直升机救生问题探讨

作者：信息产业部电子第十研究所 梁德文

欢迎访问e展厅 展厅 8 航空与航天设备展厅 直升机, 无人机, 航空发动机, 航空材料, 飞机座椅, ... 摘要：直升机的救生问题一直困扰着各国军方。它不但约束了直升机作战效能的发挥，同时，也影响着陆军航空兵的作战士气。本文分析了直升机成员机内救生、应急离机救生和离机后生存救生等3种救生途径及其特点，并介绍了离机生存救生所采用的救生电台的发展情况。 关键词：直升机　救生 一、引言 20世纪90年代的几场局部战争表明，直升机在成为先进的攻击武器的同时，也成为敌方各种先进武器的打击对象，直升机乘员在直升机受损或被击中时的救生问题越来越不容忽视。战争实践表明，直升机乘员在遇难后，具有较强的自我救生的能力，并在离机后能快速准确地报告自己降落的位置，是获得成功营救的关键因素。各国军方（尤其是美军）在吸取了20世纪90年代以来战争中成功与失败的经验教训后，制定了现代直升机救生系统的研制计划，将直升机乘员在战场上的生存能力与直升机的飞行性能和作战能力视为同等重要的位置而加以不断发展。 二、 直升机救生途径 从救生系统来看，直升机与固定翼战斗机相比，既有有利的因素，也有不利的因素。有利的因素是速度慢、飞行高度低、过载小；不利的因素是机身上方有主旋翼，乘员人数多、起飞重量轻等。针对直升机的这些特点，目前直升机救生途径主要包括有乘员机内防护救生、应急离机救生和离机后的生存救生等。 1. 乘员机内防护救生 乘员机内防护救生是指直升机乘员在直升机发生事故或受损时，在直升机机内实施自我防护救生的一种措施。目前世界上已付诸实施的方案是"抗坠毁吸能方案"。这种方案是指在发生事故应急时，依靠吸能起落架和耐坠毁吸能座椅，吸收一部分在坠机时从直升机结构传递给座椅的冲击能量，使冲击过载不超出乘员的生理极限，达到保障乘员安全的目的。但是，抗坠毁吸能方案只能吸收一部分能量，并有很大的局限性，例如，坠毁时的过载如果大于设计指标，人体所受过载将超过耐受极限；坠机时着地方位无法预先选择，会遇到不可生存的恶劣环境，难以避免坠毁时引起的乘员损伤；直升机一旦出现翻倒，乘员大部分难以生存；机体在坠地时超过设计载荷，无法保留乘员生存空间；当坠地时起火或在空中起火时，乘员无法幸存。可见，这种救生方案在实施时，效果并不令人满意。 2. 乘员应急离机救生 乘员应急离机救生是在发生事故应急时，乘员靠特有的航空救生装备脱离直升机或脱离危险，并安全着陆（水），从而保障其生命安全的乘员救生途径。 乘员应急离机救生目前主要考虑3种方案。 （1） 火箭牵引离机乘员救生方案。这种方案主要是通过点燃火箭牵引系统（火箭通过牵引绳与飞行员系带相连），按一定的顺序把飞行员以站立的姿态连同座椅从直升机上方或侧面拉出，然后，使飞行员稳定降落着陆。目前，这种技术已用于固定翼低速飞机，其救生的成功率达90%以上。但是，对于直升机来说，这种方案的两种牵引方式（向上牵引和侧向牵引）都存在着一定的缺陷：向上牵引牵涉到要切除或炸掉直升机桨叶这个重大问题，人们对此多持保守态度；侧向牵引是人们力图避开旋转的桨叶，从直升机现有的侧舱口将乘员从机内拉出。但人们所顾虑的是，应急时直升机的飞行高度和飞行姿态可能不如人意。 （2） 降落伞救生舱式乘员救生方案。救生舱在航天飞行器方面是一项成熟的技术。对于直升机救生系统来说，它是将直升机的乘员舱作为救生舱使用。在应急时，炸掉或切除直升机的桨叶以及乘员舱外面多余的机身部分，减轻乘员舱作为救生舱部分的重量，依靠打开的降落伞，把舱体和乘员安全稳定地降落到地面。这种方案同样存在着人们对切除桨叶和多余机身部分的顾虑。但随着直升机总体机身水平的提高，这种方案可能会成为未来直升机乘员离机救生的方案之一。美国有关专家曾预言，直升机救生舱技术在21世纪将得到广泛的应用。 （3）弹射离机乘员救生方案。弹射离机乘员救生方案在固定翼作战飞机方面积累了很多成功的经验。自德国人在1941年首次使用驾驶舱弹射座椅以来的60年间，已经发展了4代弹射座椅，是目前正在使用的一项成熟技术。 目前，这种弹射离机救生主要考虑4种方式：侧向弹射、侧上弹射、向上弹射和向下弹射等。这4种弹射方式都是针对现役弹射离机所用的弹射座椅的性能来设计的。现役弹射座椅重量较重，弹射动力的大小和方向不能调节，缺少智能化的姿态控制系统，不能回避地形自由飞行。因此，目前采用的弹射离机救生方案和火箭牵引离机方案存在着同样的问题。 为了彻底解决军用直升机的乘员应急离机安全救生问题，外军正在积极寻求一种 "自适应弹射座椅"的方案。这种方案一方面可以不改变现有军用直升机的任何部分，同时，还能充分发挥军用直升机在现代军事作战中的重要作用。因此，有人认为，"轻型智能弹射座椅将成为未来军用直升机配备乘员应急离机救生装备的一种优先选择"。 3. 乘员离机后的生存救生 乘员离机后的生存救生是指直升机乘员在脱离遇难的直升机后，需要采取的一种生存救生途径。遇难飞行员的救生装备与营救人员所配备的搜索装备一起，构成一种"搜索与救援"（SAR）系统。直升机乘员在脱离直升机后，他所采用的搜索与救援系统与固定翼飞机的基本相同，而且，基本上是采用救生电台。 