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F35不敢要瘦飞行员 因座椅性能远差苏俄几十年

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F35不敢要瘦飞行员 因座椅性能远差苏俄几十年

F35不敢要瘦飞行员 因座椅性能远差苏俄几十年

1:F35因为安全隐患出现禁飞,禁止体重低于62公斤的人驾驶

F35从严格意义上说并不是真正的战斗机,而是一款单发的重型远程超音速攻击机。推力有限(苏27双发有25吨推力,F22有35.3吨,F35只有19.5吨),超音速飞行需求又使它不可能获得A10等低速飞机那种优良的巡航和载重性能;种种限制下还要实现巨大的载荷航程,这就使它不得不屡次挑战现代飞机工程制造的能力极限,尽一切可能减轻重量。

F35自研制以来,进度屡屡拖延、价格屡屡超标的同时,还不断出现结构寿命不达预期,裂纹出现早等各类问题,技术上的核心根源都在于此。F35上拼命减重的当然不止结构,也包括各种机载设备。而这次最新的负面新闻,就和弹射座椅的减重密切相关。

美国军方表示,现阶段下62公斤以下飞行员如果在F35上进行弹射,有可能造成颈椎严重伤害,目前只能暂时禁止体重超轻的飞行员驾驶F35。F35上采用的弹射座椅是英国马丁·贝克公司的MK-16E弹射座椅,它改进自MK-16A型弹射座椅(装备于EF2000台风战斗机);除了进一步强化弹射座椅控制系统的性能以外,最主要的改进在于它将重量从89公斤减轻到78.4公斤。

根据美军的表态,目前F35的弹射安全隐患在于两个方面;首先是体重过轻的飞行员在弹射时,弹射座椅在空中翻滚的速度比预想的要快,已经超过安全范围。其次在低速弹射打开救生伞时,F35飞行员因此颈椎受严重损伤的概率会明显增高。

2:低速时开伞容易损伤颈椎与姿态有关

座椅在弹射以后,首先放出的是稳定伞。只靠稳定伞那么点面积,显然是不足以保证飞行员平安落地的。稳定伞的作用,只是保证弹射座椅在空中能够稳定减速到合适的范围以内,然后飞行员能够安全的打开主伞,并与座椅分离。否则在高速下就直接打开主伞,巨大的气动阻力要么直接把伞撕坏了——就像狂风天气吹变形、吹破雨伞一样,或者透过伞的安全背带直接飞行员撕成两半。

但即使是在安全范围内开伞,主伞打开以后的剧烈减速,也会在瞬间使飞行员受到十几倍重力的拉扯——而且这个方向是从躯干向上传递到颈椎的。从安全性角度来说,这个过载不能超过17~19倍重力。除了过载大小这个绝对指标以外,主伞通过背带拉扯飞行员的方向也极其重要。

最理想的情况下,背带是顺着脊椎方向拉扯飞行的;但如果弹射座椅的稳定性不好,开伞瞬间飞行员脊柱和背带之间存在很大夹角的话,那么飞行员的头部就会在十几倍重力作用下狠狠的向一侧甩扭过去,形成严重的伤害。此次美军强调低速开伞是因为“过度旋转”而处于不利姿态下,引发颈椎受伤风险,应该就是这一问题。

3:美军新闻避重就轻,轻体重飞行员在F35上高速弹射时更危险

战斗机弹射救生从来不是什么安全的事情,尤其是在弹射座椅飞行姿态稳定性不好的情况下,这种危险性随着飞机的速度提高而越来越明显。1976年到1989年间的美国海军事故记录里,弹射速度超过926公里/小时的弹射共计10人;就在这10人中,伤亡高达6死2重伤,只受到轻微伤害的仅有2人。

这类伤害的主要原因,都是高倍重力与高速滚转的复合作用。战斗机在弹射以后,弹射座椅自身没有飞行动力,迎风面积又很大,会迅速在空气阻力的作用下进行减速;在2-2.5秒以内,飞行员会遭受到相当于身体十几倍、以至于最高峰值能到35-40倍的重力。

