飛機逃逸系統

飛機逃逸系統（Aircraft escape system）用於太空梭，目標是：能確保機上的每個乘員在飛行中的任何時間內安全逃逸和返回。與該目標同等重要的是低的成本。低成本和系統的飛行性能及總效率一樣重要。

基本介紹

• 中文名：飛機逃逸系統
• 外文名：Aircraft escape system
• 作用：用於機上乘員的安全逃逸和
• 組成：彈射座椅、降落錐、密封罩等
• 英文縮寫：AES
• 套用對象：太空梭等

簡介

由人駕駛的和(或)運送乘客的太空梭，都存在著應急逃逸，直至拋棄飛行器的問題。駕駛員和乘客在安全而成功的逃逸中，時間是決定的因素。應急事件可發生在整個飛行過程的任何時間內，要求逃逸系統提供安全逃逸。如上述要求不能滿足，則將危及到乘員的安全。應急逃逸系統的目標是：能確保機上的每個乘員在飛行中的任何時間內安全逃逸和返回。與該目標同等重要的是低的成本。低成本和系統的飛行性能及總效率一樣重要。然而，尤為重要的是整個逃逸和返回系統的體積和重量，這直接影響著運載器的有效載荷和性能。

可靠性和簡單性是另一個重要的因素。可靠而簡單使得在操作和維修方面只要求很少的訓練及輔助設施，一旦使用，啟動和操作都很簡單，因此，現實的目的是要在飛行過程中的任何時間內，機上的乘員都能安全逃逸和返回。就是說，在考慮重量、體積、性能、效率、訓練、維修、成本等諸因素的條件下，能獲得最安全的逃逸和返回。

解決辦法

欲最有效地使用太空梭和空間站，駕駛員和乘客應在不穿宇宙服的條件下都能乘坐。將來，各種身體條件和年齡，不同身材的男女重要人員，技術員、科學家、工程師、醫師和政治家，都需要運送到空間站和空間基地去。因此，逃逸系統必須具有將這些不穿宇宙服的，任意高度和身材的乘客閉封起來的能力，並為這些乘客提供在逃逸、再入、回收過程中必需的全部設備和環境條件。掌握逃逸程式幾乎不需訓練，因此對這些重要人員不加訓練也能安全逃逸。

彈射座椅與彈射包

人們在旅行時傳統習慣是坐著，在太空梭或空間站上通常每個乘客或駕駛員有一個單獨座位。當應急情況發生時，人們通常是在座位上，這樣就可使逃逸時間、作用力、混亂、驚慌等因素減至最低，從而使人們從座位上被輕鬆地彈出。座位上的應急逃逸有兩種方法可供使用，一種是彈射座椅，另一種是彈射包，這兩種方法各有優點和缺點。

當用彈射包彈射時，乘員是在他們的座位上，採用彈射包把不穿宇宙服的乘員從坐椅上彈出時，必須解決一系列難題，例如：太空梭和彈射包的接口，每個包的使用不同則每個包的裝配都得研製，成本很高、彈射包必須能從軌道上再入以及在發射台上也能使用等等。

另一種方法是彈射座椅。飛行器的指揮者為了乘客的安全，先用彈射座椅將他們彈出，然後力求選擇挽救飛行器的可能。然而為了滿足救生的要求，必須採用密封的方法並與軌道再入等方法結合起來。彈射座椅逃逸系統，通過許多分析比較後說明它有很大的潛在能力，一旦得到發展，就能普遍地套用在所有的太空梭、空間站、高超音速飛機以及其他飛行器上。這樣就應考慮統一的輔助設施，訓練和操縱系統，隨之而來的優點是成本低、可靠性高、效率高。現統一命名為肯德爾降落錐，該降落錐是單人彈射坐椅系統，具有一切必需的系統和分系統，其重量輕、體積小、簡單和有效。

降落錐

降落錐是一個可展開的充氣結構，是一個可包裝在小包里的氣動力減速器。但是它不像降落傘，其有效負載是安放在減速器裡面，以防止環境力的作用。作為一個基本設計的完整部份來說，降落錐應具有能減速的外形或結構，還應有充氣救生船、著陸緩衝器、熱和氣流的防護裝置。降落錐本身也是一個大的三維空間的跟蹤和搜尋目標，著陸後降落錐還能作為人的保護裝置。

為了滿足再入地球大氣的要求，降落錐充氣後，形狀像一個具有大球面頭部的鈍圓錐形，其有效載荷(密封罩里的人)被安置在圓錐裡面，其位置是從球面頭部前沿量起，大約在圓錐長度的三分之一處。坐在彈射座椅上的人處於充滿空氣的增壓密封罩里。該密封罩依次安裝在著陸緩衝器上面(圖1)。對太空梭逃逸系統來說，降落錐是可展開的密封罩的一部份，不穿宇宙服的乘員就處在該密封罩里。這期間，人在這密封裝置里能經受高音速、超音速、高超音速、空間環境或太空梭在大氣中爆炸時所產生的衝擊波等危險環境的考驗。

