為甚麼戰鬥機的彈射座椅彈出後,不會碰撞到飛機?

飛機以高速飛行,如果用上彈射座椅,道理上飛機的速度要比彈射座椅的速度要快,應該會把彈出的人撞到,然後再撞上後機的穩定翼。


參考我在這個問題中的回答:戰鬥機的彈射座椅能在超音速條件下使用嗎,有什麼相應的保護裝置?

座椅彈射時在彈射彈道(trajectory)上最先遇到的障礙物是座艙蓋,所以在彈射前就要拋掉座艙蓋。早期飛行員可以人力推開座艙蓋,利用氣流把座艙蓋吹離,但隨著空速的增加,座艙蓋因承受外部氣動力作用而無法手動拋離。另一種以氣瓶儲存的壓縮空氣作為拋掉座艙蓋的動力,部分實驗機曾使用過這種設計,但在高速機上座艙蓋要承受更大的氣動力,為了成功拋掉座艙蓋就必須採用更大更重的儲氣瓶,必然影響飛機性能,所以引入了用火藥燃氣拋離座艙蓋的設計。F-22為使拋蓋時間更短,在座艙蓋前緣安裝了小型火箭,利用火箭拋離座艙蓋,大幅縮短拋蓋時間,並且還能利用火箭控制座艙蓋拋離的軌跡與方向,避免與飛行員發生意外碰撞。

F-16先拋蓋後彈射

F-22為使拋蓋時間更短,在座艙蓋前緣安裝了小型火箭

  某些時候拋蓋僅為緊急處置座艙冒煙這類突發事件,並不是為了棄機逃生,所以除應在最短時間內拋蓋外,還要盡量避免座艙蓋脫離後碰撞機身,導致重大事故。

  對多座和垂直起降飛機而言,拋蓋就更為困難了,前者如果拋蓋軌跡不良將會對其他彈射的機組人員造成傷害,後者因彈射時機多發生在低空、高下沉率條件下,沒有足夠時間拋蓋。此時可以單獨或綜合應用下列兩種解決方案:一是利用安裝在彈射座椅頭靠上方的沖角擊破座艙蓋直接彈射,但現代戰鬥機在設計時都要求座艙蓋能抗鳥撞,所以座艙蓋較為厚實,不易穿透,單純使用該方案可能造成人員受傷。二是在座艙蓋玻璃內側粘上微型爆炸索,爆炸索外鋪設彈性膠條以減少向座艙散射的爆炸微粒、控制爆炸方向並降低噪音。彈射時微型爆破索先引爆,將有機玻璃炸成碎片後飛行員再彈射,此時飛行員穿過碎片區時可能會被割傷,不過氣流會吹離碎片,再加上頭盔、面罩等護具的保護,這種風險被降至最低。

F-35採用了穿蓋彈射方式,可以看到貼在內側的爆破索

爆破後就整齊把玻璃切成兩大塊,最大限度降低了碎片的數量

戰鬥機的座艙空軍都有限,在飛行員彈射脫離座艙時如未保持正確姿態,肢體就可能裝上座艙內結構物而受傷,所以除要求飛行員在彈射前保持正確坐姿外,現在的彈射座椅在啟動前也會用慣性絞盤把人員固定在正確位置。座椅離開彈射導軌前還需要完成飛行員與座艙脫離連接(如通訊線、氧氣管等)、彈射座椅上緊急氧氣系統開始供氧、降落傘釋放動作器處於待發位置等相關程序。

  多座飛機彈射時,由於都集中在很短時間內彈射,所以飛行員可能會撞上空中亂飛的物體或其它彈射座椅。為避免這種情況的發生,多座飛機會設置彈射間隔時間並採用不同的彈射彈道。利用彈射火箭噴管的折流片產生側向推力,可以產生偏離垂直平面3~4米的彈射彈道,即使是並列雙座布局(side-mounted)的飛機也避免飛行員在空中發生碰撞,再配合彈射火箭啟動時間間隔,可更進一步避免意外的發生。

4座S-3反潛機的彈射試驗,先彈后座,再彈前座2,而且彈射彈道分別偏向一側

  為獲得良好的彈射彈道,彈射時人椅的重心位置應與推力軸線保持住一定範圍之內,如重心過於靠前,易造成彈射軌跡前傾,影響開傘動作。如重心過於偏後,易造成彈射座椅翻滾,影響人椅分離。

  理想的彈射時機在水平飛行姿態,但由於戰鬥機機動性能的日益提升,彈射不可能都在理想狀態下進行,在戰鬥機處於滾轉姿態,甚至倒飛姿態彈射時,有效開傘高度和開傘姿態都將受到影響,特別是在低空彈射將造成無法挽回的遺憾。使用穩定導傘(stabilizer drogue)與陀螺控制(gyro-controlled)彈射火箭推力矢量噴管可防止彈射座椅傾斜,並能修正座椅姿態。在低速彈射時因氣動力較小,適宜採用推力矢量控制姿態,在高速時則可利用氣動力控制,以穩定導傘進行對姿態調整,彈射座椅的微處理器執行相關控制程序。俄制系統傾向在彈射從機載陀螺儀獲得姿態信息,彈射座椅本身不另增陀螺儀,西方則大多在彈射座椅上安裝陀螺儀進行姿態監控,設計理念不同但逃生成功率大體差不多。目前的技術水準已能做到距地面60米時,即使座艙朝向地面仍可確保彈射座椅離開戰鬥機後,憑藉推力矢量把彈射座椅由下墜姿態轉向上升姿態並獲得足夠的開傘高度,確保人員安全逃生。

