軍識系列 彈射座椅是怎麼拯救飛行員的？

2010年7月23日 加拿大皇家空軍飛行員布萊恩·貝斯 駕駛著他的CF-18 為即將到來的航展做彩排 他先來了一個不收起落架的翻滾起飛當作開胃菜 接下來 他開始低空慢飛 準備來一個高仰角慢速過場 這個機動動作 要求飛行員將機鼻高高仰起 大約30度左右 此時 依靠發動機的強大推力和機翼升力 可以使飛機以200公里每小時的速度低飛過場 對於現場觀眾來說 絕對是最讓他們印象深刻的表演 但不巧的是 這當布萊恩的飛機 剛剛進入到高仰角慢飛狀態時 他的F-18的翼引擎突然失效 飛機開始不受控地向右偏轉 距離地面僅有60米 生死關頭 布萊恩別無選擇 只能彈射 還不到一秒 他的F-18就重重地砸到了地面上 變成了一團火球 幸運的是 彈射座也救了他一命 類似的事故還有很多 像是2022年 美軍的F-35B 在垂直起降時發生故障 飛行員只能彈射保命 截至今年8月 光是馬丁·貝克這一家彈射座椅生產商 就已經拯救了7727名飛行員的生命 彈射座椅的重要性不言而喻 然而 這個現代戰機必備 飛行員保命神器 在它剛發明時 可是完全不一樣的狀況 這背後又有著許多有趣的故事 歡迎來到Chris軍事基地 軍事系列第三期 今天我們來說說 彈射座椅是怎麼拯救飛行員的 自打飛機被發明的那一刻起 怎麼拯救飛行員的性命 就變成了工程師們的難題 在早期的雙翼機時代 飛機要是出故障 飛行員只需要簡單爬出座艙 朝側面跳下去即可 那時的飛機速度都很慢 結構也簡單 從飛機上跳下去並不是什麼難事 但隨著航空技術的發展 飛機的速度越來越快 第二次世界大戰爆發時 各國的主力戰機速度 都超過了500公里每小時 在這種速度下 逃脫駕駛艙幾乎不可能 即便是跳出去了 生還的希望也不大 很有可能會撞上飛機尾翼 更別提像德軍的多尼爾335這種飛機了 尾部還有一個螺旋槳 分分鐘把飛行員攪成肉醬 基於這背景下 德國人開始率先研發彈射座椅 他們的想法是把飛行員彈出座艙 從而避免撞上飛機尾部 但擺在設計師面前的第一個難題 就是如何為彈射座椅提供動力 首個方案是在座椅下裝滿彈簧 依靠彈性射能轉化為動能 幫助飛行員逃生 但這種方案有先天的不足 首先 彈簧提供的能量 不足以將飛行員彈射到安全高度 而且 飛行員在彈射前 需要手動壓縮彈簧後 再打開座艙 在緊急情況下 根本來不及 彈簧的方案很快就被否決了 取而代之的是壓縮空氣 相比於彈簧 壓縮空氣可以提供更強勁的推力 使用起來也更加簡易 這種設計被德國人採用 在整個二戰中 德國人依靠他們的彈射座椅 拯救了大約60名飛行員的生命 但使用壓縮空氣還不是最終結 因為其需要大量額外的機械部件 像是氣罐 閥門之類的 整體設計不夠簡潔 還有升級的空間 二戰結束後 英國人接過重任 馬丁貝克公司開始研發他們的彈射座椅 不同於德國人的設計思路 他們決定 用威力更強勁的材料提供動力 他們的彈射座椅 包含了炸彈 彈射裝置安裝在座椅背部 裡面裝滿了無氧火藥 當飛行員拉下面罩時 火藥就會觸發 將座椅高速彈出 工作原理 就像是子彈從槍管裡射出一樣 有了基本的概念 下面就該測試了 測試彈射座椅 可並非是項輕鬆的工作 彈射時產生的瞬間加速度 會壓縮脊柱 姿勢正確 力就可以順著脊柱向下傳遞 但如果稍有彎曲 強大的推力 可導致脊柱脫位 甚至骨折 因此 需要相當勇敢的人來測試他們 來自基層的裝配工 博納德·林奇充當了志願者 一遍又一遍地挑戰自己身體的極限 他的勇氣 不僅僅止於地面 1946年7月24日 他參加了馬丁·貝克的第一次空中試驗 從時速480公里每小時的飛機中 成功彈射 但這 可不是唯一的一次 他彈了整整30次 妥妥地大音超人 在他的幫助下 馬丁·貝克成功造出了 第一個實用的彈射椅 很快 這個彈射椅被派上了用場 1949年5月 英國 在試驗性的飛機 AW52測試飛行時 飛機突然出現不可控制的顫動 整架飛機彷彿要在空中解體一般 飛行員果斷選擇彈射 成功活了下來 雖然說取得了進步 但首款彈射座椅的使用 還是過於複雜 飛行員需要手動分離座椅 並拉開降落傘 這一系列操作 怎麼說也要十幾秒 