7月19日,中国国产最新型歼轰7(FBC-1)“飞豹”双座双发战斗轰炸机在中俄“和平使命—2009”联合演习期间坠毁,两名飞行员双双遇难。自1903年美国莱特兄弟首次实现了动力飞行以后,在飞机失事时如何挽救飞行员的生命便提上了议事日程。法国于1917年首先把降落伞用于军用飞机。一战期间,约有800名气球观测员从失事的气球上跳伞获救。二战时,战斗机的时速已提高到600公里以上,只靠飞行员的体力爬出座舱跳伞逃生越来越困难,要冒着被强风吹倒或被刮撞到飞机尾翼上的危险。德国首先开始了对飞行弹射座椅的研究并率先用作实战。战后,弹射座椅在英国、美国、俄国、瑞典等国迅速发展,成为高速军用飞机必不可少的救生设备。
　　
　　
　　不能承受之重
　　
　　由于弹射是在紧急情况下进行的,飞行状态、速度等难以控制,加之弹射动作瞬间完成,飞行员将要承受很高的过载力(从14G到20G不等),强大的弹射冲击易使飞行员身体因突然位置改变而引起扭伤或撞击伤以及脱臼等问题。在弹射瞬间,飞行员身体将受到高速气流的吹袭。根据事例分析,当飞行速度小于800千米/小时,弹射离机基本是安全的;飞行速度大于800千米/小时时,离机过程中有23.7%的人被吹掉了氧气面罩、飞行靴和手套,在飞行速度为900千米/时时极易造成骨折。另外,高速气流把装具吹开也是人员受伤的一个因素。如果强大的气流把氧气面罩吹掉、移位或导管断裂,头部在没有保护装置的情况下即使在600千米/小时都会使颜面、眼睛和颈部疼痛,耳部胸部有压迫感,气流速度再大而没有防护会引起皮下、结膜下出血,甚至可以引起面部软组织撕裂,肺胃等内部器官的损伤。裸露在外部的身体部位在高空低气温加吹袭的三重作用下还可导致冻伤。
　　在弹射救生过程中,引起飞行员死亡的另一重要原因是由于与地面猛烈碰撞造成的。美国海军1967年至1979年共发生1376次弹射,死亡人数占弹射总人数的17.1 %,其中,低空小于61米弹射占6%、大于927千米/小时速度弹射占7.2%。当飞行员应急离机成功并安全着陆后,还面临着自然环境的威胁和敌方的威胁。从各国弹射救生的统计资料可以看出,安全着陆(水)后没有得到救生的事例多有发生,其中降落到海上造成冻溺死亡的占多数。第二次世界大战中,降落在欧洲北海的飞行员有50%被冻死。高度干旱对人体也存在巨大威胁,在高温干旱的沙漠里,如无饮水人最多只能生存两三天。
　　
　　复杂的工程
　　
　　弹射椅是一个非常复杂的装置,如马丁·贝克公司的MK10型弹射椅就有1300多个功能组件,这还不包括座椅本身的架构、降落伞以及求生工具。应急弹射仅仅是一个生命的瞬间。从飞行员启动弹射程序、座椅弹射离机人椅自动分离直至救生伞张满,整个过程在3秒之内自动完成。在这个过程中,弹射操纵 、弹射动力、程序控制、人/椅稳定、人/椅分离、救生伞等子系统及相关部件必须高度协同,以确保“万无一失”。这是飞机上最为复杂的协同体系之一,包括弹射座椅、伞系统、个体防护装备、供氧系统、救生装备用仪表和救生物品等。它不仅要满足现代飞机日益提高的战术技术性能要求,而且还必须符合人体生理和耐限的规定,是一个涉及数十个学科的复杂系统工程。
　　现代飞机上大多采用微型爆破索系统和在座椅上安装破盖器的办法将飞机舱盖冲破,为乘员弹射开辟道路。而此前,许多弹射系统采用的是抛座舱盖。就是在弹射之前启动相应程序将飞机舱盖整个抛射出去,这个过程往往占用零点几秒的时间。可别小看这个零点几秒,因为飞机在起飞、着陆阶段出事的概率最高,在这个情况下,0.1秒都是很宝贵的。所以西方现在采用的都是穿破座舱盖的办法,就是说,弹射座椅上有一个破盖枪,把玻璃打烂,或者在玻璃上布置微爆锁,把玻璃炸开,达到清除弹射通道障碍的目的。打破舱盖和弹射动作几乎同时发生,从而节省了这宝贵的0.1秒。
