解析戰鬥機飛行員最後的安全保護-戰機彈射逃生裝置

談到戰機，就不得不說中國研製彈射座椅的相關工作，並說說戰機事故的彈射因素。二是會從總體上，將幾代彈射座椅的發展歷程做個介紹。希望感興趣的軍迷，對彈射座椅有個更加全面準確的了解。

一、世界航空彈射座椅的發展歷程

其實在二戰之前，戰機是沒有自動救生設備的，飛行員或其他飛行器成員遇到棄機的緊急情況，只有跳傘。也就是說，戰鬥機飛行員需要自行爬出座艙，跳離飛機並開傘降落。但是，這個辦法很快遇到了一個致命的問題。

在二戰中，用倒飛跳傘能提高生存機率，這個問題就是迎面高速氣流。隨著技術的發展，戰鬥機的速度越來越快，因此飛行員自行出艙時面臨的迎面氣流速度也隨著提高。飛機到了600公裡時速時，飛行員靠自身體力，已經難以克服迎面氣流出艙。就算好不容易出艙了，也容易在離機時被高速氣流刮到機尾，因而碰到尾翼或平尾。這時候的翼面，如同大刀，足可以把飛行員劈成兩半，二戰時很多飛行員就是這樣死於非命的。統計表明，當空速大於360公裡/時，飛行員自行出艙跳傘的存活率僅約2%。

在任何一個國家，飛行員都是極其寶貴的戰鬥資源，因此對航空自動救生設備的需求日益高漲，彈射座椅就是在這個背景下應運而生的。

最早的彈射座椅誕生於二戰末期，德國空軍首先於1943-1944年將以火藥為動力的彈射座椅用於He 219型雙座夜間戰鬥機，在此後的七十多年裡，彈射座椅的發展按照技術特徵劃分，大概經歷了以下四代。

He 219型雙座夜間戰鬥機配備的彈射座椅

第一代：彈道式彈射座椅

1940年代中期-1950年代中期的彈道式彈射座椅：先利用類似滑膛炮的原理，將人-椅整體彈出，待人椅分離後打開救生傘。一代座椅的主要貢獻，就是解決了自動彈射有無的問題。這一代的代表產品如英國馬丁貝克公司的MK.1和MK.5，以及俄羅斯的米格-15、17的彈射座椅。

米格-15/17的SM-1彈射座椅

第二代：火箭彈射座椅

1950年代中期-60年代中期的火箭彈射座椅：彈射分為兩個過程，首先彈射機構將人-椅彈射出艙，然後由火箭包繼續推動人-椅向上運動。這第二個過程，有效的提高了彈射高度，為低空彈射、甚至地面彈射的飛行員解決了低空開傘的問題。因此，二代座椅的主要貢獻，就是解決了零高度-零速度彈射(即大家耳熟能詳的零-零彈射)問題。這一代的代表產品，如英國馬丁.貝克公司70年代為狂風研製的二代彈射座椅MK.10。

第二代彈射座椅引入了零-零彈射概念，在地面也能彈射救生。圖為A-4攻擊機的道格拉斯Escapac1-C3彈射座椅的兩種彈射模式

馬丁貝克MK.7彈射座椅從F-104上彈射的情景

第三代：雙態彈射座椅

1960年代中期-今的雙態彈射座椅：所謂雙態，即速度狀態和高度狀態。三代座椅的彈射包線，達到飛行時速0-1000公裡，飛行高度0-20公裡。因此，三代座椅的主要貢獻，主要是解決了亞音速全高度的彈射問題。這一代的代表產品如下：

-首推俄羅斯「星」聯合體大名鼎鼎的K-36系列——討論現代彈射座椅必須知道K36這個名字(這個座椅將在後文的敘述中大放異彩)——裝備蘇-17、蘇-24、蘇-25、蘇-27、米格-29、米格-31、圖-160、雅克-36，雅克-38。

大名鼎鼎的K-36彈射座椅

-美國麥道公司1970年代設計的「先進概念彈射座椅」ACESII(Advanced Concept Ejection Seat)，是美國空軍的通用型彈射座椅，裝備F-15，F-16，F-117，A-10，B-1B,和B-2。其改進型的速度包線已經達到0-1300公裡。

