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客机为什么不安装弹射座椅和降落伞

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发表于 2019-4-23 09:30:29 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  几乎每一次客机失事造成重大伤亡,都会有人发出这样的疑问:为什么客机不给乘客配备降落伞呢?为什么客机不能装弹射座椅呢?

  一

  绝大多数人对弹射救生的期待,产生于军用飞机。影视作品中,常能见到飞行员弹射生还的场景。但实际上,这种技术有极强的应用局限性,根本不具备推广给客机的价值。

  根据实际统计,各国被弹射的飞行员的脊柱骨折发生率在16%~37%之间。1978年至2000年期间,美国空军的弹射人数为362人,死亡率8%,重伤率20%,轻伤率62%——真正能不受伤的幸运儿,仅有10%。

  对于相当高比例的人群,身高体重等生理因素决定了,他们在拉动弹射手柄的那刻就意味着死亡的到來。即使是身体条件符合要求,并受过相关训练的人,能否在弹射救生中免受伤害,很大程度上依然取决于运气。

  2012年,中国出口坦桑尼亚的K-8教练机在地面起飞的滑跑过程中出现异常,飞行员双双弹射。前舱飞行员死得相当凄惨,坠落方位在弹射点前方94。6米、右侧10米处,救生伞根本没打开,直接连人带椅砸穿了屋顶。

  说实话,飞行员的选择简直莫名其妙。当时飞机的速度非常低,也没有全面起火等危险情况,完全可以紧急制动停下来。这架飞机的主要损伤是无人控制后撞了机头,简单修复以后继续交付使用。

  这位坦桑尼亚飞行员死亡的原因只有一个:他忘记按自己的身高、体重来调节座椅高度了。该座椅当时的状态是火箭包的档位被设置在三档,椅盆位置处于上极限。按他的身高、体重计算,他使得座椅的偏心距状态(2。4毫米~27。4毫米)超出安全极限(10毫米~35毫米)7。6毫米。

  用简单的话来解释他的死因就是:由于火箭推力方向和重心的距离超标了不到1厘米,火箭一点燃,就推着座椅向前快速旋转;在旋转的过程中,稳定伞(稳定姿态、方向的辅助小伞)又牢牢地把人和座椅给缠住了。结果人、椅不能分离,救生伞(主伞)也打不开,以致飞行员活活摔死。

  这不是中国弹射座椅才有的问题,早在前两年,F-35不允许轻体重(62千克及以下)飞行员驾驶的新闻就一度引起关注。其装备的马丁-贝克的MK-16E弹射座椅,在A型(装备EF2000)基础上减重10。6千克以后,飞行员体重差异对人、椅重心范围带来的影响变大了;弹出去以后,人、椅组合的翻滚速度会大大超出安全范围,非常有可能导致开伞的瞬间对颈椎造成严重的伤害而致残、致死。

  二

  所有的弹射座椅,其设计都是针对军事空勤人员的。即使是身高、体重被严格限制的群体,弹射座椅也只能适应其中90%的人。

  太高、太矮、太轻、太重……都会导致人、椅系统失去飞行稳定性,进而丧失救生能力。即使是各方面都非常优秀的飞行员,也并不一定就能在弹射中安然无恙。

  曾将空中解体、犹如残骸的苏-27原型机安全降落的萨多夫尼科夫,就在拥有弹射经历的情况下,在1988年9月28日的T10K-1(苏-33原型机)飞控故障坠毁事故中脊柱严重受伤,没过多久就去世了。

  很多人都以为,弹射座椅是靠火箭动力飞出座舱的。其实,所有的现役弹射座椅都是两级动力设计:先靠高能火药弹驱动的弹射筒把座椅弹出座舱,随后才启动火箭进一步推动座椅远离飞机。

  设置这么复杂的唯一原因,就是第一级加速的冲击过载(从头到屁股方向)已经达到18~20倍重力、持续0。2秒,接近人体脊椎、特别是颈椎的极限了,推力再猛就会高概率当场致死致残。

  救生伞打开的时候稍微好一点,但也会达到14~16倍重力、持续0。2~0。3秒。

  在这个过程中,人要避免受伤,还要保证姿势和动作的正确,才能让脊椎处于最能承受冲击,肌肉最大程度帮助脊椎分担受力的理想条件。

  但实际事故中,大量弹射和开伞都是在飞机失控、翻滚中进行的,根本做不到身体正直、紧贴靠背、头靠座椅一类的要求。

  退一万步讲,假设真能造出安装弹射救生设备的客机,又能怎样呢?其结果非常明显:客机的整体安全性会严重下降,旅客乘坐的舒适性和灵活性将荡然无存,机票费用会暴涨到天价——进而导致新型客机被彻底抵制,在市场上完全失败。

  这一切,都是弹射座椅的技术要求所决定的。

  弹射座椅的工作流程中,弹射、加速、开伞,诸多环节都是依靠高能火药完成的。一个座椅上下都是弹射弹、椅背火箭、两向推力火箭包、风向展开火箭、射伞枪、破盖枪、双向传爆机构等足以致命的危险品。

  再怎么设计,弹射需要的动作和能量指标都无法改变,火工品数量和总的火药用量不可能减少。毫不夸张地说,每一个弹射座椅上都带着好几个炸弹——总能量足够连人带椅推出100米远。坐个客机穿成这样,有必要吗

