪一个啊?行不更名坐不改姓,报个蔓来。

LZ啊,你和8楼那个从事脑花汤事业可以省成本的不同,不是人云亦云,那么救生成功率和弹射救生成功率这么明显的集合与子集的关系不做区分,就只有一个可能,你掌握了所有一等,二等事故总数和每起事故的弹射与否,弹射救生成功与否的详情和准确数字,这才有底气排榜单,比如一架机迫降成功后起火,飞行员不借助任何救生器材自己逃离飞机,飞机最终烧毁,这个二等你一定不会列入救生成功集合,更不会列入弹射救生成功集合,没错吧。

著名博主《可裸聊妇》汇总了H6、H7的一等事故和伤亡情况,但不作深入就喂了网上一群脑花店主饭翔混合物,看LZ你在系列一时和人讲小话,就差点没忍住想问,LZ你是讲论文的,深入的,那么救生动作与无救生动作,救生与自主逃生,弹射救生与救生,这分类数字中间的意义想必能好好梳理一下。总不能拿着H6弹射包线向两端覆盖严重不足,飞行员对低空弹射救生毫无信心,宁可冒险迫降也不弹射,导致弹射成功率极低这种话来打混我们吧。
看不懂,书读少了
本鸡战士 发表于 2015-8-21 18:13
我军弹射成功率最低的,还要加上飞豹,几乎所有的坠机中,只有一个飞行员逃生成功,其他不是牺牲就是重伤, ...
和您想到一起了,飞豹确实是需要重点研究的对象。

不过,看来您没有读完这篇帖子啊,呵呵。最后一句已经说了,下一篇的主要内容就是飞豹。

下周见!
很喜欢看你的贴,上次的碳纤维真好
swdmike 发表于 2015-8-22 07:56
很喜欢看你的贴,上次的碳纤维真好
多谢鼓励,欢迎到我的新浪博客做客。
a7inaction 发表于 2015-8-21 19:45
问8楼一个简单问题,一等事故机毁人亡,二等事故机毁人生,计算弹射成功率必然用二等做分子,一等+二等作 ...
1 您说得对,理论上,计算弹射成功率的逻辑是需要对分子分母的数据源进行严格定义的。

2 我是业余探讨,没有能力获得您说的“所有一等、二等事故总是和每起事故的弹射与否,弹射救生成功与否的详情和准确数字”。

3  歼7早期和轰六早期的弹射成功率低的结论,不是我做出的,是几份官方资料的给出的结论。我引用了这些资料而已。

4 朋友们都是探讨,都是业余水平,如果说错那也是正常的,欢迎您给出您的专业意见,相互印证就是。至于“脑花汤事业”的话,大可不必吧。
欢迎大家继续探讨,但希望我们探讨技术细节,而不是指责别人的智商或人品,更不要用有侮辱性的词汇去嘲弄,拜托了。
我印象中双零弹射就是在地上停着弹。
以前在襄樊也见过双零弹射,跟你举的五零弹射的例子没什么区别。
butongla 发表于 2015-8-22 18:06
我印象中双零弹射就是在地上停着弹。
以前在襄樊也见过双零弹射,跟你举的五零弹射的例子没什么区别。
您说得对,大部分人认为双零弹射就是地上停着弹。

但是,这隐含了另一个意思,就是这个地面是水平的——意味着飞机的俯仰和滚转角度等要素都是0.反过来说,你把飞机停在一个山坡的地面上弹射,就不再是人们口头意义上的零零弹射了。

那位专家说五零弹射,强调的就是这个意思。
兵器迷的天空 发表于 2015-8-22 18:19
您说得对,大部分人认为双零弹射就是地上停着弹。

但是,这隐含了另一个意思,就是这个地面是水平的— ...
你的意思我大概明白了。这位专家更新了双零弹射和五零弹射的定义。
按照他的定义,传统的“双零弹射”试验中,其实是有五个变量为零的。应该叫五零弹射。
那么真正符合他的定义的“双零弹射”可能会在一个更不利的姿态角或者滚转率,难度有时候会比五零弹射大得多。
计算死生率,未知生,却知死,然后就光拿死来用,这都深入不到样本问题,在这个基本层面上根本是算术中的文字题,总不能算术也是业余学的吧。
OK,吐槽的话不说了,讲正事。