　　
　　直升机救生也玩“弹射”
　　
　　伊拉克战争表明武装直升机的作用越来越重要,但其救生成功率并不能令人满意,一旦出现紧急情况结果往往是机毁人亡。目前世界直升机的救生技术主要分为两派,即俄罗斯的弹射救生和西方的抗坠毁理论。与固定翼飞机不同,直升机座舱上方有飞速旋转的巨大桨片,人们通常认为,垂直弹射的结果将会导致飞行员非死即伤。为了研制直升机弹射技术,俄罗斯投入了大量的资金并花了整整7年时间,研制成功了K-37零-零火箭式弹射救生系统并装备在卡-50和卡-52攻击直升机上,这也是世界上唯一装备弹射救生座椅的直升机。
　　目前,装备了K-37弹射座椅的俄飞行员的应急离机成功率达到100%,它开创了直升机驾驶员弹射救生的先河,填补了直升机救生领域的一项空白。好莱坞007电影里有相关精彩的镜头。卡-50安装了K-37型弹射座椅,当直升机被击毁或发生严重机械事故需要弹射时,飞行员拉动救生把手,启动旋翼桨叶根处的爆炸螺栓。爆炸螺栓将6片桨叶炸离桨翼,同时爆炸螺栓也将座舱盖炸飞。这时K-37型弹射座椅启动,将飞行员弹射出去。在弹射救生时,弹射飞行员的卡-50必须离开友机150米以外,否则,炸飞的桨叶可能会伤害友机。
　　西方的抗坠毁理论建立在一个详细的调查基础上,统计表明,直升机坠落往往都在20米以下的低空,而且此时的旋翼能有效地降低坠落速度,只要能把降落速度降低到可接受的程度,完全可以保证飞行员的安全。所以,西方加强了机身和起落架,特别设计了座椅,以保证能缓冲冲击力,改造了油箱,使它不会爆炸,一般的直升机还会在驾驶舱,发动机等重要部位加装装甲,并且起落架具有很强的缓冲能力,使直升机发生事故坠落时,连着飞行员一起坠落,通过旋翼的自旋有效降低降落速度并保持操控性,最终保证飞行员的安全。如美军的AH-64阿帕奇直升机,加装了装甲以及对起落架进行加固。
　　
　　弹射救生技术展望
　　
　　战机弹射救生经历了较长的发展阶段。第一代弹射座椅是利用滑膛炮的原理把人和座椅作为“炮弹”射出飞机座舱,然后使人椅分离打开救生伞。这种方法用在飞行速度相对较低的飞行时代还可以满足需求。第二代弹射座椅为火箭弹射座椅,主要特征是把火箭作为弹射座椅的第二级动力,以解决零-零弹射救生的问题,并可以在更高的飞机飞行速度(1100千米/小时)下应急弹射离机。第三代弹射座椅属于多态弹射座椅,主要特点是采用了速度传感器,根据应急离机的飞行速度的不同,救生程序执行不同的救生模式,提高了救生成功率。国外现役机种装备的弹射座椅绝大部分为第三代弹射座椅。美国洛克希德?马丁公司研制的SR-71弹射座椅曾在23774米的高空,在M数大于3.0时,拯救过飞行员。这种座椅在改装后曾用于美国“哥伦比亚”号航天飞机试飞员的应急救生设备。
　　20世纪70年代末,美国的第三代弹射座椅ACESⅡ装机服役之后,便开始了第四代弹射座椅的研制工作,称它为最高性能弹射座椅(MPES)计划。该计划采用了可改变推力方向的球形火箭发动机和微波辐射技术,感受天地之间的温度差,指令改变推力方向,使座椅自动导向。它的主要特点是实现人椅系统离机后的姿态控制,其关键技术是可控推力技术和飞行控制技术。第四代弹射座椅实质上是一个自动飞行器,主要解决高速弹射救生和不利姿态下的救生问题,但由于其关键技术风险性很大,虽经多年研究并取得很大进展,但至今尚未装机服役。