设计师手记

刘长明

肩负重任主持保护头盔的研制

在北京圆满完成任务后，受到航空局领导的赞扬，得到葛文墉等很多热心同志的鼓励和期望，深感我生逢时，在34岁年华能主持我国飞行员第一代保护头盔的研制工作，十分光荣。在北京调研40余天，1965年7月18日回襄，随即开展保护头盔的研制工作。

首先从分析研究F－105飞机飞行员保护头盔(即P－1B保护头盔)与P型氧气面罩人手。P－1B头盔是我第一次得到完整的美式头盔与氧气面罩，它将成为我们设计国产头盔的重要参考依据。通过研究分析，获得以上两件产品宝贵的设计参数：整顶头盔及其各主要零组件的重量，如滤光镜、滤光镜保护盖、耳罩、下颚带的重量；外壳、软硬衬垫、滤光镜、滤光镜的保护盖等重量占头盔重量的60％，通讯系统占15％，其余零组件占25％；头盔外壳、头盔内衬垫、滤光镜、滤光镜保护盖、头盔外壳油漆的厚度；头盔头型尺寸，如头盔外壳的围长、长宽高的尺寸。所得结果编写出《F－105飞机飞行员保护头盔分析研究报告》与《F－105飞机飞行员氧气面罩分析研究报告》。在当时P－1B头盔是很先进的，比葛文墉戴的P-4A头盔美观、舒适很多，而且是我见到的美式保护头盔中比较新和比较完美的。它的头型结构美观，头盔的重量、外壳的厚度、头盔内的硬衬垫与软衬垫的厚度和头盔强度等参数，对我设计我国飞行保护头盔很有借鉴作用。试验是保证设计成功的重要手段，通过试验能够获得大量的数据，这些数据也是设计的重要依据。当时我国没有头盔冲击试验台，对美式P－1B头盔的冲击性能只能进行简单的试验。我们土法上马，用重3千克锥形尖顶的钢锤从3米高处落下，P－1B头盔完整无损，而戴在木质头型上的皮飞行帽则被刺穿了。

在分析研究的基础上，接下来就要制订保护头盔的设计方案。这是任何研制工作总负责人必须亲自动手的工作，设计方案如同是纲，“纲举目张”，这样才能把握控制好保护头盔的战术技术性能、总体结构、各主要部件结构，以及与头盔配套的氧气面罩相连接的结构等，以便设计员在具体设计时有所依据。保护头盔的设计方案在上报三机部航空局后很快得到批准。

在编写我国飞行员第一代《保护头盔设计方案》时，我是“初生牛犊不怕虎”，在设计指导思想上提出我国的保护头盔在性能上应胜出美式P－1B保护头盔，只用两年时间，即到1967年底研制成功中国的飞行保护头盔，而且头盔的头型应符合中国飞行员的头型。空四所对我国飞行员的头型作了大量的调查测量，为我们提供了我国飞行员头型尺寸数据，而我则按这些数据来设计保护头盔。

保护头盔设计方案对头盔的各种性能指标提出了要求。头盔的重量不大于1.55千克，比P－1B头盔略轻0.3千克。头盔主要构件与P－1B头盔差不多，主要由保护头盔外壳、滤光镜、滤光镜保护盖、容腔耳罩、头盔内硬、软衬垫、面罩挂钩、下颏调节带等组成。头盔配套的氧气面罩是YM6505，故采用挂钩式结构与氧气面罩相连接。挂钩式结构是在头盔外壳上安装有挂钩，而氧气面罩上的环扣直接挂在外壳的挂钩上。P－1B头盔与氧气面罩的连接采用的是插销式结构，也就是氧气面罩的插销与保护头盔外壳上的插销套连接。由此可见，挂钩式结构比插销式结构简单，其重量比P－1B头盔与P型氧气面罩的连接结构轻多了。由于受当时条件的限制，对保护头盔提出的主要技术要求是：具有防冲击与防穿透性，以P－1B头盔的防冲击性能为准。防气流吹袭性能，在表速不大于850千米／小时的条件下弹射跳伞，头盔工作正常，而且能保证通讯和隔音性能。耳机应能与无线电通讯系统匹配。采用当时飞行员佩戴的皮飞行帽的耳机与通话系统，设计上没有遇到什么困难；视界、视力损失、光学畸变与滤光性能，都以P－1B保护头盔为依据，头部不转动，视野为上下50度，左右为90度。滤光镜吸收率在80％以上。