如果飛機高度過低 或者飛行員彈射時失去意識 都基本不可能存活 因此 彈射座椅還有很大的改進空間 隨著航空工業的進一步發展 飛機的速度又上升到了新的高度 超音速飛行已經是標配了 相應地 飛機的尾翼也變得更大 更高 工程師們又遇到了 和二戰時相同的問題 怎麼讓飛行員 從飛得更快的飛機中彈射出來 還不會撞到尾翼 簡單的方法 就是給座椅增加更多的炸藥 提升動力 但現有彈射座椅的瞬時加速度 已經逼近人類極限 再快基本上不可能 這時 有的工程師就想出來一個騷操作 既然往上彈 會撞到尾翼 那咱們就往下彈 隆重介紹 美軍F-104 新式戰鬥機 這款飛機配備了向下彈射的座椅 但這種方案有先天的缺陷 要想在低空彈射 飛行員必須要先翻滾飛機 將機腹朝上 才能彈射 緊急情況時 基本上就是必死 這款向下彈射的座椅 帶走了20多名美軍飛行員的生命 毫無疑問 該方案被徹底否決 為瞭解決無傷彈射的問題 工程師們重回設計階段 開始尋找新的動力來源 要求在不傷害飛行員的前提下 盡可能增加彈射的高度和可控性 研究了一圈後 工程師們將目光瞄準上了火箭珠推器 和炸藥相比 火箭珠推器有諸多優點 首先 就是動力更澎湃 可以將更重的座椅 更快地彈出飛機 其次 使用炸藥的彈射座椅 火藥安裝在座椅和座艙的連接處 在爆炸的一瞬間 擁有最高的加速度 之後 就完全是依靠慣性飛出座艙 彈出後 座艙的姿態完全不可控 但火箭珠推器可以綁在座椅後 彈射時 其燃燒過程起碼要耗費2-3秒 這使得在彈射過程中 座艙的姿態與軌跡 均還有調整的空間 而且 座椅的加速度相對來說平穩且持久 對飛行員的脊椎壓力更小 有了火箭珠推器的幫助 彈射的限制更小 可以做到0高度0速度的安全彈射 對於彈射座椅來說 火箭珠推器 就是版本答案了 但凡需要短時間持久加速的 基本上就離不開火箭珠推器 比方說 美軍為了讓F-100可以短距離起飛 在飛機引擎後面加裝火箭珠推器 支個架子 直接發射起飛 或者更大噸位的運輸機 C-130 也曾在機身綁滿火箭珠推器 力大專飛 讓螺旋槳飛機 也可以短距離起飛 不光飛機上游 蘇聯人為了提高 坦克在逆天地面上的通過性 甚至把火箭珠推器搬了上去 可這種方案 雖然說可以提高坦克的脫困性 但生存能力大大降低 火箭珠推器挨一發就得寄寄 最終 還是隻停留在了射擊階段 雖然說現實中看不到了 但這樣的射擊 卻能在遊戲中體驗到 坦克世界裡C系的BZ系列坦克 並在車體側後部 裝配了這樣一對火箭推進器 一次激活後 可以在短時間內 憑藉高達30馬力每噸的推重比 將60噸的巨型坦克 加速至接近60公里每小時 稱得上是力大專飛了 8月20日 坦克世界國服週年慶活動已上線 登陸遊戲參與活動 就有機會獲取豐富獎勵 其中 包含了以關羽為設計靈感製作的 C系火箭推進坦克 BZ-75 神威勇武 在戰場上 BZ-75身背18枚火箭珠推器 在廣闊的平原飆車 機動性堪比中型坦克 更不用說 這款全新的關羽皮膚 簡直是帥到不行 給人一種穿越現實 坦克變身赤土馬的感覺 想要在真實的坦克作戰中 操控身背火箭珠推器的關羽戰車 親自駕駛坦克馳騁疆場 轉動炮塔一發入魂的 坦克世界是你最好的選擇 快來下載坦克世界國服 體驗精彩刺激的坦克對決吧 說回彈射座椅 在確定了使用火箭珠推器 作為新的動力來源後 剩下的工作還有很多 從超音速飛機彈射 面臨著一個很大的問題 那就是過快的分速 會導致飛行員體驗劇烈的減速度 沒人知道飛行員的身體能承受多少 畢竟從來沒有人在超音速的情況下 測試過彈射 那說到這兒 就得提另一位 在彈射座椅發展中 做出重要貢獻的人了 美利堅超人約翰·斯塔普 他非常好奇快速減速 會對人類身體造成哪些影響 因此 製造了一個 飽滿火箭珠推器的軌道車 火箭珠推器 可以提供1.8噸的推力 在軌道上 加速到960公里每小時 然後全速衝向減速水坑 在不到1.5秒的時間內完全停止 這幾乎就是玩命 斯塔普測到的減速度 達到了20G 實驗結束後 他的肋骨斷裂 眼球裡的毛細血管全部被撕裂 但斯塔普還不滿意 他還想挑戰極限 在他最後一次測試中 直接全部拉滿 身體測到的瞬間減速度 