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弹射座椅

“航空本身并不危险。
但比海洋更重要的是，
这是非常不可饶恕的
任何粗心、无能或疏忽。”

介绍

逃生系统

随着高性能飞机的出现，飞机弹射座椅的开发变得非常必要，因为弹射座椅的速度妨碍了安全的手动跳伞。强烈的风阻碍了飞机的腾空，过大的重力使机组人员无法动弹，从而阻碍了逃生。自1946年问世以来，现代弹射座椅经历了一系列的改进，如今已成为高度自动化的系统，只需要乘员启动发射机制来实现逃逸。典型地，座椅由一个填充桶，靠背和头枕组成。座椅安装在导轨上，导轨引导座椅沿其初始轨道运行。大多数座椅是由火箭推进的，但根据弹射座椅的不同类型，约束、座椅分离和降落伞展开的方法会有所不同。通常情况下，逃跑是通过拉动射击手柄开始的。在某些座椅上，必须挤压手柄内的触发器以启动弹射。当弹射座椅沿轨道向上移动时，腿部约束系统就会启动。火箭推进的发展产生了在高速逃逸以及在低速和零零(零速度和零高度)弹射时清除飞机结构所必需的更高轨道。 Seat stabilization gyros have been incorporated into recently developed ejection seats to cancel asymmetric forces producing rotation and tumbling (l).

空军弹射座椅

T-37的弹射座椅是一个单独激活的弹道座椅，而不是大多数其他喷气飞机的火箭动力座椅。因此，它提供了一个快速逃离飞机，但有一个有限的逃逸包络线。T-37在没有下沉率、水平倾斜和俯角的情况下，紧急最小弹射高度为:(l)带有Fl-B计时器(l秒降落伞):200英尺高度和120节指示空速(KIAS)。(2)连接F-lB零延迟吊绳:100英尺高度和120个KIAS。该座椅应在425 KIAS的飞行速度下工作。

T-38弹射座椅包括弹射火箭弹射器、护腿、两条腿支撑、肩带惯性卷轴、自动安全带释放、头枕、座椅分离系统、锥管滑槽、带五个启动器的锥管枪和座椅调节单元。座椅高度可以通过一个拨动开关由电动执行器调整。惯性卷轴可以用控制杆锁住。当皮带可以自由卷进或卷出时，它将在最小2g和最大3g时锁定，但在G力松弛后将恢复自由运动。然而，过度的G负荷将锁定卷轴，它将保持锁定，直到工作人员重置控制杆。它还会在座椅弹射时自动锁定。

牛犊保护装置是铰链安装的，并连接到座椅的底部前面，并保持在一个装载位置。在弹射过程中，它被自动向下拉入位置。在座位两侧有一个手柄和触发器，其中任何一个将激活启动器和发射火箭弹射器的座位弹射。拉动任何一个扳机，首先发射伞顶弹射启动器，导致伞顶抛掷。惯性卷轴自动锁定，座椅弹射器被激活，将座椅从飞机上弹射出来。弹射器发射大约0.2秒后，锥管枪发射，展开锥管降落伞以稳定座椅轨迹。在座椅离开地面0.65秒后，座椅分离系统被激活，松开安全带，迫使乘客带着降落伞离开座椅。随后，降落伞很快展开。有了这个系统，在地面50节空速下成功弹射是可能的。降落伞展开后，救生包将在大约4秒内自动展开。 If the survival kit is in the manual mode, it must be released manually with the handle on the right front center of the kit.

飞行员的重量影响了该系统的性能。用Mannequins称重的测试进行了多达247磅的测试是成功的，该系统保持其高于50节KIAS能力。加速力将根据试点的重量而有所不同，在5百分位的5百分位中称重的飞行员，体验L8-20 GS和95百分位的导频，遇到L4-L6 GS。喷射的最大推荐空速是500 Kias（2）。

马丁-贝克座椅被用于F-4和早期的A-10飞机。1967年，随着f -4的弹射增加，显然需要一种方法来减少由高起发力引起的脊髓压迫损伤。Mark 5座椅主要是通过增加一个火箭包来改进的，减少了作用在脊柱上的弹射加速度。它被指定为马克7号座位。降落伞的展开借助于锥管降落伞。在系统使用了一段时间后，F-4的前伞盖在高速下的失败表明需要额外的力量来确保伞盖的正向丢弃。这是完成的，并合并了三个弹射序列，从而允许前座椅启动双弹射，后座椅启动双弹射，后座椅启动单弹射(3)。

