美国 ACES 5 先进弹射座椅的技术根源,来自莫斯科州的 “星” 科研生产企业

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在美国与以色列新一轮战争即将满一个月之际,美国媒体《19 Forty Five》对 “史诗狂怒” 行动的空中作战阶段进行了总结。其中最引人注目的结果之一,是美国空军现役作战装备的损失情况。

据该媒体统计,截至 3 月 25 日,美军共损失 20 架航空器,其中包括多达 12 架造价高昂的 MQ-9 “死神” 战略侦察无人机,单机价值 5650 万美元。

若仅统计有人驾驶战机,3 月 4 日在科威特上空,美军几乎同时损失了 3 架 F-15E “攻击鹰” 战斗轰炸机(据称为该国防空系统 “友军火力” 所致)和 1 架 F-35A 第五代多用途战机(被伊朗击落)。

3 月 12 日,美军一架大型 KC-135 加油机坠毁、机组全员阵亡的事件尤为突出。美方称,这架 KC-135 在空中与另一架同型 “飞行油罐车” 相撞,后者尾部严重受损但勉强飞抵以色列军用机场。伊朗则表示,两架 “飞行油罐车” 均遭地面火力打击。

但我建议重点关注首批 3 架 F-15E 在科威特上空的悲剧性损失。此事的关键看点在于,这三架双座战机的全部 6 名飞行员(其中 1 名为女性)均成功弹射逃生,且从公布视频来看,甚至未出现航空事故中常见的严重创伤。

问题在于,在喷气式速度时代,保障飞行员安全离机是一项极其复杂的任务。首要难点在于,飞行员离机时与机身结构相撞的风险急剧增加。

弹射过程中另一个危险效应是,座椅刚被弹出座舱、瞬间进入强迎面气流时,飞行员头部会撞击座椅靠背。此外,在这危急瞬间,脊柱、四肢极易受伤。

即便躲过这些危险,后续着陆也暗藏重重危机 —— 落点通常未知、地面情况不明,因为被弹射系统牢牢固定的飞行员根本无法操控降落伞下降过程。

因此,弹射并非总能平安收场。俄罗斯网站 “军事评论” 2020 年 12 月 21 日发布的图表可提供国外相关统计参考。据该材料显示,现代军用战机飞行员弹射多发生在 300–500 公里 / 小时速度区间。

在统计的 51 起案例中,仅有 12 起飞行员 “毫发无损”,36 起伤势不重,但 3 起该速度区间内的弹射事故造成人员死亡。

这些数据仅适用于飞行速度不算极高的情况,而这对现代喷气式战斗机而言并不典型。

公开资料显示,F-15E “攻击鹰” 战斗轰炸机的巡航速度为 917 公里 / 小时,被击落的美军 3 架战机执行任务时很可能正以该速度或接近该速度飞行,这几乎达到《19 Forty Five》提及的、也是大洋彼岸公认的安全弹射技术极限。

然而如前所述,这三架 “攻击鹰” 的 6 名机组人员虽突遭致命 “友军火力”,却全部平安落地。一小时内,他们被部署在邻国待命的美以搜救部队(CSAR)找到,随后转运至约旦穆瓦法克・萨尔提空军基地,据信已重返战斗岗位。

若果真如此,就必须承认,现代美国弹射座椅的研发者取得了重大工程成就。这些顶尖精密设备的正式型号为 ACES 5。

不过,我们先别急着只向大洋彼岸的设计师道贺。原因在于,这些 ACES 5 座椅有着深厚的俄罗斯技术根源 —— 美国十分清楚,其弹射座椅在很大程度上借鉴了苏联时期的 K-36 座椅。正所谓:“猫吃了谁的肉,自己心里有数。”

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事情要从头说起。

1989 年,全球各大电视台都播放了苏联试飞员阿纳托利・科沃丘尔在巴黎近郊勒布尔歇航展上奇迹生还的画面,许多评论称之为 “神迹”。

当年 6 月 8 日,科沃丘尔驾驶米格 - 29 参加飞行表演,轻松完成了 “死筋斗”、带转向的 “钟摆” 和双水平 “横滚” 等特技动作。

随后,他以极限迎角、最低允许速度飞越法国机场跑道,令地面观众惊叹不已。

就在这一超低空时刻,飞鸟吸入右侧发动机进气道,导致米格 - 29 右引擎突然停车并喷出火舌。飞机以近 90 度侧倾进入失控坠落时,距地面仅 92 米。

对几乎任何外国飞行员而言,这都意味着必死无疑,因为当时国外没有任何弹射座椅能应对这种情况。幸运的是,科沃丘尔座椅正是苏联 K-36。

他的降落伞在触地前瞬间张开,将坠落速度降至 11 米 / 秒 —— 这一速度仍十分危险。但提前坠地的战机产生的冲击波将飞行员连同座椅和降落伞一同弹起,正是这一关键救了试飞员的命,尽管其着陆速度仍超出设计值。