ACESII是與俄羅斯K-36齊名的彈射座椅，這是F-22版

-英國馬丁貝克公司1980年代設計的NACES MK.14,採用微機雙態控制的典型三代產品，也是美國海軍的通用型彈射座椅。裝備F-14，F/A-18系列，T-45等機型。

裝備美軍F-14的馬丁貝克公司MK.14彈射座椅

馬丁.貝克公司的MK.16，則在MK.14基礎上更上一層樓，將低成本、高性能和重量輕結合在一起，成為歐洲三代半機型的通用彈射座椅，裝備包括雙風(颱風和陣風)、EF2000，F-35也選用了這一型號。

F-35的馬丁貝克MK.16 US16E彈射座椅。為什麼美國海軍的三代機和四代機都不用本國產品，反而選用了英國的彈射座椅呢?

這裡邊有一個英國馬丁貝克公司的勵志故事：該公司創立於1928年，開始時只在英國市場打拼，在美國其實默默無聞。後來1950年代，馬丁貝克在大西洋對岸開了一家分公司，並在1946年7月24日,該公司第一次完成了真人空中彈射試驗。這在當時是非常驚人的，因為彈射座椅尚屬創新事務，安全性如何大家都沒底，因此都使用假人模型做彈射試驗。敢用真人做彈射試驗，說明馬丁貝克對MK-5的產品可靠性非常自信。這種標新立異的自信也打動了美國人，甚至允許英國人在美國航母上做彈射試驗。艦載機飛行員們饒有興趣的觀看了成功的彈射，並且在一片喝彩聲中為馬丁貝克打開了美利堅海軍市場的大門。從此至今，美海軍彈射座椅，就大多採用其產品甚至成為一種傳統。而山姆大叔的訂單，又等於為該公司提供了通向全球市場的通行證。僅其二代彈射座椅MK.10，後來就被62個國家47個不同機型選用。當然，MK.10產品也確實過硬，僅在海灣戰爭期間就挽救過28名飛行員的生命。而回顧歷史，該公司生產的69000多套座椅，迄今為止(材料顯示是2014年底)一共挽救了6994名飛行員生命，成為彈射座椅行業的大腕，這是後話。

截止到2015年8月13日馬丁貝克彈射座椅的救生數據

第四代彈射座椅從1970年代末就開始研發，其實與第三代座椅的後期發展可以說是相互交織，平行推進。三代座椅解決了速度和高度的雙態控制，但是沒有解決「第三態」，就是多飛行姿態的彈射問題。因此四代座椅的主要貢獻，是解決兩個問題。第一個，就是利用可控推力技術和可控飛行技術，實現戰機複雜姿態的安全彈射，這是大氣層內全狀態彈射座椅的最後一個裡程碑。四代座椅另外一個任務，就是擴大彈射的速度包線，實現超音速飛行的彈射保障。

雖然前三代座椅的研製大致以10年為一個周期，可到了四代，就是這最後一個裡程碑，一直從1970年代末走了快40年，直到今天，也沒走完。這就是兵器迷說的奇怪之處。

前面說過，三代座椅的飛行包線，從高度和速度看，已經相當全面。如果飛機呈水平飛行，姿態穩定，飛行員的彈射可以說是十拿九穩的。

但是，問題來了——飛機要是呈水平飛行，姿態穩定，飛行員幹嗎要棄機跳傘呢?難道說飛著高興過了鐘點兒，一直飛到沒油了不成?