先进概念弹射座椅(ACES II)目前在A- 10、F- 15、F- 16、F- 117a、B-lB和B-2飞机上使用，并融合了许多在弹射座椅上发展的先进技术特征。它有零零的能力，在地面上展开一个有用的降落伞在静止状态下弹出。在低速弹射时，一个陀螺控制的游标火箭提供俯仰稳定。在高速弹射条件下，阻力降落伞提供额外的稳定性。为了在低速弹射中实现最小距离的恢复复苏的降落伞随着座位离开驾驶舱，部署。高速，起动伞立即展开，快速减速座椅和机组人员到一个合适的速度，以恢复降落伞展开。多种恢复模式的使用允许为每个模式选择恢复子系统的功能和时间，从而在整个逃逸包络线中实现最佳性能。回收降落伞和阻伞子系统是完全独立的。在低速模式下，l模式，恢复降落伞的部署被启动为座椅，船员正在从驾驶舱中出现。因此，对于临界低速，低空喷射条件，从喷射起始到降落伞通胀的经过时间最小化。在高速模式下，模式2，在回收降落伞展开前，锥管降落伞需要减缓座椅和乘员的速度。在回收降落伞打开之前，锥管不会被切断。模式3用于高海拔弹射，允许座椅下降或减速到模式2恢复之前的模式2参数中。模式选择由恢复定序器与环境传感子系统结合执行，该环境感测子系统确定独立于飞机系统（4）的空速和高度条件。

弹射事件

预喷射

由于事故数据显示，超过三分之一的机组人员在弹射过程中受到致命伤害，在足以成功弹射的高度经历了紧急情况，因此在飞行安全项目中，弹射决定的延迟一直受到强调。这种延误与人为因素有关，在安全培训中已经包括了防止致命延误的教育尝试(2)。

主要的加速度

淡纹石的力量

在座椅在轨道上的初始+Gz加速度，以及“逐渐”进入气流的加减Gz加速度后，乘员-座椅组合由于风力的撞击而迅速减速。这个力被称为问力并且随着空气的密度而变化，与乘员座椅组合的表面积成比例。Q力与指示的空速相关，而不是真正的空速。这些力随着速度的平方而增加，从而产生导频的建议应该在喷射之前减少空速并增加高度（3）。Q部队已被分成那些由windblast结膜下出血、结膜下出血等鞭打头部和四肢。连枷损伤是四肢相对于躯干和座椅的不同减速的结果。连枷损伤的发生是由于四肢离开最初的位置，建立了实质性的加速，然后突然停止。突然停止可能会导致骨折、关节脱位、或全部关节脱落(l)。复习的战斗在东南亚抛射显示很强的相关性之间的高速弹射和连枷伤害(3)。弹射座椅的暴跌和主人已经有效地减少使用稳定器减速降落伞和gyro-controlled游标火箭积极稳定(4)。

降落伞血统和着陆

这种射血序列的该阶段对整个逃逸过程的结果至关重要，但在着陆期间发生了与逃生相关的所有非致命伤害的90％。尽管通过训练塔的跳跃容易被教导和模拟降落伞的技术，但扭伤或破裂脚踝的入射估计为50万次下水（L）。降落伞着陆的正确程序是在他们训练的几个阶段进行的机组。飞行外科医生应熟悉设备的适当程序和使用。如果滴灌槽失败或主要的降落伞过早部署，降落伞开口震动可能是严重的。高海拔逃生相对罕见，但如果发生额外的风险因素存在。由于增加了终端速度的速度增加，打开冲击会增加终端速度，这对降落伞和群体的伤害造成伤害通常会产生造成的。额外的危险包括缺氧和低温。如果在逃逸期间应急系统发生故障或氧气面膜的紧急氧气供应，则缺氧变为显着的危险。防护飞行服通常足以防止冻伤，但手套的损失可以损害随后的生存活动所需的手指（L）。

靠近地面的高速逃逸呈现出最困难的喷射序列。初始推力必须足以清除快速移动的尾部。Windblast将是高，时间延迟必须短暂，以最小化主要降落伞部署前的高度损失。在高速低空喷射的火箭座上具有延长的初始脉冲，允许子系统运行的更多时间，并将座椅速度减速到更安全的速度（3）。

弹射伤的类型

在紧急逃生过程中发生的伤害是独特和多样的(3)。

弹出系统的未来

下一代逃生系统将使用可控推进系统，在先进飞机的扩展飞行性能包内提供安全的弹射。持续的研究只会增强未来弹射系统的能力。目前的研究工作正致力于解决与高速和高空喷射有关的问题。

在过去的10年里，俄罗斯战斗机的戏剧性逃脱已经抓住了世界各地军事飞行员和航空爱好者的关注。在1989年巴黎航空展和一对爆炸的MIG-29在1993年，突破米格-29S的米格-29的低空逃离来自298年的两只爆炸的MIG-29，并在1993年生动地证明了潜在的缺点飞行高性能，军用飞机。飞行员通过俄罗斯Zvezda研究，开发和生产企业设计和建造的K-36D喷射座位成功地弹出。

K-36D弹射座椅及其相关的生命支持设备是在Guy Severin教授的指导下设计、测试和生产的。Severin教授是著名的俄罗斯科学院院士，毕生致力于开发和完善航空和航天系统的生命支持和救生设备。他的成就包括为俄罗斯太空计划设计宇航员座椅、压力服和第一个舱外机动装置;航空灭火设备;以及战斗机、轰炸机、垂直起降飞机、杂技飞机和俄罗斯布兰航天飞机的逃生系统。

