自1783年人类第一次实现气球载人飞行后,就产生了航空应急救生问题。1903年美国莱特兄弟首次实现了动力飞行以后,在飞机失事时,如何挽救飞行员的生命便提上了议事日程。第一次世界大战期间,约有800名气球观测员从失事的气球上跳伞获救。第二次世界大战中,降落伞已成为军用飞机必备的救生工具。
随着飞机飞行速度的不断提高,只靠飞行员的体力爬出座舱跳伞逃生越来越困难。当飞机飞行速度达到和超过500千米/时,飞行员必须借助外力才能应急离机救生。
二次世界大战快要结束时,德国首先把弹射座椅用作军用飞机飞行员的救生工具。弹射救生技术从上世纪中期开始应用于军机,到目前为止,已经历了四个发展阶段。
第一代弹射座椅:弹射座椅发展的第一阶段大约从20世纪40年代中期到50年代中期。这一时期的座椅为弹道式弹射座椅。它主要解决了飞行员在高速条件下的应急离机问题。如英国的MK1、MK5,苏联的米格-15、米格-17飞机上的弹射座椅等。
第二代弹射座椅:弹射座椅发展的第二阶段大约从50年代中期到60年代中期。这一时期的弹射座椅为火箭弹射座椅。它的主要特征是把火箭作为弹射座椅的第二级动力,在第一级动力弹射机构作用下把人椅系统推出座舱后,由火箭继续推动人椅系统向上运动,使其具有更高的轨迹,以解决零高度-零速度时的弹射救生的问题,并可以在更高的飞行速度(1100千米/时)下应急弹射离机。
第三代弹射座椅:弹射座椅发展的第三阶段大约从60年代中期开始一直持续到今天,属于多态弹射座椅的发展时期,其主要特点是采用了速度传感器(电子式/机械式),根据应急离机的飞行速度的不同,救生程序执行不同的救生模式,从而缩短了救生伞低速开伞的时间,提高了不利姿态下的救生成功率。国外现役机种装备的弹射座椅绝大部分为第三代弹射座椅。
目前,国外装机服役的第三代弹射座椅以俄罗斯的K-36系列、英国的NACES(MK14)和MK16为主要代表。
K-36系列弹射座椅为苏联星星科研生产联合体于60年代中期研制成功的第三代弹射座椅,目前已生产12000多台,并形成了独联体各国的通用化系列座椅,其突出特点是稳定性和高速性能。尤其是在1989年巴黎航展期间,一架装有K-36座椅的米格-29飞机在作机动飞行表演时,因发动机故障造成飞机失速,在极其不利的条件下,飞行员应急弹射成功,安全获救,使K-36系列救生装置名声大振。
NACES(MK14)是英国马丁·贝克公司为美国海军研制的通用化座椅。装机服役后,便开始了PI(预规划产品改进)计划,该计划的第三阶段计划利用第四代弹射座椅的技术,使NACES具备第四代弹射救生座椅的基本特征。
MK16系列座椅是英国马丁·贝克公司于20世纪90年代初研究的新式弹射座椅。MK16系列的主要特点是弹射机构与座椅骨架为一体化设计,不仅重量轻,而且结构紧凑,电子程控器既能感受离机后的信息,也可以与飞机数据总线相接,感受飞机的各种信息,以实现自动弹射离机。目前已装机欧洲“台风”,法国“阵风”,美国F-35等机种。
第四代弹射座椅:弹射座椅发展的第四阶段实际始于70年代末期,因而与第三阶段的后期相互交织在一起,平行地向前发展。它的主要特点是实现人椅系统离机后的姿态控制,其关键技术是可控推力技术和飞行控制技术。
1984年美国又开始了为期五年的乘员弹射救生技术(CREST)计划,目标更加先进,其宗旨是研制出一些先进技术,如高速气流防护技术、可变推力(方向和大小)技术、飞控技术、生命威胁逻辑控制技术等,以减少乘员弹射的死亡和重伤的概率。
我国对弹射救生技术的研究起步较晚,20世纪50年代到60年代末期,主要是生产前苏联的弹射座椅,如米格飞机系列的弹射座椅等,直到70年代初期才开始第二代火箭弹射座椅的研制,目前自行研制的第三代弹射座椅已装机服役,分别具有电子和机械程序控制器,具有多态程序控制能力,可根据弹射离机时的速度、高度选择不同的延迟时间,控制射出救生伞及人椅分离的时机,一定程度上提高了低空、中低速不利姿态下的救生性能。