可以理解，大多數彈射，都是發生在飛機受損、飛控異常、動力停車、飛行失速等飛機已經脫離控制的異常情況，其姿態、速度與高度都不利於彈射跳傘程序。在某些場景下，甚至飛行員都可能已經受傷，無法有效操控飛機的飛行。而在這些惡劣條件下，三代座椅的控制能力有限。而四代座椅要想解決這一問題，必須具有推力矢量可控和飛行可控技術，並在基礎上發展自適應救生能力和生命威脅邏輯控制……等等關鍵技術。

70年代，美國海軍測試的VSS彈射座椅，在倒置彈射後能迅速扭轉姿態爬升

這些技術，哪一項也不是白給的，而且還要集成起來。這四代座椅幾乎就是一個自動飛行器了。研發難度之大，可想而知。也正因為這個，四代座椅的研發快半個世紀了，卻始終「在路上」。

二、中國航空彈射座椅發展簡史

1950年代-60年代末期，我國主要是裝備仿製蘇聯戰機，因此在彈射座椅上，也自然是生產蘇聯米格飛機系列的彈射座椅，滿足裝備需求。

1964年，中國航空工業試飛中心(以下簡稱「試飛中心」)才正式展開了飛機高空設備和防護救生飛行的試驗研究。同年，航空救生系統組全面調試後，驗收了全國首個大型立式彈射臺，並正式交付使用。不過，面對試驗臺的科技人員卻犯愁了。

愁資金？TG當年的家底兒比紙還薄。而如同所有航空試驗，彈射座椅試驗的費用是很高的。有了設備，這試驗經費不足，又擺在了中國航空人的面前。

既要省錢，又要得到可靠的救生系統數據。1965年，試飛中心創新性提出，開發彈射試驗遙測記錄系統，這樣可以在一次記錄彈射試驗中，儘可能多的記錄各項數據。這個當初僅僅為了「摳門」而產生的靈光一現，成就了我國第一代彈射試驗遙測系統。這個技術此後被中國一代代航空人發揚光大，一直到現在，仍然應用在試飛中心的各項遙測項目中。

1969年，試飛中心首次進行了某型火箭彈射座椅的性能彈射試驗，隨後用3個月的時間，完成了包括零高度-零速度地面彈射試驗及空中彈射試驗。並進一步攻克了火箭滑車試飛技術，生產出中國的低速和高速火箭滑車。

這些技術和設備的研發成功，對彈射座椅是至關重要的。新中國就是從這一刻開始，大踏步進入了自主研製替代進口航空彈射座椅的全新領域，並且跨越了第一代彈道式彈射座椅的落後技術，第一個裝備型號就直接進入了第二代火箭彈射座椅的研製。

在地面彈射技術發展的同時，另一條技術研發路線——空中彈射試飛技術也有很大進展。

1968年，試飛中心開始研究空中彈射試驗機。

1972年，中國研製的空中彈射機進行了空中彈射試驗，解決了我國彈射救生系統零高度-小速度下的飛行員安全救生問題。

1973年，空中彈射試驗機結合火箭彈射座椅定型，首次成功的進行了空中真人彈射試驗，並圓滿完成了數十項彈射救生系統的定型和預研課題任務。

1978年，該空中彈射機系統獲得全國科學大會獎。

1981年，彈射試驗機在地面滑跑狀態下進行彈射試驗成功，擴大了試驗使用範圍。

改革開放後，特別是1996年後，中國軍力的發展日新月異，彈射座椅的發展也加快了步伐：

1993年，頒布GJB1800-93《彈射座椅型乘員應急離機救生系統通用規範》

2000年，頒布GJB4049-2000《飛機應急離機系統通用規範》

2007年，頒布GJB1800A-2007 《彈射座椅型乘員應急離機救生系統通用規範》

轟-5彈射座椅試驗機

殲-6彈射座椅試驗機

今天的中國空軍，已經大批量裝備了國產第三代彈射座椅，這是值得每個軍迷驕傲和自豪的。就這麼一把椅子，全球能夠研製的國家有多少?

只有五個。和航空發動機一樣，就是安理會五大常任理事國，中美英法俄。能夠研製第三代彈射座椅的國家，更是只有四個(法國後來放棄獨立研製，直接採用英國的產品了)。

別的不談，就只說火箭彈射的關鍵地面設備之一：火箭撬滑軌試驗場。這種設備是在火箭撬下面裝滑塊，然後依靠彈射座椅系統的火箭包的推力，在一個高精度軌道上高速滑行，最高可以達到超音速，用於測試零高度全速度的彈射效果。

