向15秒極限沖刺殲-10的抗過載發(fā)展

1、向 15 秒極限沖刺殲 -10 的抗過載發(fā)展原載冷狗的博客引語殲 -10 在定型時，它允許 9G 飛行過載的 10 秒最大持續(xù)時間只有 F-16 的 2/3，在三代機(jī)中只能算是二流水平；而直 到數(shù)年之后， 才通過相關(guān)設(shè)備、 配套訓(xùn)練體系的改進(jìn)達(dá)到 15 秒的西方主流水平。 （所有數(shù)據(jù)均來自公開論文、專著明確 指出的型號、性能指標(biāo)）戰(zhàn)斗機(jī)飛行員基礎(chǔ)過載能力僅耐受10 秒鐘 4.25g 過載， 趙偉飛 9G 依靠 3 秒安全規(guī)律在離心機(jī)中持續(xù) 5G 時失去意識的戰(zhàn)斗機(jī)飛行員對于任何一款三代機(jī)來說，強(qiáng)大動力的最大意義都是體現(xiàn)在加速和爬升能力上尤其是外掛的武器彈藥、燃油大 幅加大了重量與阻力之后。限制

2、新型戰(zhàn)斗機(jī)較長時間發(fā)揮極 限飛行性能的最大瓶頸，早已轉(zhuǎn)移到飛行員對于過載的忍耐 能力上。當(dāng)駕駛者已經(jīng)失去視力和意識，或者無力再繼續(xù)進(jìn) 行高機(jī)動飛行的時候，飛機(jī)無論還有多少動力和機(jī)動性能剩 余都已經(jīng)毫無意義。在飛行過程中，飛行員會承受多種方向上的過載。我們常常說的 9G 過載是通過升力產(chǎn)生，從機(jī)翼下方指向機(jī)翼上方的法向過載，又稱為正過載，通常在飛機(jī)進(jìn)行盤旋的時候 出現(xiàn)；此時人體需要承擔(dān)額外的重力，大小則取決于飛行動 作的猛烈程度。類似的情況我們在日常生活中也可以遇到， 比如電梯啟動、加速上升時可以體驗到身體有加重的感覺， 當(dāng)然在程度上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與戰(zhàn)斗機(jī)極限過載相提并論的。飛 機(jī)盤旋時產(chǎn)生的 2G

3、 過載情況當(dāng)正過載達(dá)到 9G 時，飛行員要承受自身（包括服裝、頭盔等物品） 9 倍的重量。這個過程中飛行員體內(nèi)的血液會 在重力下向腹部、腿腳移動，而一旦眼睛和大腦得不到充足 的血液，那么很快就會出現(xiàn)因為缺氧而引起視力喪失，繼而 失去意識。由于人體的眼睛和大腦分別有 3 秒、 1012 秒左右的氧氣儲備，飛行員一般不會在 3 秒之內(nèi)就出現(xiàn)視覺喪失的情況。2014 年安陽航展上，中國紅牛特技飛行隊隊長趙偉駕駛XA42 表演機(jī)做 9G 飛行只持續(xù) 3 秒左右也正是這個原因， 如 果想進(jìn)一步延長大過載時間，抗荷服、加壓氧氣面罩等都是必不可少的裝備。特別值得一提的是， 3 秒規(guī)律并不代表絕對安全。一旦進(jìn)

4、入極限過載的過程太過于劇烈，飛行員身體和心理上都缺 乏準(zhǔn)備和主動適應(yīng)的過程，同樣會在瞬間喪失視力甚至意 識。幾年前中央電視臺曾經(jīng)公開報道過一次殲 -11BS 由于電 傳飛控故障引起的飛行事故，飛機(jī)突然進(jìn)行了劇烈的俯仰擺 動，最大過載達(dá)到9.36G，猝不及防的飛行員瞬間就進(jìn)入了 灰視狀態(tài)。飛行員講述事故經(jīng)歷灰視狀態(tài)代表著飛行員已經(jīng)開始看不清東西，四周的視野已經(jīng)開始逐步喪失。它不僅是飛行員抗過載耐力達(dá)到終點 的標(biāo)志，也是飛行員即將完全失去視覺（黑視）和意識的前 兆。如果俯仰失控的程度更劇烈、持續(xù)時間更長一些，那么 就很可能導(dǎo)致飛行員來不及與后方留下任何通訊就陷入昏 迷，任由失控的飛機(jī)墜機(jī)或者空中解

