飞机原理与构造 素材 飞行弹射座椅.docx

飞行弹射座椅 引子 　　“为了提高飞行员在战区获得安全救援的几率，武装部队正在研究先进逃生和救援概念，这将赋予飞行员在弹射逃生后进行独立飞行的能力，从而降低被抓获的风险……” ——卡曼飞机公司文档，1972年 　　在20世纪80年代末的越南天空，下面这个场景已变得越来越司空见惯：一架美国攻击机的飞行员正向下方几百米处茂密丛林中看不见的地面目标倾泻火箭弹，突然他感觉到剧烈的震动，仪表板像圣诞树一样闪烁了起来，燃料压力如陨石般飞快下降，尾喷管喷出浓浓的烟雾。飞行员必须在瞬间做出决定，能坚持到海岸吗？不太可能。 能操纵这架尖叫的金属怪物安全迫降吗？不可能。那么就剩下一个选择了。 　　在通知了长机后，飞行员弃机弹射。他拉出座椅手柄启动弹射序列，先是座舱盖被从瘫痪的喷气机上抛离，然后弹射座椅在火箭发动机的推动下脱离飞机。飞行员在翻滚中与座椅分离，降落伞张开了，飞行员挂在伞绳下方慢慢飘落。这里是北越控制区，下方丛林危机四伏。落地后，北越军队可能赶在美国空军搜救直升机到来前抓获这名飞行员。 　　座椅在弹射后独立飞行该有多好？这样飞行员就能操纵座椅向远离敌占区的方向飞行，尽量接近地面友军，大大提高搜救成功率。 卡曼的SAVER飞行弹射座椅概念 为啥不搞一个飞行座椅？ 　　到20世纪60年代末，已无法忍受飞行员持续损失的美国空军和海军开始联合研究飞行弹射座椅的可行性，然后在初步研究的成果上在1967年底正式启动了机组人员逃生/救援能力（AERCAB）项目。项目的主要目标就是为弹射座椅增加自主可控的飞行能力，让飞行员在弹射后能够继续飞行以避开敌人抓捕，同时能给搜救小队留出更多救援时间，指挥飞行员飞向安全的救援地点。对于在海面上弹射的海军飞行员来说，他可以驾驶座椅接近救援船只。 　　美国空军俄亥俄州莱特-帕特森空军基地的飞行动力实验室在1974年发表了一份关于AERCAB座椅的报告，这样写道： 　　“飞行弹射座椅能使飞行员在弹射后获得一个辅助飞行器继续飞行，他能驾驶弹射座椅以一定速度进行短距飞行，避开敌占区飞向预定安全救援地点，同时也使搜救小队面对的危险降到最低。” 　　报告评价AERCAB座椅是“空中逃生领域的新高度，代表着‘飞机内的飞机’下一代逃生系统。” 　　军方为AERCAB座椅规定了如下要求： 　　座椅具备可展开的升力翼面和推进系统 　　巡航高度足以避开轻武器 　　不降低现有座椅的救生能力/包线 　　翼面展开和飞行转换必须全自动进行 　　系统必须能在恶劣天气下操作 　　适用于沃特A-7“海盗”和麦道F-4“鬼怪”飞机的改装 　　三家公司回应了招标，分别是康涅狄格州布卢姆菲尔德的卡曼飞机公司，加州曼哈顿海滩费尔柴尔德公司的斯特拉托斯分部，以及纽约州水牛城的贝尔航空系统公司。三家公司都获得了一份研制合同，其中贝尔受美国空军飞行动力实验室的领导，卡曼和费尔柴尔德则受到宾夕法尼亚州温斯特斯特斯的海军航空发展中心（NADC）的指挥。 　　三家公司开始各自的研制工作，每家公司的设计都各有特色。AERCAB座椅的要求很苛刻，设计除了满足上述关键要求外，军方还规定如果飞行员明确知道自己在友军占领区上空弹射，则可以选择标准的伞降方式，也就是说虽然AERCAB座椅是全自动操作的，但必须具有飞行员超控模式。座椅的自动系统必须确保受伤或意识模糊的飞行员也能操纵座椅按照预定航向和高度飞行。军方还规定座椅能持续飞行30分钟，之后飞行员在60米高度与座椅分离伞降。两家公司的设计甚至能载着飞行员直接降落地面。 　　座椅上还必须具有气压传感器，确保系统在低于3050米高度时才会展开，否则飞行员就会暴露在缺氧环境下，过快消耗氧气储备。座位的飞行速度至少要达到100节（185公里/小时），爬升速度305米/分，航程大约80公里，座椅中还要容纳有生存设备和信标。 军方为AERCAB项目制定了苛刻的性能要求 卡曼的设计 　　卡曼的设计名叫SAVER（“可收纳飞行员逃生旋翼座椅”的缩写），由理查德·荷洛克和贾斯汀·巴兹达领衔设计，他俩分别是卡曼公司的研究项目工程师和系统研究主任。SAVER展开后就是一架紧凑的旋翼机，有一副无动力旋翼，旋翼可折叠起来使座椅塞入A-7“海盗”和F-4“鬼怪”的座舱，甚至是格鲁曼F-14“雄猫”。 　　SAVER的主要组件包括弹射座椅、升力系统（旋翼）、涡扇推进单元及相关子系统。SAVER收纳时的尺寸是0.56×0.95×1.37米，空重约130千克，包括飞行员、动力装置和燃料在内的总重约为270千克。 　　旋翼系统具有两段伸缩式双叶片，安装在跷跷板式挥舞铰上，铰链不仅能使旋翼在飞行中呈锥面，还能让叶片向上折叠90度收纳起来。铝合金叶片使用环氧树脂粘合而成，旋翼折叠时的长度为1.2米，展开但不伸展时的直径是2.4米，完全伸展后的直径是4.25米。叶片