近期，由于弹射座椅在测试中暴露出很大问题，美空军表示T-7A“红鹰”高级教练机形成初始作战能力的节点将再次推迟至2027年。而美国国防部作战测试与评估办公室，甚至给出了T-7A“没有达到最低安全标准”的评估结论。

T-7A“红鹰”

(资料图)

截至目前，作为T-7A研发厂商的波音公司，由于节点延误和成本暴涨，已经在该项目上损失了超过11亿美元。

值得注意的是，这不是弹射座椅问题在近些年里第一次困扰美军。几年之前，F-35也出现过与T-7A颇为类似的问题，使其不得不在限制条件下使用。

两型弹射座椅遇到同一困境

在两型飞机中，T-7A装备的是美国柯林斯宇航集团的ACES5座椅，而F-35装备的是英国马丁·贝克集团的MK16-US16E座椅。

2018年1月，在美空军亚利桑那州卢克空军基地，维护人员正在将F-35A的弹射座椅搬运到维修车上。

尽管使用的弹射座椅具体型号并不相同，但它们遭遇了相当的困境：

如何在放宽飞行员重量和体型适用范围的同时，依然能有效保障救生能力？并在座椅重量等主要的传统性能指标上实现进一步提升？

由于社会观念、身体力量素质、可能的被俘遭遇等一系列因素的影响，在很长时期内，各国军机飞行员中男性都占据着压倒性比例。这就进一步决定了，军用飞机的人机工程和救生设计，以往都是按照身体素质最出色的成年男性群体作为标准展开的——特别是体重、身高、坐高、臂展、腿长等关键数据。

根据F-35项目规划的要求，该型号适用于体重103~245磅（约47~111千克）的飞行员。但随后发现该机对体重较小的飞行员存在安全隐患：136~165磅体重的飞行员会面临额外危险，但概率上尚可接受；而136磅体重以下的飞行员则会遭遇不可接受的风险。美军因此在2015年开始一度禁止136磅体重以下的飞行员驾驶F-35。

但近几十年，越来越多的女性正在成为军机飞行员。她们的体重、身高、身体重心位置等特质都与男性飞行员差异很大，这就对军用飞机救生能力运用和发展带来了新问题：

针对以女性为代表的小体重、小身高飞行员来说，现有型号弹射座椅的救生安全性能不足。而新研发的弹射座椅，虽然在设计时试图顾及小体重、小身高飞行员，但技术难度和风险的骤然增大，已经超出了供应商现有的能力水平，这使得厂商无法在产品上顺利实现相关性能要求。

这样一来，无论是使用旧型号还是新型号的弹射座椅，后果都是一样的：弹射安全性能不能得到保证，飞行员在弹射过程中，致死致残（尤其是脊椎受伤）的概率将过高。

军机弹射座椅的最大危险：过载

军用飞机的救生弹射过程充满了危险，但是在大多数情况下，最致命的因素一直与极高的过载紧密相关。

比如，在弹射出舱的过程中，为了让飞行员在最短时间内逃离机体，剧烈冲击是不可避免的：从头顶沿着脊椎向下的方向，0.2~0.3秒内的瞬间过载可以达到17~19G，甚至更高。

只有在一种情况下，飞行员才能尽量保证自己的安全：以最标准的姿态执行弹射动作，一方面让冲击过载能够端正地顺着脊椎骨向下传递，另一方面，颈、背、腰的肌肉协调发力，在使骨骼位置保持稳定最佳受力姿态的同时，大幅度的缓冲和分担骨骼所承受的压力。

如果飞行员的头颈在弹射时处于这些姿态下，将导致极为严重的后果。

一旦冲击过载更高，或者飞行员姿态不理想——比如头部往一侧倾斜、躯干扭曲的状态下弹射，脊椎——尤其是颈椎所遭受的冲击就会超过生理结构的极限，导致致命的后果，比如脊髓受损，导致截瘫甚至是死亡。