事实上如果弹射座椅能够始终保证正面朝前,水平减速飞行的话,这个高重力会从飞行员的前胸直接穿透到后背,而不是从颅骨向下一直传递到腰椎和骨盆或者别的更危险的歪斜方向。由于全身从头到脚都牢固的抵在座椅上,承力面积很大,而且是人体最能耐受高倍重力的方向,对于身强体壮的飞行员来说,短暂的高过载并不会造成伤害。

但是,由于弹射座椅本身的气动外形和重心分布都不规则,它在减速时各处受到的空气阻力是不相等的,这就非常容易使它在空中疯狂的以各种姿态高速翻滚。在十几倍甚至几十倍的重力下不断变换着方向高速翻滚,飞行员不仅脊椎尤其是颈椎特别容易受伤,最关键的是手臂这样的肢体,会完全无法控制的猛烈甩打到胸部和头部,造成致死几率非常高的严重外伤。

为了缓解这个问题,弹射座椅必须采用加强稳定性的补救设计,保证飞机尽可能的正面朝前稳定减速。基本的思路无论欧美还是苏俄都一样,就是在座椅后面形成巨大的阻力,形成稳定布局。读者们可以想象一下羽毛球,那就是典型的高稳定设计,重心在前,大幅度的气动阻力在后,不管怎么打,第一时间就会恢复到朝前的稳定姿态。

事实上不论是英国的马丁·贝克,还是美国的麦克唐纳·道格拉斯公司,欧美的弹射座椅研制厂商都一直不擅长做出高稳定性的弹射座椅。比如马丁·贝克现在普遍采用的稳定设计,是在椅背后面拉出一个稳定伞。然而这个稳定伞处于弹射座椅的背风紊流区域以内,速度越高它就越吃不上力,飞行就越难以保持稳定。

很显然,这一次F35弹射座椅的减重,进一步恶化了飞行稳定性,以至于它在搭载62公斤体重以下的飞行员时,会出现翻滚速度超过人体极限(美国海军传统上给出的极限是1000度/秒,每秒钟转接近3圈)的情况。而且速度越高,危险就越是明显,绝不只是像新闻里说的,低速下才有较大的风险。

4:欧美弹射座椅高速救生能力落后苏俄几十年

在航空史上,还从来没有过其它的任何一款设备,能够达到苏联K36弹射座椅在高速救生领域的成就。K36座椅的基本设计布局至今没有变过,在五十年后依然有着世界上最强的稳定性和高速救生能力,远远超过西方任何一款现役弹射座椅。

在弹射时,K36导流板和抬腿机构都会升起,导流板和限臂器挡板会挡住相当一部分迎面气流,使其绕开飞行员的头胸部和手臂;而抬腿机构会抬起飞行员的大腿向上太高,减小迎风面积。K-36D在1352公里/小时下的减速过载,仅与美国第三代ACESII座椅(装备F15等)在833公里/小时下相当;而同一款座椅在1352公里/小时下受到的空气阻力,三倍于833公里/小时。

K36座椅设计上极为超前,它将弹射座椅作为一个独立的飞行器看待,采用特殊的设计使座椅弹射出座舱以后能够大幅改变自身的气动外形,形成稳定的无动力飞行状态。这种设计使它极大的缓和了高速弹射时的减速过载和气流吹袭伤害。

而类似的思路在西方提出时,已经属于未来的第四代弹射座椅(进一步增加了主动飞行控制能力,能够依靠矢量推力火箭主动调节飞行姿态)了——迄今为止,人类尚未完全研制成功这一级别的产品。最为接近的三代半座椅,仍然是K36家族的最新改型。

K36座椅的性能之优异,就连美国也心服口服赞不绝口,以至于在90年代联合俄罗斯研发K36座椅的改进型,并参加其下一代战斗机的竞标。这一项目下催生的K-36D-3.5座椅,一改俄式装备粗重、控制功能简单的劣势,集俄美之长获得了部分四代弹射座椅的性能,是现在世界上最先进的型号。

F35上放着俄美联合研制的新一代K36座椅不用,转而选择英国的马丁·贝克座椅,今天面临这样的窘境,也只能说是自找苦头了。

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