第二、        早期的轰6,彼时中国尚未攻克多乘员弹射座椅的折流片侧推技术,弹射程序非常繁琐。6人机组中,2人向上弹射4人向下弹射。从弹射离机到伞张满达10秒以上,低空离机成功概率极低,导致在后来的一等事故中牺牲了41名飞行空勤人员。到了轰6-K已经获得解决。

这段话中的因果存在问题,“低空离机成功概率极低,导致牺牲”毫无疑问是错的。
1、你不知道这些一等中有多少实施了弹射动作。
2、8架飞机理论满员48人,是用排除法判断,以坠8牺牲41仅95年一等弹射存活2人这句话为依据,决定了是5人没有登机而不是找不到遗体列入失踪名单,是这样的吧。直说就是,即便把各侧面线索拼图,仍不知道弹射成功率。
因弹射而牺牲,和因对弹射无信心而不弹射致牺牲,这是直接原因和间接原因的关系,这样把间接原因当作直接原因显然不对。

还是例如F22吧
第一架:1992年4月25日,一架YF22在爱德华兹空军基地低飞时坠毁,飞行员弹射逃生。“YF22”是F22的原型机。
第二架 2003年9月19日,一架F22在加利福尼亚的空军基地试飞当中摔毁,飞行员弹射逃生;
第三架 2004年12月20日,一架F22在内华达州的空军基地坠毁,飞行员弹射逃生。
第四架 2009年3月25日,一架F22在加利福尼亚爱德华空军基地坠毁,上校飞行员丧生;
第五架 2010年11月17日,一架F-22在阿拉斯加训练的时坠毁,飞行员丧生;
第六架 2012年11月16日,一架F-22在佛罗里达州廷德尔空军基地坠毁,飞行员弹射逃生。

飞行员存活率66%,救生实施率66%,救生成功率100%,弹射成功率100%,死因是过载昏迷和缺氧昏迷导致坠机,而不是成功概率太高,导致2人死亡。
a7inaction 发表于 2015-8-22 19:30
计算死生率,未知生,却知死,然后就光拿死来用,这都深入不到样本问题,在这个基本层面上根本是算术中的文 ...
1 首先感谢您不再说过于贬损的语言了,就事论事,欢迎您的讨论。

2 我再次重复一遍:轰6和歼7的那两段话,是我引用官方资料中的内容。用这个向大家介绍我国空军弹射水平的有高有低的情况。

3 您说我”不知道这些一等当中有多少实施了弹射动作“,我确实不知道,因为这是我引用的。如果您认为官方的这个报道其中有逻辑错误,那并非出自我的算术水平。

4 我引用这样的材料,就是默认官方已经做过您推理中的统计。比如41人牺牲当中,有多少是弹射了的,有多少没有登机,等等...不能认为我不知道,就认为官方也不知道;不能认为你从这段话没有找到依据,就认定官方一定也未找到依据。官方的报道,没有将逻辑链条上所有的证据都显示出来,不代表他没有这样的证据。

5 在您的发言中,谈到的基本是逻辑,而不是证据——您自己也没有提出每一个牺牲的人是否都弹射了,也没有提出有多少人因为害怕弹射失败而没有弹射,您谈到的都是可能性。如果只谈逻辑,请看上面我说的第4条。如果说证据,我认为官方一句”从弹射离机到伞张满达10秒以上“,这个已经是导致地空弹射失败最有力 的证据了。

6 最后,您可以质疑,但说”毫无疑问是错的“,就很有疑问了。您质疑别人的话武断,其实您自己的结论似乎更加接近这个评价。
楼主出品的一贯精品,支持
《从一起轰6飞机—等事故论该型机弹射救生系统的改进》
中国航空学会人体工程、航医、救生专业分会第五届学术年会论文集
1998年7月1日
官方报道无非就是这一篇,95年322空难分析,论文着重分析了322空难,其它7起一等不在本文范围内,简单罗列8难41阵亡只是为了增强说服力,其实没有你需要的弹射救生成功率的数据。
更进一步,除了322空难弹射结果分析的两篇文章,见过其它7起空难的弹射结果分析么,03年空难弹射结果分析见过么,
或者从当初写文的引文中还有更详细的么
3、《从一起轰6飞机-等事故论该型机弹射救生系统的改进》,空军第一研究所
4、《从严重飞行事故剖析双座弹射救生安全高度的误区》,中国试飞院
5、《轰六飞机弹射救生系统的特点及改进建议》,空军装备
6、《弹射救生技术的回顾与展望》,航宇公司
7、《某型弹射座椅鉴定试飞技术》
当然有很多种解释,不过没弹射所以没法做弹射结果分析是最简单的回答。如果你觉得这4架之外哪个是弹射过的不妨直说。
1976年6月26日,空36师108团中队长成云江机组轰6发生一等事故,驾驶舱液压系统起火爆炸。机上6人全部牺牲。
1979年2月19日,空36师师长梁平机组驾驶轰6进行夜间低空轰炸试飞,在歧山县撞山,6名机组全部牺牲。
1980年8月12日,空36师108团团长牟元福机组和大队长陈印皇机组空中相撞,12人全部牺牲,地面群众被烧死1人,烧伤2人。