5、體，事故的真相也會難 以查明。而超過 3 秒以后還能不能維持住視覺和意識，這取決于個人的心臟能不能在高重力條件下有效的把血液泵送進(jìn) 眼球和大腦。這種“基礎(chǔ)抗荷能力”與身體條件、尤其是先 天遺傳因素有非常大的關(guān)系：比如它基本上與血壓（心水平 收縮壓）成正比，與眼睛到心臟的距離成反比，因此基礎(chǔ)血 壓偏低的人、個子太高的人，都注定無法成為合格的戰(zhàn)斗機(jī) 飛行員。當(dāng)然，這也絕不意味著高血壓的人就適合開飛機(jī)。通過旋轉(zhuǎn)形成過載的離心機(jī)，受試者耐力喪失以后，紅圈內(nèi) 面板上的燈具會以四周到中央的順序從視野中消失在今天看來戰(zhàn)斗機(jī)飛 9G 過載是一件很平常的事情，實際上這是人類花費了大量時間、金錢、人力、乃至于生命

6、才 換回的突破。從一般的統(tǒng)計規(guī)律看，戰(zhàn)斗機(jī)飛行員如果沒有 裝備的輔助，不使用特殊的動作技巧進(jìn)行對抗；他們對于正過載的基礎(chǔ)抗荷能力不到 9G的一半，平均水平在4.25G（持 續(xù) 10 秒）左右即便美國也不例外從基礎(chǔ)耐力的角度來說， 4.25G 同時也是三代機(jī)飛行員選拔的標(biāo)準(zhǔn)之一， 5G 已經(jīng)是試飛員等精英飛行員的平均水 平了，能夠達(dá)到 5.25G 以上的人只是少數(shù)。還有極個別人可 以達(dá)到 7G 標(biāo)準(zhǔn)，這屬于爹媽從遺傳基因?qū)用鎺淼奶熨x壓 制，他人可羨而不可求。 二殲-10 過載標(biāo)準(zhǔn)源于 F-16 期的螺旋槳飛機(jī)雖然飛行速度低，但是由于飛行高度也低 這意味著空氣密度很高，它們?nèi)匀豢梢垣@得足夠的升力

7、來 完成較大的過載； 不過 8G 左右的最大過載只能在瞬間出現(xiàn)， 多數(shù)情況下都只能持續(xù)十幾秒的 4-6G 過載。這種過載強(qiáng)度基本延續(xù)到了第一代和第二代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)上，不過它們的飛行速度、高度更大，過載的持續(xù)時間也更長。比如F-4 戰(zhàn)斗機(jī)的典型空戰(zhàn)動作過載曲線中，4-6g過載時間超過60秒 以上，其中5G以上過載時間接近 30秒。F-16的大后傾座椅 由于早期火控與武器系統(tǒng)的性能落后，飛行員要駕駛戰(zhàn)斗機(jī) 開火的操作步驟相當(dāng)繁雜；不僅反應(yīng)慢，而且機(jī)炮、導(dǎo)彈的 命中率也很低。這都意味著一方在短時間內(nèi)態(tài)勢占優(yōu)也往往 難以進(jìn)行有效攻擊，空戰(zhàn)中會出現(xiàn)大量中低空亞聲速下近距 離內(nèi)進(jìn)行反復(fù)的追逐、纏斗、咬尾的