這種軌道的建設，首先對選址的要求就不一般，而且地基要打好，最重要軌道的長度、承載能力、水平和垂直精度要求極高。幾千米的滑軌軌道，必須全部精細焊接。投資很大。一開始只有美國有，現在也就只有五常才有。

中國試飛中心的航空救生研究所，具有亞洲唯一的火箭撬滑軌試驗場(就這麼個軌道，做軌道高鐵起家的日本都沒有這項技術，長3132米(預計擴建到6132米長)，在滑撬重4噸時運行速度1.2馬赫。由中國航宇公司在襄北平原建造，投資6700萬元，經10年建設於1997年12月正式建成。主軌相對於基準線、副軌相對於主軌在水平方向和垂直方向的允許偏差分別為±0.18和±0.20毫米，優於美國霍洛曼滑軌最優段±0.32和±0.29毫米的精度，軌道精度世界先進。

中國的火箭撬滑軌試驗場

看著是不錯，可話又說回來，就這樣，中國彈射座椅研製的其他很多設備，與美俄的差距，依然很大。看下圖：美國的火箭撬試驗場。

美國1963年建成佔地7400英畝5條長度為1.8-2.3公裡的火箭撬試驗滑軌試驗場

從1964年算起，到現在五十多年，中國歷經了地面彈射、火箭滑車彈射和空中彈射的發展過程，一共研製了八個型號的彈射座椅(批次改進型不算)，其代號都以HTY開頭，是「航(空)逃(生)椅」的拼音首字母。它們分別是：

HTY-1：第二代火箭彈射座椅，1960年代末研製。裝備殲-6II，殲-7，強-5等機型。

HTY-2：第二代火箭彈射座椅，1960-1970年代研製。是HTY-1的大改型號，改善了火箭包，改裝了分離操縱系統，裝備了救生-10甲救生傘和穩定-3減速穩定傘，彈射包線為時速250-850公裡。裝備殲-6III、殲-7II等機型。

HTY-3: 第二代火箭彈射座椅，1970年代研製，是中國第一個解決了零高度-零速度(即零-零彈射)的座椅。彈射包線為平飛時速0-850公裡，飛行高度0-20公裡。裝備殲-7III和殲-8、強-5改等機型。

HYT-3彈射座椅

HTY-4：第二代火箭彈射座椅，1980年代研製。是中國首個達到時速0-1000公裡救生包線的彈射座椅，同時可以控制在4000米以上不開傘，防止傘的破碎，因此加強了高空跳傘的安全性。但是並未做到對高速開傘的控制，而高速開傘也可能導致傘破。

HTY-6：準三代火箭彈射座椅，1980-1990年代研製。採用QKS-14速度-高度雙態控制器。救生包線為時速0-1000公裡，高度0-21公裡。裝備於殲-8II和「飛豹」等型號。其分支型號HTY-6C裝備殲-7MG等型號。其分支型號HTY-6F成為轟-6救生系統STZ-7的一部分，一架轟-6裝備3套該型座椅，並應用了側向軌跡發散火箭，防止多套座椅彈射時相互碰撞。

HTY-6C型座椅

HTY-7：第二代火箭彈射座椅，1980-1990年代研製，是我國第一款採用穿蓋彈射技術的座椅。裝備於K-8和國內教練-8教練機等型號。這是一款很不錯的產品。由於K-8本來就是教練機，故障率比較低，速度和過載都不大，加上HTY-7的性能也很不錯，因此K-8沒有發生過一等事故。HTY-7的缺點是，依靠座椅自身側角的衝力撞破座艙蓋，艙蓋產生的碎片大小不一，容易劃傷乘員。