達到了40G 已經超出極限的兩倍 最終 他還是活了下來 他的實驗成功證明瞭 在超音速下彈射是可以存活的 1955年 在F-100的超音速試飛測試中 飛機在2000米左右的高度出去控制 機頭向下猛衝 速度達到了1250公里每小時 飛行員只能彈射 身體同樣承受將近40G的減速度 雖然全身腫脹 但飛行員最終活了下來 在解決了超音速彈射這個難題後 彈射座椅 又邁上了新的臺階 在之後的發展過程中 也不乏有趣的座椅設計 1956年 美軍最新的超音速轟炸機 B-58問世 其最高時速達到了兩倍音速 最大聲線 19000米 在這種條件下彈射 飛行員肯定活不了 工程師們必須要專門為B-58 打造一套彈射座椅 他們的方案 是將每個飛行員 都完整地包裹在彈射彈中 在彈射程序觸發時 機械裝置會將飛行員的腿拉進座椅 隨後 完整的彈殼就會包裹住飛行員 彈射彈內部 還會進行加壓 並給飛行員提供氧氣 整體的一套方案 聽起來還是很穩妥的 但這次彈射的實驗風險實在是太高 讓飛行員冒險不太現實 為了驗證他們的彈射彈是否管用 美國空軍將一隻小黑熊放了進去 讓它在一萬噸米的高度 完成了一次超音速彈射 結果是成功的 熊活了下來 不過看它這個蛇頭狀態 估計已經嚇傻了 總體來說 彈射彈的設計是成功的 在冷戰時期 B-58總計成功彈射了9次 拯救了十幾名飛行員的生命 類似有趣的彈射座椅設計 還有F-11 和其他飛機都不同 F-11的彈射 不是射座椅 而是將整個架子艙都完全彈出 有點像是太空返回艙 當飛行員拉動彈射手柄時 安全帶會自動收緊 迫使飛行員擠出樹脂 緊急供氧系統會開始工作 可以給飛行員提供十分鐘氧氣 隨後 各種連接到架子艙的線纜 會被炸藥切斷 之後 座艙的火箭發動機便會點火 激增了壓力 點燃座艙和機身連接處的炸藥 將機艙完全分離 火箭助推器有兩個噴口 傳感器會根據彈射射出速度 調整兩個噴口的推力 當彈射速度在550公里每小時的時候 主噴口會提供4噸的推力 副噴口會提供3.2噸的推力 兩個噴口協調工作 以確保座艙姿態水平 和彈射座椅相比 這種設計穩定性更強 機組人員的不適感被大大降低 在越南戰爭時期 F-11的彈射座艙 拯救了很多飛行員的生命 雖然說從超音速飛機上彈射 在技術上很有挑戰性 但在現實生活中 這種情況還是比較罕見 大多數彈射 都是發生在低速狀態下 像是起飛降落的階段 那下一個需要解決的問題 就是當飛行員彈射時 一般都失去了對飛機的控制 這時的飛機 可能處於各種不同的姿態當中 從這種狀態下彈射 座椅會不受控制旋轉 如果不能及時調整 就不能迅速部署降落傘 晚上一兩秒鐘 都可能是不一樣的結果 那說回咱們視頻開頭的那次事故 那是F-18 在60米的高度失去了控制 飛機開始向右偏轉 當飛行員彈射時 你可以看到 他的身體其實是和地面平行的 如果彈射座椅這種姿態飛行的話 60米的高度 是根本來不及展開降落傘的 這時你可以看到 他座椅的火箭助推器的噴嘴 略微改變了方向 幾乎在一瞬間 就將飛行員的坐姿調整到了水平 隨後傘包迅速推出 不到一秒後 F-18就重重砸地 在這場事故中 彈射座椅在每一個環節都做到了極致 可以說每一秒都至關重要 稍有瑕疵 飛行員就得和世界說拜拜了 在經過了80年的發展迭代 如今的彈射座椅已經無比智能 各種芯片傳感器遍佈座椅 飛行員只需要拉動把手 升遙調整座椅 座椅會自動調整姿態 自動分離飛行員 自動部署降落傘 降落傘的展開速度 從1949年手動展開的30秒 縮短到了現在的不到0.3秒 在美國凱軍的F-35上 彈射設備都不需要飛行員操控 當技能電腦檢測到飛機無法從緊狀態恢復時 便會自動彈射 從而最大程度縮減彈射時間 相信這還不是彈射座椅的最終形態 隨著航空工業的進一步發展 還會有更多不同的思路 那如果大家對F-21 稀奇的彈射座艙感興趣的話 歡迎大家去看這期F-21講解視頻 也是一款冷戰的黑科技製作 OK啦 那以上就是本期視頻的全部內容了 如果覺得還不錯的話 別忘了多多三連哦 還想看什麼 評論區告訴我 別忘了 8月20號坦克世界週年慶 新老玩家都有超多獎勵哦 那我們下期視頻再見