8、情況。而由于當(dāng)時戰(zhàn)斗機(jī)飛行性能以及抗過載技術(shù)的發(fā)展水平限制，這就代表戰(zhàn)斗機(jī)必須進(jìn)行大量 4-6G 過載強(qiáng)度的持續(xù)機(jī)動。F-15就是針對這一點設(shè)計的，相較于 F-4 的 5G 過載持續(xù)時間不到 30 秒來說，F(xiàn)-15的5G過載持續(xù)時間達(dá)到100秒而且反復(fù)出現(xiàn);雖然其最大可用過載7.33g，但實際使用中瞬間飛行過載頻 繁超過9G。F-15過于保守的過載指標(biāo)明顯限制了飛行性能 的發(fā)揮，這種矛盾折射了它設(shè)計思想的時代局限性更直接的說，F(xiàn)-15過載設(shè)計仍然遵循的是二代機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。F-15過載設(shè)計仍然遵循的是二代機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，在高強(qiáng)度飛行后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂紋也就不足為奇了按照航空加速度生理學(xué)對人體的定義， 6G 過載持續(xù)

9、 15 秒時間以上就屬于持續(xù)性高過載在 這個區(qū)間，飛行員喪失意識的幾率和速度都極大幅度的提高 了。這也是二代機(jī)與三代機(jī)設(shè)計中的一個核心區(qū)別：新一代 飛機(jī)的持續(xù)機(jī)動過載從 4-6G 為主， 瞬間過載 8G 左右; 提升 到持續(xù)機(jī)動過載6-9G為主，瞬間過載超過 10G的水平。真正把戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動能力帶入持續(xù)性高過載時代的型號正是F-16，自它以后，戰(zhàn)斗機(jī)的過載能力必須達(dá)到6G過載持續(xù) 45秒、9G過載持續(xù)15秒的水平才能在三代中算得上是一流。F-16性能突破的先決條件除了飛機(jī)自身的飛行性能大幅提 高外，還要歸功于美國上世紀(jì) 60 年代抗過載研究成果開始 從實驗室向?qū)嶋H型號研制轉(zhuǎn)移; 在抗過載座艙、

10、新型抗荷服、代償背心、抗荷加壓呼吸、新型抗荷動作等一系列技術(shù)措施投入使用以后，飛行員才能承受長時間的高過載飛行。F-16和F-4在1.2馬赫下的轉(zhuǎn)彎半徑比較，F(xiàn)-16具有明顯優(yōu)勢，當(dāng)然飛行員承受的過載也比F-4大高抬腿設(shè)計使F-16的儀表臺尺寸在三代機(jī)中嚴(yán)重偏小比如 F-16 在座艙的抗過載設(shè)計上就實現(xiàn)了巨大突破：它采用了后傾角度很大達(dá)到30度的座椅，它使飛行員形成背部斜躺而腿腳彎曲抬高的姿 勢；由于戰(zhàn)斗機(jī)高過載飛行都會有 15 度以上的抬頭角度 （迎 角），因此接近 9G 時飛行員后傾實際上達(dá)到 45 度。30 度后 傾座椅后來延續(xù)到了 F-22 上。 F-16 的大后傾座椅有助于提高飛行員

11、的 G 耐受值， 但由于缺乏頭部支撐， 導(dǎo)致很多飛行員出現(xiàn)頸椎病飛行員在半躺以后，過載增長速度的大小對人體的影響會變?nèi)?，人體有了更多的時間對高重力反應(yīng)進(jìn) 行適應(yīng)和代償這是個很簡單的三角函數(shù)結(jié)果。其次是心 臟到屁股和腳的高度差明顯縮短了，有效的減輕血液向腿腳 墜積的趨勢，延長了飛行員維持視力和意識的時間；心臟和眼睛之間高度差的縮短在這個角度范圍內(nèi)反倒影響并不大。后來的三代機(jī)絕大多數(shù)都遵循了F-16 的過載指標(biāo)。 即使是高過載機(jī)動的持續(xù)時間上有所縮短，或是未必采用相同的大后傾座椅、高抬腿設(shè)計；但 9G 最大可用過載已是公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，而座艙抗過載設(shè)計也是依照相同的基本原理展開。殲-10 就是一種典型的