顺便,10S张满伞是你误读了。质量问题,航医角度的分析也绝大部分驳回了。


兵器迷的天空 发表于 2015-8-21 16:37
同意。兵器迷希望军迷在讨论的过程中,不管对方的观点如何,目的是不是黑,我们都只评论其观点,不评论人 ...


对了,想请教一下兵器迷,

似乎普通弹射座椅在高速时都是设法把姿态稳定成座椅正向,飞行员面部对着座椅飞行方向,

之前有说到普通的弹射座椅稳定伞是用几根绳子拖在后面,因为座椅尾流的影响效率不太好,
K-36 为此用了两根向后的伸缩稳定杆,在弹射后向后两侧伸出再拖出稳定伞,来避开尾流。

那么,反正高速下都要尽量减小高速气流对飞行员身体的冲击,
能不能改下高速时的座椅飞行姿态,让飞行员屁股对飞行方向,用座椅底部来阻挡气流呀?

这样的话稳定杆可以固定在平行椅背的位置,弹射出去后等上升速度减小时向飞行员头顶方向伸出,将座椅稳定向后拉平。
但是似乎就没法在弹射后马上使用稳定伞了。


虽然咱觉得这样有其他的问题,不过还是想帮忙给分析下,

谢谢

兵器迷的天空 发表于 2015-8-21 16:37
同意。兵器迷希望军迷在讨论的过程中,不管对方的观点如何,目的是不是黑,我们都只评论其观点,不评论人 ...


对了,想请教一下兵器迷,

似乎普通弹射座椅在高速时都是设法把姿态稳定成座椅正向,飞行员面部对着座椅飞行方向,

之前有说到普通的弹射座椅稳定伞是用几根绳子拖在后面,因为座椅尾流的影响效率不太好,
K-36 为此用了两根向后的伸缩稳定杆,在弹射后向后两侧伸出再拖出稳定伞,来避开尾流。

那么,反正高速下都要尽量减小高速气流对飞行员身体的冲击,
能不能改下高速时的座椅飞行姿态,让飞行员屁股对飞行方向,用座椅底部来阻挡气流呀?

这样的话稳定杆可以固定在平行椅背的位置,弹射出去后等上升速度减小时向飞行员头顶方向伸出,将座椅稳定向后拉平。
但是似乎就没法在弹射后马上使用稳定伞了。


虽然咱觉得这样有其他的问题,不过还是想帮忙给分析下,

谢谢
超山猫 发表于 2015-8-23 01:17
对了,想请教一下兵器迷,

似乎普通弹射座椅在高速时都是设法把姿态稳定成座椅正向,飞行员面部对着 ...
你这样要旋转180度,转慢了时间浪费了。转快了人先受不了了。(不允许旋转速度超过1000度每秒)
而且旋转过程中高速气流不是正面来的,对人有极大的伤害
xtal 发表于 2015-8-23 01:28
你这样要旋转180度,转慢了时间浪费了。转快了人先受不了了。(不允许旋转速度超过1000度每秒)
而且旋 ...
没有,我是说等上升速度下降后再伸出,
也就是旋转 90 度,变成脚向前头向后


好吧,其实就是好奇怎么 J-20 的弹射座椅怎么好像没看到头靠旁向后伸出的支撑杆容纳筒,
是不是用其他方式了

超山猫 发表于 2015-8-23 01:38
没有,我是说等上升速度下降后再伸出,
也就是旋转 90 度,变成脚向前头向后


那时候也用不着了,超音速气流对飞行员的冲击就是刚弹射出去的时候最狠

J20弹射座椅么,可以理解成现在还没有装备正式版。
而且K36什么都好,就是。。。。重。。。。
超山猫 发表于 2015-8-23 01:38
没有,我是说等上升速度下降后再伸出,
也就是旋转 90 度,变成脚向前头向后


