刘玉浩　宋育武　王海生

自莱特兄弟首次实现动力飞行以来，如何在危险情况下实现飞行员的自救便成为人们关注的焦点。早期的自救手段非常有限，飞行员需要爬出座舱弃机跳伞。但随着飞机性能的不断改进，飞行速度大大提高，这种做法变得越来越没有保证。于是，以弹射座椅为基础的弹射救生方式应运而生。

从弹道弹射到自动飞行

上世纪40年代，英国北爱尔兰著名飞机设计师马丁研制了以火药弹为弹射动力的弹射座椅，并成功进行了第一次真人弹射试验，这便是第一代弹射座椅——弹道式弹射座椅。上世纪50年代，弹道弹射座椅的技术日臻完善，基本满足了飞机在时速850千米左右、高度50～300米条件下的救生要求，成为喷气式战斗机普遍采用的救生装置。

随着飞机飞行速度和机动性能的进一步提高，该种弹射座椅弹射轨迹低、低空救生性能差等不足已无法满足高性能飞机的要求。20世纪50年代末，以弹射弹为第一级动力，火箭作为第二级动力的火箭弹射座椅——即第二代弹射座椅应运而生。其主要特征是在弹射机构作用下把人-椅系统推出座舱后，再由火箭继续推动系统向上运动，使其具有更高的轨迹，以解决零-零弹射（零高度零速度）救生的问题，并可以在1 000 千米/时的飞行速度下应急弹射。另外在这一时期，美国在解决超声速弹射救生的问题也取得了很大的突破，罗克韦尔国际公司研制的X-15敞开式弹射座椅，利用向前伸出的激波杆，把正激波变成为斜激波，以减小作用于飞行员的压力。X-15可在33 000米高空、4马赫的飞行速度以及在零高度、167千米/时的平飞状态下安全救生。另一类的超声速救生设备为密闭式弹射座椅和分离救生舱。其中以美国斯坦利航空航天公司为B-58轰炸机研制的密闭式弹射座椅最为成功，而分离救生舱以麦道公司研制的F-111分离救生舱最为成功。F-111救生舱不但具有零-零救生性能，而且在海平面超声速到18 500米高度以上、2.5马赫的飞行条件下都具有救生能力。

以多态程序控制为特点的第三代弹射座椅从上世纪60年代中期开始研制，其主要特点是采用高度、速度、时间双态控制，解决高低速开伞矛盾，从而提高了中低速情况下低空不利姿态下的救生性能，国外现役机种装备的弹射座椅绝大部分为第三代弹射座椅。但第三代弹射座椅在不利姿态下的救生能力、对应急离机环境的适应性、高速气流的防护以及高速弹射时的稳定性等方面还存在一定的缺陷，无法满足四代战机的需求。因此在上世纪70年代末期，西方航空强国就开始了对第四代弹射座椅的研制，其主要特点是实现人-椅系统离机后的姿态控制。第四代弹射座椅的关键在于可控推力技术和飞行控制技术，实质上第四代弹射座椅是一个自动飞行器，主要解决高速弹射救生和不利姿态下的救生问题。由于第四代弹射座椅的关键技术风险性很大，虽然经过了多年的研究，取得了很大进展，但至今尚未装机服役。

我国弹射救生技术的发展

我国弹射救生技术，经历了从仿制到自行研制的阶段。HTY-1、HTY-2型座椅是我国最早研制的弹射救生装置，为第二代火箭弹射座椅。其中HTY-2型座椅具备了零高度、250～850千米/小时的安全救生性能。但是，这两款座椅仅相当于国外20世纪五六十年代的水平，救生可靠性差，尤其不能适应现代高性能战机的救生需求。多年来，中国航空救生研究所本着“瞄准世界水平超前预研一代、着眼型号需求抓紧研制一代、满足装备配套优质生产一代”的战略思想，先后研制成功了HTY-3、HTY-4系列、HTY-5、HTY-6系列、HTY-7系列等十余个型号的火箭弹射座椅。其中，HTY-6型火箭弹射座椅属第三代弹射座椅。这种座椅具备高度0～ 2l千米、速度0～1 000千米/小时范围的安全救生能力，其性能与国外现役飞机弹射座椅相当，被我国空军确定为通用型座椅。HTY-5型座椅是目前我国自行研制的最先进的第三代火箭弹射座椅。不久前，这种座椅成功地经受了6次空中飞行弹射鉴定试验，较系统地考验了其在平飞、俯冲、下沉、横滚、倒飞等各种不利姿态下的安全救生性能。此外，我国还研制有TY-7A出口型弹射座椅，例如出口给埃及的80架K-8E教练机配备的便是这种座椅。该座椅不仅价格便宜，某些性能上还优于英国的马丁·贝克座椅。目前世界上在弹射座椅方面最有成就的当属俄罗斯，其次是美国，再下来就是中国和英国——两者水平相当。

另外研制弹射座椅还必须具备三个重要条件：第一个是要有火箭橇滑轨试验的能力，中国航空救生研究所拥有亚洲惟一的火箭橇滑轨试验场，精度世界领先。火箭橇滑轨用于试验模拟飞机在空中高速飞行时飞机失事飞行员逃生的一瞬间，它是产品研制过程中必备的试验条件，弹射座椅在定型之前要做许多试验。包括像火箭滑轨有速度试验要做几十次；其次是要具备水冰冲击试验能力，这两个试验除了试验主体之外，还有大量的光射、遥射、电射、传感方面的一些技术与它进行配套；第三，火箭弹射座椅不光是把飞行员弹射出来，最主要是使飞行员能承受得了大载荷和强烈的气流，所以要有一套保护系统，如代偿服、抗荷服、保护头盔等。这些都是为了避免高速出舱时高速气流对人体的伤害。

未来的弹射救生技术

尽管各国现役弹射座椅的性能包线名义上范围很广——弹射高度0～15 000米，弹射速度0～1 100千米/时。而实际数据却和理论值大相径庭——在速度高于550千米/时弹射时，约有43%的弹射者死亡或受重伤，在速度高于950千米/时弹射时，约有69%的弹射者死亡或受重伤，迄今为止尚没有1 100千米/时成功弹射的实例。所以，日后需要进一步加强弹射座椅的防护性，减少高速弹射时飞行员的受伤或死亡几率。

现役弹射座椅的另一个问题是飞行员甄选的范围不断扩大。现役弹射座椅是按第5～第95百分位飞行员进行设计的。从目前发展趋势来看，不但要把乘员的适用范围扩大到第3～第98百分位，而且还要考虑到女性飞行员的范围。扩大乘员范围不仅使人体重量范围扩大，人体尺寸范围增加，同时也使人体重心分布范围和惯性矩范围大大增加。另外女性飞行员对弹射加速度的耐限值比男性的要低，这些不利因素对弹射救生系统的研制提出了新的挑战。

人体工程学百分位的概念

百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。大部分的人体测量数据是按百分位表达的，把研究对象分成一百份，根据一些指定的人体尺寸项目，从最小到最大顺序排列，进行分段，每一段的截至点即为一个百分位。以身高为例：第5百分位的尺寸表示有5%的人身高等于或小于这个尺寸。换句话说就是有95%的人身高高于这个尺寸。第95百分位则表示有95%的人等于或小于这个尺寸，5%的人具有更高的身高。

责任编辑：王鑫邦endprint