12、9G 最大過載戰(zhàn)斗機(jī)，在過載指標(biāo)上它如今已 經(jīng)達(dá)到了 F-16 的指標(biāo)； 但是其間的過程并不順利， 在設(shè)計上也留有一些遺憾。殲 -10 是一種典型的 9G 最大過載戰(zhàn)斗機(jī)三殲 -10 抗過載能力組成揭秘戰(zhàn)斗機(jī)的抗過載研究成果頗為類似游戲中的屬性點和裝備加成。三代機(jī)飛行員的基礎(chǔ)抗荷耐力算是游戲角色的基本天賦屬性，一般以4.25G 計算。抗荷服通過壓緊大腿和腹部，可以有效減緩高過載下心腦循環(huán)中的血液流失，高性能型號可以提供2.5G 甚至更高 的抗荷效果。這兩個效果要發(fā)揮對飛行員的體力消耗都不算 很大，疲勞值較低，可以視作被動系的屬性和裝備效果。殲 -10 的座艙抗過載設(shè)計優(yōu)于蘇 -27 飛行員在抵

13、抗高過載 時，需要針對性的做出收緊全身肌肉的抗荷動作，可以達(dá)到12G 的抗荷效果。通過呼吸面罩強(qiáng)行把大流量的氧氣壓入肺部，使飛行員血液含氧量大幅升高，也可以提供1.51.7G甚至更高的抗荷效果。但是抗荷動作和加壓呼吸對飛行員的體力消耗很大，疲勞值相當(dāng)高，是使用次數(shù)和時間都有限制的主動系技能和裝備。殲-10完成 9G 過載飛行，依靠的正是上述幾種措施的綜合應(yīng)用。 而直到近年才達(dá)到 F-16 過載水平的關(guān)鍵原因之一， 就是從基礎(chǔ)的座艙抗過載設(shè)計上殲 -10就存在一定的差距；這使它必須在抗荷服等其它設(shè)備上獲得更好的性能才能彌補(bǔ)劣勢。F-16 的大后傾座椅對駕駛姿態(tài)和操作習(xí)慣改變非常大，飛行員難以正常

14、使用設(shè)置在座艙中央的駕駛桿，而必須使用側(cè)置的駕駛桿。由于和傳統(tǒng)設(shè)計 世紀(jì)初空軍航空醫(yī)學(xué)研究所還有針對 30 度后傾座椅會不會 針對記憶、辨識反應(yīng)速度等認(rèn)知能力形成負(fù)面影響的定性研相差太大， 我國軍隊對這種座艙布局一直抱有偏見，直到 21究。在上世紀(jì) 80年代，30度大后傾座椅在殲 -10 論證過程中不可能被軍方接受也就容易理解了。此外 F-16 的高抬腿設(shè)計也難以在殲 -10 上復(fù)制，它對駕駛艙儀表臺尺寸的限制 很大。 F-16 最初項目定位較低，只承擔(dān)簡單的晝間近距離格斗任務(wù)，機(jī)載設(shè)備較為簡單；因此在取舍上偏重抗過載能力而犧牲了一部分儀表臺安裝面積，F(xiàn)-22 就沒有繼承 F-16 的高抬腿設(shè)

15、計。初始定位就帶有完整中距空戰(zhàn)能力、搭載繁多 機(jī)載設(shè)備的殲 -10 對儀表臺的安裝面積要求要高的多尤 其是我國當(dāng)時的航空電子水平有限，實現(xiàn)同樣功能需要更大因為的設(shè)備體積和尺寸。殲 -10 的座艙設(shè)計還是很傳統(tǒng) 上述原因，雖然殲 -10 項目從預(yù)研起就把座艙抗過載設(shè)計作 為重點之一，盡可能優(yōu)化了飛行員的駕駛姿態(tài)，但終歸未能 突破傳統(tǒng)座艙布局的限制；這使它的最終效果雖然明顯優(yōu)于 蘇 -27，但和 F-16 相比還是有所不如。 同時殲 -10 定型時配備 的 KH5 抗荷服和 KT8 抗荷調(diào)壓器（調(diào)節(jié)氧氣面具和抗荷服 的壓力和流量變化） 性能并不出彩， 防護(hù)能力較低， 使殲 -10 定型時只能達(dá)到