K-36D喷射座椅提供了方向稳定性和机组保护特征，可显着降低击中期间损伤的风险，特别是在战时与战斗机运营相关的速度较高。成功的K-36D操作喷射发生在729 keas和Mach 2.6的速度下。高速遇到的空气动力力可引起严重的颈部，脊柱和肢体损伤。我们对西方喷射座椅的经验，空气动力学不稳定，几乎没有肢体克制，表明主要伤害的风险从大约350 keas呈指数级升高到座椅结构极限附近的致命伤害的高概率，通常约为600 keas。由于气体动力随着速度平方而增加的事实使得甚至对性能包络的增量改善非常困难。因此，有机会用塞丁福教授所声称的信封测试和评估喷射座位，这是一个我们无法通过的安全逃逸。

1993年，美国空军研究实验室(AFRL)人类效能理事会和美国海军空中和水面作战中心的工程师和科学家首次评估了K-36D弹射座椅，作为国防部长办公室赞助的外国设备比较测试项目的一部分。试验使用了俄罗斯的试验设施，包括风吹设施、垂直喷射塔、火箭推进雪橇和米格-25飞机。K-36D座位被逐出火箭雪橇的速度高达730 KEAS公司和MiG-25速度2.5马赫,海拔56000英尺。额外的测试然后在海里雪橇去空军基地进行了跟踪演示低速性能和负面态度。该计划包括17次连续成功的测试，证明了K-36D座椅在这些测试条件下的性能优于美国飞机上使用的弹射座椅

许多功能负责俄罗斯席位的卓越性能。在喷射过程中，从座椅部署伸缩臂，从座椅稳定座椅的姿势，直到座椅和其乘员减速到部署回收降落伞的速度，并且乘员与座椅分开。K-36D座椅在空心速度的喷射期间也部署了一个过多的430 kEas的突出片。风压偏转器改善座椅周围的气流，有助于防风保护。提供腿部升降装置和臂和腿部限制，以防止由于风向形力引起的肢体持续损伤。肢体限制不要求船员在进入飞机时挂钩，并且在正常飞行操作期间不会限制肢体运动。

比较测试项目的成功结果促使他们决定将这项技术用于开发适合美国飞机使用的弹射座椅。AFRL与波音北美公司(BNA)及其分包商Zvezda签订合同，进行先进的研发工作，以展示一种符合美国性能要求的座椅设计。这些要求包括:将座椅重量减少50磅以上，容纳更大范围的乘员重量和尺寸，提高座椅在高下降率的恶劣环境下的性能，集成美国生命支持设备，降低使用周期成本，并提高座椅的生产和可维护性。为了证明满足这些要求的可行性，该座椅使用了K-36D座椅的许多经过操作验证的组件，包括稳定吊杆、风气流偏转器、手臂和腿部约束装置。座椅结构经过重新设计，减轻了重量，增加了垂直调节范围，并提供了座椅靠背的前后倾斜。头枕/降落伞容器更小，以提高乘员“检查六”的能力。弹射器和火箭已经重新设计，以控制座椅加速度，以适应更大范围的乘员重量和尺寸。兹韦兹达正在通过整合电子控制系统和一套小型滚转姿态控制火箭，来满足在高下降率的不利姿态下提高弹射性能的挑战。控制系统使用从飞机接收的数据来建立最佳的座位操作参数，以确保机组人员安全恢复。

Zvezda在努力中非常积极地评估新座椅设计的有效性。他们开发了一个火箭推进的橇式，飞机前体可以在喷射期间快速滚动。该设施类似于雪橇和前体，将用于在今年晚些时候在Holloman Afb的座位上测试座位。ZVEZDA还开发了一种飞行试验台，以评估座椅在不利卷态态度的性能。试验台由安装在AN-12运输尾部的驾驶舱组成。驾驶舱可以在喷射之前旋转到特定辊角。在本文被编写的时候，Zvezda使用这些设施以及早期的比较测试计划中使用的MIG-25测试飞机完成了21个成功的测试。

将俄罗斯独特的K-36D弹射座椅和逃生系统设计专业知识与美国先进的烟火技术、改进的生命支持设备和电子控制技术相结合，为美国机组人员提供了一个负担得起的座位，具有无与伦比的安全逃生能力。

源和资源

• 飞机紧急出口-第17章USAF Flight Surgeon的指南由Ron Peveto, m.d.， M.P.H.修订
• 改革提供了拯救美国生命的机会乔治·k·穆勒中将和詹姆斯·w·布林克利，战斗边1998年7月

参考文献

1. 航空医学:健康和临床方面。伦敦:三医图书有限公司，1978年。
2. 美国空军飞行外科医生。飞行外科医生生活支持设备手册，L 10月87日。
3. 美国海军飞行外科医生手册。生物技术公司海军作战和医疗外科局局长。华盛顿特区,l978。
4. 先进的概念喷射座椅Aces II。报告MDC J4576 Revision D，3月L988。
5. Shannon RH:在1968年1月1日至1970年12月31日美国空军逃跑期间，部队对人的操作方面。冲击型AGARD线性加速度，1971年6月。

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