敞開式彈射座椅是指在應急情況下，通過彈射動力裝置將飛行員連同其乘坐的座椅一起彈射離機。飛行員穿著個體防護裝具直接暴露在空氣中，經過一段時間的穩定減速．並達到允許的開傘條件後，按照預定的程式控制人椅分離，打開救生傘實現安全救生的彈射救生系統 。主要由座椅結構、彈射動力、彈射操縱系統、穩定減速系統、程式控制系統和救生傘等組成，南於具有體積小、重量輕和良好的低空不利姿態下的救生性能，已經發展到了第四代敞開式彈射座椅。
基本介紹
- 中文名：敞開式彈射座椅
- 外文名：Open ejection seat
- 所屬領域：航空航天
- 分類：彈道式、火箭式
- 用途：通過彈射動力將人彈射離機
- 型號舉例：MK-1、MK-5
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研發歷程
第一代敞開式彈射座椅的發展時問大約從20世紀40年代中期到50年代中期，又稱為彈道式彈射座倚，即利用滑膛炮的原理把人和座椅作為“炮彈”射出飛機座艙，然後使人椅分離打開救生傘，它主要解決了飛行員在400km/h以上的較高速度條件下的應急離機問題，例如，英同的MK-1、MK-5，蘇聯的米格-15、米格-17飛機上的彈射座椅由於受人體生理耐限的限制，無法解決零一零彈射和跨聲速彈射的問題。
第二代敞開式彈射座椅的發展時間大約從50年代中期到60年代中期，稱為火箭彈射座椅。它的主要特徵是把火箭作為彈射座椅的第二級動力，在第一級動力彈射機構作用下把人一椅系統推出座艙後，再南火箭繼續推動人一椅系統向上運動，使其具有更高的軌跡，以解決零一零彈射救生的問題，並可以在更高的飛機飛行速度(大於1100km/h)下應急彈射離機。例如，美國的韋伯彈射座椅、蘇聯的KM-lM火箭彈射座椅和英國馬丁·貝克的MK-10火箭彈射座椅等。其中，蘇聯和英國的火箭彈射座椅，在原有的一級彈射動力基礎上，增加獨立的火箭發動機作為二級動力，以實現控制彈射過載和提高彈射軌跡的目的，美國採用一、二級彈射動力組合沒計的火箭彈射器作為彈射動力。實現了同樣的目的，不僅如此，在這一時剃，美國為了解決超聲速彈射救生的問題，投人了大量的人力、物力，參加的公司也很多。例如，歲克韋爾國際公司研製的x-15敞開式彈射座椅，利用向前伸出的激波桿，把正衝波變成為斜衝波，以減小作用於人-椅系統上的壓力。可在高度33600m、Ma4.0以及在0高度、167km/h的平飛狀態下安全救生。又如，美國洛克希德·馬丁公司研製的SR-71彈射座椅曾在23774m的高空，在烏赫數大於3.0時，拯救過乜行員。這種座椅在改裝後曾用於美國“哥倫比亞”號太空梭試飛員的應急救生沒備。
第三代敞開式彈射座椅發展大約從60年代中期開始一直持續到。這一時期屬於多態彈射座椅的發展時期，其主要特點是至少採用了高度、速度感測器(電子式/機械式)，根據應急離機的飛行速度和高度的不同，執行不同救生模式，從而縮短了救生傘低速開傘的時問，提高了不利姿態下的救生成功率。國外現役機種裝備的彈射座椅絕大部分為第三代彈射座椅。裝機服役的第三代彈射座椅以俄K-36系列、美ACESⅡ系列、英NACES(M K-14)和MK-16為代表。其中，K-36系列彈射座椅為蘇聯星星科研生產聯合體於60年代中期研製成功的第三代彈射座椅，其突出特點是良好的穩定性和高速救生性能，在馬赫數3.0、當量空速為1400m/h的條件下，飛行員仍能應急彈射成功，MK-16系列座椅是英國馬丁·貝克公司於20世紀90年代初研究的第三代彈射座椅，主要特點是將彈射機構與庵椅骨架一體化設計，對生命保障系統和彈射座椅與飛機的接口進行統一管理，不僅重量輕，而且結構緊湊，採用電子程控器和三向過載感測器，可與飛機數據匯流排相連，感受彈射離機時飛機的各種信息和離機後的人-椅系統信息，執行最佳的救生控制程式。具有自動彈射離機的功能。日前已裝機服役EF2000、法國“陣風”、美國F-35等機種。