16、6G 持續(xù) 30 秒、 9G 持續(xù) 10 秒的水平。 特級 飛行員嚴(yán)峰下飛機(jī)后脫掉抗荷服，不通風(fēng)的抗荷服非常悶熱KH5 抗荷服采用的仍然是側(cè)管結(jié)構(gòu)， 這出于長期使用仿制蘇 聯(lián)早期產(chǎn)品形成的技術(shù)路徑依賴。側(cè)管式防護(hù)服是美國在上 世紀(jì) 40 年代開發(fā)的，它在服裝的軀干與肢體四周設(shè)置了充 氣軟管，軟管外面纏繞張緊帶。一旦管子開始充氣，張緊帶就會收緊防護(hù)服布料，均勻勒壓人體表面，提供外來壓力。KH5 抗荷代償兩用褲西方三代機(jī)乃至于蘇聯(lián)后來開發(fā)的蘇-27 上，普遍使用的都是氣囊式抗荷服，它通過氣囊充 氣后的膨脹來直接擠壓人體，施加體表壓力。這種抗荷服有 個極大的壞處，就是氣囊本身不透氣又要大面積覆蓋人體

17、， 散熱能力非常差；因此直到后來飛機(jī)的環(huán)控設(shè)備大幅度進(jìn) 步，可以為對防護(hù)服裝內(nèi)進(jìn)行大流量的強(qiáng)制通風(fēng)以后，它才 得以廣泛應(yīng)用。而現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)之所以百分百配備氣囊式抗荷服，則是因為它在減輕飛行員高過載下的加壓呼吸疲勞方面具備壓倒性的優(yōu)勢。而現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)之所以百分百配備氣囊式抗荷服，則是因為它在減輕飛行員疲勞程 度方面具備壓倒性的優(yōu)勢。飛行員加壓呼吸的氧氣往往要先 進(jìn)入防護(hù)服的充氣管或者是氣囊內(nèi)，為防護(hù)服裝提供壓力。在氣囊式防護(hù)服裝中，飛行員吸氣使胸腔擴(kuò)張時，胸腹外部氣囊的壓力自然降低；而呼氣使胸腔收縮時，胸腹外部氣囊的壓力自然增高。這種胸腹外部壓力變化的協(xié)調(diào)性，極大的減輕了飛行員進(jìn)行加壓呼

18、吸時的胸腹肌肉疲勞程度。飛行員穿側(cè)管式防護(hù)服時進(jìn)行加壓呼吸維持幾分鐘、幾分鐘就會嚴(yán)重疲勞；而氣囊式防護(hù)服不僅可以使飛行員耐受一個小時以上的加壓呼吸，而且可以采用更高的呼吸壓力、更大的氧氣流量。氣囊式結(jié)構(gòu)的 KH7 抗荷褲事實上殲 -10 近年抗過載能力突破的關(guān)鍵之一，正是一套全新的綜合囊式抗荷系統(tǒng)；它最晚在 20022004 年期間，就由空軍航空醫(yī)學(xué)研 究所等相關(guān)機(jī)構(gòu)在實驗室離心機(jī)試驗中達(dá)成了主要性能指 標(biāo)的突破。新型綜合抗荷系統(tǒng)通過 KH7 氣囊式抗荷服與 KT9 抗荷調(diào)壓器（增大了加壓呼吸時的壓力與氧氣流量）組合提供了額外的 4G 防護(hù)能力， 其中僅 KH7 抗荷服的防護(hù)能力就提升了 0.

