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向15秒极限冲刺——歼-10的抗过载发展

发布时间:2014-09-22  原作者:候知健   点击数:

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原载冷狗的博客

引语

  歼-10在定型时,它允许9G飞行过载的10秒最大持续时间只有F-16的2/3,在三代机中只能算是二流水平;而直到数年之后,才通过相关设备、配套训练体系的改进达到15秒的西方主流水平。(所有数据均来自公开论文、专著明确指出的型号、性能指标)

一.战斗机飞行员基础过载能力仅耐受10秒钟4.25g过载,赵伟飞9G依靠3秒安全规律


在离心机中持续5G时失去意识的战斗机飞行员

  对于任何一款三代机来说,强大动力的最大意义都是体现在加速和爬升能力上——尤其是外挂的武器弹药、燃油大幅加大了重量与阻力之后。限制新型战斗机较长时间发挥极限飞行性能的最大瓶颈,早已转移到飞行员对于过载的忍耐能力上。当驾驶者已经失去视力和意识,或者无力再继续进行高机动飞行的时候,飞机无论还有多少动力和机动性能剩余都已经毫无意义。

  在飞行过程中,飞行员会承受多种方向上的过载。我们常常说的9G过载是通过升力产生,从机翼下方指向机翼上方的法向过载,又称为正过载,通常在飞机进行盘旋的时候出现;此时人体需要承担额外的重力,大小则取决于飞行动作的猛烈程度。类似的情况我们在日常生活中也可以遇到,比如电梯启动、加速上升时可以体验到身体有加重的感觉,当然在程度上是远远无法与战斗机极限过载相提并论的。


飞机盘旋时产生的2G过载情况

  当正过载达到9G时,飞行员要承受自身(包括服装、头盔等物品)9倍的重量。这个过程中飞行员体内的血液会在重力下向腹部、腿脚移动,而一旦眼睛和大脑得不到充足的血液,那么很快就会出现因为缺氧而引起视力丧失,继而失去意识。

  由于人体的眼睛和大脑分别有3秒、10~12秒左右的氧气储备,飞行员一般不会在3秒之内就出现视觉丧失的情况。2014年安阳航展上,中国红牛特技飞行队队长赵伟驾驶XA42表演机做9G飞行只持续3秒左右也正是这个原因,如果想进一步延长大过载时间,抗荷服、加压氧气面罩等都是必不可少的装备。

  特别值得一提的是,3秒规律并不代表绝对安全。一旦进入极限过载的过程太过于剧烈,飞行员身体和心理上都缺乏准备和主动适应的过程,同样会在瞬间丧失视力甚至意识。几年前中央电视台曾经公开报道过一次歼-11BS由于电传飞控故障引起的飞行事故,飞机突然进行了剧烈的俯仰摆动,最大过载达到9.36G,猝不及防的飞行员瞬间就进入了灰视状态。


飞行员讲述事故经历

  灰视状态代表着飞行员已经开始看不清东西,四周的视野已经开始逐步丧失。它不仅是飞行员抗过载耐力达到终点的标志,也是飞行员即将完全失去视觉(黑视)和意识的前兆。如果俯仰失控的程度更剧烈、持续时间更长一些,那么就很可能导致飞行员来不及与后方留下任何通讯就陷入昏迷,任由失控的飞机坠机或者空中解体,事故的真相也会难以查明。

  而超过3秒以后还能不能维持住视觉和意识,这取决于一个人的心脏能不能在高重力条件下有效的把血液泵送进眼球和大脑。这种“基础抗荷能力”与身体条件、尤其是先天遗传因素有非常大的关系:比如它基本上与血压(心水平收缩压)成正比,与眼睛到心脏的距离成反比,因此基础血压偏低的人、个子太高的人,都注定无法成为合格的战斗机飞行员。当然,这也绝不意味着高血压的人就适合开飞机。


通过旋转形成过载的离心机,受试者耐力丧失以后,红圈内面板上的灯具会以四周到中央的顺序从视野中消失

  在今天看来战斗机飞9G过载是一件很平常的事情,实际上这是人类花费了大量时间、金钱、人力、乃至于生命才换回的突破。从一般的统计规律看,战斗机飞行员如果没有装备的辅助,不使用特殊的动作技巧进行对抗;他们对于正过载的基础抗荷能力不到9G的一半,平均水平在4.25G(持续10秒)左右——即便美国也不例外。

  从基础耐力的角度来说,4.25G同时也是三代机飞行员选拔的标准之一,5G已经是试飞员等精英飞行员的平均水平了,能够达到5.25G以上的人只是少数。还有极个别人可以达到7G标准,这属于爹妈从遗传基因层面带来的天赋压制,他人可羡而不可求。

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