  一架客机,如波音737或者空客A320,一般可运载一百五六十人;即使是打个对折,按七八十人计算,这架飞机上也会多出至少三四百个大大小小的炸弹。哪怕是炸一个,或者意外点燃一个,都足以造成灾难性的后果。

  而且,多次发生的空中恐怖事件,也让人必须正视这样一个问题:一定会有恐怖分子,把主意打到这些座椅自带的火工品上。

  而受限于工作方式,威力最大的主火箭根本不可能被牢固地掩藏——这就有太多的办法把它点燃甚至引爆了。

  这种设计本身带来的额外风险,已经远远超过现代客机的失事风险。

  三

  不具备足够行为能力、足够身体素质的乘客将完全失去搭乘资格。能够搭乘的乘客,必须提前递交身高、体重资料,以便航空公司提前对座位——包括火箭挡位、椅盆高度等因素进行设定,接受弹射姿态训练的详细培训,且乘客之间禁止互相交换座位。

  客机经济舱座椅的舒适性已经够差了,弹射座椅的舒适性就更差了——至少绝不允许乘客在中途自由变动靠背的角度。而且,弹射座椅确保安全的必需措施,就是在紧急状态下对人体的有效束缚——要保证这一点,乘客的肩部、腰部、腿部,都必须与座椅完全连接。

  仅仅有束缚是不够的,乘客还必须从头到脚都配备防护装备,它们包括:

  头盔——起到三重作用,即防止外物撞击;阻挡高速气流吹伤眼睛,顺着鼻孔和嘴对呼吸道、肺部和肠胃造成严重伤害;减弱弹射座椅各个火工品工作时的爆轰冲击波和噪声伤害。

  氧气面罩——防止人弹射过程中因为高空缺氧而导致的严重损伤。

  阻燃材料制成的飞行服——相较于战斗机,弹射座椅的火箭尾焰灼烧客机座舱内部的情况将会更加严重。

  四

  弹射救生,座椅肯定需要一个飞出机身的无障碍通道,这就要在机身上开一个很大的洞。

  飞机上的每一个大开口,都会对机身结构的强度(不易破坏)和刚度(不易变形)造成巨大的破坏。所以需要围绕着这个口子,对承力结构进行额外的补偿——这就意味着巨大的重量,以及设计和制造成本。

  轻型教练机用的轻量版弹射座椅,比如马丁-贝克MK-16L,单个重量也在47。6千克,性能倒是刚刚够喷气客机用。座椅更重的同时,客机的地板还要强化,以应对弹射的冲击。

  要满足给飞机上的人都装上弹射座椅,就意味着一架波音737或者A320级别的客机,至少要在机身表面的承力结构上开七八十个大洞,地板还要被空前强化。

  以现在的工程技术,一定要做,也未必做不出来。只是额外的结构补强重量,会把飞机底部货舱的货运重量指标占用殆尽,而这原本是航空公司重要的盈利部分。

  为了避免弹射座椅之间的互相干扰和冲撞、烧伤,乘客之间必须拉大间隔。乘客数量要继续减少——这意味着飞机运行成本的提高,反而得由更少的乘客来分担。

  设计制造、燃油消耗带来的成本上升,在票价上升的因素比重中,大概连一半都占不到,最关键的是弹射座椅的检查、维护、保养成本。比如爆炸品的检查、更高的库房设计建造标准、严苛的周边规划,以及日常管理维护,都意味着巨额的开支。相关人员需要更高的资质,更高的工资和福利。这些因素叠加在一起,机票的价格必然要暴涨。

  五

  关于客机救生的问题,还有人质问,为什么不给乘客配备降落伞呢?

  这个问题比弹射座椅靠谱得多,历史上既有通过舱门跳伞逃跑的客机劫机犯——比如大名鼎鼎的库伯;也有毁灭性试验中的试飞员——波音727撞击沙漠研究坠机,飞行员中途跳伞离机。但必须要强调的是,这些跳伞,都是发生在客机飞行可控的平稳状态下。

  假设允许各个舱门在飞行中打开,在现代客机的空难中,超过90%的事故都出现在起飞和降落阶段,高度通常非常低。

  在这类情况下跳伞,就算是老早站在打开的舱门边上跳,留给人的反应时间也非常短。不是专业的跳伞运动员或者资深爱好者,跳下去通常也是凶多吉少。

  跳伞是一种复杂的技能——生活不是游戏,不能捡起装备就自动获得技能。而且必须强调的是,现在普遍采用下單翼吊舱布局的客机,从前门跳伞就是自寻死路——被吸进发动机、撞上机翼的概率太高了;从中间或者后面的应急门跳,被卷进发动机喷流的概率也很大,结果也是九死一生。

  让一架客机动辄100多人安全离机是不可能的,而且如果所有人都往机尾应急门方向移动,会对飞机的重心造成严重的影响。此时,飞行员的操纵会变得过度敏感——重心后移导致飞机稳定性下降,最终加剧飞机失控的程度。

  很多人谈及空难就会想到无一生还的坠毁事故,实际上在大量事故中,飞机往往能够成功或者半成功迫降,大部分,甚至全部人都能得以生还。这其中,机上的乘客保持相对良好的秩序,飞机重心得以平稳不变,使飞行员仍然能尽力掌控飞机,乘客在安全带的保护下做好防冲击准备,是能够幸存下来的关键。

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