近期，由于彈射座椅在測試中暴露出很大問題，美空軍表示T-7A“紅鷹”高級教練機形成初始作戰能力的節點將再次推遲至2027年。而美國國防部作戰測試與評估辦公室，甚至給出了T-7A“沒有達到最低安全標準”的評估結論。

(相關資料圖)

T-7A“紅鷹”

截至目前，作為T-7A研發廠商的波音公司，由于節點延誤和成本暴漲，已經在該項目上損失了超過11億美元。

值得注意的是，這不是彈射座椅問題在近些年里第一次困擾美軍。幾年之前，F-35也出現過與T-7A頗為類似的問題，使其不得不在限制條件下使用。

兩型彈射座椅遇到同一困境

在兩型飛機中，T-7A裝備的是美國柯林斯宇航集團的ACES5座椅，而F-35裝備的是英國馬丁·貝克集團的MK16-US16E座椅。

2018年1月，在美空軍亞利桑那州盧克空軍基地，維護人員正在將F-35A的彈射座椅搬運到維修車上。

盡管使用的彈射座椅具體型號并不相同，但它們遭遇了相當的困境：

如何在放寬飛行員重量和體型適用范圍的同時，依然能有效保障救生能力？并在座椅重量等主要的傳統性能指標上實現進一步提升？

由于社會觀念、身體力量素質、可能的被俘遭遇等一系列因素的影響，在很長時期內，各國軍機飛行員中男性都占據著壓倒性比例。這就進一步決定了，軍用飛機的人機工程和救生設計，以往都是按照身體素質最出色的成年男性群體作為標準展開的——特別是體重、身高、坐高、臂展、腿長等關鍵數據。

根據F-35項目規劃的要求，該型號適用于體重103~245磅（約47~111千克）的飛行員。但隨后發現該機對體重較小的飛行員存在安全隱患：136~165磅體重的飛行員會面臨額外危險，但概率上尚可接受；而136磅體重以下的飛行員則會遭遇不可接受的風險。美軍因此在2015年開始一度禁止136磅體重以下的飛行員駕駛F-35。

但近幾十年，越來越多的女性正在成為軍機飛行員。她們的體重、身高、身體重心位置等特質都與男性飛行員差異很大，這就對軍用飛機救生能力運用和發展帶來了新問題：

針對以女性為代表的小體重、小身高飛行員來說，現有型號彈射座椅的救生安全性能不足。而新研發的彈射座椅，雖然在設計時試圖顧及小體重、小身高飛行員，但技術難度和風險的驟然增大，已經超出了供應商現有的能力水平，這使得廠商無法在產品上順利實現相關性能要求。

這樣一來，無論是使用舊型號還是新型號的彈射座椅，后果都是一樣的：彈射安全性能不能得到保證，飛行員在彈射過程中，致死致殘（尤其是脊椎受傷）的概率將過高。

軍機彈射座椅的最大危險：過載

軍用飛機的救生彈射過程充滿了危險，但是在大多數情況下，最致命的因素一直與極高的過載緊密相關。

比如，在彈射出艙的過程中，為了讓飛行員在最短時間內逃離機體，劇烈沖擊是不可避免的：從頭頂沿著脊椎向下的方向，0.2~0.3秒內的瞬間過載可以達到17~19G，甚至更高。

只有在一種情況下，飛行員才能盡量保證自己的安全：以最標準的姿態執行彈射動作，一方面讓沖擊過載能夠端正地順著脊椎骨向下傳遞，另一方面，頸、背、腰的肌肉協調發力，在使骨骼位置保持穩定最佳受力姿態的同時，大幅度的緩沖和分擔骨骼所承受的壓力。

如果飛行員的頭頸在彈射時處于這些姿態下，將導致極為嚴重的后果。

一旦沖擊過載更高，或者飛行員姿態不理想——比如頭部往一側傾斜、軀干扭曲的狀態下彈射，脊椎——尤其是頸椎所遭受的沖擊就會超過生理結構的極限，導致致命的后果，比如脊髓受損，導致截癱甚至是死亡。

