关闭

帖子主题:从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状

共 393 个阅读者 

  • 头像
  • 军衔:陆军少将
  • 军号:7462240
  • 工分:744689 / 排名:849
  • 本区职务:版主
左箭头-小图标

从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状

2020年01月28日 11:50:56

来源:观察者网

作者:微义大言

今天一早醒来得知科比乘坐的直升机失事的新闻。笔者已有很久没再关注篮球了。上一次对美国职业篮球赛疯狂还是上高中的时候,那场公牛乔丹对爵士马龙的总决赛巅峰之战仍然历历在目。

由于这次造成失事的飞行器是直升机。今天我们就谈谈直升机的安全性设计。

直升机由于其特殊的气动构造,使得一旦某个气动构件出现问题,就很容易造成坠毁,比如旋翼、尾桨、传动装置都是较为容易受损的部位。

从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状
从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状
直升机空气动力特殊且复杂
我们知道,固定翼飞机空中停车,还可利用机翼减缓飞机坠落速度;直升机无固定机翼,一旦停车只能靠旋翼自转下落,犹如一块巨大的秤砣,很难保护飞行员的生命。

而且直升机一般飞行高度较低,一般活动范围在300米以下的空域,长时间低空飞行要规避地形障碍,导致其非正常接地现象更加普遍。

直升机耐坠毁设计

要提高直升机及其飞行员和乘员的生存能力,其中“抗摔”能力是至关重要的。

耐坠毁包括通过起落架、机身、座椅的耐坠毁吸振能力保全机组人员。主要特点是使用直升机旋翼系统和机体的抗摔性能。

现代直升机的旋翼系统都经过了精心的设计,整体性能较好,桨尖速度可接近音速。

因此,飞行员可以在直升机非正常接地前利用旋翼的自转来控制速度,起到一定的救生目的。如果直升机的飞行高度太低,只有数十米,那么其抗坠毁能力就要显现出来了。

要想实现抗坠毁性,就需要对机体结构进行优化设计,让撞击能量通过各机体部件吸收,如座舱、座椅、起落架、油箱等重点部位采取特殊的措施,使直升机在坠地时,通过一部分结构和构件的变形和破坏,吸收和转移大部分撞击能量,使飞行员和乘员受到的撞击能量降到最低,尽最大可能保护乘员的安全。

抗坠毁设计虽然最终不能提高直升机的生存性,但能最大限度地保护坠落直升机飞行员和乘员的安全。

直升机耐坠毁早期

早在越南战场上,美军就针对直升机、轻型飞机的坠毁事故,编写了《抗坠毁生存设计指南》,之后又制定了抗坠毁性军用标准《轻型固定翼和旋翼直升机的适坠要求》,成为许多国家直升机抗坠毁设计的准则和指南,并在多种直升机上得到应用。

直升机的抗坠毁能力设计,首先是在直升机结构中采取抗坠毁吸能设计措施,使机上人员在坠撞中承受的加速度不超过人体所能忍受的极限;其次是在规定的坠撞条件下,保留机上人员的生存环境和空间,使机上构件不对人员生存造成威胁,不发生起火、爆炸等严重情况。

由于直升机坠落过程中,旋翼还在运转并提供一定的拉力,使坠落速度减缓,并从着陆装置、机体结构、乘员座椅上分别采取了吸能措施,可使最终传到乘员身体上的过载限制在人体安全范围内,同时又保证了乘员生存的空间和环境。

据测试,在直升机100次坠落事故中,经过抗坠毁设计的直升机驾驶员生存率可达 95%。

直升机耐坠毁成功案例

抗坠毁新技术应用后,直升机如虎添翼。美国人声称:如果你能看见它,你也击不中它;假如你能击中它,你也击不落它;就算你击落了它,它的飞行员还能活着。

1983年,美国侵略格林纳达的一次行动中,载有陆军“游骑兵”突击队的3架“黑鹰”直升机,在降落时遭对方轻武器的射击。慌乱中先后有两架“黑鹰 ”相撞并坠地。机舱内的美国特种兵虽受皮肉之苦,个个鼻青脸肿,但无一人受重伤。

1991年的海湾战争,美军有274架AH-64“阿帕奇”武装直升机参战,共计飞行1.87万多小时,任务完成率超过90%。在攻击地面目标的作战中,AH-64“阿帕奇”武装直升机摧毁了伊军大量的坦克、卡车和装甲车辆,虽有多架AH-64被伊军地面炮火击中,其中一架最多被击中23处,但都安全返回基地。只有一架直升机因旋翼被击中而落地坠毁,但机上两名飞行员却都安然无恙。

