虽然现代弹射座椅都会很有情趣的用约束带绑住飞行员的腿,用铁架子(限臂器向下偏转)挡住飞行员的手;但在实际高速弹射中,仍然无法阻止飞行员的肢体甩打。高速弹射失败中最重要的死因,就是座椅弹出座舱后受到巨大的气动阻力,带着飞行员在空中以很大过载进行减速时,又极其剧烈的朝各个方向进行翻滚;同时肢体和头部受气流吹袭和翻滚的作用,猛烈的扭曲甩打造成头、脖子、胸部的严重外伤。
事实上西方三代弹射座椅的稳定设计快速发展是在90年代以后,当时他们已经获取了苏联K-36座椅的资料和实物,美国还与俄罗斯进行了K-36的联合改进研制。包括HTY-5在内,西方早期三代弹射座椅对高速稳定性并非没有考虑,但具体设计往往并没有什么........用。例如HTY-5的稳定设计有两个,一个是7米长的稳定绳,对座椅弹射出座舱的过程有一定效果;另一个是在座椅的背后,有一个两点连接式的稳定伞。
由于稳定伞始终处于座椅背面的紊流区内,它事实上不能起到有意义的效果。这一点最早在试飞鉴定中被确认:“高速弹射试验中人椅系统稳定性较差,三向角速度值较大且变化剧烈,应采取措施,提高座椅在高速状态下弹射时人椅系统的稳定性。”当时的弹射速度还不到1000公里/小时。
后来研制单位在全国安全救生学术交流会上也坦承,HTY-5的稳定伞“有一点点偏航稳定效果,高速时基本起不到偏航稳定的作用”;而且座椅朝各个方向翻滚时的角速度“最高达到1350度/秒,这种情况下飞行员即使生还,其受伤概率也一定是很高的”。这意味着飞行员会在瞬间峰值达到35~40倍重力、而且重力方向不断急剧变化的情况下,维持2~2.5秒的高倍重力急剧减速状态,每秒钟还要转上接近四圈,已经严重超出了美国海军标准中的安全极限(1000度/秒)。
目前HTY-5目前的救生成功率仍然维持在100%,关键原因在于现阶段歼-10的坠机事故几乎全部来自发动机失灵;飞行员仍然对弹射时机有很大的控制能力,可以降低到安全速度范围内弹射。如果真进行900公里/小时以上的高速弹射,以HTY-5在鉴定试飞中的表现,不会比美国海军统计中的60%死亡率低。
2009年HTY-5的电子控制器进行了一次技术升级,进一步优化了低空救生能力;但并没有改进座椅基本设计、强化高速稳定性的公开消息。而我国二代机(包括飞豹系列)上装备的通用型HTY-6座椅,由于性能定位较低,则完全没有稳定性设计。
当然时代总在进步,HTY-5毕竟是我国第一次自研弹射座椅,加上80年代确实没有什么技术底子,性能上存在较大局限性才是合理的情况。而且从低空救生能力来说,HTY-5的表现是可以赞同的。在国内新一代弹射座椅的研制虽然目前公开的资料很少,但从对于稳定性设计的特征点披露来看,它对于K-36座椅的核心设计优点基本都进行了继承。
实际上说得比较赤裸一点的话,不排除是在K-36平台的基础上,修改具体结构(比如座椅角度)、弹射方式(比如抛盖改穿盖)、强化控制系统,甚至添加主动飞行控制能力等等。在国内的新研制机种里,值得如此下本的应该也只有歼-20了;具体新一代座椅的性能将会进步如何,还有待日后的资料披露。
笔者不喜欢讲情怀,作品中所有性能数据等信息均源于已公开发行的专著和文献,任何人均可在新华书店和知网/万方/维普中查询、购买。
本文涉及到的资料,部分如下:
《某型弹射座椅鉴定试飞技术》 《现代火箭救生技术概论》 《弹射座椅的发展趋势》 《提高弹射救生安全性的探讨》
从目前歼-20曝光照片中的座舱细节研判,目前歼-20采用的弹射座椅头靠下方没有出现稳定杆容纳筒,而且角度也较为接近歼-10上的22度设计。结合一些我国下一代弹射座椅发展方向(强化稳定性设计,几个结构特征点例如挡流板、抬腿机构等特征与K-36高度一致)的资料,基本可以确定现阶段歼-20采用的仍然是歼-10上的HTY-5弹射座椅。
然而对于强调超声速巡航、高速飞行时间比例前所未有的四代机来说,HTY-5由于稳定性设计不足引起的高速救生能力缺陷是无法弥补的。而在目前来说,全世界范围内,只有苏-27系列的K-36座椅稳定性设计是最可靠、最成熟、性能最优越的。
无论是从技术角度来分析,还是考虑到我国已经引进K-36座椅多年并将其国产化的背景;与其最后在HTY-5的基础上改进出一款类似K-36座椅稳定性设计的产品,不如直接在K-36座椅上进行改进,协调座椅靠背的后倾角度、强化开伞控制系统。
从莱特兄弟的飞行者一号算起,人类的航空时代不过一百一十多年。在航空史上,还从来没有过其它的任何一款设备,能够达到苏联K-36弹射座椅在高速救生领域的成就。虽然即使在当时也没有世界一流的材料与工艺,但K-36座椅依靠着极为出色的基本设计,即使已经过去了五十年,在性能上依然压制着整个地球的同类产品——包括F-22采用的弹射座椅。
K-36座椅研制于上世纪60年代,苏联在吸取大量事故经验以后,将新一代弹射座椅的设计核心锁定在了两个方向。第一个方向与西方相同,也是第三代弹射座椅的共同标准:根据具体的弹射情况,比如高度、速度,灵活的调整开伞动作与时机;保证即使是在低空低速、飞机处于极端不利(飞机有很大下沉速度、侧翻、倒扣)的情况仍然有很强的救生能力。在这一方面,K-36同样非常优越;即使是在采用了带有0.3~0.4秒延时的抛盖弹射方式以后,它的低空低速救生表现依然令人叹为观止。
尤其是K-36的救生伞和开伞设计也非常先进。它的ПСУ-36救生伞采用了开缝结构,由8个对称开缝实现高低速双模工作:低速时开缝很小,救生伞特性与未开缝、未收口的降落伞接近,阻力大,减速快,很低的高度就能进行安全救生。而高速时,开缝会在大速压下强制打开,直接排出一部分气流来减少开伞载荷,避免损坏。
ПСУ-36救生伞的最大开伞高度达到6000米,最大开伞速度达到650公里/小时。而歼-10采用的HTY-5最大开伞高度4000米,最大开伞速度600公里/小时。飞豹、歼八等二代机采用的HTY-6座椅最大开伞高度和速度则仅有3000米、520公里/小时。
