本文原作于2016年11月14日
很多朋友都从各种新闻渠道听闻了这个不幸的消息：空军八一飞行表演队的女飞行员余旭，昨天不幸在飞行训练的事故中牺牲。
出师未捷身先死，长使英雄泪满襟。在此，旋翼也对此表示深深的遗憾和惋惜。特别是一周前在珠海航展上，还现场观看了八一队的多场精彩表演，因此可以想见我看到这条新闻时心中的震撼和难以置信。在此，我再一次的对余旭的不幸离去表示痛惜和哀悼！希望她一路走好！天堂中依旧海阔凭鱼跃，天高任鸟飞。
很多朋友也从新闻中了解到了余旭事故的大概原因——弹射撞到僚机的副翼导致跳伞失败。那么我们这次就聊聊飞机的弹射跳伞吧。
一、什么是飞机的弹射跳伞？
我们所说的飞机的弹射跳伞，其实准确的说法是飞机的“弹射系统”。
弹射系统是飞行安全的最后一道防线，是使飞行员从一架已陷入危险状态的飞机安全逃生是一种专门的艺术。现代战斗机的攻击性与破坏力都相当惊人，他们能够做出种种匪夷所思的机动，但作为最终要的资源的则一定是驾驶它的飞行员。现代战机的高性能其实也对弹射逃生造成挑战，这不仅牵涉到精密机械设计，还要考虑如何使飞行员安全脱离已失控飞机而不遭受伤害。
飞行员启动弹射系统时飞机姿态多已无法保持稳定，理想情况是在平稳姿态下以合适的速度和高度弹射，但在多数情况下飞机已经失去控制，其姿态、速度与高度都不利于弹射跳伞程序的进行，甚至飞行员已经受伤。因此如何在飞行员下达弹射决心后简单、迅速、安全地逃生成为弹射系统设计的主要理念。
弹射逃生的历史可以追溯到最初的跳伞表演，当时空中马戏团的演员从气球跃下，打开降落伞缓缓着地来取悦观众。但发展从战损或失控战斗机上逃生的技术却被认为是懦夫行径，甚至还有人认为逃生设计会使飞行员变得贪生怕死。然而随着一战飞机大量运用于战场上，空勤人员大量折损后，如何增加空勤人员的存活率开始被人所重视。
最早期的气球跳伞
降落伞从一开始就是协助飞行员脱离失控飞机的逃生工具，早期飞机航速慢，可以人力推开座舱盖（或根本没有座舱盖）再跳离飞机，看过伦敦上空的鹰的同学对此应该都有映像。
但随着飞机性能的提升，空速、高度持续增加，这种方法已不能确保飞行员的安全。高速飞行带来的强大风压以及高过载带来的问题都不是人力可以抗衡的。据统计当跳伞时的空速大于360公里/时，飞行员的存活率仅约2%。显然单纯倚靠人力逃生已不足以确保安全，所以利用机械弹射逃生的概念应运而生，弹射方式主要分为两种：一是人员坐在弹射座椅上脱离飞机，然后开启降落伞；二是驾驶舱整体与飞机脱离，以座舱为逃生舱对人员提供保护。
二、弹射系统大致介绍：
飞机的弹射系统非常的复杂，但其主要核心还是弹射座椅和座舱盖抛离/穿透系统。
下面这段视频旋翼截取自2001年的老电影Behind Enemy Lines(深入敌后)。描述了美军F18战斗机被萨姆13地空导弹击中后的情形。这一段虽然前面对萨姆13的机动性有过份夸张的成份，但是后面其中对飞机的弹射系统的一系列动作描述还是值得一看，具体是视频30秒左右开始：
再次需要重申一遍：飞机的弹射系统是非常复杂的艺术。因此在这里详细阐述他的系统组成和工作原理等等是没有必要和几乎不可能完成的。只能简单的描述性的聊聊。
1、弹射座椅：
从上面这段张力十足的视频我们大致可以看到，飞机的弹射过程是火药味十足，热烈非常的过程。它的核心组成部分就是弹射座椅。
上图就是一个弹射座椅，飞行员平时在驾驶舱内就坐在它上面操纵飞机。一旦遇险，就会随着它一同弹射出飞机，逃出生天。那么，它是靠什么弹射的呢？弹簧吗？显然不是。
早期的弹射座椅使用过压缩空气，但是问题在于压缩空气系统由于储气瓶的存在，导致体积庞大。更重要的是，在超出压缩空气的“活塞运动”的范围后，就没有进一步的动力继续推动座椅上升到安全高度。没有办法做到“零高度跳伞”。
为啥要有安全高度？那是因为降落伞的打开和起作用都是需要一定的时间的，而这个时间就要求相应的高度。否则，降落伞还没打开，就“啪嗒”摔地上了。
