三座布局火箭弹射座椅发散控制技术论证

三座布局火箭弹射座椅发散控制技术论证

李东亮，杨涛，段婉璐

陕西省西安市中航西安飞机工业集团股份有限公司 710089

【内容摘要】针对多座飞机弹射救生系统各个弹射座椅的发散方式进行了研究。通过对所有发散方式的最大间隔距离、最小间隔距离及散落区域进行比较论证，最终确定最优的多座飞机各个弹射座椅的发散方式，最大程度的避免了各个弹射座椅工作过程中可能的碰撞与干涉，大大地提高了人员救生能力。

关键词：弹射救生；弹射座椅；发散火箭；发散技术。

1 概述

自从20世纪40年代德国开始研制弹射座椅以来，以火箭弹射座椅为主的弹射救生技术得到了长足的发展。随着飞机多种功能、多种用途的综合性能的需求，双座和多座飞机的发展越来越普遍。在紧急情况下，各乘员弹射救生过程中，为了避免各个座椅在弹射出座舱后发生碰撞和干涉，造成不必要的人员伤亡，通常在火箭弹射座椅上采用火箭发散技术，能够最大程度上降低了座椅出舱后的相互干扰，有力的保证弹射救生的成功率。

为了保证多座飞机各个座椅弹射出舱后的最佳弹射轨迹，应选取最佳的发散方案。方案的选取一般通过比较最大间隔距离和最小间隔距离是否最大，散落区域是否最大来确定。其中，最大间隔距离是指座椅弹射发散后，各座椅之间的最大距离。最小间隔距离是指座椅弹射发散后，各座椅之间的最小距离。最大的散落区域是所有座椅最大程度下的散开区域。

以采用三人飞行体制的飞机为例，机组人员由左飞行员、右飞行员和飞行员3组成，配备了三台火箭弹射座椅。那些座椅需要发散，制定合适的座椅发散顺序和发散方向，直接决定着三台座椅的弹射发散效果，以及弹射救生系统的救生性能。

根据国内外的经验，对于“串座”或“并座”的双座飞机，火箭弹射座椅一般采用分别向左、右侧方向发散，而对于三座或多座飞机，各座椅的发散设置必须结合座椅在飞机上的布置综合考虑，使三台座椅在弹射离机后尽量的散开，达到最大间隔距离和最大的散落区域。

2 发散火箭发散原理

为了使弹射座椅弹射出舱后向某一侧发散（倾斜）上升，一般在座椅椅盆侧面安装侧向发散火箭，发散火箭如图1所示。在应急弹射时，座椅上的火箭包工作的同时，侧向发散火箭同时启功工作，火箭包产生的高压燃气通过火箭包向下的喷口喷出，推动座椅向上方运动，同时发散火箭产生的高压燃气从发散火箭的侧向喷口喷出，通过喷管膨胀加速排出，产生反作用推力，推动座椅侧向转动。在两股燃气综合推动下，座椅向斜上方运动，达到偏转的目的。

图1 发散火箭

3 三座飞机弹射座椅发散方式论证

3.1弹射座椅机上布置

在飞机三台火箭弹射座椅的机上布置为左、右飞行员座椅并列布置，飞行员3与右飞行员座椅串列布置时，由于左飞行员为主驾驶员、右飞行员为副驾驶员，飞行员3不参与飞机驾驶，按指令弹射系统控制的弹射顺序依次为：飞行员3座椅、右飞行员座椅、左飞行员座椅。

3.2弹射座椅发散方式初步确定

所有座椅采用左右发散的发散方向，按座椅的机上布置情况，为了避免左右座椅发散时出现交叉现象，左侧安装的座椅采用向左的发散方向，右侧安装的座椅采用向的右发散方向为最佳。又因为右侧两台座椅均采取发散时，反而会出现距离较近的情况，尤其在地面零速的情况最甚。而右侧座椅只考虑一台发散、一台不发散的情况，对于串并布局的三台火箭弹射座椅，总共有以下几种发散方案。

（1）左座椅向左发散，右座椅向右发散，飞行员3座椅不发散；

（2）左座椅向左发散，飞行员3座椅向右发散，右座椅不发散；

（3）左座椅不发散向，飞行员3座椅向左发散，右座椅向右发散；

（4）左座椅不发散向，飞行员3座椅向右发散，右座椅向左发散。

3.3弹射座椅发散方式论证

下面按飞行速度为地面零速和一定速度两种情况对上述各个情况进行分析，力求找到三台座椅在弹射离机后达到最大间隔距离和最大的散落区域的发散方案。对于三座飞机来说，最大的散落区域为三处散落点形成的三角形的外接圆所在的区域。假设三台座椅重量完全一样，侧向火箭的火药燃气作用力完全一样的情况下，座椅在发散火箭作用下向侧面移动的距离为d；假设在三台座椅弹射出舱过程中飞机的飞行速度均匀，在相同间隔时间内的飞行距离为s。由于座椅在飞机上前后、左右的安装间距相对于发散距离d和飞行距离s来说，可忽略不计。在下面图示中，左座椅标记为A、右座椅标记为B、飞行员3座椅标记为C。

（1）地面零速下的弹射发散情况

在地面零速情况下，向左右方向发散时，如果三台座椅均发散或者只有一台座椅发散，至少会出现有两台座椅落点位置出现叠加而出现干涉，只有当左座椅向左发散，飞行员3座椅或右座椅向右一台发散，一台不发散时，三台座椅才不会重叠而发生干涉。

如图2所示，左座椅向左发散，飞行员3座椅或右座椅向右发散时，三个座椅间的距离均为d，最大间隔距离为AC或AB，均为2d。因此，在地面零速情况下，左座椅向左发散，无论飞行员3座椅或右座椅任一台向右发散，最大间隔距离和最大的散落区域相同。

图2 地面零速的弹射发散

注：（1）为A、C发散，B不发散；

（2）为A、B发散，C不发散。

（2）一定速度下的弹射发散情况

图3的（1）～（5）的各座椅发散情况见表1。由表1可看出，（3）的最大间隔距离AC最大，最小间隔距离AB、BC最大，散落区域跨度最大。因此，图3（3）有速度情况下的发散方案为最佳方案。

图3 一定速度下的弹射发散

表1 一定速度下的弹射发散情况

结合地面零速和有速度座椅发散情况，飞机的发散方式，采用左飞行员座椅向左发散，右飞行员座椅不发散，飞行员3座椅向右发散的方式为最佳方案。

4 结束语

对于某一具体的多座飞机来说，弹射座椅的发散技术，能够有效地提高弹射座椅的弹射救生能力，而制定切实、最佳的系统发散方案往往能够起到事半功倍的效果。

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