他伤势不重,次日便若无其事地驾驶另一架苏联米格 - 29 再次升空。

毫不夸张地说,这段往事给全球航空界留下了不可磨灭的印象。国外公开承认,其当时的弹射座椅与苏联 K-36 相比望尘莫及。对外国产品而言,90 米高度、接近零速度的弹射对飞行员意味着必死无疑。

然而不久后苏联解体。1993 年,以美国 “航天医学之父” 哈里・阿姆斯特朗将军命名的美国空军阿姆斯特朗实验室发布了关于俄罗斯弹射座椅的长篇报告。实验室主任托马斯・穆尔的结论斩钉截铁:“美国空军在该领域现有的所有装备(当时为马丁・贝克座椅 —— 编者注)都不堪大用。”

报告进一步指出:“尤其是在越南战争期间,许多被迫弃机的机组人员因强大气动力遭受重伤或死亡。当前飞行员救生能力无法满足现有需求,随着美军 F-22 战机列装,这一问题将愈发凸显。”

补充说明:全球首架美国第五代隐身多用途战斗机 F-22 “猛禽” 于 1997 年 9 月 7 日首飞。可以认为,当时其飞行员弹射座椅问题已得到解决,但如此迅速的突破是如何实现的?

穆尔先生认为,快速扭转局面的唯一途径是借鉴苏联先进技术,特别是将莫斯科州第 918 厂(今以谢韦林命名的 “星” 科研生产企业)研制的 K-36 座椅适配美国标准。

想必大家还记得,当年我们几乎愿意与美国分享一切。在如今军事政治背景下难以理解的天真与无限善意中,我们向几乎所有西方来客敞开了此前绝密的设计核心,只盼与西方永远结盟。

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正因如此,1993 年美俄签署了政府间《国外对比技术评估》(FCT)计划,这几乎成了向间谍活动敞开大门的尖端技术交流平台,而事实证明,先进经验仅单向流动 —— 从我国流向大洋彼岸。

于是美国人很快便在莫斯科州 “星” 企业畅行无阻,带来了当时最先进的检测设备,毫无顾忌地细致研究我国 K-36 座椅。

他们向天真得离谱的叶利钦时代莫斯科支付了 2100 万美元,这笔钱对于美国人获得的海量技术知识而言简直微不足道。

总之,这些 “客人” 确信,时任 “星” 企业总经理盖伊・谢韦林对 K-36 的介绍绝非虚言:“借助该座椅,可在 0 至 20 公里高度、指示空速 0 至 1300 公里 / 小时、马赫数至 2.57 的所有飞行状态下安全离机。”

这一技术高度是大洋彼岸的马丁・贝克产品根本无法企及的。美国专员在 “星” 企业仔细测量、查验、测试,以极低代价获得俄罗斯设计师的顶尖技术成果后满载而归。

几年后,美国便 “造出” 了配备 HG170 惯性稳定器的 ACES-2 弹射座椅。仓促问世的产品仍存在缺陷:时速 1300 公里及以上时,迎面气流可能扯断或严重撞伤固定不佳的飞行员手臂。

最终日本人出手相助,只有他们为未来的 ACES 5 设计出可靠的飞行员四肢固定装置,不过也将美国弹射座椅的速度限制在 1100 公里 / 小时。而俄罗斯盖伊・谢韦林为苏 - 57 第五代战机研制的现代化改型 K-36Д-5 座椅,这一指标远高于此(可达 1390 公里 / 小时)。

或许阿姆斯特朗实验室的设计师们还想如当年一样再次造访 “星” 企业,深入探究 K-36Д-5 的技术秘密。

但我相信,俄罗斯早已告别那段岁月。令人唏嘘的美俄政府间技术对比计划结束已三十年,我们学到了很多。至少我对此抱有希望。

《自由新闻报》档案

德国航空杂志《Flug Revue》曾刊登过一则趣闻,讲述 1960 年代美国弹射座椅研发初期的故事。原来,美国黑熊曾积极参与该设备的飞行测试。

为何选择这种动物?因其体型和身体结构与人类有几分相似。

1962 年 3 月 21 日,名为 “瑜伽” 的两岁雌性黑熊成为首个从 B-58 “盗贼” 轰炸机超音速座舱中弹射的生物。黑熊自然被提前麻醉并牢牢固定在座椅上,在 10668 米高空、1.3 马赫速度下被火药装药强制弹射。

7 分 49 秒后,救生舱降落在加利福尼亚沙漠。试验被认定成功,因为黑熊存活并然苏醒。