彈射座椅發(fā)明前后,飛行員是如何跳傘的?


當(dāng)今的戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī),甚至包括高級教練機(jī),都是有彈射跳傘裝置的。彈射座椅其實(shí)就是一把可以上下活動(dòng)的椅子。后背框上有小型火箭作為發(fā)射動(dòng)力。飛行員感覺飛機(jī)被擊中或者發(fā)生不可控的飛行狀態(tài),有墜毀的危險(xiǎn)時(shí)。一拉彈射手柄,彈射座椅兩側(cè)的小火箭就會(huì)點(diǎn)火,產(chǎn)生數(shù)百公斤的推力把座椅連同飛行員一起向上發(fā)射出去。過去的逃生座椅,也有向下拋射的,比如早期轟六的逃生系統(tǒng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)生存率連5%都沒有。于是現(xiàn)在的彈射座椅,不管飛機(jī)本身姿態(tài)如何,都是向座艙蓋的方向拋射。彈射座椅的這個(gè)彈射火箭推力設(shè)定的不大也不小,足夠把座椅連同飛行員彈射出去十幾米的高度,但又不是加速度和彈射力量極大,過大的彈射力和彈射加速度,會(huì)直接損傷飛行員的頸椎和腰椎,因此彈射力度必須保持合適,而且彈射時(shí)飛行員的頭部最好往后靠在座椅的頭枕上。
否則彈射瞬間的加速度仍然會(huì)對頸椎和胸椎造成巨大的傷害。搞不好彈射成功了,也會(huì)損傷脊柱和中樞神經(jīng),讓飛行員無法再次上天。彈射火箭被發(fā)動(dòng)以后。面臨另一個(gè)巨大的問題,就是如何突破座艙蓋。座艙蓋平時(shí)是必不可少的,可以隔絕外界的強(qiáng)氣流,保證座艙內(nèi)在高空飛行時(shí)有合適溫度和含氧量。但是彈射時(shí)的座艙蓋卻是一個(gè)巨大的障礙。過去出現(xiàn)過不少彈射成功,飛行員頭部卻撞在座艙蓋上引發(fā)的后續(xù)嚴(yán)重后果?,F(xiàn)在大部分戰(zhàn)機(jī)的座艙蓋,其實(shí)就是一整塊亞克力有機(jī)玻璃,但是硬度和整體重量仍然不小。目前有兩種方式突破座艙蓋。第一種,是拉動(dòng)彈射手柄后,座艙蓋先整體炸飛拋掉,然后彈射座椅才點(diǎn)火脫離。這要求座艙蓋必須大約提前炸飛0.8秒到1.2秒之間。才能確保開始彈射后的飛行員不會(huì)再撞在已經(jīng)拋出去的座艙蓋上。早年設(shè)計(jì)的戰(zhàn)機(jī)比如F16和飛豹等,都是先整體炸飛座艙蓋再彈射。

現(xiàn)在的大中型轟炸機(jī),比如B1B和新轟六,也是先整體炸飛每個(gè)飛行員頭頂上的密封蓋板,再逐個(gè)把飛行員彈射出去。不過既然已經(jīng)是拋棄飛機(jī)彈射,那么肯定是到了千鈞一發(fā)的時(shí)刻,彈射是提前還是延遲0.1秒,都可能是生與死的區(qū)別。因此整體拋蓋總是嫌慢,于是又出現(xiàn)了直接穿蓋彈射,就是先用爆炸索,把飛行員頭頂?shù)淖撋w炸出一個(gè)缺口,而且彈射座椅的頭枕比飛行員的頭盔最上端要高,最上面有一個(gè)金屬?zèng)_角,就是在爆炸缺口不夠大的情況下,可以用火箭推動(dòng)加沖角的力量,直接沖破座艙蓋彈出來,這樣比先整體拋蓋再彈射節(jié)約了1秒多的時(shí)間,生存概率大增。
連座椅帶人一起彈射離開飛機(jī)時(shí),現(xiàn)代化的彈射系統(tǒng),會(huì)自動(dòng)迅速計(jì)算此時(shí)飛行員和大氣的相對速度,以及此時(shí)的高度和矢量角度。如果速度過高,不會(huì)立即打開降落傘。因?yàn)槿绻麖椛涑鰝}時(shí)和外界空氣的相對速度大于600公里每小時(shí),此時(shí)即使打開降落傘,也會(huì)當(dāng)即被巨大氣流扯碎,飛行員的身體也受不了。只有相對速度下來后,此時(shí)降落傘才會(huì)彈開,而且座椅的無用部分會(huì)自動(dòng)脫離,只留下飛行員掛在降落傘上。慢慢下降。
彈射座椅,最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)末期,也是德國人的原創(chuàng)發(fā)明。二戰(zhàn)末期德國的Do335箭式戰(zhàn)斗機(jī)裝備有彈射座椅,Do335是噴氣機(jī)出現(xiàn)前,全球最快的活塞式飛機(jī)。采用極為特殊的兩臺(tái)大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩具螺旋槳,一前一后,一拉一推。最高平飛時(shí)速高達(dá)850公里每小時(shí),這在螺旋槳時(shí)代是非常罕見的。不過到德國投降也只生產(chǎn)了28架,幾乎沒對空戰(zhàn)有大的影響。之所以要為這種驚人的飛機(jī)專門研發(fā)彈射座椅,是因?yàn)檫@種飛機(jī)的尾部也有螺旋槳,如果飛機(jī)被擊中,飛行員和過去一樣自己爬出座艙再跳傘,會(huì)被尾部的螺旋槳當(dāng)即打碎。因此必須采用有動(dòng)力的人工彈射跳傘,前所未有的采用壓縮空氣為彈射動(dòng)力,并且在拉動(dòng)彈射手柄的同時(shí)。有同步炸藥把尾部螺旋槳和垂尾先炸掉。才能安全彈射。

其實(shí)在發(fā)明彈射座椅以前,輕型戰(zhàn)斗機(jī)的飛行員要跳傘很難。起碼要確保飛機(jī)被擊中后還沒有當(dāng)場解體;第二要有力氣自己打開座艙蓋;有力氣爬出座艙;這需要飛行員沒有受傷才行。爬出來后,還要確保不在強(qiáng)氣流下撞到飛機(jī)的尾部。因此二戰(zhàn)中跳傘成功的,大多數(shù)其實(shí)都是大型轟炸機(jī)的部分機(jī)組。戰(zhàn)斗機(jī)飛行員更習(xí)慣整機(jī)迫降。而日本人干脆就不給飛行員配備降落傘。甚至神風(fēng)攻擊,都給菜鳥們直接焊死座艙,已經(jīng)徹底滅絕人性!