1992年美军的一架CH-53E“超级种马”直升机在营救飞行员返回途中被塞尔维亚军队炮火击中,同时一颗子弹又穿过了直升机的机身,击中了一名突击队员的军用水壶,然后弹到另一名突击队员的身上。顿时,直升机舱内的所有人员紧张起来。负伤的直升机像喝醉了酒,摇头晃脑、拖着一条大黑辫子在空中打转。经验丰富的飞行员沉着冷静地驾驶着直升机,一头栽倒在早已等得着急的航空母舰上。机上人员有惊无险,全都脱离了险情。

直升机耐坠毁发展

目前,世界直升机抗坠毁技术发展迅速。多数国家都在直升机机身及部件设计上采用了抗坠毁技术。美国人在直升机“抗摔”上绞尽脑汁,其技术发展也走在了世界的前列。

如AH-64“阿帕奇”直升机的机身、座舱、旋翼及传动系统、油箱都有装甲防护,可防12.7毫米高射机枪和23毫米高爆炮弹的袭击。为了提高人员生存能力,它采用了吸能起落架,坠毁时可吸收全部坠撞能量的50%。机身采用了抗坠毁技术,坠毁时机头可充分吸收能量,保持座舱不变形。机身下方任何部位被一发12.7毫米穿甲弹击中或95%的表面任何部位被一发23毫米炮弹击中,仍可继续飞行30分钟。

美国的RAH-66“科曼奇”直升机更广泛地采用了抗坠毁新技术和抗坠毁吸能材料,如跪式吸能起落架、抗坠毁座椅、防弹自封抗坠毁油箱。机体能经受住23 毫米口径以下枪、炮弹的攻击;燃油系统在直升机坠毁时可自动产生惰性气体,从而有效地防止燃油着火。

南非的CSH-2“茶隼”直升机的抗坠毁设计更独具特色,其中驾驶舱两个座椅装有陶瓷装甲板,机身及其他部位都采用丙烯酸材料装甲,装有自封式油箱。所有操纵拉杆被12.7毫米枪弹击中后仍能工作。被打掉尾桨后直升机仍能继续飞行。起落架和座椅能吸收撞击能量。如直升机被击中,不会轻易坠毁,如坠毁则飞行员还能生存。

此外,俄罗斯的米-28N、卡-52和德、法的PAH-2“虎”式直升机也都采用了先进的抗坠毁技术。

直升机弹射技术

弹射装置利用弹射座椅(Ejection seat)是飞行员用的座椅,在飞机遇难时依靠座椅下的动力装置将飞行员弹射出机舱,然后张开降落伞使飞行员安全降落的座椅型救生装置。

我们知道战斗机上有弹射装置,它能保证在飞机无法操控时让飞行员安全逃生。

从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状
苏-35Ub战斗机进行零零弹射
这样的安全装置有没有被用到直升飞机上呢?有的,弹射座椅不仅仅是喷气式战斗机的专利,武装直升机上也用到了。

但实际运用的案例却很少,因为武直升机的飞行高度较低,低空作战出现的非正常接地趋势前空中姿态一般都不太好。

也就是说武装直升机出现故障后的状态不同,有时不能满足弹射救生的启动要求,比如旋翼炸开时需要保证周围一定范围内无己方武装直升机,否则很容易造成误伤。

而且一旦武装直升机被便携式防空导弹击中,那么机体的平衡性会在非常短的时间内打破,飞行员在弹射前还需要在一定程度上控制住直升机。一般来说从实战的角度看,要完成弹射仍然有一定的难度。

全世界唯一有弹射系统的直升飞机是俄罗斯的卡-52/52系列武装直升机,外号“短吻鳄”。

从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状
当飞机被击毁或发生严重机械事故时,螺旋桨停止转动,其使用的K-37-800弹射座椅用设置好的小型雷管把共轴反转的旋翼炸掉,形成净空后,飞行员拉动两腿间的手柄弹射,1.01秒内,弹射座椅就能把飞行员弹射出驾驶舱。两名驾驶员分别向两个方向弹射逃生。