19、5G?，F(xiàn)階段殲 -10 的抗過載能力組成如下：在抗過載座艙的基礎(chǔ)上，三代機(jī)飛行員不低于 4.25G 的基礎(chǔ)抗 荷能力 + 囊式綜合抗荷系統(tǒng)不低于 4G 的防護(hù)能力 + 不低 于 2G 的抗荷動作效果，實現(xiàn)了 6.5G 過載持續(xù) 45 秒、 9G 過載持續(xù) 15 秒的三代主流水平。四自主研發(fā)新型抗荷動作，反應(yīng)我軍訓(xùn)練水平奮起直追在基本的飛行天賦屬性上，黃種人和白種人并沒有種族上的先天差別，不存在白人就是比中國人強(qiáng)的情況。僅僅從劇烈運動下的空間平衡感、方向感和肢體協(xié)調(diào)能力來說，中國運動員在各類體操運動中從來就沒少拿過世界冠軍。但天賦之外的技能與裝備加成，卻也正是我國飛行員與西方水平差距最大的地方，

20、尤其是這兩者 斗機(jī)抗過載發(fā)展歷史中，部隊訓(xùn)練水平落后導(dǎo)致高過載飛行 經(jīng)驗不足，訓(xùn)練部門對缺乏對人體生理需求的把握導(dǎo)致理論 認(rèn)識水平低下和觀念守舊，在很長時間內(nèi)都是一種常態(tài)。這 不僅是阻礙個人防護(hù)裝備發(fā)展的最大瓶頸，也是阻礙科學(xué)訓(xùn) 練手段形成、普及、進(jìn)化，提升實際戰(zhàn)斗力水平的最大阻力之間本身就存在著互相限制和互相促進(jìn)的關(guān)系。我國戰(zhàn)所在。2004 年曾有空軍部隊對戰(zhàn)斗機(jī)飛行員 (包括三代機(jī)飛行員)進(jìn)行抗過載知識和技能的摸底調(diào)查，結(jié)果沒有人能說全各種抗荷動作的種類、名稱、動作要領(lǐng)；只有28%的人接受過規(guī)范的抗荷動作訓(xùn)練，而且全部是改裝新型戰(zhàn)斗機(jī)體檢時在空軍航空醫(yī)學(xué)研究所內(nèi)進(jìn)行的。97.4%的人對抗荷

21、能力的理解只停留在幾個 G 上，不知道還抗荷能力還包括抵抗G增長速率的大小與過載保持時間的長短。這些飛行員在航校接觸特技飛行時，沒有一個教員傳授過抗荷動作的原理和規(guī)范的抗荷動作，都是彎腰、鼓肚子、憋氣。這種動作應(yīng)對短時間的中低過載還可以，旦碰上6G 以上的高過載，尤其是持續(xù)過載，就會演變成飛行中最忌諱的瓦氏動作(Valsalva),會在更短的時間內(nèi)因為缺氧而引起黑視、意識喪失。我軍新型抗荷動作訓(xùn)練器伴隨著我國空軍在訓(xùn)練水平上的奮起直追，這些歷史的欠賬正被一一彌補(bǔ)；新型的 科學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容、器材正在不斷的填充向各支部隊和訓(xùn)練院 校。而近年開始普及的 HP、 PHP 抗荷動作及其配套的抗荷動作訓(xùn)練器，

22、正是空軍戰(zhàn)斗力建設(shè)正規(guī)化、現(xiàn)代化過程中的 新時期技術(shù)成果，最高可以達(dá)到 2G 以上的抗荷效果和西方 現(xiàn)在通用的 L-1 、 M-1 等抗荷動作相比并不遜色。除了性能 指標(biāo)令人滿意外，它還有著特別適合于我國國情的優(yōu)勢：技 術(shù)難度低、體力消耗少；與日常體能鍛煉結(jié)合緊密，有效矯重要一環(huán)。HP、 PHP 抗荷動作作為我國自主研究出來的正我軍傳統(tǒng)飛行員體能訓(xùn)練的錯誤傾向?，F(xiàn)代飛行員做抗荷動作的核心意圖有兩個，除了收緊肌肉壓迫血管，阻止 血液流向腹部和腿腳的傳統(tǒng)功效外；還必須有力的控制自己 的呼吸頻率、深淺，以配合加壓呼吸面具把氧氣壓入肺部的 動作。飛行員在大過載下的呼吸技巧極其重要，不僅換氣太慢、呼吸太淺、憋氣太久會導(dǎo)致氧氣攝入不足