那时候也用不着了,超音速气流对飞行员的冲击就是刚弹射出去的时候最狠

J20弹射座椅么,可以理解成现在还没有装备正式版。
而且K36什么都好,就是。。。。重。。。。
a7inaction 发表于 2015-8-22 23:04
《从一起轰6飞机—等事故论该型机弹射救生系统的改进》
中国航空学会人体工程、航医、救生专业分会第五届 ...
1 非常高兴您能够用具体的事实、数据和逻辑来讨论,欢迎您用这样的态度来对待军迷之间的君子之争!

2 您说得很对,我引用轰六的官方资料,来源有两个,最重要的就是就是95年322空难分析这一篇论文。确实,这篇论文并未指出轰六每一起事故的成因以及弹射与否。但是,文章中已经明确指出轰6弹射的弊端造成了轰六的应急条件下的弹射救生成功率很低 ”,因此我引用的弹射成功率低这句话,并不是主观臆测。
图1.png
图2.png

3 我的错误在于,在指出弹射成功率低之后(这句话没错),直接说“导致41名空勤人员死亡”,这句话和前面的因果关系不明确,这样说确实不严谨。此外,10秒张伞的问题,是兵器迷的误读。特地在此向读者致歉,也感谢a7inaction指出了我这个问题,并在此向您致歉。因为虽然官方认为轰六当时的弹射成功率低,但我们的讨论到现在为止,仍无证据显示,是否41人都是由于弹射失败造成的。

4 您举了四个一等事故的例子,并说“没弹射所以没法做弹射结果分析”。您用这个质疑我,兵器迷怎么知道这些案例中飞行员弹射了?但我仍然可以用您的逻辑来质疑您:您怎么知道这四个案例没弹射?比方说:1980年轰六两架空重相撞,相撞了就一定不能弹射吗?不要说机体庞大的轰炸机,就是两架战斗机相撞,也仍然是有可能弹射的。

5 下一篇,将是关于飞豹事故的讨论,热诚的邀请您对我的分析进行类似的评判。因为这一篇当中的讨论,主观的推测更多,更不准确,诚恳的希望您的参与,让这个问题的讨论更有价值。

再次感谢!

xtal 发表于 2015-8-23 03:50
那时候也用不着了,超音速气流对飞行员的冲击就是刚弹射出去的时候最狠

J20弹射座椅么,可以理解成 ...
我会将我们之间的讨论,作为下一篇的开头贴出来。让更多的军迷看到您的专业讨论,再次向您表示感谢!
a7inaction 发表于 2015-8-22 23:04
《从一起轰6飞机—等事故论该型机弹射救生系统的改进》
中国航空学会人体工程、航医、救生专业分会第五届 ...
我会将我们之间的讨论,作为下一篇的开头贴出来。让更多的军迷看到您的专业讨论,再次向您表示感谢!
xtal 发表于 2015-8-23 03:50
那时候也用不着了,超音速气流对飞行员的冲击就是刚弹射出去的时候最狠

J20弹射座椅么,可以理解成 ...
我在29楼的回复是给别人的,贴错了,抱歉!


一等事故多,并不代表座椅本身问题多
有些是因为飞行员不熟悉飞机性能、没穿抗荷服、空中险情出现后飞机姿态问题以及双座飞机单/双弹选择和多座飞机弹射顺序等
很多不是因为弹射而牺牲,而是没弹…

“因此,在飞行员启动弹射手柄后,现代弹射座椅背的惯性绞盘,会在在弹射枪作用前先将肩带、腿带、腰带后缩”
大部分国产座椅在弹射前只会拉紧肩带,腰带本来就是锁好的,腿带在座椅上升时会自动拉紧

一等事故多,并不代表座椅本身问题多
有些是因为飞行员不熟悉飞机性能、没穿抗荷服、空中险情出现后飞机姿态问题以及双座飞机单/双弹选择和多座飞机弹射顺序等
很多不是因为弹射而牺牲,而是没弹…

