时间：2022-11-10 04:01:01
飞行服的“蝶泳”之路
齐呈荣周志霞王文辉
日前，在反映中国新一代空军飞行员成功试飞新型战斗机的电影发布预告片中，飞行员们英姿飒爽，给观众留下了深刻的印象。 其中，极具现代设计美感的一体化飞行服备受军迷的关注。
飞行服是飞行员飞行训练、作战、遇险救生的重要防护装备，包括头盔、面罩、承重服、救生服等。 当飞行员跳伞求生，飞行服当起防火、防水、防刺等功能的飞机高速工作时，飞行服能提高飞行员的承载力，是名副其实的“生命甲胄”。
看起来穿着设计简单的飞行服，但目前世界上只有少数国家能独立开发。 以印度购买法国“加斯特”战斗机为例，由于技术原因，印方不得不在合同中追加购买辅助飞行服。 那么，开发飞行服哪里难？ 飞行服是怎么发展的？ 本文将逐一解读。
像茧一样的“壶”静静地“脱皮”
1934年10月1日上午，英国伦敦第四届国际飞行大会，飞行员韦伯斯特身着“充气服”亮相，浑圆如茧，吸睛无数。 这一天，专业飞行服首次发售。
起初，飞行服的开发以防震和防寒功能为主，类似于今天的羽绒服。 但随着战斗机性能的快速提升，在进行大过载飞行动作时，飞行员会出现头部血压过低、黑视和意识丧失等情况。 这种情况反而使各国科研人员把研究方向转向了不起眼的飞行服。
在艰难探索的过程中，科学家弗兰克在研究长颈鹿习性时灵光一闪。 根据长颈鹿通过皮肤收缩控制血压的原理，在飞行服裤腿增加了气囊装置，使飞行员腹部和腿部肌肉收紧，有效缓解了头部血压过低带来的副作用，将其命名为抗荷服。
穿着承重服，飞行员的抗过载能力从最初的4个g提高到了8个g。 二战期间，各种飞行特技频繁上演，空战格局也发生了变化。
二战后，世界各军事强国开展了承重服的研发升级工作，飞行员如茧一般的“壶”，在科技的力量下悄然“蜕变”——
美国科学家在飞行服腹部和左右裤腿处装上5个连通气囊，制作囊式抗荷服的苏联科学家另辟蹊径，推出管式承重服，将下肢“收紧”在装在服装表面的充气管路上，使飞行员身体均匀受压
一时间，两款抗荷服在业内获得不少好评。 但不久，新的科研难题接踵而来。
20世纪60年代，第二代高空战斗机横空出世，飞行高度突破10000米，大气压和含氧量将下降70%。 客舱破损，飞行员暴露在高空环境中时，人体体液中的氮气迅速分离，血管中形成气栓，引起胸痛和休克症状。 因此，飞行服需要再次“进化”。
此次，科学家们从压力潜水服中获得创新灵感，研发出了可以屏蔽外界环境的飞行服——代偿服。 代偿服通常设计为连体结构，紧急情况下可将飞行员与外界隔离，根据机型分为部分加压服和全压服，满足不同高度的飞行要求。
但是，“笨拙”的代偿服牢牢包裹着身体，飞行员很难在加压环境下灵活驾驶战斗机，长时间佩戴会给身体带来严重的热负荷。 随着以低空大速度、高机动性为主的第三代战斗机逐渐成为空战主流，飞行服亟待再次升级。
20世纪90年代，针对第三代战斗机的任务需求，科研人员巧妙地将前代飞行服分割组合，将代偿和承重功能相融合，推出了“加压供氧面罩代偿背心承重裤”复合防护服。 蝶翼式多功能背心、紧身飞行裤深受飞行员青睐，成为现代战斗机飞行装具的主流设计。
随着四代机、五代机的问世，矢量推进技术对飞行员的身体素质提出了更大的考验，促进了飞行服的反复升级。 为了使飞行员的操控更简单，飞行服更注重适应性和个性化的设计。 目前，部分国家空军飞行员装备一体化飞行服，外形美观合身，功能多样，已成为飞行员挑战飞行极限的“好帮手”。
既重视“面子”，又重视“里子”
今年，国外某军工企业展示了新研制的飞行员防护套装。 在演示视频中，该飞行服可以在狭小的空间内防止烧伤长达2分钟，还可以根据作战环境添加不同的模块。
近年来，一体化飞行服风靡全球，飞行服样式更加简洁美观，各国科研人员不仅在面子上精益求精，在里子方面也精益求精。 以美国CWU27/P飞行服为例，采用芳纶阻燃织物制作，每平方米质量仅为200克。 美国海军F/A-18战斗机飞行员坦率地说：“这就像穿着睡衣工作一样。” 除了穿着舒适之外，这件飞行服还具有防水、防火等功能。
