Analysis of Helicopter Pilot Ejection Escape System
沈桂将 SHEN Gui-jiang
（陆军航空兵学院，北京 101123）
（Army Aviation Academy，Beijing 101123，China）
摘要：随着航空技术的发展，航空飞行器的性能越来越优越，战场上飞行员的安全问题也成为焦点问题。本文基于对直升机飞行员弹射逃生系统原理的研究，列举了具体的直升机弹射逃生案例，分析了影响直升机弹射逃生的因素，分层次地阐述了对弹射逃生系统的研究与分析。
Abstract: With the development of aviation technology, the performance of aviation aircraft is becoming more and more superior, and the safety of pilots on the battlefield has become a focus issue. Based on the research on the principle of helicopter pilot ejection escape system, this paper enumerates the specific helicopter ejection escape cases, analyzes the factors affecting the helicopter ejection and analyzes the ejection escape system hierarchically.
关键词：直升机；弹射逃生；影响因素
Key words: helicopter；ejection escape；influencing factors
中图分类号：V244.21+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0221-02
0 引言
弹射逃生系统是在飞机发生故障时，依靠座椅下的动力装置将飞行员弹射出机舱，张开降落伞。它是战斗机飞行员应急离机、使飞行员安全降落的座椅型逃生装置。弹射逃生系统性能的优劣，直接关系到飞行员的生命安全，因此受到广泛的关注和重视。
1 弹射逃生系统原理
现代弹射座椅一般由火箭推进器作为动力，在火箭推进器启动后，飞行员和座椅（下文称“人椅系统”）一起被弹射出舱。目前世界上最先进的弹射座椅，都采用二级弹射。第一级弹射负责将人椅系统弹射出舱，第二级弹射则是实现人椅分离、打开逃生伞的动力源，由火箭发动机和开伞器构成。
当弹射系统启动时，第一级弹射装置开始工作，给予人椅系统向上的外力，飞行器抛掉座舱盖，人椅系统弹射出舱。二级弹射启动，人椅分离，打开逃生伞。
2 弹射逃生实例
2.1 战斗机逃生案例
在1989年第38届巴黎航展的飞行表演上，一架米格-29战斗机因进气道吸进一只飞鸟，导致飞机发生故障，使飞机失去控制。飞机发生故障时距离地面为150米，试飞员跳伞时的高度不足30米，在试飞员离机后仅2秒，飞机就发生爆炸并起火，试飞员仅受轻伤。
2002年7月27日，乌克兰一架苏-27UB战斗机在乌西部城市利沃夫进行飞行特技表演时突然失控坠毁，驾驶这架出事战机的两名飞行员是托波纳里和叶戈罗夫，他们在飞机坠毁前被弹射出机舱，得以生还 。
2.2 当前军用直升机弹射系统
军用直升机由于受飞行高度低、飞行速度快、沿途地形复杂、地面火力等因素影响，事故率远高于军用固定翼飞机。卡-52装备的K-37-800弹射座骑，是世界上唯一批量生产，应用在直升机上的逃生系统。在紧急情况下，飞行员拉动座椅下方的双把手，启动弹射系统，旋翼上的爆炸螺栓首先爆炸，将全部6片旋翼同时炸离，紧接着座舱罩被弹射开，座椅上方的火箭点火射出座舱，而几乎同时，飞行员与座椅分离，火箭下端的绳索系在飞行员躯体上，借火箭向上的拉力将飞行员拉出座舱，然后开启降落伞。整个逃生过程只需2.5秒。
