在不久前的長春空軍開放日活動(dòng)中,殲20首次在近距離向觀眾展示了座艙蓋打開的全過程,而其中最引人注目的,莫過于座艙蓋前緣那根醒目的白色管狀裝置。
【殲-20的拋蓋火箭】
就在網(wǎng)民們紛紛猜測這個(gè)裝置的用途時(shí),一些國外網(wǎng)友卻在社交平臺(tái)上惡意調(diào)侃,稱這不過是根 “PVC水管”,以此抹黑殲-20的設(shè)計(jì) “粗糙簡陋”。
實(shí)際上,這個(gè)看似普通的白色管子,是保障飛行員生命安全的關(guān)鍵設(shè)備——拋蓋火箭。美軍不少機(jī)型,例如世界上首款五代機(jī),F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機(jī)也配備了該設(shè)備。
【F-22所配備的拋蓋火箭】
所謂拋蓋火箭,本質(zhì)是為戰(zhàn)機(jī)拋棄座艙蓋提供動(dòng)力的專用裝置。其工作原理清晰且直接:通過垂直向下90°的火箭噴口噴射高溫燃?xì)?,利用反作用力將重達(dá)數(shù)百公斤的座艙蓋快速向上拋離機(jī)身。只有清空座艙上方的障礙,飛行員的彈射座椅才能順利啟動(dòng),因此這種逃生模式被稱為“拋蓋彈射”。
拋蓋彈射的核心優(yōu)勢在于逃生通道“干凈”:座艙蓋整體脫離,不會(huì)產(chǎn)生碎片,從根本上避免了玻璃碎裂對飛行員造成的二次傷害。但它也存在一個(gè)致命短板:時(shí)間差。由于拋蓋過程需要一定時(shí)間完成,而且為了防止飛行員與拋離的座艙蓋相撞,彈射座椅通常要延遲約0.3秒啟動(dòng)。對低空飛行的戰(zhàn)機(jī)而言,這0.3秒就是“生死線”。一旦錯(cuò)過最佳逃生窗口,飛行員大概率會(huì)隨戰(zhàn)機(jī)墜毀,毫無挽回余地。
圖:F-16的拋蓋逃生
為了解決延時(shí)彈射的問題,穿蓋逃生被發(fā)明了出來。穿蓋彈射,即采用微型爆破索或彈射座椅自帶的撞角,精準(zhǔn)炸裂或戳穿座艙蓋上的透明件,瞬間清空彈射通道,隨后飛行員隨座椅直接穿越破碎的座艙蓋彈射逃生。
穿蓋彈射的最大優(yōu)勢是無延時(shí):從啟動(dòng)到通道清空僅需毫秒級時(shí)間,大幅提升了低空、低速等危險(xiǎn)場景下的逃生概率。但它的缺陷同樣明顯:飛行員需要穿越破碎的座艙蓋,即便碎片經(jīng)過可控碎裂設(shè)計(jì),但仍存在劃傷和撞擊的風(fēng)險(xiǎn);更關(guān)鍵的是,穿蓋彈射對座艙蓋透明件的厚度有嚴(yán)格限制。必須采用較薄的材料,否則爆破索或撞角無法有效碎裂座艙蓋,反而會(huì)阻礙逃生。
圖:穿蓋逃生
而如果座艙蓋太薄,又會(huì)帶來新的隱患:若遭遇鳥擊,薄透明件極易整體碎裂,不僅可能導(dǎo)致飛行員受傷,還會(huì)破壞座艙內(nèi)的電子設(shè)備與維生系統(tǒng),直接讓戰(zhàn)機(jī)陷入非戰(zhàn)斗失能狀態(tài)。
拋蓋與穿蓋的 “優(yōu)劣勢困局”,成為長期困擾戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)的難題。選擇前者,則要承擔(dān)“時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)”;選擇后者,也要面對“強(qiáng)度短板”。而殲-20給出了第三種答案。
【F-35正在進(jìn)行穿蓋彈射測試】
我軍的殲-20創(chuàng)新性地同時(shí)配備了這兩種設(shè)備,形成了雙重安全保障機(jī)制,但兩者之間存在應(yīng)用場景不同的區(qū)別。
殲-20的空中逃生方式,是穿蓋彈射。它的座艙蓋透明件創(chuàng)新性的采用了“整體變厚度”的設(shè)計(jì)方案,針對不同區(qū)域的功能需求,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)優(yōu)化:其前部區(qū)域針對性采用加厚型透明結(jié)構(gòu),可有效抵御高速飛行中的鳥撞等突發(fā)沖擊。
而后部區(qū)域則采用輕量化薄型設(shè)計(jì),能被微型爆破索以精準(zhǔn)可控的方式破拆,實(shí)現(xiàn)穿蓋無延時(shí)彈射救生系統(tǒng)的瞬時(shí)啟動(dòng)、保障了飛行員低空安全逃生。
【整體變厚度座艙蓋】
殲-20除了空中逃生方式外,還考慮了地面逃生的特殊情況,它的拋蓋設(shè)計(jì)就是為地面逃生做的備份。當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在地面發(fā)生機(jī)身變形、電源失效或飛行員因受傷失去知覺導(dǎo)致座艙蓋無法正常開啟時(shí),地勤人員就可以通過外部機(jī)械接口來啟動(dòng)艙蓋前的拋蓋火箭了。利用火箭的推力,快速將座艙蓋拋離,為救援爭取時(shí)間。這種地面?zhèn)浞菰O(shè)計(jì),填補(bǔ)了穿蓋彈射在地面極端場景下的覆蓋空白。
美軍F-22曾經(jīng)就發(fā)生過地面艙蓋故障打不開了,由于它沒有外部機(jī)械裝置來啟動(dòng)拋蓋火箭,所以飛行員只能困在座艙內(nèi),等待地勤人員將座艙蓋鋸開,非常尷尬。
【悲催的F-22飛行員正在辛苦地等待救援】
殲-20的雙重逃生設(shè)計(jì),全面考慮了飛行員在各種情況下的逃生需求,充分體現(xiàn)了國內(nèi)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在保障飛行員生命方面的重視。當(dāng)冰冷的鋼鐵裝備被注入對生命的敬畏,當(dāng)技術(shù)參數(shù)的突破指向人的安全,這份設(shè)計(jì)背后的初心,遠(yuǎn)比裝備本身的性能更動(dòng)人。
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