HTY-5是我國第一款第三代彈射座椅，為了裝備殲-10研製。它的立項時間很早，但是定型時間很晚，因此比HTY-6和HTY-7要晚裝備。

殲-10彈射座椅地面測試

HTY-5：第三代多(雙)態控制彈射座椅，1980年代末-2000年代研製。採用了新型椅背火箭技術、微爆穿蓋技術——艙蓋中央有導爆索，碎片大小均勻、座椅出艙穩定, 可根據彈射離機時的速度、高度選擇不同的延遲時間，控制射出救生傘及人椅分離的時機。彈射救生包線時速0-1200公裡，高度0-21公裡。 2000年，該型號座椅首彈成功。2001年，在定型試驗中，試飛中心首次在彈射試驗機上進行了多項不利飛行狀態下的座椅空中彈射試驗，這是我國第一次進行機動狀態和高速狀態下的座椅彈射試飛。型號定型後順利裝備殲-10系列戰機。HTY-5的性能也非常出色。截止2014年，殲-10所有的二等以上事故中，除一起之外，所有飛行員均安然無恙。而且這一起一等事故，還不是因為彈射座椅造成的。2006年1月9日，在北京召開的全國科技大會暨2005年度國家科技獎勵大會上，HTY-5彈射救生裝置榮獲國家科技進步二等獎。

殲-10的座椅是「三態控制，即速度、高度和時間三要素」，而「飛豹」戰機用的是「簡化的雙要素機械控制器，只能根據彈射時的高度、速度來確定開傘，控制水平在三代彈射座椅裡是最簡陋的」，這是一種值得商榷的說法。因為在技術上，彈射雙態控制器的意思，就是根據速度-高度這兩個飛行狀態的條件不同，進行彈射操作的程序控制。而程序控制中，就包含了如火箭點火時間、開傘時間、火箭包彈射方向等一系列控制要素。因此「時間」並不是控制的輸入條件，而是控制彈射流程的輸出要素之一。殲-10的座椅比飛豹再先進，也還是速度-高度雙態控制器，但是在輸出的控制要素上比「飛豹」的多，這是事實。

HTY-5，HTY-6和HTY-7彈射座椅

HTY-8：第三代多(雙)態控制彈射座椅，2007年12月定型。該型號是610所在俄羅斯K-36座椅的基礎上研製的。彈射包線達到時速0-1400公裡，高度0-25公裡，彈射筒工作最大過載≤20G，射救生傘時間0.7-2.45秒，救生性能可滿足美軍標MIL-S-18471GD要求。裝備國產殲-11B系列、殲-15/S、殲-16等型號。HTY-8的性能很高，國產雙發三代機飛行員的傷亡率很低。

既然中國的彈射座椅已經裝備到第三代了，經過40多年的發展，現在我國自主研製的彈射座椅實現了零零彈射（零高度-零速度），還解決了多座戰機彈射時座椅軌跡發生幹擾等難題，同時採用最新的電腦控制技術，可以自動感應逃生時速度高度，從而選擇最佳的座椅分離時間和開傘時間性能趕超國外同類先進產品。

據研製專家明確表示：「到今天為止，經過50多年的發展，（國產彈射座椅）從第一代彈射座椅已經發展到第四代彈射座椅，總體性能達到了國際先進水平。」

國產彈射座椅破窗彈射瞬間

就拿航宇最成熟的HTY-5系列彈射座椅為例，採用了蓋彈射技術、慣性肩帶鎖等一系列先進技術，已經達到了國外發達國家現役飛機的第三代彈射救生裝備的性能水平，被廣泛該應用到殲-10戰鬥機上。

殲-20座椅可安全倒扣彈射

值得注意的是，我軍最先進隱形戰鬥機殲-20所裝備的彈射座椅，空軍專家透露，該型彈射座椅涵蓋了第一代、第二代、第三代的各種技術要求。

「在低空複雜的情況下，比如說俯衝、滾轉、以及傾側，甚至倒飛狀態下彈射，都能保證飛行員的生命安全。這種先進的彈射救生座椅本身就是一個智能化的飛行器，在彈射之前會把飛機的各種各樣的狀態參數輸給彈射救生座椅的控制系統，在出艙之後可以迅速根據當時的情況來調整飛行姿態。

以飛機倒扣往下彈射的狀態為例，飛行高度僅僅幾十米，我們的彈射座椅可以通過其自身的推力矢量裝置和飛控系統控制座椅姿態，保證飛行員出艙後向下運動一段時間後迅速拉起，最終把飛行員送到安全高度再安全開展。

