保護座艙

保護座艙（Protection Cockpit）是指一類配置了對飛行員生理保護措施及相關個體救生防護措施的座艙，比如套用新材料的座艙保護蓋、座艙玻璃降低電磁脈衝影響；救生方面給予座艙彈射分離功能，比如彈射分離座艙。

基本介紹

• 中文名：保護座艙
• 外文名：Protection Cockpit
• 定義：配置防護功能的座艙
• 類型：彈射分離座艙
• 一級學科：航空科技
• 二級學科：航空器

新型材料在座艙保護罩上的套用

目前在世界高科技迅速發展的時代，新型複合材料作為一項高科技發展的基礎性材料而位於發展的前列。隨著市場競爭的日趨激烈，飛機製造業模具材料的製造技術也日益受到人們的重視，但是傳統的工裝製造模式已很難適應現代市場經濟的要求。在航空製造業中，絕大多數飛機零件都是採用手工成型方式。然而製造飛機鈑金零件工裝材料大多是金屬材料，雖然金屬材料有很好的機械加工性能，但因為其機械及物理性能都很差，使用壽命較短，且生產零件的超差率較高，給產品質量帶來諸多不便。所以，需要找到一種具有強度高、質量輕、加工方便、並具有良好力學性能的新型材料在座艙保護罩上的套用。

座艙保護罩工裝的結構工藝分析

座艙保護罩是一種特殊的飛機產品工裝，其結構外形特殊形狀複雜是比較有代表性的一類工裝產品。以下針對該工裝產品的結構特點，準確地選取新材料進一步工藝分析，保證座艙保護罩工裝能夠合理加工製造，製造符合技術要求的零件產品。同時，也使得飛機工裝產品選材更加的廣泛、實用。座艙保護罩工裝是對飛機座艙玻璃表面保護的產品，在所要保護的位置鑲制絨布、海綿、鋁板及折頁等金屬標準件。現有工裝產品採用非金屬材料加工製造，樟松是航空工業工裝產品中較為常用的材料，它重量較輕、易加工、製造周期短、油漆性能好，但表面硬度低、尺寸穩定性差、耐磨性能差、容易變形。精緻層板也是常用工裝材料，它製品尺寸穩定性好、不易變形、硬度高、韌性低、不易成型、價格較貴。因此，使用以上兩種材料無法滿足座艙保護罩產品的技術要求。

新型材料的確定

現有材料都無法滿足座艙保護罩工裝的使用要求，通過座艙保護罩工裝對材料性能的技術分析。需要材料的尺寸精度高、韌性好、強度高、能夠承受一定的外力衝擊，材料本身隨外界環境（溫度、濕度等外界因素）變化較小。雖然金屬材料能夠滿足相應技術性能的指標，但因其經濟成本太高，體積重導致使用不夠方便，其加工製造周期難以控制，給生產製造帶來較大困難。因此，沒有必要採用金屬材料作為座艙保護罩工裝材料。樹脂基材料的特點是具有優良的化學穩定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機械性能。由於材料本身特徵不同，其製造工藝、結構設計方法和使用性能也不同，而且，各種樹脂材料本身的機械及物理性能也各不相同，因此，適用的場合也就不同。該樹脂材料在工裝使用上非常的廣泛，該樹脂材料的粘接力強、強度高、重量輕、加工成型方便、收縮極小、尺寸穩定性高，具有良好的抗熱及抗化學品功能，此外該樹脂還具備良好的機械加工性能，其表面強度、耐磨性以及抗衝擊性能非常接近金屬。因此，座艙保護罩工裝的材料選用這類樹脂材料。

研究結論

實踐證明，樹脂基材料性能優良與金屬材料相比製造工藝比較簡單，成本較低，作為航空材料在工裝產品的使用上具有廣闊的套用前景及巨大的經濟效益和社會效益。通過上述工藝流程，採用這種樹脂材料加工製造的座艙保護罩工裝，產品耐磨性、表面光潔度、尺寸穩定性，以及其它力學性能都能達到使用技術要求，已得到使用單位的認可。通過樹脂基材料工裝高品質、高效率、低成本的使用，使該材料技術在軍事領域有了新的發展方向，從而應該發揮該材料的優勢，提高飛機產品的質量，縮短製造周期，減少製造成本，為國家產業技術快速發展做出貢獻。