“贴身”看似不起眼，但每次迭代更新、技术升级都需要科学家集思广益，其主要技术支撑可归纳为以下四点：
一是提高飞行服的耐热性。 高空环境复杂多变，一旦客舱失火，飞行员需要足够的反应时间。 如何让飞行服“不走火”，科学家发现了“妙方”——阻燃织物。 20世纪70年代，科研人员将原料阻燃和后整理阻燃两种方式相结合，加强了飞行服的耐热性。 几年后，荷兰一家公司推出了具有高结晶性特性的耐高温织物，无需添加其他阻燃材料即可达到近300的熔点。 添加玻璃纤维、阻燃剂等其他材料进一步提高了耐热性。
二是加快承载力反应速度。 以米格-35战斗机为例，从转向横拉杆到发生最大过载只需要1秒钟。 这意味着飞行服的响应速度必须足够快。 为此，科研人员提出了“预充压”理念，在——战斗机加速飞行时，对飞行服进行预充压，以快速提高抗过载能力。 另外，虽然科研人员探索了一种新型的充液抗荷服，但充液抗荷服的响应过程完全是一个物理过程，可以解决传统充液式抗荷服反应迟缓的问题。
三是解决上空供氧问题。 飞行员要执行许多空战任务，需要不同的供氧模式。 国外科研人员开发了增强抗荷装备性能的综合先进技术系统，在战斗机加速飞行时，该系统将持续增加呼吸正压，增强飞行员呼吸舒适度。
四是提高多维环境适应性。 战斗机遇到特殊情况时，飞行员将面临紧急跳伞、海上救生等情况。 因此，科研人员为飞行服穿上充气救生衣，平时像带状一样戴在肩背上，不影响飞行员的活动。 当飞行员落水时，充气救生衣迅速自动打开，提高海上生存能力。
飞行头盔是战斗机“神经网络”
作为“从头到脚”制作的战斗矫形器，头盔是飞行服装备的重要组成部分。 那么，制作新的飞行头盔需要多少钱？
以F-35战斗机为例，每个飞行员的头盔都是专门定制的，成本高达40万美元。 该头盔除保护作用外，还具有夜视、图像显示等功能，整体重量不足1kg。
飞行头盔作为人机力量发展的前沿装备之一，从最初的单一保护功能发展到能够提供大量数据的智能头盔，融合了许多先进技术，被誉为飞行员的“智慧大脑”。
一些在国外专门制造飞行头盔的公司正在整理以下三个步骤的生产流程
第一步是整体形式。 飞行头盔的首要功能是为飞行员提供头部保护，初期钢盔能满足强度要求，但重量过大，会对飞行员颈椎造成压迫。 为了提高飞行头盔的坚固性和轻量性，20世纪60年代，出现了一种叫做“凯夫拉尔”的新合成材料。 这种材料的强度是同质量钢铁的五倍，但密度仅为钢铁的五分之一。 “凯夫拉”头盔采用“凯夫拉”材料制造，可有效减轻大过载飞行条件下对飞行员颈部的伤害，成为世界各国空军首选。
第二步是内置通信。 通信是飞行头盔不可缺少的功能。 为了更好地实现隔声降噪效果，科学家改变了耳机的固定方式，从传统的固定在头盔壳内，变成了与耳罩一起工作的集成式通信耳机，大大提高了飞行员的战场感知能力和协同能力。 另外，近年来兴起的3D打印技术也被引入头盔内壳制造，能够为飞行员定制头盔，提高通信设备的适应性。
第三步是增设医疗护目镜。 为了避免阳光长时间照射使飞行员出现头晕症状，科学家在飞行头盔上安装了可在不同环境下调节的医疗护目镜。 近年来，随着屏幕保护技术的飞速发展，头盔医疗护目镜增加了数据显示功能，可以显示战斗机的飞行高度、速度、姿态、机载武器等信息，飞行员可以根据反馈信息实现快速反应，“人机集成”
此外，第四代飞行头盔增加了图像显示技术，使飞行员能够通过头盔面罩获取机体外部360全方位的信息。 头部转动时，显示器会计算出目标识别角度，自动跟踪并锁定。 此前，在英国提出的“暴风”第六代机项目中，飞行头盔一直是战斗机开发的重要内容。 科学家们取消了战斗机显示系统，引入了虚拟现实增强技术，将飞行头盔集成到战斗机的“神经网络”中，使飞行员更容易驾驶战斗机。
来源：中国军网-解放军报