那麼在說說，F22配備的彈射座椅其實也並非專門研製，它的彈射座椅也裝備在A-10攻擊機，F-15戰鬥機，F-16戰鬥機，曾經的F-117，B-1B轟炸機和B2轟炸機上，這款彈射座椅就是ACES II（先進概念彈射座椅）；先進概念彈射座椅(ACES)項目是為了開發一種標準化彈射座椅，從1970年代中期開始，美國空軍的所有飛機都使用這種座椅。1978年4月，第一架A-10攻擊機裝備ACES II是標準化彈射座椅，相比於以往的彈射座椅，提高了在低空/低速和高空高速環境下彈射的安全性。

ACES II彈射座椅產量超過10000部，已經裝備了超過5000架各型軍用飛機。5000現役彈射座椅經過壽命延長計劃後進一步壓低了成本，在整個業界稱為壽命周期成本最低的第三代彈射座椅，ACES II也被稱為一款智能彈射座椅，因為它能感知彈射的條件，並選擇在合適的角度高度打開主降落傘，最大限度地減少飛行員受到的傷害。ACES II是道格拉斯Escapac彈射座椅的衍生物，三組火箭負責把座椅和飛行員安全彈射出飛機。為了防止彈射時飛機正在翻滾或重心不平衡使座椅發生翻滾，一組較小的姿態穩定火箭由計算機控制，根據陀螺儀信息，感知運動狀態，自動提供糾正力來阻止座椅旋轉。

ACES II座椅在彈射後，空速靜壓系統就會測量條件，並根據環境信息從三種操作模式中選擇一種工作。

模式1-低速（>

模式2-中速（250-650節）和低海拔（>

模式3-高速和高海拔（>15000英尺）。當座椅離開軌道時，漏鬥形減速傘展開。空速管-靜態系統感測條件並延遲打開主降落傘，直到滿足模式2條件，然後主降落傘在0.8到1.0秒後展開。然後釋放漏鬥形減速傘滑槽，以防止管線纏結。

座椅主結構由鋁合金一體衝壓成形。座椅靠背每側有一組三個滾軸，與駕駛艙的鋁軌相連，這些軌道與ESCAPAC座椅使用的軌道相同（也就是道格拉斯的彈射座椅）。在ACES II大多數型號中，座椅本身重量約為58千克，三組火箭重量為10千克，彈射火箭為CKU-5/A/A火箭彈射器，是一款固體燃料火箭。當座椅離開飛機時，火箭發動機在彈射器離開座艙行程結束時點燃。CKU-5/A/A正在逐步淘汰，取而代之的是被稱為CKU-5/B。

緊急供氧系統安裝在座椅後側，綠色氧氣瓶安裝在座椅左端，可手動拉動彈出的拉環打開，以維持在3000米以上高度的供氧需求。彈射座椅由恢復順序子系統激活，該系統由環境感應單元和恢復順序單元（座椅右側後部的盒子）組成。環境感應單元由兩個高度補償動態壓力傳感器和兩個靜態壓力傳感器組成；動態壓力傳感器（皮托管）位於頭枕附近，當座椅離開飛機時讀取氣壓；它們與座椅後面的環境（靜態）傳感器之間的壓差進行比較，來確定子系統應選擇什麼彈射模式。彈射座椅的電子系統有兩個熱電池、兩套電氣系統。熱電池是由火箭發射時排出的熱氣激活。

ACES II有一個應急生存包，是一個軟包，存放在玻璃纖維座椅蓋下，當飛行員從座椅上分離時，連接飛行員和救生包的帶子將座椅蓋向上和向前提起，生存包從中滑出，彈射時加速度峰值達到12G。

自七十年代裝備以來，美國空軍宣稱彈射成功率在95％左右；在慣性安全帶回卷裝置的幫助下，安全帶將飛行員從垂直坐姿狀態拉回椅背，ACES II彈射座椅致傷率是世界彈射座椅中最低之一，在超過600次彈射後，對所有飛行員進行檢查發現，脊柱受傷率只有1％。直到現在，ACES II仍然由美國聯合技術公司在科羅拉多州斯普林斯工廠中生產，這些美軍飛行員的保護神，將會再至少服役20年；最新一代為ACES V，將為F22和F35還有在研的B21轟炸機服務。