由于座椅受到軌道的約束、引導，彈射出艙的過程其實還算是可控、簡單的。

很多情況下，隨后的減速和開傘過程中，不可控因素就更多更復雜，風險也更高。例如，面積最大、起到主要減速作用的救生傘，其打開的瞬間會給飛行員施加巨大的沖擊過載。

在這一過程中，施加給頸部的沖擊過載會達到17~19G甚至更高；但此時飛行員已經脫離了座椅的約束，軀干也無處著力，更容易處于受力情況非常不利的姿態。

特別是在接近、甚至超過1000千米/時的高速狀態下，座椅一旦離開飛機，就要受空氣阻力作用劇烈減速，減速過載可以在2~2.5秒內持續高達35~40G。這種過載壓力是相當可怕的。在此過程中，飛行員只有身體朝向始終保持與速度方向高度一致，才能保證這個過載始終是從人體耐受能力最好的“前胸—后背”方向穿過。

圖注意座椅上各種約束飛行手腳的保護機構。美國海軍的研究結果認為，高速彈射下，座椅翻滾的速度一旦達到1000度/秒（即每秒接近3圈）就足以導致飛行員死亡。

一旦“人-椅”這個組合體出現受力不均衡（在實際訓練和各種任務中這是不可避免的），而又不能迅速把姿態收斂到穩定狀態，這一組合立刻就會在空中旋轉。

旋轉狀態，意味著在35~40G的過載中，在高達每平方米數噸的高速氣流壓力下，飛行員頭部、四肢的受力會遠遠超過哺乳動物肌肉的力量極限。在這種情況下，頸部和肢體被扭斷、扭斷的肢體甩打導致軀干嚴重受傷，都是航空史上屢見不鮮的先例。

美國海軍曾對1976~1989年的彈射事件進行過統計，其中彈射速度超過926千米的彈射共計10人。這10人中，傷亡數為6死2重傷，只有2人是輕微傷害。因此，直到今天，高速救生依然是彈射座椅設計的核心挑戰。

新一代彈射座椅的設計矛盾

無論是MK16-US16E，又或者是ACSE5，這些新一代彈射座椅都面臨著非常尖銳的矛盾——

在設計制造上，彈射座椅正在不斷追求重量更輕、體積更緊湊、結構更簡單（特別是盡量減少火工品數量）、維護更簡便；而在使用性能上，座椅又在不斷追求更大的重量和體型適應范圍，以擴大其能夠適用的飛行員群體——不僅包括女性，也包括一些體型較小的男性。

正如其他飛行器研制中的棘手問題一樣，這些追求在很大程度上是互斥的，需要更為復雜的設計或者更先進的技術應用，才能有效協調彼此。

最簡單的例子，245磅和103磅的飛行員，前者體重是后者兩倍多。同樣的彈射能量，若是剛好能把245磅的飛行員，以17~19G的過載送出艙外；那么在彈射103磅的飛行員時，顯然過載就會大得多，必然超出人體能承受的安全極限。

這需要設計對應的調節裝置，控制液壓或者燃氣能量的輸出水平……對調節幅度和靈活性的需求越大，技術難度就越高。類似的，在開傘時機的控制程序要素（高度、速度、時間）設計上，難度也要高得多。

MK16系的西方座椅采用的無桿、單傘穩定設計，穩定能力有限，尤其是高速條件下。

而比起過載，姿態上的穩定性控制更棘手，更難解決。

現代彈射座椅的主流設計思路依然是被動穩定飛行，缺乏主動性的飛行姿態控制能力。

一方面，座椅在減重、緊湊化之后，飛行員的重量和重心分布，對于整個“人-椅”結構會形成更大的影響；另一方面，新的座椅被要求要在整體重心變化幅度大得多的情況下，還能始終保持各種速度和彈射姿態下的飛行穩定性。

這種科技領域中尚未被突破的設計需求沖突，才是十多年來美軍在彈射座椅發展和使用上遭遇困境的根本原因。

綜合來說，T-7A彈射危機的本質，是社會變遷在軍事航空領域中，以人機工程技術問題形式呈現的結果。

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