第四代敞開式彈射座椅的發展實際始於70年代末期，與第三代敞開式彈射座椅研製的後期相互交織在一起，平行地向前發展。它的主要特點是實現人-椅系統離機後的姿態控制，其關鍵技術是可控推力技術和飛行控制技術。第四代彈射座倚實質上是一個自動飛行器，主要解決高速彈射救生和不利姿態下的救生問題、由於第四代彈射座椅的關鍵技術風險性很大．雖然經過二十多年的研究(如最高性能彈射座椅(MPES)計畫、乘員彈射救生技術(CREST)計畫、第四代彈射救生技術的驗證計畫等)，取得了很大進展，但尚未裝機服役。
工作過程
當飛機飛行速度超過400km/h飛行員受迎面強大氣流阻力，很難自行爬出座艙，為了克服高速氣流阻力，採用彈射救生方法，即在高速飛機上藉助彈射裝置離開飛機，彈射裝置主要包括彈射座椅、彈射機構、安全帶防護系統和降落傘系統等。其原理是利用彈射彈式火箭做動力，當火藥與火箭助推器點燃時，藉助其產生的強大推力即可將人連同座椅一起彈出座艙。一旦飛機發生故障，飛行員判明情況，需要離機時，立即採取正確的彈射姿勢，拉動座椅上擊發機構，彈射裝置按一定程式工作，拋掉座艙蓋一拉緊束縛系統一彈出座艙一自動射出穩定傘和減速傘一解脫座椅後人一椅分離，打開救生傘著陸或著水。
分類
敞開式彈射座椅，隨著飛機性能日益提高及救生技術發展，分為彈道式彈射座椅及火箭式彈射座椅。
彈道式
彈道式彈射座椅其結構是在座椅背面裝有彈射筒，筒分內外兩個，向上彈射時座椅內筒聯接在座椅骨架的頂端，外筒固定在座艙底板上。當擊發彈射，內筒的彈射彈點燃，借筒內壓力將人彈出座艙。為了提高彈射初速，彈射筒又發展為三節、四節套筒，彈射彈除主彈射彈外又加輔助彈，座椅安裝了自動程控機構等。50年代已普遍使用，救生率達80%以上。
火箭式
火箭式彈射座椅在座椅上加裝火箭助推器，即在彈射時首先利用彈射彈將座椅彈出座艙，接著點燃火箭助推器使座椅繼續升高，增加彈射軌跡高度。火箭彈射座椅有三種類型：
①與彈道彈射裝置合在一起的火箭彈射器，如美國ACES火箭彈射座椅。
②雙彈射筒雙火箭型式的組合動力裝置，如美國SⅢS座椅。
③除椅背有彈射筒外，在椅盆下裝火箭包，如英國的MK-10座椅。火箭式彈射座椅已被廣泛套用，具有零一零和1100km/h條件下救生能力。
敞開式彈射座椅近年來又有了較大發展，引用了一些新技術，例如研製以微機為基礎的程式控制器，改進了彈射座椅的定時和程控。為解決低空救生，研製一種立姿制導系統，裝在彈射座椅上，能使座椅自動轉向天空彈射，它採用現代遙感技術。在80年代美國又提出了CREST計畫，進一步提高了敞開式彈射座椅性能，它包括吹襲防護裝置，自適應限度裝置、可控制推力的彈射筒等系統，計畫把彈射座椅的救生包線擴大到1300km/h，同時提高低空不利姿態下的救生成功率。
性能要求
世界各國軍用飛機救生系統仍以敞開式彈射座椅為主要救生工具，其性能發展要求如下：
(1)救生性能包線將擴大到1300-1400km/h。
(2)高速防護技術：要保證1300-1400krn/h條件下的救生，必須採用新的高速防護措施，以減少乘員受高速氣流損傷。
(3)推廣使用自適應控制技術：採用雙態控制技術，緩解高低開傘的矛盾。根據不同彈射離機條件(如速度、高度、溫度、重量、飛機姿態等)選擇不同彈射離機程式，控制推力矢量，使座椅具有適應能力。
(4)向輕小型、低成本發展。
(5)向通用化、標準化、系統化發展。
彈射軌跡控制
彈射軌跡控制的任務有：
①使座椅離開飛機；
②在多座飛機上使乘員軌跡發散，避免碰撞；
③在低空彈射時，使軌跡離開地面，避免衝撞著地。
設計不同的控制火箭裝置，研製相應的感測器，通過微處理機的程式控制，自動操縱座椅的飛行狀態，達到軌跡控制的任務是可以完成的。在現役的彈射座椅上，為了使座椅離開飛機，採用了火箭助推器；為了使乘員軌跡發散，採用了側向火箭推力器。因此，火箭控制技術是計畫的重點研究課題之一。控制座椅軌跡離開地面、避免衝撞著地是提高低空救生成功率的重要措施。美國海軍研製的立姿制導系統，裝到彈射座椅上後，能使座椅的軌跡自動轉向天頂方向。該系統已研製成功。它所採用的遙感技術的感測器將會被新一代彈射座椅所引用。
