黑鸟飞行员的高空金钟罩

黑鸟飞行员的高空金钟罩SR-71，“黑鸟”，这款以洛克希德 A-12 为基础，由美国军火工业传奇人物凯利 ?约翰逊领导的臭鼬工厂操刀设计的 3 倍声速高空战略侦察机， 从 1966 年服役到 1998 年退役，再到此时 2017 年，其名望 ?c 故事一直被人们传颂。其中一架收藏在美国国家航空航天博物馆编号为 61-7972 的 SR-71 还在 2009 年上映的科幻电影“变形金刚 2”中“出演”了霸天虎一派的“天火” （ JetFire）角色。这架 SR-71 在 1990 年初退役，同年 3 月 6 日，从美国西海岸城市洛杉矶飞往华盛顿特区，用时仅 64 分钟，平均时速达 3 452 千米 /小时，这个横穿美国的速度纪录至今无人打破。不仅飞得快，SR-71的飞行高度也无人能及，不过，需要纠正的一个错误知识点是，人们常说SR-71 指标为“双3”，即速度 3 倍声速，升限3 万米，但事实上SR-71 的指标是“ 3.2Ma+FL800 ”，即速度3.2 马赫，高度8 万英尺（ 24 384 米），在实际飞行中的持续水平飞行 “绝对高度纪录” 也是 85 069 英尺（约 25 929 米），由罗伯特 ?赫尔特上尉驾驶序列号 61-7962 的 SR-71 在 1976年 7 月 28 日创造。在这个高度上，气压为海平面的2.44% ，2 万米时也仅为5.75% 。在此高度飞行，飞行员不能使用普通的氧气面罩， 它们在 13 000 米以上就无法提供足够的氧气了。为此，大卫 ?克拉克公司（ David Clark Company ）为 A-12 、YF-12 、 M-21 和 SR-71 的飞行员设计了专用的增压飞行服，增压服不仅可以提供适合的压力和氧气，还可以保护飞行员在超声速跳伞时，免受因气动加热导致的230 摄氏度的高温伤害。大卫 ?克拉克公司用他们的第一款全增压宇航服M4 在 1951 年赢得了军方的订单后，又在1956 年研制了XMC-2-DC 增压服， 改进并增加了飞行员保护装置的增压服被命名为 S901，由 SR-71 的首批试飞员穿着， 后在试飞中不断改进，才有了这款正式装备 SR-71 飞行员的 S1030 增压服，并在此后广泛被 U-2 飞行员装备，以及在现代航天服上得到衍生。 S1030，黑鸟飞行员的金钟罩，是如何保障飞行员的安全呢？ 再造微型生态圈氧含量和气压在3 000 米高度内的变化，低海拔时几乎感受不到，即使在3 000 米高度，也需要较长时间才能表现出对生命体征的影响，但这个高度如果变成24 000 米，一切都会瞬间致命。SR-71 飞行员和航天飞机上的宇航员面临的生理风险几乎一样。对飞行来说，缺氧是最大的生理风险。飞机在 1 万英尺（约 3 000 米）以下做大过载机动时， 血液受惯性涌向腿部，导致流向大脑的血液减少，大脑没有足够氧气时就会黑视甚至昏迷。而在6 万英尺高度，如果没有保护，即便没有过载机动，不到 5 秒人类就会失去知觉，10 秒之内便会死亡。因此 SR-71 的飞行员必须穿着增压服，使身体处于3 000 米以下的环境才能执行任务。S1030 增压服是一套全封闭的专用服装，共4 个组件。增压服主体采用双拉链后入式设计，脚套与衣服主体为一体式气密设计，袖口有金属环和锁定装置与增压手套连接，颈部开口的金属环与头盔连接，头盔和手套独立穿戴，最后是躯干挽具，用于限制增压服在释压环境下的膨胀。靴子不属于 S1030 的标准套件，飞行员只需穿着标准飞行靴，只不过靴子尺寸稍大，以容纳一体式增压脚套。对飞行员来说，一套增压服就是一套微型生态系统，除了提供压力和氧气环境外，内部必须有舒适友善的肌肤环境，适合身体活动的关节设计，以及外层的耐火和抗撕裂功能。 S1030 增压服是如何一一做到的呢？S1030 共 4 层，从内到外，第一层是轻型尼龙衬垫，面料光滑。飞行员穿着的棉质内衣与尼龙衬垫之间的摩擦十分平顺，尼龙衬垫同时具有很好的吸水性， 因为每一次飞行时，内衣都会因为出汗而湿透。衬垫的另一个目的是为飞行员和增压服之间提供一个很好的平滑层，用来保持内部气流和压力均匀。光滑的内衬还能使飞行员轻松“移动” ，因为增压服体积大，几乎是卡在舱内，光滑的内衬可以使飞行员轻松的在增压服内“活动”身体。第二层是气密保温层，这层“衣服”与颈部和手腕的金属环、脚部接缝处、通风口以及所有拉链开口处连接。气密保温层由两层不同的非多孔材料组成，面料上的小圆圈看起来很像被充气的海绵。当飞行员跳伞逃生后，隔热面料可以保温，落水后还会膨胀增加浮力。为了适应不同高度的气压变化，飞行员可以通过一个放在右侧腿上的口袋里的黑色小型软管阀门调节增压服内的压力。