因此，现在对弹射系统都是有“零高度跳伞”的要求的。
那吃瓜群众又要问了：“零高度不是在地面上了吗？那干嘛还要跳伞啊？”。那是因为，在高度为零时，速度可不为零哦。飞机很可能是高速俯冲到地面，或者是在起飞着陆阶段那样有很大的水平速度。因此，即便是零高度，也必须依靠弹射系统将飞行员送到安全高度开伞落地。
下面这段视频是2002年在乌克兰航展上，一架米格-29战机由于飞行员操纵失误导致坠毁。
这次事故造成了严重的地面人员伤亡，其惨烈程度甚至比著名的意大利“三色箭”事故还要更甚。但是飞行员却在飞机一侧机翼已经擦地的情况下安全的弹射跳伞成功。
这次惨烈的事故，虽然对米格-29的名声造成了不利影响。但是却意外的推动了弹射座椅的大卖。
现代的弹射座椅，往往都是火箭弹射。也就是在座椅上固定有一到两枚火箭。可以将飞行员连同座椅一起带到安全高度。
而且，弹射座椅上安装有类似于惯性导航之类的系统，可以最大程度的保证，无论飞机以任何姿态弹射，最终都会将弹射座椅向上推到安全高度。即便是飞机呈倒扣状态下弹射也是如此。
上面这张图片展示的就是对弹射系统的姿态测试。可以看到，即便在初始向下弹射的极端下，最终还是可以保证一个正向的弹射高度。
而且，对于双座的飞机。弹射系统更加复杂。前后两舱的弹射顺序，轨迹都需要详细设计，避免两个飞行员空中相撞或者降落伞相互缠绕。
在余旭的事故中，位于前舱的飞行员就安全获救。但不幸的余旭却撞上了僚机。这也是前后舱弹射轨迹和时间节点不同的一个结果。
2、舱盖抛离/穿透：
弹射还有一个问题，就是飞行员的头顶是有座舱盖的。如果直接向上弹射，那么就会撞上座舱盖，导致飞行员颈部折断死亡。阿汤哥的成名之作《壮志凌云》（Top Gun）里面就有这样的描述，具体请看我截取的这段视频：
影片中阿汤哥的座驾是F-14雄猫战斗机，双座。不幸的是，在这次阿汤哥的事故中，这架F14的座舱抛离系统出了问题。直接导致后舱的飞行员弹射时直接撞上了座舱盖导致颈部折断。
那么现实中呢？对于这个问题的解决一般有两种途径，一个是类似于F14的座舱盖抛离。也就是在弹射座椅作动之前，先通过一系列系统，将座舱盖和机身的连接部分炸断抛离。
早期的抛离设计就是炸断，然后依靠迎面的风压将座舱盖吹走。但是这个可靠性低，时间也慢。弄不好就会坑死一个阿汤哥。于是后来，就在座舱盖上固定小型助推火箭。迅速主动的让座舱盖滚蛋大吉，就像下面的F16战斗机。
在F16座舱盖的前缘，就固定有2枚火箭，就是下图白色V字形部分。
除了抛离的方法，另外一个解决方案就是穿透。不是靠飞行员用头去撞穿透，而是通过在座舱盖上预埋导爆索，将座舱盖炸裂，使得弹射座椅可以通过炸裂的缺口穿过。下图就是F22座舱盖上的导爆索，也就是座舱盖玻璃上的那些线。
下面这张图则是导爆索炸裂玻璃的演示。可以看到测试中，整块玻璃沿着预埋的导爆索完全被割离了。
而下面这张图，则是我们的歼十，也就是余旭所飞的机型导爆索切割座舱盖后弹射座椅穿透座舱弹射成功的瞬间。
因此，此次事故目前看来很难说是弹射系统的问题。不幸可能还是在于八一训练时特殊的超密集编队，导致余旭弹射后的不幸。
3、整舱弹射：
刚才说的都是最常见的弹射系统，也就是弹射座将飞行员送至安全高度开伞。但还有一类特殊的弹射系统，他是将整个驾驶舱整体弹射。
这种设计非常前卫，安全度最高。但成本和复杂性也最大。在皮尔斯布鲁斯南的007系列《黄金眼》（Golden Eyes）中，就对剧中出现的虎式直升机有过这类描述，有兴趣的同学可以去找找这段视频（我本来已经截取好了，准备分享在这里，但无奈一个文章中只能插入三段视频，所以只能请各位自力更生了）。
时间很晚了，就不再啰嗦了。最后再次对余旭的不幸牺牲表示哀悼和缅怀。
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