彈射分離座艙

背景

隨著飛機技術戰術指標的提高，救生也越來越複雜和困難，因而對飛機救生系統提出了越來越高的要求，救生系統也正是在適應這些新要求中不斷向前發展的。救生複雜化的原因之一是飛行高度的增加。在高空救生必然會遇到低氣壓、低氣溫和低密度所帶來的問題，例如包括體液沸騰在內的高空病、凍傷、高空大開傘動載及穩定性等問題。高速度是使飛機救生條件惡化的更重要的原因。隨著飛機速度的提高，彈射軌跡和彈射過載的矛盾也進一步尖銳；高速氣流的吹襲、人椅系統的不穩定都相繼變得嚴重氣流。在超聲速彈射救生中，制動過載將成為救生設備設計的主要問題，同時氣流吹襲也更嚴重。因此，可以說速度問題是推動救生設備發展的主要因素。

根據飛機救生系統的組成及形式，可以將其分為四大類，實際也可認為是飛機救生系統發展的四個階段：

1. 救生傘。低速飛機上使用。
2. 敞開式彈射座椅。一般用於亞聲速飛機；目前隨著各項技術的發展，敞開式彈射座椅也開始用於跨聲速飛機。
3. 封閉式（半封閉式）彈射座艙。用於超聲速飛機。
4. 彈射座艙和分離座艙。用於高超聲速飛機。

簡介

彈射座艙（救生艙）是將飛行員連同座椅和密閉座艙都一起彈離飛機，或與機身分離而脫離險境。由於飛行員是在密閉艙內，因此不會受到高速氣流的吹襲，也不會受外界環境的低氣壓和低溫度的影響。同時，由於救生艙的質量很大，氣動力所產生的制動過載也不會很大，從而解決了高速救生制動過載大的問題。

分離程式步驟

彈射座艙（救生艙）是專門為彈射救生而設計的密閉艙。平時飛行員在飛機的密封艙內工作，應急離機時，飛行員連同座椅移入救生密閉艙，救生艙立即密封增壓，並由乘員操縱彈離飛機。

B-70飛機的救生艙

這種救生艙一般都是單座的。如美國B-70飛機彈射救生艙，四個乘員分前後兩排。應急彈射時，座椅向後移入各自的救生艙，軀幹和腿定位，上下艙門閉合（如右圖），同時增壓。在救生艙閉合後，正副駕駛員仍可操作飛機。當決定彈射時，可操縱彈射手柄，拋掉座艙蓋，火箭點火，彈離飛機。彈射後0.1s，艙背伸出兩根穩定桿，在中高速下起穩定作用。在經1.5s，穩定桿頂部兩根小傘張開，保證低速和降落時的穩定。高度下降到4550m時，10m直徑的回收傘展開，同時艙底減振氣囊充氣，以便著陸緩衝。降落後，乘員可利用艙內設備進行通信聯絡和生存。水上降落時，四個漂浮氣囊以保證艙體漂浮。

該系統火箭動力總衝量為20500kgf·s，最大過載為17，彈射高度可達到110m以上。可在零高度、167km/h及21000m、Ma（馬赫數）=3的情況下救生。

B-58飛機的彈射座艙與B-70艙相似，採用了三個單獨的鋁製密閉彈射座艙。彈射座艙工作氛圍三個階段：

1. 準備彈射（人體軀幹和腿定位，艙門關閉，增壓等）；
2. 彈射（拋蓋，火箭點火，穩定傘射出，穩定桿伸出）；
3. 著陸及生存（直徑11.7m的回收傘展開，減振氣囊充氣，著陸或水上漂浮，生存待救）；

該彈射艙質量約320kg，給乘員提供了“全環境”保護，在海上漂浮可維持生存72小時。

設計要求

關於救生艙設計的通用要求，美國軍用規範MIL-C-25969B中做了詳細的規定，其中包括：

• 救生艙尺寸、外形和重量方面的要求，救生艙與機身結構的連線和分離的要求；
• 增壓、供氧、氣密和水密要求；
• 艙內座艙、約束系統及其他設備的要求；
• 回收及減振系統的要求等；