3 影响直升机弹射逃生的因素分析
直升机弹射逃生系统发展受阻的因素有很多，主要包括以下几点：
3.1 直升机结构的影响
直升机机身上方有主旋翼，因此一般情况下直升机无法像固定翼战斗机一样向上弹射。而机头的装备、武器及舱内设备又极大程度上限制了直升机飞行员逃生的路线。狭小的舱内空间和发动机动力也限制了过大、过重的弹射逃生设备的装备在直升机上。所以，研究制造重量轻，装备体积小的弹射逃生设备至关重要，同时对直升机飞行员的战场生存有着巨大的现实意义。
3.2 低空特点的影响
武装直升机是一种超低空的火力平台，由于逃生时高度只有几十米至几百米，逃生伞展开后没有足够的充气时间，减速性能难以达到保证飞行员安全落地的指标，从而严重阻碍了直升机弹射逃生系统的发展。
3.3 弹射座椅的影响
弹射座椅是整个弹射系统的核心部分，其性能的优劣直接决定着飞行员的生命安全及逃生质量，其性能包括弹射座椅的本身材质及弹射过程中的气动性能。
在战斗中，必须保证逃生系统及弹射座椅要完好无损，这就对座椅的材质提出了较高的要求，整个系统既要总的体积和质量符合武装直升机的要求，还要保证在直升机受到攻击时，不会使自身受到损伤。
气动性能要求弹射座椅在出舱后的初速度、加速度、角速度及过载的参数要符合飞行员的生理极限，并使人椅系统沿安全的曲线飞行，确保飞行员从出舱到落地的安全。在整个逃生系统中，逃生伞担负着至关重要的角色。因降落伞折叠后依然有着较大的体积（相对于武装直升机座舱内空间），而一般较小的降落伞又不具备良好的减速性能。所以针对武装直升机设计一系列的专用逃生伞也成为了直升机飞行员弹射逃生的一项关键任务。
3.4 自动化弹射逃生系统可靠性的影响
当前直升机在飞行员弹射逃生时，普遍采用手动操作的方式，这对飞行员弹射时机的判断力提出了很高要求。当直升机遇险时，飞行员的精神处于高度紧张状态，对环境的判断力也变得不够准确，所以自动化弹射逃生系统就变得尤为重要。自动化弹射逃生系统是在直升机遇险时，能够自行判断险情，并通过预设的方案自动启动弹射逃生装置，从而进行弹射。
面对日益复杂的未来战场环境，对自动化弹射逃生系统的需求变得越来越高。自动化弹射逃生的关键性技术是测控技术,通过自动化测控来检测当前直升机的状态，判断弹射逃生的时机。但是当直升机遇到险情时，涉及诸多因素，包括高度、速度、加速度、失速、横滚、俯仰、偏航及发动机停车、失火等等因素，使得测控尤为困难。
3.5 弹射逃生系统时间控制模式的影响
针对第四代弹射座椅的特点，逃生系统需要对系统时间控制模式进行研究，以采集弹射逃生过程中的各项参数，从而实现对人椅系统横滚状态和飞行轨迹的控制。弹射逃生系统时间控制模式包括固定时间控制模式、延迟时间控制模式和选择时间控制模式三种。固定时间控制模式是弹射系统在启动后以固定的时间进行开伞；延迟时间控制模式是通过采集系统开启后，弹射座椅出舱瞬间高度及速度参数，根据预设的开伞计划选择开伞时机；选择时间控制模式是对不同的出舱速度选择不同的开伞时机。
虽然逃生系统的时间控制模式越来越智能化，但是仍存在着一定的局限性：
①采集数据的准确性、精密程度带来的影响很大。
②采集的数据局限于弹射座椅出舱的瞬间，无法感知人椅系统出舱后的具体情况。
③一旦时间控制系统出现故障，将对飞行员的安全逃生带来巨大的影响。
4 结束语
随着美、俄、英等军事大国的科技崛起，通过大量的试验，弹射逃生越来越适合直升机飞行员逃生系统。未来的直升机弹射系统将趋于自动化、精巧化、综合化，在瞬息万变的信息化战场，飞行员的工作量十分巨大，自动化弹射技术必然成为未来的直升机弹射逃生的发展趋势。
参考文献：
[1]周富民，孙永宾，毋伟刚，邓卓飞．武装直升机乘员救生技术[J]．兵工自动化，2011，30（9）：86-89．
[2]李锐．航空救生装备的发展[J]．航空科技术，1995，9（1）：20-23．
[3]侯晓蒙．军用飞机的弹射座椅[J]．现代军事，2002，5（6）：28-30． |