有了设计方案，下一步就要建立临时的保护头盔试制线，用石膏做人头模型，以便成型玻璃钢头盔外壳。除了摸索玻璃钢外壳成型工艺技术之外，主要设计工作是提供头盔外壳的厚度与重量的关系、外壳厚度与冲击性能的关系。头盔外壳的厚度是头盔强度的保证，但厚度加大了，头盔重量就太重了，因此，通过反复试验要求得到头盔外壳的厚度数据，既要保证头盔具有P－1B一定的强度，又不超过P－1B头盔的重量；而且头盔重量不能超过飞行员平均头部重量的40％，因为头盔过重易使飞行员脖子受伤。为掌握头盔外壳成型工艺，派人去北京化工研究院，学习整块玻璃布聚酯树脂袋压成型外壳工艺技术，这一成型工艺方法沿用至今。

和设计其它产品一样，选用何种材料是设计师考虑的重要因素，只有选材合适才能达到产品的设计指标。国产头盔上用的新材料、新元件品种较多，如引线耳机、烟色有机玻璃和发泡软垫等，我将在北京落实的情况，详细告知510厂专门成立的新材料试制室。该室主任是房瑞华，他们的技术力量很强，做了很多有成效的工作，如新材料、新元件进厂的复验鉴定，与新材料试制单位共同制订材料标准等。

《保护头盔设计方案》制订出来以后，依照设计要求，主管设计员唐振武(不久改为郑炎安)与李刚便着手绘制保护头盔“C”型制造图纸，编写了《保护头盔技术标准》。在绘制保护头盔“c”型制造图时，难题很多，首先遇到的问题是保护头盔的基本头型问题。为了使新设计的保护头盔的大小形状能满足我国数以万计的飞行员头型，根据空四所提供的我国飞行员的头围、头宽和头长等4种基本数据，将保护头盔分成1、2、3和4等4种规格号码。

根据以上4种飞行员头型尺码，要绘制4种飞行员的标准头型图纸，这是很不容易的。首先要根据4种飞行员头型尺码制成4种飞行员标准头型实物。例如在完成1号尺码标准头型时，就要选定较适合的滤光镜转动支点位置，以便滤光镜在头盔外壳上转动不相互磨擦。有了1号铝材制成飞行员的标准头型，就可绘制1号标准头型图纸了，再在1号标准头型上加上头盔硬、软衬垫的厚度，这就得到了l号头盔外壳内腔尺码的头型了。在此头型上粘合玻璃布，就可得到1号头盔外壳了。其它2、3和4号头盔的图纸也用以上方法制得。这件设计工作做好了，保护头盔的基本性能就有了保证。其次，还要确定头盔外壳的厚度与玻璃布的层数以及聚酯树脂的用量；氧气面罩挂钩在外壳上的固定位置；耳机罩在头盔内的位置等。有关保护头盔的相头参数都要经过反复试验，得到可靠数据后，再在“c”型图纸上绘制并标注出来。

根据“c”型图纸制造样件，通过试制出来的样件再修改“c”型图纸，经修改的“c”型图纸成为“D”型图纸。根据“D”型图纸制成的样品，经过试验合格后，即成为设计定型产品；设计定型产品经试验

合格后，即为试生产定型。通过试验经修改的“D”型图纸即为“P”型图纸，也就是批量生产图纸。这是研制产品必须经过的程序，每个阶段都是为了完善制造图纸。一定要严格按这种研制程序进行，以确保产品质量。

在不到两个月的时间内，我领导的团队(当时我任510厂设计科长)做了大量工作。当时我们已经研制飞行密闭头盔，代号为TK-1；按研制的先后顺序，后研制的第一代飞行保护头盔代号为TK-2。

临危受命

改装修理TK－2保护头盔

1973年5月1日，受“文革”冲击的我终于回到分离8年的工作岗位。上岗伊始面临的一大难题是TK-2保护头盔的改装修理。TK-2保护头盔经过5年的研制，于1970年大量投产，到1972年有5000余顶发给部队，却根本无法使用。