“因此,在飞行员启动弹射手柄后,现代弹射座椅背的惯性绞盘,会在在弹射枪作用前先将肩带、腿带、腰带后缩”
大部分国产座椅在弹射前只会拉紧肩带,腰带本来就是锁好的,腿带在座椅上升时会自动拉紧
626,驾驶舱液压系统起火爆炸。估计你最多认同驾驶舱4人没可能跳伞,射击员和通讯员仍然有机会,但据322空难例,飞行时间不够长,不时时保持警惕,没胆量超越决断,应急处置能力差,机会很容易就溜走了。
219,夜航撞山,肯定没人跳。
812,这个需要推论。
主要原因:原来这次事故是地面标图单位工作失职,把2架“轰六”来回航线、高度都标在一起,地面塔台指挥也没有发现这样重大错误。牟元福团长驾驶“轰六”完成靶场轰炸任务后返回,此时,另一架由大队长陈印皇驾驶的“轰六”前往靶场执行轰炸任务。两架“轰六”处在同一高度,同一航线,这样的错误地面雷达竟然也没有发现,两机相撞空难就这样发生了。
兰空驻咸阳高炮团86576部队一营营长目击:前面的那架已经开始降落了,后面的那架晕头晕脑的绕到人家屁股后边,结果瞬间两机相刮!两机同时空中解体!发生剧烈爆炸!
起飞线与下滑线交叉导致迎面撞击基本可以排除,应该是飞五边形时撞了,也就是说两机都在飞起降航线时撞了,参考民航规则第98条 起落航线飞行的规定:(一)起落航线飞行的高度通常为300米至500米,直升机通常为200米。低空小航线不得低于120米。起飞后,开始第一转弯和结束四转弯的高度不得低于100米,低空小航线不得低于50米,在复杂气象条件下或者夜间不得低于150米。
300~500米高度,相撞,解体,322的95年仅进行水陆各一次跳伞训练,80年的他们跳的机会真的没多少。

严格抠理论,322弹射3个,弹射成功3个,人椅分离成功3个,开伞救生成功2个,开伞成功但伞未完全张开导致救生失败1个。但这种样本数量太少完全无法反应现实的情况,单纯讲样本数量其实是与目的背道而驰的,所以针对这种动作繁琐的老式弹射座椅作定性分析,把人员信心不足,训练复杂导致的不弹射归因到应急+弹射+救生成功率低,是可以得到赞同的。如果是和先进程控弹射一样作样本定量分析,我只怕结果会因文害意,孤例中100%的弹射成功率和66%的弹射救生成功率不好解释为低下呀。

超山猫 发表于 2015-8-23 01:17
对了,想请教一下兵器迷,

似乎普通弹射座椅在高速时都是设法把姿态稳定成座椅正向,飞行员面部对着 ...
您说得有意思。避免高速气流冲击,人脸冲后面确实是个有效的办法。但是......

我可不是这方面的专家,只是感兴趣而已,和您聊聊天吧。

一方面,控制旋转是个难题:第四篇会讲到这个问题:如果是出舱后旋转,就需要座椅的环境感知技术。座椅出舱后在空中各种姿态各种旋转,怎么知道该往哪个方向旋转多少度才能达到您的要求呢?如果是在舱内旋转,除非是轰炸机也很难找到这样的地方啊。

另一方面,座椅的各种平衡措施:如减速伞、稳定伞、稳定杆、减速绳都是往后面发射的,如果人也在后面,会对这些机构的设置和动作造成影响。

欢迎交流
xtal 发表于 2015-8-23 01:28
你这样要旋转180度,转慢了时间浪费了。转快了人先受不了了。(不允许旋转速度超过1000度每秒)
而且旋 ...
同意您的意见。另请参见我在34楼的回复,谢谢。
兵器迷的天空 发表于 2015-8-24 10:22
同意您的意见。另请参见我在34楼的回复,谢谢。
K36为啥比米帝的重那么多?差不多都重了100KG了
您说得有意思。避免高速气流冲击,人脸冲后面确实是个有效的办法。但是......

我可不是这方面的专家, ...
多谢,期待您的新文章
xtal 发表于 2015-8-24 10:31
K36为啥比米帝的重那么多?差不多都重了100KG了
第四篇会谈到这个问题。

不过,K36的重量在最新改型时已经下降了不少。只是还赶不上美国那么轻。
对于上篇文章,HTY应该是火箭弹射座椅的简称
lee_manson 发表于 2015-8-24 17:40
对于上篇文章,HTY应该是火箭弹射座椅的简称
对的,兵器迷抱歉了。确实应当是“火箭弹射座椅”