第三层是外网层，外网的材料和编织设计与渔网类似，目的是保证增压服在充气状态下的躯干、手臂、腿部原有的外形形状不变，并使气密保温层各部位压力均匀。如果没有外网，充气的气密层会变成一个圆鼓鼓的人形气球。每件外网层的臂长、腿长和腰围等区域可以通过绳子调节，以适应不同飞行员的身材，这一层也可以根据飞行员身材进行定制生产。拥有 11 小时 20 分钟 SR-71 飞行经历的飞行员詹姆斯 ? 谢尔顿就拥有一套为他特殊设计的增压服，因为他的胳膊长一些。最外面一层是保护层， 它由耐火、抗撕扯的黄色 Nomex （诺梅克斯）材料制成， Nomex 是一种芳族聚酰胺纤维，具有质量轻熔点高的特点。保护层覆盖了整个衣服主体，腕部有衬垫保护金属环免受磕碰，保护层表面的口袋位置与标准飞行服的设计相同，左右手腕部分别缝有一块白色布料，写着离机检查清单和降落伞检查清单。S1030 增压服另一个十分重要的部件是头盔。和衣服一样，头盔也由许多不同的部件组成。外壳由玻璃纤维制成，外形更像椭圆而非圆形，头盔和衣服上的颈部金属环气密连接后，依然可以左右旋转。理论上说，头盔可以360 度自由旋转。氧气通过头盔镜片一周的100 多个小孔供给，每个小孔只有针头大小，这样设计是为了避免气体直接吹到飞行员面部导致不适，细小均匀的气流吹过前方的镜片，也可以减少起雾影响视线。当然，防止镜片起雾主要通过镜片内部的加热金属丝实现，举起头盔，迎着光找准角度，可以发现每隔 1.588 毫米一条的金属丝。头盔的遮阳板是一个简单的护目镜，手动调节位置，可以在任何角度锁定。头盔内部的话筒和耳机线缆从左侧引出，正前方左侧一个约2 厘米的小孔用于喝水“吃”饭，喝水很好实现，把管子伸进去就可以，但吃的东西就不美味了，因为吃东西也是通过同一个孔将牙膏状的食物嘬进嘴里。这个小孔为单向设计，可防止内部空气向外泄漏。但把水管塞进去也需要一番力气和技巧，这么设计是为了防止落水后海水通过这个小孔渗入头盔。头盔前方右侧为气压阀门，飞行员可通过此阀门迅速调节头盔内压力。当然，在释压情况下，该阀门会自动锁闭。整件增压服内的温度通过腹部左侧的空调进气口引入冷空气调节，以实现飞行员在被加热的驾驶舱中的舒适感，进气量可以通过阀门调节。如果要调节气压，还可以通过腹部右侧的气压阀门调节，但如果驾驶舱释压，增压服的调节阀门会自动关闭，防止增压服漏气，这时候增压服就会因充气膨胀一些，此时可通过拉动胸前系着圆球的绳索，扭动身体调整姿态，保证头在头盔内的正确位置。关于增压手套，詹姆斯 ?谢尔顿说， 起初戴着并不舒服，但时间久了就像一幅普通的旧手套。关于S1030 增压服， SR-71 的飞行员圈子内还有一个故事，一名洛克希德的试飞员在飞行中，因为增压服稍大，他将增压服充气膨胀后，将胳膊从袖中缩回来，在胸口挠了挠痒， 又把胳膊伸了回去。但詹姆斯 ?谢尔顿不太相信这是真的。型号众多的增压航天服S1030 是一套具有划时代意义的增压服，因为在此之后很长一段时间，我们都能在人类的航天活动中看到在它基础上发展出来的型号。S1030A ，成为上世纪80 年代初期，美国前 4 次发射航天飞机时宇航员穿着的弹射逃生服（第五次开始取消弹射座椅和逃生服）， S1031 是上世纪 80 年代往后U-2侦察机飞行员的标准装具，经改进的S1032在1988年继续服务美国航天员，此后又发展出S1034/1035等众多型号。最近一次社会传播较广的高空跳伞新闻，奥地利跳伞运动员费利克斯 ?鲍姆加特纳在 2012 年 10 月 14 日乘坐氦气球从海拔高度约 39 千米的平流层一跃而下的壮举，成为了世界上第一个没有依靠任何外部动力实现超声速飞行（1 357.64千米/小时）的人，那个高度可比SR-71的升限?高了13 千米，他当时穿着的就是一件由大卫?克拉克公司为此次任务专门生产的增压服，这套增压服的防护效果堪比宇航员太空行走时穿的舱外航天服， 同样也是在S1030 的基础上发展而来的。说了这么多，增压服和宇航服的区别在哪？其实两者的功能都一样，在真空或接近真空的环境中为人类提供一个适合生存的微型生态环境。现代宇航服都有舒适内衬层、气密保温层和防护层等几个基本层面，根据舱内防护、舱外太空行走等不同任务需求， 防护服的叫法不同， 功能也有所区别。不同国家的设计思路使航天服的内构略有区别，如中国航天员穿着的乳白色的舱内航天服，在气密层内还有一个散热层，利用管道循环衣服内空气，带走热量。另外，中国和俄罗斯的舱内航天服头盔均为连体式，视野面积更大。但无论外观有何区别，其本质都完全一样，它们为飞行员和宇航员在太空提供最后一道安全屏障。责任编辑：陈肖