当时主管设计员郑炎安与主管工艺员李刚不知如何挽救要报废的TK-2保护头盔。我安慰他们，并与他们一道分析TK-2保护头盔存在的问题。经过艰苦的研究分析找到了TK-2保护头盔存在的问题，主要是头型不合适，内衬垫压头顶，导致飞行员头疼难耐；加上氧气面罩与头盔配戴不密封，无法保证安全飞行；耳机挤压耳朵疼痛；头盔通风性能不好等。针对这些问题，我将头盔内衬垫全部更换，硬衬垫改薄些，软衬垫改厚些，并包覆易吸汗的柔软织物，而且带有备件，易于更换。关于氧气面罩与头盔配戴不密封的问题，在部队试戴时，调整了头盔上的挂钩位置，达到了密封要求。耳机罩全部更换较软的发泡塑料，厚度适中，并包覆柔软之物，解决了压耳朵痛之弊端。为了保护头盔的通风性能，在外壳顶部和位于滤光镜保护盖后方钻了数个直径15毫米的孔。通过以上改进措施解决了TK-2保护头盔存在的问题，使其起死回生。TK-2保护头盔经飞行员试戴后普遍反映良好。为此，我亲自编写了改装修理TK-2保护头盔的两份重要技术文件：《TK-2保护头盔改装修理标准》与《TK-2保护头盔修理工艺规范》。前者是改装修理最重要的依据，抓住了它就抓住了改装修理头盔的纲，此份文件经三机部与空军订货部批准才能有效，这是有经验的技术领导人应抓住的要点。而《TK-2保护头盔改装修理工艺规范》是落实《TK-2保护头盔改装修理标准》的重要技术资料，使工人能有章可循，以保证头盔改装修理的质量。

矢志不移

研制性能更好的保护头盔

TK-2保护头盔在改装修理之时，我就深感TK-2保护头盔存在着根本不足，如头型不紧凑、造型不美观、重量重等缺陷。1973年，着手制订在TK-2保护头盔基础上改进，设计性能好的保护头盔方案，并得到三机部航空局的批准。

新设计的保护头盔性能、结构、舒适性比TK-2保护头盔有很大的改进，但是TK-2保护头盔是我国第一代保护头盔，有一定的知名度，故新设计的保护头盔作为TK-2的改型产品，称为TK-2A保护头盔，以表示保护头盔发展的连续性。

陈远林是TK-2A保护头盔的主管设计员，也是一位很能坚持先进设计思想的技术人员，我很支持他的设计思想与工作。

TK-2A型保护头盔整体外形紧凑，在两耳窝处有耳窝凸台，十分美观，又能保护下脸颊；而TK-2保护头盔整体外形松大，不能保护下脸颊。TK-2A型保护头盔重量较轻，因其外壳是变厚度的，也就是说在外壳容易受碰撞的部位，如前额与脑后部位，外壳厚度增加一些，而不易受碰撞的部位，如耳窝两侧，厚度就减薄一些，故有效减轻了外壳重量。这种变厚度头盔外壳结构国外也未采用过，可以说是一个创新，但给工艺操作带来一定难度。

保护头盔变厚度外壳不仅能减轻重量，还具有弹性，易于脱戴。除此之外，该头盔有两层衬垫，硬衬垫主要是为了防碰撞，而软衬垫是为了增加飞行员的舒适性。滤光镜的转动采用分三档灵活便捷的固定锁，另外在防护外壳和减震衬垫的配置、外壳和减震衬的选材等方面做了大量的试验工作。TK-2A保护头盔1978年设计定型，1982年投入批量生产。为了冬季戴TK-2A保护头盔不冷，根据葛文墉的建议，每顶TK-2A保护头盔带两顶毛线帽。

TK-2A保护头盔很受广大空、海军飞行员欢迎。但也有人反映头型偏小，希望增加特大号。为此，我曾去青岛柳亭机场进行调查，认为很有必要，于1982制订了设计特大号保护头盔的方案，空军科研部同年还专门为特大号保护头盔的设计拨了专款。1986年，陈远林重新担任TK-2A保护头盔主管设计员，在不到一年时间内即完成此项任务。现在，TK-2A保护头盔每年数以千计的提供空、海军飞行员使用。每当从电影或电视中看到我国战斗机飞行员头戴的是国产保护头盔时，心中无限快慰!

责任编辑：兆然