圖1

太空梭的降落錐系統

彈射時，人應該彈進充了氣的密封罩內，該密封罩與彈射座椅底座的環形密封圈緊密配合，從而完成密封罩的增壓，罩內備有必要的環境控制系統和生保系統。彈射座椅包括滑軌壓力封閉底座，環境控制和生保系統，以及能使人椅密封罩離開損壞的飛行器的彈射裝置。彈射座椅系統還包括調整再入狀態的穩定裝置，降低軌道的再入裝置，以及能使降落錐和救生包充氣並展開的降落錐充氣系統(圖2)。

圖2

降落錐的展開是由逃逸時飛行器的工作狀態決定的，而這狀態是由需用手動控制來輔助的氣壓表系統來確定。一但應急事件發生在發射台和起飛時的稠密大氣中，則降落錐在2~3秒鐘內就能展開。當在高空時，逃逸將採用延遲時間的辦法，直至降落錐下降到大氣層後才展開。在軌道上，降落錐的展開是按照指令或程式控制進行的。

密封罩系統

密封罩系統是一個可充氣的圓柱形結構，一端是圓頂並有一個視窗(圖2)，另一端是敞開式的剛性環。可充氣的密封罩緊固在固定環底座上。固定環底座又緊固在飛行器的頂蓬環上，而頂蓬環就在各彈射座椅的上面。降落錐緊固在密封罩的一側，外面還包著一個脆性可分離的罩子。當裝配時，密封罩和降落錐摺疊和壓縮在飛行器乘員上面的天花板與飛行器外蒙皮上的出射門之間。當彈射座椅系統啟動時，外蒙皮的出射門被拋棄，這就允許座艙空氣和11磅/英寸的艙壓給密封罩和降落錐充氣，使其在飛行器外部展開。

彈射座椅安裝在人背後的彈射滑軌底部的環形壓力圈上。座椅滑軌從地板穿過天花板到外蒙皮。在環形壓力圈底部是另一個封閉座艙出口的環形壓力密封圈，當彈射時，它同彈射座椅一起升起，直到碰到天花板上的環為止。這樣就關閉和密封住座艙的出射口，從而保持座艙壓力的完整性(圖2)。彈射座椅和底座上的環形壓力密封圈沿滑軌升起，座椅上的人穿過天花板環和密封罩底座環進入展開的罩里，一直到座椅的底座環形壓力密封圈與密封罩的底環相碰並固定密封為止。這樣就為乘員提供了一個增壓的小艙室。密封罩連同降落錐以及坐在彈射座椅上的人一起,穿過滑軌和太空梭進入自由飛行狀態。密封罩的整個充氣尾翼或阻力傘可以起穩定作用，直到降落錐展開為止。

應急逃逸

在發射台上或發射期間的應急逃逸

駕駛員、地面指令或自動敏感裝置確定必要的應急逃逸。在啟動應急逃逸系統前，首先對太空人和艙內乘客預警，然後用手啟動逃逸系統。座椅上的機械裝置應確保人的腳、腿和手臂抑制在彈射空間所要求的範圍內。飛行器外蒙皮的門投棄後，11磅/英寸的艙壓(或增壓系統)給密封罩充氣並使其展開。(11磅/英寸艙壓的相應高度是8000英尺)。

與此同時，載人的座椅沿滑軌彈出，座椅底座的壓力密封圈與密封罩底座環緊密配合，出射口蓋子的壓力密封圈與天花板環形結構相碰並固定在天花板上，這樣可保持艙內壓力。當罩椅系統離開飛行器時，展開起穩定作用的充氣尾翼或拖曳阻力傘，以定位降落錐展開系統。經兩秒鐘後降落錐開始展開，這兩秒鐘的時間延遲是為了使罩椅系統能有最大的安全距離和需要的高度，以便躲避壓力波和突然出現火球的危害。降落錐用4秒鐘的時間展開，然後下降直到著陸，使整個逃逸系統安全回到地面(圖3)。

圖3

上升段或再入彈道期間的應急逃逸

逃逸系統除了在2英尺以上的高度展開降落錐需要時間延遲外，在彈道飛行中任何時刻的逃逸都像在發射台和發射時一樣。最大動壓頭大約在發射後70秒出現，在速度大約為650海里/小時，高度是36000英尺時，動壓頭是4磅/英寸。在上述這些最惡劣條的件下，密封罩內仍維持11磅/英寸的正常壓力，以保證安全逃逸。

軌道上的應急逃逸

在軌道飛行時，由一個膜盒氣壓表來控制逃逸方式。由於軌道上無需克服外力，所以彈射衝量可以減小。一旦座椅從飛行器上彈出去，它就能自動穩定並能自身水平定向，獲得與制動噴氣相一致的狀態。制動噴氣按照預定的著陸點或能自動對準著陸點由地面控制點火。地面搜尋和營救工作隊必須能跟蹤逃逸者在軌道上的位置。一旦制動噴氣點火，降落錐展開，再入開始，這以後逃逸系統不需要再操作，直到安全回收或營救乘員以前，回收系統一直處於工作狀態。