从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状

尽管实战的角度看,直升机完成弹射有难度。但还是挑战还是阻挡不了俄罗斯卡莫夫公司研制弹射救生系统。

在研制弹射救生系统过程中,俄罗斯投入了大量的资金,花费了整整7年时间,研制成功了K-37零-零火箭式驾驶员弹射救生系统。

这套系统又称为自适应弹射座椅,主要是利用自适应控制技术、推理控制技术、高速稳定技术和高速气流防护技术,提高直升机遇险条件下的救生成功率,减少不必要的伤亡。

该系统的主要部分是飞行员座椅,在飞行过程中,该座椅可以根据飞行员的需要对高度进行调整。当直升机遇险时,直升机座舱顶部舱门自动打开,使两副旋翼上的6片桨叶脱离桨毂飞走,随即座舱盖脱开飞离座舱,旋翼与机身分离,座椅下的火箭系统将飞行员连同座椅一并弹出。

然后在牵引发动机的作用下,飞行员和座椅分离。降落伞系统能确保飞行员在弹射时空中刹车,同时,能控制下降和着陆,保证下降和着陆速度不超过7米/秒。

装备这种救生系统后,卡-52飞行员的应急离机成功率达100%,开创了直升机驾驶员弹射救生的先河。

客运直升机救生技术

武装直升机驾驶员数量少、结构相对简单。相比而言,客运直升飞机既有驾驶员还有乘员,且成员座椅比驾驶员更为简单,所以弹射方式救生完全不可行了。

有人会问,既然客运直升机不宜采用弹射救生,那么,在遇到危及生命的关头跳伞总可以吧?当然,在正常情况下,从舱门跳伞也是可行的,前提是从舱门跳伞必须要有足够的高度,且飞行状态相对稳定。

但问题是直升机往往由于飞行高度较低,一旦发动机出现故障,留给飞行员处置的时间十分有限,况且由于气流环境和机体状态都会发生突然变化,导致非常复杂的状况,这种情况下跳伞不仅非常危险,而且很难保证正常开伞和安全落地。

鉴于此,设计师们还是注重在直升机自身上做文章,比如在发动机失效时充分发挥旋翼的作用,并通过独有的自转特性实施迫降救生,这种救生方式一定程度上比跳伞获救的几率更高。

所以,客运直升机通常不会选择跳伞及弹射救生装置的设计。还是通过加强抗坠毁能力降低对飞行员及机组成员的冲击力。

希望未来的直升机在机体撞击吸能设计和材料上有新的突破,来提升直升飞机驾驶员和乘员的事故生还率。

      打赏
      收藏文本
      0
      0
      2020/1/28 13:37:59

      网友回复

      • 军衔:陆军上尉
      • 军号:9915616
      • 工分:37866
      左箭头-小图标

      结果控制失败,飞机在空中盘旋了四圈后未能进入垂直旋转状态,重重落到了地面上,引发了火灾。

      2020/2/6 17:02:06
      左箭头-小图标

      6楼 袁平4
      从国外媒体发布的消息看,这次坠机的原因尚未完全查明,不过可以确认的是飞机在空中就已经失去了控制。
      难说这飞行器驾驶员是不是磕毙的仇家?

      2020/2/4 5:16:15
      左箭头-小图标

      直升机失事率比固定翼飞机高。

      2020/2/2 17:07:31
      左箭头-小图标

      驾驶员试图控制飞机,让飞机实现垂直螺旋状态,降低坠落地面产生的阻力。

      2020/2/2 15:23:13
      • 军衔:陆军上尉
      • 军号:9915616
      • 工分:37802
      左箭头-小图标

      从国外媒体发布的消息看,这次坠机的原因尚未完全查明,不过可以确认的是飞机在空中就已经失去了控制。

      2020/1/31 9:58:40
      左箭头-小图标

      是否可在直升机下面发安装弹射气囊?

      低空坠落时不把人摔死就行.

      2020/1/29 21:39:40
      左箭头-小图标

      科比的坠机再次引起了人们对直升机安全性的讨论,因为直升机坠机事故确实远高于其他飞行器。

      2020/1/29 21:05:26
      左箭头-小图标

      从现场视频看自旋姿态还可以, 为什么大爆炸了? 是否油箱设计有问题?

      2020/1/29 2:09:16
      • 军衔:陆军上尉
      • 军号:9915616
      • 工分:37772
      左箭头-小图标

      现在,就是 要提高直升机及其飞行员和乘员的生存能力,

      2020/1/28 20:07:21

      我要发帖

      总页数11页 [共有10条记录] 分页:

      1
       对从科比直升机失事谈直升机安全性设计的发展与现状回复