三、 直升机救生电台装备的发展 直升机救生电台是直升机乘员在脱离直升机稳定着陆后，能够迅速、安全地向己方救援人员发出呼救信号，尽快与其建立起通信联络，并立即报告其所在位置，从而引导己方救援飞机飞临求救地点上空实施救援的一种救生装备。救生电台可以进行地-空、地-地通信联络。一般来说，当救援飞机在3 000 m高度飞行时，地-空信标通信有效距离可达100 km，地-空话音通信有效距离也在70 km左右。 目前，最典型且最先进的航空救生系统就是美国摩托罗拉公司研制的GPS-112个人定位系统和波音公司研制的"克赛尔"（CSEL：作战幸存者/逃生者定位器）救生电台。 1. GPS-112个人定位系统 2001年6月1日，美国摩托罗拉公司宣布推出了一种GPS-112救生电台，它由飞行员所携带的GPS-112救生电台和救援飞机所携带的"快取"（Quickdraw）询问机两部分组成。 1994年初，美国空军要求摩托罗拉公司在AN/PRC-112电台的基础上，加装GPS接收机，成为一种集信标机、收发信机、应答机和GPS接收机等功能为一体的新型救生电台，称作为"GPS-112"。 GPS-112是一个带有12通道并行GPS接收机（采用C/A码）的VHF/UHF 调幅收发信机，可提供250个导航航路点，定位精度提高到< 25 m。当它一开机，就可自动捕获GPS卫星信号，下载飞机的航路点。被击落的飞行员利用GPS-112，可以在几秒钟内将自己的位置信息自动地传送给救援飞机上的询问机，引导救援飞机的飞行。 GPS-112救生电台与救援飞机载的"快取"询问机协同工作，可大大提高搜索与救援的效率。目前，"快取"询问机已装在美军的各种直升机以及F/A-18和A-10战斗机上。这种询问机是手持式，重0.68 kg，工作温度范围为-30～+55°C，采用4 节AA型电池供电，可快速插入各种飞机的通信电台中（将其插入机内通信系统面板上的耳机插孔中即可进行话音通信）。这种方法无需对现有飞机平台作任何的改进和变动，就可以使其变成一架搜索与救援飞机，安装灵活方便。在执行搜索与救援的任务时，该询问机利用救援飞机上现有的UHF电台，采用数据广播猝发（时间为455 ms）的形式，向地面遇难的飞行员所携带的GPS-112电台发出询问信号。GPS-112救生电台在应答时，以一种加密的视距猝发通信的形式，向救援飞机报告标准的经度、纬度和UTM坐标等位置信息及其它有关信息，以确保在发送求援信息的同时，最大限度地降低被敌方截获和侦收的概率。当机上的电台收到这一信息时，就把该信息传送到机上的"快取"询问器。询问器以音响告警或LED闪烁的方式告知操作手出现了新的信息，并同时在其显示器上显示遇难飞行员的GPS坐标位置及相关信息。 2."克赛尔"救生电台 "克赛尔"军用型号为AN/PRQ-7型电台，是一种轻型的小功率超视距救生电台。它不仅可进行超视距通信，而且，可以在全球范围内进行保密通信和定位，从而实现可在任何距离范围内，快速准确地确定被击落的飞行员的位置，进行及时的营救。该电台的尺寸为200mm × 80mm × 45 mm（含电池），重0.9 kg，可手握。工作环境温度范围为-40 ～ +55°C，存放温度范围为 -62 ～ +85°C。平均无故障时间为3 000 h以上，可在30 m深的盐水下浸泡5min以上。抗冲击的能力很强，在1 m多的高度上掉落水泥地板无损伤。据称，这种救生电台"将会使搜索与救援能力产生一种革命性的变化"。 "克赛尔"救生电台装有一个GPS接收机，可向搜索与救援队伍提供被击落的飞行员的位置信息。这种GPS接收机采取了选择可用性（SA）和反欺骗（AS）措施（增加了一种多芯片模块），抗干扰能力较强（2001年年初曾在夏威夷测试过这种能力）。 "克赛尔"救生电台有3种超视距数据链供被击落的飞行员使用，使其可以与救援部队进行远距离通信联系：一种是军用UHF卫星通信系统，一种是称作为"国家财产"（National Assets）的卫星数据链（现仍处于保密阶段），另一种是非保密的民用搜索与救援卫星通信系统。UHF卫星通信系统是一种保密通信系统，采用猝发传输的方式工作，所提供的数据链覆盖范围为南纬与北纬70°，超过这个高度就需依赖Cospas/Sarsat多国搜索与救援卫星网，这样就可以覆盖地球的两极，拥有了全球搜索与救援的能力。如果被击落的飞行员希望采用更保密的通信方式，他可以选择与"国家财产"卫星通信系统连接的单向通信数据链。这个数据链采用"眼睛蛇"波形，其信号被截获的概率比"克赛尔"电台其它的卫星链路要低得多。 四、 结 束 语 目前，我国军用直升机救生系统装备的发展基本上处于空白状态。在设计直升机的整机生存力时，主要是从隐身设计、防击中、抗弹伤和抗坠毁等四方面进行考虑，而且，往往讨论应急离机救生设备比较多，研究离机后的生存、尤其是离机后的呼救设备较少，从而导致我国的直升机救生系统的发展缓慢。随着战争需求的有力推动和现代科学技术的迅速发展，我们要加快直升机救生系统的发展步伐。(end)

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