70年代,美國海軍測試的VSS彈射座椅,在倒置彈射後能迅速扭轉姿態爬升

  低空高速彈射是最困難的,較大的空氣密度使氣流效應更為強烈,飛行員在彈射時即被吹向機尾方向,因此除了要以最快的彈射速度避開垂尾外,還要縮短主傘的開傘延遲時間,也應延長火箭助推器的燃燒時間以爭取足夠的高度讓彈射座椅減速並啟動子系統。

  在空速從超過400節(740千米/時)的高速減速至開傘速度時,飛行員需要適當的屏蔽與束縛以避免因空氣的強大動壓造成傷害。多數彈射座椅都有速度限制以避免高速氣流傷害飛行員,如果戰鬥機沒有立即爆炸的危險,飛行員應儘可能在座艙內等待,等空速下降至安全範圍內再彈射。但如果存在非常迫切的危險,即使在超音速飛行也要彈射,多數彈射座椅能超音速彈射,但不能確保飛行員的安全。目前僅有俄制K-36系統曾成功進行過超音速彈射,並且飛行員沒有受嚴重傷害。其成功的主要原是彈射座椅上的氣流偏折裝置(wind blast deflector),當彈射座椅的微處理器探測到超音速狀態時,會自動把兩腿間的伸縮式氣流偏折裝置升起至胸部高度,使超音速氣流產生的激波在該裝置前分離,避免激波傷害飛行員,也避免高速氣流直接衝擊飛行員。配合特殊的KKO-5飛行服,即使彈射時沒有放下面罩,頭盔上方的壓力感應孔在探測到高速氣流時也會自動放下面罩保護人員面部,並由彈射座椅上的緊急氧氣瓶供氧,使飛行員在高速狀態下能正常呼吸。由於種種特殊設計,K-36系列彈射座椅擁有目前最大的彈射包線。

著名的K-36彈射座椅,飛行員腿部中間就是氣流偏折裝置,座椅頭靠後方是兩個伸出的導傘


彈射座椅的速度必須要足夠在撞到垂尾前,就飛到安全的區域。

而且你人從飛機上彈射,是有初速度的,和飛機一起運動。彈射出來的時候只是會受空氣阻力,向後減速而已。


你的考慮是對的

我們假設平飛彈射。人在出艙之後由於風必定減速,而飛機正常飛行的話,是有這種可能,所以彈射座椅對彈射的速度是有規定的,並不是多塊都可以彈射。為了盡量保證高速彈射的安全性,彈射座椅要讓人儘可能的上升到垂尾不會打到的高度,但是如果加速過快超過人體能夠承受的最大載荷反而不能保證生存,所以現在的彈射座椅彈射時最大載荷一般在10-20多點

另外,俯衝、拉起這些狀態下,更容易撞擊垂尾,所以如果飛機還處於可控狀態下盡量要調整到有利於彈射的姿態,再進行彈射。


因為慣性。此外彈射火箭不是完全向下噴的,稍微向後偏。


電影壯志凌雲里阿湯哥的同伴就是在彈射時頭部碰到飛機死亡的。機型為美國空軍的F14。可見彈射時有一定幾率碰到飛機。但是由於慣性和精確的計算,反覆的實驗,彈射時碰到尾翼應該是不可能的。戰鬥機彈射一般包括拋倉蓋和火箭點火彈射兩個過程,這期間彈射座椅與飛機始終保持相對靜止,彈射出倉時座椅具有較大的加速度,時間極短,相對速度也較小,因此出倉後不可能碰到尾翼。


現在的座椅彈射已經考慮到這個問題,單垂尾飛機的座椅 彈射會偏離豎直方向一個角度。但是還是有可能碰到飛機,尤其是在飛行姿態不合適的情況下彈射。


額,因為彈射出去時候,彈射座椅和飛機是在做同向運動的啊,例如勻速水平飛行,那麼座椅和飛機在水平方向上的速度分量是一樣的,而且彈射出去是垂直於飛機運動方向的,所以彈射后座椅和飛機在飛機前進方向上是做同速的同向運動,所以不會發生碰撞。

誇張一點來說,地球自轉時赤道上的地表的線速度是465米/秒,按照樓主的意思,赤道上的人原地跳起來以後每秒就會偏離起跳地點465米...這不可能是吧,彈射座椅也是相同的感覺,從座椅上看就好像是飛機是靜止的地面,而彈射座椅跳起來了而已,只要不往穩定翼的方向彈射,就不會撞到。

好吧以上都是理想情況,不過也能解析為何不會碰撞了。


會啊,余旭不是因為撞到僚機機翼犧牲的么?


為什麼你在飛機(或者火車)上原地起跳居然會落回原地


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