由于座椅受到轨道的约束、引导，弹射出舱的过程其实还算是可控、简单的。

很多情况下，随后的减速和开伞过程中，不可控因素就更多更复杂，风险也更高。例如，面积最大、起到主要减速作用的救生伞，其打开的瞬间会给飞行员施加巨大的冲击过载。

在这一过程中，施加给颈部的冲击过载会达到17~19G甚至更高；但此时飞行员已经脱离了座椅的约束，躯干也无处着力，更容易处于受力情况非常不利的姿态。

特别是在接近、甚至超过1000千米/时的高速状态下，座椅一旦离开飞机，就要受空气阻力作用剧烈减速，减速过载可以在2~2.5秒内持续高达35~40G。这种过载压力是相当可怕的。在此过程中，飞行员只有身体朝向始终保持与速度方向高度一致，才能保证这个过载始终是从人体耐受能力最好的“前胸—后背”方向穿过。

图注意座椅上各种约束飞行手脚的保护机构。美国海军的研究结果认为，高速弹射下，座椅翻滚的速度一旦达到1000度/秒（即每秒接近3圈）就足以导致飞行员死亡。

一旦“人-椅”这个组合体出现受力不均衡（在实际训练和各种任务中这是不可避免的），而又不能迅速把姿态收敛到稳定状态，这一组合立刻就会在空中旋转。

旋转状态，意味着在35~40G的过载中，在高达每平方米数吨的高速气流压力下，飞行员头部、四肢的受力会远远超过哺乳动物肌肉的力量极限。在这种情况下，颈部和肢体被扭断、扭断的肢体甩打导致躯干严重受伤，都是航空史上屡见不鲜的先例。

美国海军曾对1976~1989年的弹射事件进行过统计，其中弹射速度超过926千米的弹射共计10人。这10人中，伤亡数为6死2重伤，只有2人是轻微伤害。因此，直到今天，高速救生依然是弹射座椅设计的核心挑战。

新一代弹射座椅的设计矛盾

无论是MK16-US16E，又或者是ACSE5，这些新一代弹射座椅都面临着非常尖锐的矛盾——

在设计制造上，弹射座椅正在不断追求重量更轻、体积更紧凑、结构更简单（特别是尽量减少火工品数量）、维护更简便；而在使用性能上，座椅又在不断追求更大的重量和体型适应范围，以扩大其能够适用的飞行员群体——不仅包括女性，也包括一些体型较小的男性。

正如其他飞行器研制中的棘手问题一样，这些追求在很大程度上是互斥的，需要更为复杂的设计或者更先进的技术应用，才能有效协调彼此。

最简单的例子，245磅和103磅的飞行员，前者体重是后者两倍多。同样的弹射能量，若是刚好能把245磅的飞行员，以17~19G的过载送出舱外；那么在弹射103磅的飞行员时，显然过载就会大得多，必然超出人体能承受的安全极限。

这需要设计对应的调节装置，控制液压或者燃气能量的输出水平……对调节幅度和灵活性的需求越大，技术难度就越高。类似的，在开伞时机的控制程序要素（高度、速度、时间）设计上，难度也要高得多。

MK16系的西方座椅采用的无杆、单伞稳定设计，稳定能力有限，尤其是高速条件下。

而比起过载，姿态上的稳定性控制更棘手，更难解决。

现代弹射座椅的主流设计思路依然是被动稳定飞行，缺乏主动性的飞行姿态控制能力。

一方面，座椅在减重、紧凑化之后，飞行员的重量和重心分布，对于整个“人-椅”结构会形成更大的影响；另一方面，新的座椅被要求要在整体重心变化幅度大得多的情况下，还能始终保持各种速度和弹射姿态下的飞行稳定性。

这种科技领域中尚未被突破的设计需求冲突，才是十多年来美军在弹射座椅发展和使用上遭遇困境的根本原因。

综合来说，T-7A弹射危机的本质，是社会变迁在军事航空领域中，以人机工程技术问题形式呈现的结果。