弹射座椅开伞程序的方案分析

2015-03-18□董伟

产业与科技论坛 2015年23期

□董伟

弹射座椅(以下称:座椅)是飞行员的最后一道生命保障，而座椅的开伞程序控制是座椅设计的一个重要环节。应急弹射时，为了确保乘员不被开伞时的冲击过载损伤，必须要在人椅系统的海拔高度和速度均在设定的限值以下时才能人椅分离并射出救生伞(以下称:开伞)，因此，座椅在执行开伞程序时，必须要判断人椅系统所处海拔高度及速度是否满足救生伞允许的开伞限值。座椅配套的救生伞性能指标一般都具有两个相互关联的参数，即允许的最大海拔高度(开伞高度限值)以及该海拔高度上允许的最大开伞真速(开伞速度限值)。座椅的开伞程序是座椅弹射出舱后需要完成的一系列控制的最后一个控制阶段，开伞高度限制和开伞速度限值是该控制阶段的重要参数，且开伞高度限值直接决定了开伞速度限值的选取，因而，如何合理使用开伞高度限值，使得在尽可能不低于座椅性能的情况下，既能保证高原与平原跨区域飞行的兼顾，又能保证平原飞行时局部高海拔的正常使用一直是座椅研究的重要课题。

一、设定开伞高度限值的意义

座椅大致的工作流程是，弹射启动后，程序控制器根据获得的各种参数进行分析判断并进入相应的控制模式，当控制模式工作完毕后即进入座椅控制环节的最后一步——开伞控制程序。座椅能全程连续感受人椅系统所处的海拔高度参数，还能全程连续感受人椅系统的合成速度参数，因此，开伞模式为实时的速度控制模式。

在低空复杂姿态下，当座椅需要开伞时，必须要判定人椅系统所处海拔高度及速度这两个参数，只有当这两个参数都满足救生伞的使用要求时，座椅控制系统才会输出开伞指令。按座椅配套的救生伞指标:在海拔4，000m 时的最大开伞真速650km/h;在海拔7，000m 时的最大开伞真速为600km/h，并且救生伞开伞速度限值与海拔高度相互关联，只要确定了海拔高度，开伞速度限值也就相应确定。可以认为座椅开伞的两个海拔高度关键点4，000m 和7，000m，这两个关键点将座椅弹射后的工作高度划成了3 个区间，各区间与救生伞开伞速度限值关系如下:一是海拔7，000m 以上，不允许开伞;二是海拔4，000m到海拔7，000m 之间，开伞速度限值为600km/h;三是海拔4，000m 以下，开伞速度限值为650 km/h。

两个海拔高度关键点实际控制的内容也有所区别:海拔7，000m 高度关键点实际上是一个开伞与不开伞的控制点，即在海拔7，000m 以上不允许开伞，7，000m 以下时有条件开伞;海拔4，000m 高度关键点则是确定开伞速度限值的控制点，即在4，000m 以上开伞速度限值为600 km/h，4，000m 以下开伞速度限值为650 km/h。因而座椅在执行开伞程序时必须要预先输入一个海拔高度作为开伞程序控制的依据，后续才能根据该海拔高度值确定开伞时机。

二、设定开伞高度值方案分析

座椅在救生伞及信号感受模式上采用高、平原通用的救生伞，并采用实时感受空中人椅系统合成速度的方式，使得座椅实现了弹射后实时速度控制模式。结合座椅信号感受模式，分析座椅的工作程序，从两个不同角度对座椅的开伞程序提出方案。

(一)方案1:弹射出舱后根据感受的高度参数确定开伞条件。方案不对座椅的程序控制器预设开伞高度限值，而是根据座椅本身感受的人椅系统所处的海拔高度值为依据来选择不同的开伞控制程序。由于座椅的各种程序控制模式中，最早的开伞时间是在弹射后的0．3s，因此，在从弹射启动到0．3s 这段开伞前的时间段内预先判读出人椅系统所处的海拔高度，并将该海拔高度值作为开伞控制程序的输入参数，确定出人椅系统所处的海拔高度区间，从而选择相应的开伞控制程序。其高度区间内工作模式如下:一是海拔7，000m 以上，感受人椅系统速度600 km/h，判读人椅系统所处海拔高度，当H ＜7，000m 时，立即输入开伞指令;二是海拔4，000m 到海拔7，000m 之间，感受人椅系统速度≤600 km/h，立即输入开伞指令;三是海拔4，000m 以下，感受人椅系统速度≤650 km/h，立即输入开伞指令。

(二)方案2:两块程序控制器预先设定不同的开伞高度值。由于我国地域辽阔，地形复杂，简单以高平原来划分飞行区域并不能满足座椅的使用要求，特别是机场海拔低，而周边海拔较高的飞行区域，需要将两块程序控制器的开伞高度限值进行区别设定，即一块程序控制器以机场海拔为依据进行开伞高度限值的设定，而另一块程序控制器的开伞高度则以飞行区域的最高海拔为依据进行设定。应急弹射后人椅速度满足开伞速度限值时，根据两块程序控制器感受的高度来判断是否执行开伞程序。

对于方案1 来说，有以下几个特点:不需要参考任何飞行区域的参数;弹射时自动判断开伞高度及速度限值;开伞控制程序与海拔高度无关，具有自适应跨区域救生能力;具有有效解决局部高海拔问题能力;程控器在全救生包线内具有余度功能。

对于方案2，需要机场海拔和飞行区域最高海拔作为依据;需要在地面预设参数;跨区域飞行时，需根据前往区域机场海拔及最高海拔来选择是否需要重新设定开伞高度限值，因此不具备自适应跨区域救生能力;具有有效解决局部高海拔问题能力;在部分救生包线内具有余度功能。